Reação

Formação dos hidróxidos:

Em um tubo de centrífuga limpo e seco, adiciona-se 10 gotas da amostra (contendo os cátions do grupo IIIA), solução aquosa de amônio em excesso, 2 gotas de cloreto de amônio, realiza-se a técnica de atrito e aquece-se por aproximadamente 5 minutos em banho-maria, após, centrifugar a 2000 rpm por 3 minutos.

O uso do cloreto de amônio pode ser explicado pelo fato de liberar mais amônia no meio, proporcionando um meio básico e um equilíbrio da liberação de íons de hidróxido (OH-). Houve a formação de um precipitado marrom escuro gelatinoso (característico do grupo IIIA), que pode ser explicado pelas seguintes reações:

NH3 + H2O(l) NH4OH(l)

Fe3+(aq) + 3NH4OH(l) Fe(OH)3(s) + 3NH4

+

Fe(OH)3(s) Fe2O3(s) + 3H2O

Cr3+(aq) + 3NH4OH(l) Cr(OH)3(s) + 3NH4

+

Cr(OH)3(s) + 6NH4+ [Cr(NH3)6]3+

(l) + 3H2O + 3H+

Al3+(aq) + 3NH4OH(l) Al(OH)3(s) + 3NH4

+

Al(OH)3(s) + NH4OH(l) [Al(OH)4]-(l) + NH4

+

[Al(OH)4]-(l) + NH4

+ Al(OH)3(s) + NH3(g) + H2O

O uso da solução aquosa de amônio em excesso pode ser explicada pelo fato de que o Fe3+

é insolúvel (precipita) em excesso de reagente, porém, os elementos Cr3+ e Al3+ são ligeiramente solúveis em excesso de reagente formando complexos, e devido a isso também se torna necessário o uso do cloreto de amônio, para o equilíbrio da liberação de OH-, não prejudicando a precipitação do ferro, pois seu produto de solubilidade do hidróxido de ferro é tão baixo que ocorre a precipitação completa, mesmo na presença do cloreto de amônio, logo o uso destes reagentes é justificado para que ocorra a precipitação do ferro, do cromo e do alumínio.

O hidróxido de ferro é convertido a óxido de ferro quando aquecido, atingindo um equilíbrio entre a concentração de hidróxido e de óxido, precipitando ambos. O aquecimento se torna necessário também para a precipitação do cromo sob a forma de hidróxido.

Além disso, o alumínio em excesso de reagente, reage formando um complexo solúvel, por isso deve-se controlar o excesso de hidroxilas para que haja também a precipitação do hidróxido de alumínio.

Marcha de separação dos cátions

Descarta o sobrenadante, recolhendo o precipitado que contém os hidróxidos e adiciona-se 20 gotas de hidróxido de sódio, 10 gotas de peróxido de hidrogênio, realiza-se a técnica de

Equilíbrio do ferro no aquecimento

Equilíbrio do ferro no aquecimento

Equilíbrio do cromo no aquecimento e em excesso de reagente

Equilíbrio do Alumínio em excesso de reagente

atrito para completa homogeneização, onde há formação de uma solução marrom turva, que em seguida é aquecida, onde a solução se torna mais escura, e realiza-se a centrifugação para separação bem definida do precipitado e da solução.

A formação de um precipitado marrom e uma solução amarela, que pode ser explicado pela seguinte reação :

Fe(OH)3(s) + 3NaOH(l) Fe(OH)3(s) + 3NaOH(l)

Al(OH)3(s) + NaOH(l) [Al(OH)4]-(l) + Na+

Cr(OH)3(s) + NaOH(l) [Cr(OH)4]-(l) + Na+

2 [Cr(OH)4]-(l) + 3H2O2 + NaOH 2CrO2-

4(l) + 8H2O

O Ferro é insolúvel em excesso de reagente, como dito anteriormente, logo ele continuará sob a forma de precipitado, porém o alumínio e o cromo são solúveis em excesso de reagente (hidroxila) logo se tornarão complexos solúveis após a adição de hidróxido de sódio, a adição do peróxido de hidrogênio irá converter o complexo formado pelo cromo a cromato pela oxidação, para melhor separação do cromo e alumínio, sendo esta reação que torna a solução amarela.

Ao precipitado de ferro, deve-se adicionar 5 gotas de ácido nítrico e 10 gotas de água destilada até sua solubilização, houve a liberação de gases e calor, esta solução formada apartir da solubilização do precipitado será caracterizada a seguir como solução A, e pode ser justificada pela seguinte reação :

Fe(OH)3(s) + 3 HNO3(l)  Fe(NO3)3(aq) + 3 H2O

A solução amarela recolhida, que contém os outros cátions, adiciona-se cloreto de amônio sólido em excesso, realiza a técnica de atrito, onde há a absorção de calor, pois o tubo apresentou-se ligeiramente gelado, em seguida centrifugação do mesmo. Houve a formação de um sólido branco no fundo do tubo e de uma solução amarelo-clara, que pode ser explicada pela seguinte reação:

[Al(OH)4]-(l) + NH4Cl(l) Al(OH)3(s) + NH3(g) + H2O + Cl-

Há a formação novamente do precipitado de hidróxido de alumínio porque o cloreto de amônio diminui a disponibilidade de hidroxilas, diminuindo a afinidade pelo alumínio, fazendo com que ele volte a precipitar como hidróxido e liberando amônia. O cromo continua solúvel sob a forma de óxido.

A solução recolhida amarelo-clara, será caracterizada a seguir como solução B, e ao precipitado composto de alumínio, foi adicionado 3 gotas de ácido clorídrico e 10 gotas de água para sua solubilização, esta nova solução amarela foi caracterizada como solução C e pode ser justificada pela reação :

2Al(OH)3(s) + 6HCl 2Al3+(aq) + 3H2(g) + 6Cl-

Caracterização das soluções obtidas

Solução A (presença de ferro)

Para a confirmação da presença de ferro foi adicionada ao tubo A uma solução de tiocianato de amônio, onde se obteve uma solução de coloração vermelho sangue, descrita pela reação:

Fe(NO3)3(aq) + 3NH4SCN(l) Fe(SCN)3(l) + 3NH4NO3(l)

Solução B (presença de cromo)

Para a confirmação da presença de cromo foi adicionado ao tubo B hidróxido de sódio, até a obtenção de um meio alcalino e após, 5 gotas de peróxido de hidrogênio, onde há a formação de uma solução amarela. Porém, antes de adicionar o hidróxido de sódio, foi verificado o pH da solução e o mesmo já se encontrava alcalino, logo foi adicionado somente as gotas de peróxido de hidrogênio. Este procedimento já tinha sido realizado durante a marcha, onde há oxidação do cromo a cromato, por este motivo, quando a solução B é recolhida ela já se encontra amarela. O padrão foi realizado, e foi observado a formação de uma solução amarela com o sólido do cromo verde.

Solução C (presença de alumínio)

Para a confirmação da presença de alumínio foi adicionado ao tubo C, 5 gotas de aluminon- solução de sal de amônio do ácido aurino-tricarboxílico( um corante de coloração rosada) e hidróxido de amônio até a obtenção do meio alcalino. Houve a formação de uma solução fluida com pequenas pontuações rosa, devido a formação de um complexo de adsorção desta cor.

Referências Bibliográficas:

Vogel, A.I., Química Analítica Qualitativa, editora Mestre Jou, 5º edição, 1981.