ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA QUIMICA ANALÍTICA PARA ENGENHARIA PARTE I - ANÁLISE QUALITATIVA PROFESSORES: ANGELO CAPRI NETO MARIA DA ROSA CAPRI Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri INTRODUÇÃO À QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA A QUÍMICA PODE SER CLASSIFICADA EM quatro GRANDES ÁREAS: - QUÍMICA ORGÂNICA: química do carbono - QUÍMICA INORGÂNICA: reações de todo o resto, exceto o C. - FÍSICO- QUÍMICA: Bases teóricas (termodinâmica, mecânica quântica). - QUÍMICA ANALÍTICA: é a ciência que estuda os princípios e a teoria dos métodos de análise química que nos permitem determinar a composição química das substâncias ou misturas das mesmas. QUÍMICA ANALÍTICA ORGÂNICA INORGÂNICA Qualitativa Quantitativa Instrumental Qualitativa Quantitativa Instrumental (via úmida) (via úmida) (por meio de aparelhos) (via úmida) (via úmida) (por meio de aparelhos) (via úmida) (via úmida) (via úmida) (via úmida) Uma análise química consiste, basicamente, de duas etapas: a identificação e a quantificação de espécies presentes num determinado material. A QUÍMICA ANALÍTICA QUALITATIVA é a parte da química analítica que é responsável pela identificação, ou seja, determina quais os elementos presentes em uma determinada amostra, por meio de reações químicas específicas. Quando esta determinação é feita através de reações em soluções aquosas, recebe o nome de análise por via úmida. A QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA determina quanto tem de cada composto existente na amostra, ou seja, é responsável pela quantificação que são baseados na medida de alguma propriedade, química ou física, de átomos, moléculas ou íons. A ANÁLISE INSTRUMENTAL: pode ser qualitativa ou quantitativa. A determinação é feita com o auxílio de instrumentos (espectrofotômetros, cromatógrafos, etc.). Pré requisitos para o bom desempenho do aluno: - Conhecer a teoria pertinente, especialmente equilíbrio químico e cálculo estequiométrico. - Conhecer e saber usar material de laboratório. - Conhecimento em preparação de soluções e equilíbrio químico. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri BASES TEÓRICAS DA ANÁLISE QUALITATIVA 1- FÓRMULAS E EQ. QUÍMICAS 1.1 - Símbolos 1.2 - fórmulas empíricas 1.3 - Valência e nox 1.4 - Fórmulas estruturais 1.5 - Eq. Química 2- SOLUÇÕES AQUOSAS DE SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS 2.1 – Eletrólitos e não eletrólitos Solução: é um produto homogêneo obtido quando se dissolve uma substância (soluto) num solvente (água). Eletrólitos- Substâncias que conduzem corrente elétrica e as soluções sofrem alteração química. Não eletrólitos- Substâncias que quando dissolvidos em água não conduzem corrente elétrica e as soluções não sofrem alteração química. - PREPARAÇÃO DE SOLUÇÕES: Medidas de concentração quantidade de um componente em mols a) Fração molar = quantidade total das substâncias da solução em mols Símbolo = f quantidade de soluto em mols b) Molalidade = massa do solvente em kilogramas Símbolo = m; unidade = mol kg-1 Pouco usado pois normalmente é mais fácil medir o volume do que pesar o solvente. volume do soluto c) Porcentagem em volume = x 100 volume da solução Símbolo = %v/v massa do soluto d) Porcentagem em peso = x 100 massa da solução Símbolo = %p/p Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri massa do soluto e) Porcentagem em peso/volume = x 100 volume da solução Símbolo = %p/v quantidade de soluto em massa f) Título = volume da solução em litros Símbolo = Título; unidade = g L-1 quantidade de soluto em equivalent e - grama g) Normalidade = volume da solução em litros Símbolo = N; unidade = Eq L-1 m Fórmula útil: N = Eq . V ( L ) quantidade de soluto em mols h) Molaridade = volume da solução em litros Símbolo = M; unidade = mol L-1 m Fórmula útil: M = Mol V ( L ) 3- EXERCÍCIOS DE SOLUÇÕES: ESTÃO NO FINAL DA APOSTILA Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri CLASSIFICAÇÃO ANALÍTICA DOS CÁTIONS E ÂNIONS Os cátions são classificados em cinco grupos, segundo o seu comportamento frente a alguns reagentes específicos. Os cinco grupos e suas características são: Grupo I. Este grupo é composto pelos cátions prata, chumbo e mercúrio, cujos cloretos são insolúveis em água a frio e em ácido clorídrico diluído a frio. Grupo II. Este grupo é formado pelos íons cobre, cádmio, chumbo, mercúrio (II), bismuto, arsênio (III), arsênio (V), antimônio (III), antimônio (V), estanho (II) e estanho (IV). Os quatro primeiros formam o subgrupo IIA e os seis últimos formam o subgrupo IIB. Os cátions do subgrupo IIB são precipitados juntamente com os íons do subgrupo IIA na forma de sulfetos. Posteriormente, os cátions do subgrupo IVB são separados dos cátions do subgrupo IIA pela diferença de solubilidade dos respectivos sulfetos em polissulfeto de amônio ou em hidróxido de sódio. Grupo III. Os cátions deste grupo formam precipitados com sulfeto de amônio em meio neutro ou amoniacal. São caracterizados pela insolubilidade em água, de seus sulfetos e hidróxidos e pela solubilidade destes compostos em ácidos diluídos. Este grupo é composto dos cátions cobalto, níquel, ferro , zinco, manganês (II), ferro, cromo e alumínio (III). Grupo IV. Este grupo inclui os íons magnésio, cálcio, estrôncio e bário. Eles são caracterizados pela insolubilidade de seus carbonatos e pela solubilidade de seus sulfetos em água. Grupo V . Para os cátions deste grupo não existe um reagente específico capaz de formar precipitados com todos os cátions simultaneamente. Os íons deste grupo são: sódio, potássio e amônio. A divisão dos grupos de I a V, pode variar em diferentes literaturas a ordem acima é citada no livro VOGEL, A. L. Química Analítica Qualitativa, 5ª Ed., Buenos Aires, Editorial Kapelusz, 1969. Uma divisão diferente dos grupos pode ser observada no livro: “Introdução à Semimicroanálise Qualitativa”, N. Baccan, L. M. Aleixo, E. Stein, O. E. S. Godinho, 6a ed., Editora da UNICAMP, 1995. Para análise dos ânions não existe uma marcha sistemática que permita a separação dos ânions comuns em grupos principais. O que se faz é tratar a solução contendo os ânions com certos reagentes que precipitarão alguns deles ou darão alguma reação característica. Serão estudados os ânions cloreto, brometo, bicarbonato, ferrocianeto, cromato, fosfato, nitrato, fluoreto, sulfato e acetato. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS EM ANÁLISE QUALITATIVA - Os equipamentos mais usados pelos alunos serão o conta-gotas e a centrífuga. - Os alunos receberão frascos contendo as soluções necessárias, devidamente etiquetadas. Ácidos e bases concentrados e determinados reagentes permanecerão à disposição de todos na capela. Os demais reagentes encontrar-se-ão sobre a bancada. - A maioria das reações a serem feitas para a identificação dos íons são bastante sensíveis, isto é, dão reação positiva para uma quantidade muito pequena de íons em solução. Por isso, devido ao perigo de contaminação, todo material usado deverá ser muito bem limpo. - Os tubos e materiais de vidro devem ser lavados imediatamente após o uso com uma solução aquosa de detergente comum. Em seguida, passa-se água de torneira e depois água destilada. - Na semimicroanálise os volumes dos líquidos serão medidos em gotas. Para a medida da quantidade de sólido utiliza-se a espátula. A grosso modo pode-se considerar que uma espátula transfere 0,15 a 0,20 g da substância sólida. - Os gotejadores de frascos de reagentes devem ser mantidos acima dos frascos e não se deve deixar tocá- los, para evitar contaminação. - Quando for necessário fazer análise em tubos de ensaio, a homogeneização deverá ser feita segurando-se firmemente a parte superior do tubo com os dedos polegar e indicador de uma das mãos e dar pancadas, com cuidado, por meio do dedo indicador da outra mão na parte inferior do tubo. Quando o volume das soluções for muito grande, a melhor maneira de misturá-las será sugar uma parte dela com uma pipeta Pasteur e expelir rapidamente no fundo do tubo. Repita a operação pelo menos duas vezes. - Em alguns casos necessita-se aquecer as soluções depois de misturadas. Todo aquecimento deve ser feito com muito cuidado, a fim de evitar que a solução espirre para fora do tubo. Deve-se segurá-lo com uma pinça apropriada, evitando dirigir a boca do tubo para si próprio ou para qualquer outra pessoa. O aquecimento deve ser feito ao longo do tubo próximo ao nível da solução e agitando constantemente. Nunca aquecer o fundo do tubo imóvel sobre a chama, senão a solução irá espirrar para fora. Quando necessitar de um aquecimento mais brando e prolongado, deve-se fazê-lo em banho-maria. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri - Quando for necessário testar a acidez do meio, os papéis indicadores são os mais apropriados para este propósito. Para usar um papel indicador, introduza a ponta do bastão de vidro na solução sob estudo, retire-o cuidadosamente e toque o papel com a ponta do bastão. Tomar cuidado para não encostar o bastão nas paredes internas do frasco, no qual pode existir algum ácido ou base livre, o que poderá dar uma indicação errada do pH da solução. Os papéis indicadores nunca devem ser imersos na solução para evitar alguns inconvenientes, tais como perda de solução por absorção pelo papel, especialmente quando o volume for pequeno, e contaminação da solução com indicador e com fibras de papel. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri PROCEDIMENTOS DE TRABALHO NO LABORATÓRIO 1. O trabalho num laboratório químico só é efetivo quando realizado conscienciosamente e com compreensão da sua teoria. Além disso, toda atividade experimental requer que o experimentador SEJA CUIDADOSO E ESTEJA ATENTO. Mesmo um experimento aparentemente inofensivo, pode resultar em conseqüências sérias quando planejado de maneira imprópria. 2. Todo aluno ou grupo terá um LUGAR NO LABORATÓRIO (BANCADA), QUE DEVERÁ SER MANTIDO LIMPO E ARRUMADO. Somente os materiais necessários ao experimento deverão permanecer sobre a bancada. 3. O estudante, antes de iniciar o trabalho de laboratório deve: - conhecer todos os detalhes do experimento que irá realizar - ter conhecimento sobre as propriedades das substâncias a serem utilizadas - familiarizar-se com a teoria relativa ao tópico em estudo - ter um protocolo experimental escrito envolvendo todas as atividades a serem realizadas - vestir avental e óculos de segurança sempre que trabalhar no laboratório (itens de uso pessoal que devem ser providenciados pelo aluno). NUNCA REALIZE EXPERIMENTOS QUE NÃO SEJAM INDICADOS NO GUIA SEM ANTES CONSULTAR O PROFESSOR RESPONSÁVEL SEGURANÇA - realize todo o trabalho com substâncias voláteis na capela - trabalhe longe de chamas quando manusear substâncias inflamáveis - quando aquecer soluções num tubo de ensaio segure-o sempre com a abertura dirigida para longe de você ou seus vizinhos no local de trabalho - sempre coloque os resíduos de metais, sais e solventes orgânicos nos recipientes adequados. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri CUIDADOS NO LABORATÓRIO I- Normas de Trabalho e de Segurança A ocorrência de acidente em laboratório, infelizmente, não é tão rara como pode aparentar. Para diminuir a freqüência e até evitar os acidentes, torna-se necessário seguir as seguintes regras: 1- Os trabalhos de laboratório devem ser sempre executados com todo o rigor da técnica, a fim de que os resultados obtidos sejam dignos de confiança. Portanto, sempre, leia cada experiência e as precauções de segurança. 2- Siga sempre as instruções do professor ou do monitor; não brinque no laboratório, nem fale alto para não prejudicar o raciocínio dos colegas. Locomova-se o mínimo necessário para não tumultuar o ambiente de trabalho. 3- Ao final de cada trabalho deixe o material limpo e seco. Passe um pano úmido sobre a bancada, recolha ao depósito de lixo adequado os palitos de fósforo e papéis de filtro usados, bem como os restos de tubo de ensaio, pedaços de rolha, etc. 4- Não coloque seu material (agasalhos, mochilas, livros, etc.), nas extremidades da bancada. Sobre a mesma deverá ficar somente o material a ser utilizada experiência e seu caderno de anotações. 5- É terminantemente proibido fumar no laboratório. 6- Amarre cabelos longos, use um calçado fechado (preferencialmente de couro) e, calças compridas. Proibido entrar no laboratório trajando bermuda, short ou saia de qualquer comprimento. 7- Proibido entrar no laboratório sem guarda-pó e sem os óculos de segurança. O guarda-pó deverá ser confeccionado em tecido de algodão, com mangas compridas e cerca de quatro dedos abaixo do joelho. 8- Não beba não coma, não mastigue chicletes ou aplique cosméticos no laboratório. Evite passar a mão sobre os olhos ou próximo dos lábios quando estiver realizando experiências. 9- Não jogue na pia sólidos, soluções ou líquidos. Siga as instruções e coloque as soluções e sólidos utilizados na prática em frascos já separados para esta finalidade e que são deixados ao lado das pias. 10-Os frascos de reagentes das prateleiras, capelas ou armários não devem ser levados para sua bancada. Recolha somente junto aos armários, prateleiras ou capelas, a quantidade de reagente necessária. 11- Leia o rótulo duas vezes antes de retirar qualquer substância de um frasco. 12- Faça somente o que está no procedimento da prática ou o que for orientado pelo professor. Use somente as quantidades recomendadas e não mais. 13- Jamais retorne uma substância para o frasco original. 14- Antes de utilizar uma solução, agite o frasco que a contém para homogeneiza-la, se assim for orientado pelo professor. 15- Quando for testar o odor de uma substância siga as instruções no procedimento, isto é, segure o frasco (ou o tubo de ensaio) longe de você e abane com a mão um pouco de vapor em sua direção. Nunca leve qualquer Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri substância à boca para testar seu gosto, pois pode tratar-se de um veneno como o Arsênico ou o Cianeto de Potássio. 16- Não introduza pipeta ou conta-gotas nos frascos de reagentes, retire para um béquer a quantidade desejada para evitar contaminação do líquido original. 17- Não coloque a tampa dos frascos sobre a mesa de trabalho. Segure-a adequadamente ou coloque-a sobre a bancada com a boca para cima. 18- Não se sopram as pipetas volumétricas (pipetas com bulbo) sem marca final inferior. Há um modo especial para fazer o escoamento. 19- Pipetas graduadas (cilíndricas) sem marca final inferior sopram-se no fim do escoamento; se tiverem uma faixa fosca perto da extremidade de aspiração. 20- Quando medir soluções tóxicas ou corrosivas use uma proveta ou uma pipeta com “pêra” de borracha. 21- Não use uma mesma pipeta para medir ao mesmo tempo soluções diferentes. 22- Apague todos os bicos de Bunsen e qualquer outra chama, antes de usar substâncias inflamáveis como o álcool, por exemplo. 23- Se um líquido contido em um frasco se inflamar acidentalmente, cubra calmamente a boca do frasco com um pano de algodão ou pedaço de papelão (provoca ausência de Oxigênio inibindo o fogo). 24- Manuseie material de vidro quente com pinças ou conforme descrito no procedimento. Lembre-se que, vidro quente e vidro frio se parecem. 25- Trabalhe sempre em ambiente ventilado e bem iluminado e não respire qualquer vapor ou gás produzido nas experiências. 26- Saiba onde está o extintor de incêndio, as pias e todas as portas do laboratório e esteja certo de como utilizar o extintor. 27- Não aqueça bruscamente qualquer corpo sólido ou líquido. 28- Não perca de vista um aparelho que está em atividade, mas não aproxime muito os olhos dele. 29- Tenha cuidado com as torneira de gás do laboratório. 30- Não aqueça qualquer peça rapidamente, no início o aquecimento deve ser moderado e homogêneo. 31- Provetas, buretas e frascos de reagentes vazios, não devem ir ao fogo porque se quebram com facilidade. Os próprios tubos de ensaio não devem ir à chama acima do nível do líquido. 32- As cápsulas de porcelana e cadinhos podem ser aquecidos ao rubro, se necessário, mas não suportam resfriamento rápido. 33- seja, em todo trabalho, metódico, asseado, sereno e prudente. PRECAUÇÕES DE SEGURANÇA 1- Jamais realize uma experiência sem autorização. Está em jogo sua segurança e principalmente a de seus companheiros. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri 2- Qualquer acidente envolvendo dano pessoal ou material deve ser comunicado imediatamente ao professor. 3- Não aponte o tubo de ensaio para seu vizinho de trabalho ou para si mesmo quando estiver aquecendo substâncias. Bolhas formadas rapidamente podem ejetar o conteúdo violentamente. 4- Quando diluir Ácido Sulfúrico coloque o ácido lente e cuidadosamente sobre a água, com agitação constante. Nunca adicione água sobre o ácido, porque o calor desenvolvido é tão grande que pode formar bolhas de vapor e ejetar o conteúdo violentamente, na forma de respingos. 5- Neutralização de ácidos ou bases derramados: - Ácido na roupa: com Hidróxido de Amônio diluído (NH4OH) - Base na roupa: com Ácido Acético diluído, seguido de Hidróxido de Amônio diluído. - Ácido ou base sobre a bancada ou piso: lavar com água abundante. 6- Quando adaptar um tubo de vidro, um termômetro ou um funil através de um rolha de borracha, lubrifique o tubo e a rolha com vaselina ou silicone. Segure a rolha e o tubo com uma toalha e faça a inserção girando o tubo em relação à rolha. 7- Qualquer trabalho que envolva gases ou vapores tóxicos ou irritantes deve ser realizado na capela porque esta dispõe de exaustão para removê-los. 8- Substâncias perigosas: Cianetos: tóxicos violentos podem liberar Ácido Cianídrico, um dos gases mais letais que se conhece. Ácidos concentrados: principalmente os ácidos Sulfúrico e Nítrico que provocam queimaduras violentas. Gases: anidridos de ácidos (SO3 - sulfúrico; SO2- sulfuroso; nítrico- NO3- nitroso; H2S- gás sulfídrico; NH3- amoníaco e Cl2 - gás cloro) Álcalis concentrados: NaOH, KOH, etc. Soluções: compostos de Arsênio, Antimônio, Mercúrio, Chumbo, Bário, Cobre e Fluoretos. Outros: Fósforo branco, Bromo, Iodo, Aldeídos, Benzeno, etc. 9- Nunca trabalhe com substâncias das quais não conhece suas propriedades (consulte seu professor). SOCORRO DE EMERGÊNCIA 1. Se ácido concentrado (sulfúrico, nítrico, acético, etc.) pingar na sua pele (mãos, olhos, etc.), lave a região afetada com um jato de água forte (pia ou lava-olhos) por 3 a 5 minutos, e depois aplique uma bandagem Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri umedecida com solução alcoólica de tanino ou uma solução aquosa de permanganato de potássio a 3%. Se as queimaduras forem graves, procure um médico imediatamente após os primeiros socorros. 2. Se a sua pele tiver sido queimada por uma solução alcalina, lave-a com água até que não esteja mais escorregadia (sensação) e aplique uma bandagem umedecida com solução alcoólica de tanino ou uma solução aquosa de permanganato de potássio a 3%. 3. Se gotas de álcali ou ácido pingarem nos seus olhos, lave-os com bastante água e procure um médico imediatamente. 4. Se você queimar a pele com um objeto quente, coloque primeiro uma atadura umedecida com solução alcoólica de tanino ou uma solução aquosa de permanganato de potássio a 3% e depois com algum ungüento para queimaduras (ácido pícrico, por exemplo). 5. Quando sofrer queimaduras de fósforo, aplique na região uma atadura umedecida com solução aquosa de sulfato de cobre 2%. 6. Se uma solução de ácido clorídrico cair na sua pele, lave-a com água corrente e coloque sobre a queimadura uma atadura de algodão embebida com solução de cloreto de cálcio 10% ou de sulfato de magnésio saturada. 7. Se algum colega do seu laboratório se intoxicar com cloro, bromo, sulfeto de hidrogênio, monóxido de carbono, ou substâncias voláteis, leve-o para o ar livre e chame um médico imediatamente. 8. Se você se intoxicar com arsênico, mercúrio ou cianeto procure um médico imediatamente. As precauções a serem tomadas com substâncias tóxicas devem sempre ser observadas quando você preparar o experimento. 9. Esses são procedimentos básicos para trabalho em qualquer laboratório. Mesmo assim, observe sempre os rótulos dos frascos de solventes e reagentes e, em caso de dúvida, consulte sempre o professor ou o responsável pelo laboratório. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri COMO USAR A CENTRÍFUGA 1. Antes de conectar o plug na tomada, verificar a voltagem; 2. Ligar o equipamento no botão “liga/desliga”; 3. Destravar a tampa, apertando o botão “tampa”; 4. Abrir a tampa do equipamento; 5. Colocar os tubos; 6. Verificar a distribuição dos tubos (é necessário que haja equilíbrio de peso entre os tubos colocados em posições opostas); 7. Fechar a tampa; 8. Selecionar tempo e rotação no botão “selecionar programação” (2min, 1000rpm); 9. Iniciar a programação, apertando o botão “parte” (a tampa é travada automaticamente). Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri MARCHA QUALITATIVA SISTEMÁTICA DE SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS DO GRUPO I - SEMIMICRO ANÁLISE FUNDAMENTO TEÓRICO: Os cátions Ag+, Pb++ e Hg2++ precipitam na presença de HCl dil. formando cloretos insolúveis em meio aquoso. PREPARAÇÃO DA AMOSTRA A amostra foi preparada pela mistura de volumes iguais de soluções de AgNO3 15,8 g L-1, Pb(NO3)2 16,0 g L-1 e Hg2(NO3)2.2H2O 14,0 g L-1. MARCHA ANALÍTICA SISTEMÁTICA: - Transferir 15 gotas da solução da amostra para um tubo de centrífuga; - Adicione cuidadosamente HCl 2N até que haja a precipitação completa dos cátions (1 a 3 gotas). - centrifugar e testar se a precipitação foi quantitativa. Para isso adicione no sobrenadante 1 gota de HCl 2N e verifique se a solução permanece límpida, indicando a ausência de cátions do grupo I. PRECIPITADO 1 SOBRENADANTE 1 Pode conter cátions dos demais grupos (Reserve-os). - O precipitado pode conter AgCl, PbCl2 e Hg2Cl2 - Lave o precipitado com 3 gotas de HCl 0,5M e então 2 vezes com porções de 3 gotas de água fria e rejeite o produto da lavagem. Aqueça o tubo em banho-maria, adicione 10 gotas de água fervendo, centrifugue e separe o sobrenadante imediatamente. PRECIPITADO 2 SOBRENADANTE 2 Pode conter: Hg2Cl2 e AgCl. Lave o ppt. várias Pode conter: PbCl2: vezes com água quente até que as águas de lavagem não produzam nenhum ppt. com K2CrO4 o - Esfrie uma porção da solução: que garante a completa remoção do Pb++ Um ppt. branco, cristalino, de PbCl2 pode ser - Adicione 10 gotas de solução de NH3 diluída obtido. Divida-o em três partes: (Caso não obtenha quente (5N) sobre o ppt. e centrifugue. um precipitado, continue o procedimento com o sobenadante). PRECIPITADO 3 SOBRENADANTE 3 Se for preto, consiste Pode conter [Ag(NH3)2]+ 1) Adicione solução de K2CrO4 - precipitará em Hg(NH2)Cl + Hg0. Divida em 2 partes: PbCrO4 (amarelo) que é insolúvel em ácido acético ++ Portanto, Hg2 está diluído presente. 1) Acidifique com HNO3 diluído. Precipitado branco (AgCl) confirma a 2) Adicione solução de KI. Precipitará PbI2 que é presença de prata. solúvel em água fervendo, levando a uma solução incolor que deposita cristais amarelos brilhantes por 2) Adicione algumas resfriamento. gotas de solução de KI. Precipitado amarelo pálido (AgI) confirma a 3) Adicione H2SO4 diluído, que precipitará PbSO4 presença de prata. que é solúvel em solução de acetato de amônio presente Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri EXERCÍCIOS – CÁTIONS DO GRUPO I 1- Faça um fluxograma para a separação e identificação de cada um dos cátions do grupo I. 2- Quais são os cátions e o agente precipitante do grupo I? 3- Explique, por meio de equações das reações químicas, a precipitação dos cátions do grupo I? 4- Justifique porque o Pb++ pertence a dois grupos analíticos (Grupos I e IIA). 5- Demonstre, por meio de equações, a separação da prata e do mercúrio? 6- Apresente as reações de confirmação de cada um dos cátions do grupo I? 7- Porquê o agente precipitante do grupo I deve ser adicionado lentamente à amostra? 8- O que deve ser feito para se ter certeza que todos os cátions do grupo I precipitaram? Por que é fundamental este procedimento? 9- O reagente precipitante deste grupo poderia ser substituído? Justifique-se e dê exemplo? 10- Supondo que tenha sido adicionado uma gota de HCl 5M à solução de cátions, calcule a concentração de cada um dos cátions no primeiro filtrado. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri MARCHA QUALITATIVA SISTEMÁTICA DE SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS DO GRUPO II A - SEMIMICROANÁLISE FUNDAMENTO TEÓRICO: Os cátions Cu++, Hg++, Bi+++ e Cd++ pelo H2S (Äcido sulfídrico), em meio HCl 0,25/0,33 N, sob forma de sulfetos insolúveis, constituindo o grupo IIA. O Pb++ não precipita completamente com HCl dil, mas precipita como sulfeto, por isso é incluido no GIIA. Os cátions As+3/+5, Sb+3/+5 e Sn+2/+4 também precipitam e constituem o grupo IIB. AGENTE PRECIPITANTE: H2S a- Produção com aparelho de Kipp: 2HCl + Na2S 2NaCl + H2S↑ b- Obtenção no próprio meio reacional por meio de hidrólise da tiocetamida a quente: b.m. 800C CH3CSNH2 + 2H2O NH4CH3COO + H2S↑ (precipitação homogênea) H2S↑(aquoso) S2- S2- + Mx+ M2Sx↓ (M = Cu++, Pb++, Hg++, Bi+++ ou Cd++) MARCHA ANALÍTICA SISTEMÁTICA - Utilizar 20 gotas da solução da amostra ou todo o SOBRENADANTE 1 do grupo I; - teste o pH e, se necessário, adicione gotas de HCl 2N (ou NH4OH 5N) até obter pH 0,5; - adicionar 15 gotas da solução de tiocetamida (com agitação constante); - aquecer em banho-maria à cerca de 800C (a solução, não o banho); - manter o aquecimento a 800C por cerca de 15 min. e centrifugar a quente; - testar, no sobrenadante, se a precipitação foi quantitativa. PRECIPITADO 4 SOBRENADANTE 4 (cátions dos demais grupos) Pode conter HgS, CuS, PbS, Bi2S3 (pretos) e CdS (amarelo): - adicione 10 gotas de HNO3 5N e ferva suavemente por alguns minutos; - centrifugue e lave o precipitado com um pouco de água (o HgS é insolúvel em HNO3 dil.). PRECIPITADO 5 SOBRENADANTE 5 HgSpreto Pode conter os cátions: Pb++, Bi+++, Cu++ e Cd++: dissolva numa - Adicionar excesso de NH4OH 5N (até precipitação quantitativa) mistura de 4 gotas - Centrifugar de NaClO 1M e 4 PRECIPITADO 6 SOBRENADANTE 6 gotas de HCl Pode conter: Bi(OH)3/Pb(OH)2 Pode conter: [Cu(NH3)4]+2 e Cd(NH3)4]+2 diluído; - Aqueça com 5 gotas de NaOH 5N - Centrifugue Se for incolor – Não há Cu+2 na solução, então - adicione mais 2 PRECIPITADO7 SOBRENADANTE7 adicione tiocetamida e aqueça em b.m. (80º C) [Pb(OH)4]2 acidifique por 10 min. Ppt amarelo – Cd + gotas de HCl dil. e - Bi(OH)3 ppt aqueça a ebulição branco, confirma a com ácido acético e para eliminar o presença do Bi3+. adicione K2CrO4: Se o sobrenadante for azul divida-o em duas excesso de Cl2; um precipitado porções: Dissolver o pptado amarelo indica a - adicione solução com gotas de presença de Pb++. 1) acidifique uma porções com ácido acético e de SnCl2 . Ppt. HNO3 e adicionar adicione K4(Fe(CN)6. Um ppt. marron branco, tornando-se gotas de KI. A avermelhado indica a presença de Cu++. cinza ou preto indica formação de um a presença de Hg++. complexo 2) Na outra porção adicione, gota a gota KCN alaranjado (CUIDADO) até descoramento da cor azul. confirma a Aqueça com tiocetamida em b. m. (80ºC) por 10 presença de min. Ppt. amarelo indica presença de Cd2+. Bismuto. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri EXERCÍCIOS – CÁTIONS DO GRUPO II 1- Faça um fluxograma para a separação e identificação de cada um dos cátions do grupo II. 2- Quais são os cátions e o agente precipitante do grupo II? No que se baseia a divisão do grupo IIA e II B? 3- Em que pH deve-se trabalhar para a precipitação dos cátions deste grupo e por que o pH deve ser controlado? 4- Por quê é fundamental o controle da temperatura na precipitação do cátions deste grupo? 5- Quais seriam as conseqüências se um aluno desatento ao precipitar os cátions do grupo IIA deixasse a temperatura exceder a 800C? 6- O que deve ser feito para se ter certeza que todos os cátions do grupo II precipitaram? 7- Explique, por meio de equações das reações, a separação e a confirmação dos cátions do grupo IIA. 8- Proponha uma metodologia de separação e identificação de Bi diferente da sugerida no laboratório (a partir do PRECIPITADO 6). 9- Na separação e identificação do mercúrio, a adição do SnCl 2 resultará em um precipitado branco que se tornará cinza e posteriormente em preto indicando a presença de Hg0. Mostre, detalhadamente, as equações das reações químicas diferenciando cada etapa. 10- Explique detalhadamente sobre a periculosidade do KCN. Qual a sua função nesta MQS? 11- Explique o que é uma precipitação homogênea e quais as vantagens deste procedimento em relação à precipitação convencional. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri MARCHA QUALITATIVA SISTEMÁTICA DE SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS DO GRUPO III A - SEMIMICROANÁLISE DISCUSSÃO: Baseia-se na separação seletiva (precipitação) dos cátions Al+3, Cr+3 e Fe+3, em meio NH4Cl, pelo NH4OH, sob a forma de Al(OH)3, Cr(OH)3 e Fe(OH)3 e um pouco de MnO2.xH2O, cujos precipitados são insolúveis em álcalis e solúveis em ácidos minerais a quente. Fosfatos, silicatos, boratos, fluoretos e ânions de ácidos orgânicos devem ser previamente removidos pois podem interferir nas determinações dos cátions deste grupo. MARCHA ANALÍTICA SISTEMÁTICA Tomar todo o SOBRENADANTE 4 do grupo II ou 20 gotas da solução amostra contendo cátions do grupo IIIA isentos dos sais interferentes e adicionar uma pequena quantidade de NH4Cl sólido. Adicione solução de NH4OH até pH alcalino e, então, mais 2 gotas em excesso. Ferva por 1 minuto e centrifugue imediatamente. PRECIPITADO 8 SOBRENADANTE 8 Cátions grupos IIIB, IV e V. O precipitado pode conter Al(OH)3, Cr(OH)3 e Fe(OH)3. Lave com 10 gotas de solução de NH4Cl a 1%. Adicione 5 gotas de NaOH 5N e 5 gotas de H2O2 a 3%. Ferva suavemente até que cesse o desprendimento de O2 (2-3 minutos). Centrifugue: PRECIPITADO 9 SOBRENADANTE 9 Pode conter Fe(OH)3. Lave com um Pode conter CrO4-2(amarelo) e Al(OH)4- (incolor). pouco de água quente (10 gotas). - Se a solução for incolor significa que o Cr+++ está ausente. Dissolva o precipitado com HCl diluído Nesse caso vá para o passo 3); e divida em duas partes: -Se a solução for amarela divida-a em 3 partes: 1) Numa porção adicione 2 gotas de KSCN. Profunda coloração vermelha 1)- Acidifique com ácido acético 5N e adicione acetato de indica a presença de Fe+++ . chumbo. Precipitado amarelo- PbCrO4. 2) Na outra porção adicione solução de 2) Acidifique com de HNO3, esfrie bem, adicione 3 gotas de K4(Fe(CN)6). Precipitado azul confirma álcool amílico e 1 gota de H2O2 a 3%. Agite bem e deixe que a presença de Fe+++. as 2 camadas se separem. Camada superior azul indica a presença de crômio. 3) Acidifique com HCl diluído (teste em papel tornassol). Alcalinize com NH4OH e adicione mais 2 gotas em excesso. Aqueça à ebulição e centrifugue. Precipitado Branco gelatinoso de Al(OH)3, Al+3 presente Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri EXERCÍCIOS DO GRUPO III A 1- Faça um fluxograma para a separação e identificação de cada um dos cátions do grupo III A. 2- Quais são os cátions e o agente precipitante do grupo III? Apresente os cátions que formam soluções coloridas e suas cores correspondentes. 3- Explique, por meio de equações das reações químicas, a precipitação dos cátions do grupo III A. 4- Justifique a utilização do NH4OH e NH4Cl na precipitação dos cátions deste grupo. Neste caso, poderíamos utilizar HCl e NH3 em substituição a base e ao sal citados? 5- Apresente as reações de identificação de cada um dos cátions do grupo III A . Justifique o pH em cada caso. 6- Para que serve a adição do peróxido de hidrogênio, em meio fortemente alcalino? Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri MARCHA QUALITATIVA SISTEMÁTICA DE SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS DO GRUPO III B - SEMIMICROANÁLISE Discussão: Os cátions Co ++, Ni++, Zn++ e o Mn++, formam compostos solúveis com HCl dil. , com H2S em meio HCl 0,3 M e com NH4OH dil. em meio NH4Cl, mas forma compostos insolúveis com (NH4)2x ou H2S em meio NH4OH / NH4Cl, sob a forma de CoS, ZnS, NiS e MnS em meio alcalino. - Usar todo o SOBRENADANTE 8 do III Grupo A, ou medir 20 gotas da solução da amostra. Adicionar 1-2 cristais de NH4Cl e aqueça à ebulição. Adicione 2 gotas de NH4OH 5N, aquecer até fervura e adicionar 20 gotas de (NH4)2S (po1issulfeto de amônio) e manter o aquecimento por 5 min. Centrifugar. PRECIPITADO 10 SOBRENADANTE 10 Cátions dos grupos IV e V O precipitado poderá conter CoS, NiS, ZnS e MnS. Lavar o precipitado com solução de NH4Cl 1% contendo gotas de (NH4)2S. Adicione 5 gotas de água e 5 gotas de HCl 2M, agite bem, deixe repousar por 2-3 minutos. Centrifugue. PRECIPITADO 11 SOBRENADANTE 11 Precipitado preto: Pode conter CoS e/ou NiS. - Pode conter: Zn++ e/ou Mn++. Ferver para eliminar o excesso de H2S (testar com papel de acetato de chumbo) Dissolva o ppt. numa mistura de 5,0 gotas de - Esfrie e adicione excesso de NaOH 5N seguido de 1-2 NaClO a 10% e 1 gota de HCl 2M. Adicione gotas de H2O2 a 3%. 1,0 gotas de HCl 2M e aqueça para - Ferva por 3 min. e centrifugue. eliminação do Cl2. Esfrie e dilua, se PRECIPITADO 12 SOBRENADANTE 12 necessário, até atingir um volume de 10-15 Pode conter principalmente Pode conter: [Zn(OH)4]-2 gotas. Divida a solução em duas partes MnO2.XH2O, mas também iguais: traços de Co(OH)3 e Acidifique com ácido Ni(OH)2. acético, adicione (NH4)2S 1) Adicione 5 gotas de álcool amílico, alguns e aqueça. Ppt. branco cristais de NH4SCN sólido e agite bem. A Dissolva o precipitado em 5 (ZnS), confirma a camada de álcool amílico torna-se azul, gotas de HNO3 1:1 (8M) e 2 presença de Zn. confirmando a presença de Co. gotas de H2O2 a 3%. Ferva para decompor o excesso de 2) Adicione 2 gotas de solução de NH4Cl, H2O2 e esfrie. Adicione uma alcalinize com NH4OH dil. e, então, adicione pitada de PbO, agite e deixe excesso do reagente Dimetilglioxima. Ppt. em repouso. Solução violeta vermelho, confirma a presença de Níquel. de MnO4-- indica presença de manganês. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri EXERCÍCIOS DO GRUPO III B 1- Faça um fluxograma para a separação e identificação de cada um dos cátions do grupo III B. 2- Quais são os cátions pertencentes ao grupo III B e seu agente precipitante? 3- Explique, através de equações das reações, a precipitação e a identificação dos cátions do grupo III B. 4- Por que é utilizado o NH4SCN para confirmar a presença do Co? 5- Como é preparado o papel de acetato de chumbo, pra que serve e como funciona? (Mostre com reações químicas). 6- Por que se utiliza NaOCl e HCl diluído para a detecção do Co e do Ni ? E por que não é necessária a separação deles ? Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri ANÁLISE DE ÂNIONS I- Introdução: Os métodos analíticos qualitativos de pesquisa e identificação de ânions em solução aquosa são em geral, mais complexos e morosos do que os destinados á pesquisa e identificação de cátions. Entretanto, a identificação do cátion fornece informações importantes para a identificação do ânion presente. Por exemplo: 1- Pelas propriedades organolépticas da solução, se o cátion for incolor: Solução amarela: pode ser devido a presença do ânion CrO4--; Solução alaranjada: pode ser devido a presença do ânion Cr2O7--; Solução violácea: pode ser devido a presença do ânion MnO4- (íon permanganato); Solução verde: pode ser devido a presença do ânion MnO4--(manganato). 2- Pelos produtos insolúveis que o cátion produz em meio aquoso: Se o cátion identificado for o Ag+, elimina, na solução da amostra, a presença dos ânions Cl-, Br-, I-, F-, CN- e SCN-, etc., por formarem compostos insolúveis de prata em meio aquoso. A presença do íon bário, elimina a presença dos cátions SO4--e CO3--. 3- Pelo desprendimento de gás no meio reacional: A adição de ácidos minerais às soluções contendo CO3--ou HCO3- haverá efervescência no meio reacional por formação e desprendimento de CO2. II – Preparação da amostra, contendo metal pesado, para pesquisa de ânions: 1- Ferver cerca de 2 gramas da amostra ou volume que contenha 2,0 gramas, com 25 mL de solução de Na2CO3 a 16%; 2- Manter a fervura por 10 minutos, em frasco de erlenmeyer com funil colocado na boca; 3- Filtrar e lavar o precipitado com água quente. O filtrado não deve ser superior a 40 mL após as adições das águas de lavagens; 4- A eliminação dos metais pesados se dá sob a forma de carbonatos. 5- Exemplo: 2Al+++ + 3Na2CO3 Al2(CO3)3 + filtrado (A-) 1000C - 10’ 6- Desprezar o precipitado e prosseguir a M.Q.S. ânions, usando todo o filtrado (A-). Este filtrado é chamado comumente de solução sodada ou extrato de soda ou ainda, solução Preparada (SP) Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri ANÁLISE DE ÂNIONS TUBO 1 TUBO 2 ÂNION RESULTADOS DOS 10 gotas de SP + 10 gotas de SP + TESTES COMPLEMENTARES NOS TUBOS (3) E (4) (SP) TESTES NOS TUBOS 1 E 2 10 gotas de BaCl2 10 gotas de de AgNO3 BaF2 – Ppt. Branco (3) SP + MgCl2 MgF2 – Ppt. branco gelatinoso F- Precipita Não precipita Solúvel em HNO3 (4) SP + CaCl2 CaF2 – Ppt. branco BaSO4 – Ppt. Branco amarelado SO4-- Precipita Não precipita (3) SP + Pb(NO3)2 PbSO4 – Ppt. branco Insolúvel em HNO3 AgBr - Ppt. Amarelo claro Br- Não Precipita Precipita (3) SP + Pb(NO3)2 PbBr – Ppt. branco Insolúvel em HCl AgCl - Ppt. Branco (3) SP + Pb(NO3)2 PbCl2 – Ppt. branco Cl- Não precipita Precipita Insolúvel em HNO3 OBS: colocar excesso de solução de chumbo, gota a gota. Ag4[Fe(CN)6] - Ppt. Branco [Fe(CN)6]-4 Não precipita Precipita (3) SP + FeCl3 Fe4[Fe(CN)6]3 - Ppt. Azul Insolúvel em HNO3 CrO4-- Ag2CrO4– Ppt. Vermelho Precipita Precipita (3) SP + Pb(NO3)2 PbCrO4 – Ppt. amarelo SP amarela BaCrO4– Ppt. Amarelo claro Ag3PO4 - Ppt. Amarelo --- (3) SP + CuSO4 Cu3(PO4)2 – Ppt. Azul claro PO4 Precipita Precipita Ba3(PO4)2 – Ppt. Branco Solúvel em HNO3 (4) SP + HgCl2 Não reage AgHCO3 - Ppt. Branco “sujo” - (3) SP + MgSO4 Não reage HCO3 Precipita Precipita Ba(HCO3)2 Ppt. Branco (4) SP + HgCl2 Não reage + HNO3 = CO2 (3) SP + gotas de H2SO4 conc.+ Brucina = Coloração vermelha NO3- Não precipita Não precipita ========================= (4) Adicionar SP SOBRE A difenilamina cuidadosamente = anel azul - CH3COO Não precipita Não precipita ========================= (3) SP + FeCl3 = Coloração vermelha intensa – OBS: colocar excesso Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri EXERCÍCIOS DE SOLUÇÕES 1) Seja uma mistura de 2 mols de álcool com 3 mols de água e cinco mols de acetona. Calcular a fração molar de cada componente da solução Resposta: 0,2; 0,3 e 0,5 respectivamente 2) Calcular a concentração (M e N) de uma solução formada pela diluição de 5 mL de ácido sulfúrico concentrado (98% de pureza, d=1,81 Kg/L) à 250 mL em água. Mol H2SO4 = 98 Resposta: 0,72 N 3) Mostre que N = kM, onde k= massa molar/massa do equivalente-grama 4) Calcular a quantidade de HCl conc. (37% p/p, d = 1,19) necessária para preparar 100 mL de uma solução de HCl 0,1 M. Mol HCl = 36,5 Resposta: 0,83 mL 5) Calcular a normalidade de Cl- em uma solução formada pela mistura de 100mL de uma solução 0,1 M de HCl com 250 mL de uma solução 0,01 M de CaCl2. Resposta: 0,043 N 6) Calcule a concentração de H+ em uma solução formada pela mistura de 50 mL de NaOH 0,5 M com 300 mL de HCl 0,2 M. Resposta: 0,1 M 7) Durante uma aula experimental de química analítica qualitativa, você necessita de 300 mL de uma solução 0,5M de H2SO4. Na bancada do laboratório existe somente uma solução de 200 mL de uma solução 18 M. Explique detalhadamente o procedimento necessário para a obtenção desta solução. 8) Supondo que numa aula experimental de química analítica quantitativa você precise de 30 mL de uma solução 0,5 M de H2SO4. No laboratório existe somente um frasco de 1L de ácido sulfúrico concentrado (98% de pureza, d=1,81 Kg/L). Explique detalhadamente o procedimento necessário para a obtenção desta solução. 9) 300 mL de uma solução de H2SO4 0,2 M são misturados com 200 mL de outra solução de H2SO4 0,5M. Determine a molaridade da solução resultante. Resposta: 0,32 M 10) Determine a normalidade de uma solução de H2SO4 sabendo-se que 30 mL desta solução tratados por uma solução de BaCl2 origina um precipitado branco que lavado, seco e pesado acusa 0,501 g. Resposta: 0,14 N 11) Determine a concentração em mols L-1 do sulfato férrico e dos íons férricos e sulfato em 500 mL de uma solução que contém 10 g de sulfato de ferro III que se encontra 100% dissociado. Resposta: M Fe2(SO4)3 = 0,05 mol L-1; M Fe+3 = 0,10 mol L-1; M SO4-2 = 0,15 mol L-1 12) Quantos mols de Na+ estão presentes em 4 litros de uma solução aquosa de Na2SO4 que contém 4,760g do composto? Qual a concentração, em mols por litro, da solução de sulfato de sódio? Se retirarmos uma alíquota de 10 mL desta solução e a diluirmos à 250 mL, qual será a concentração final desta solução? Resposta: 8,38x10-3 mol/L e 3,35x10-4 mol/L 13) Se a concentração de SO4-- em solução é 2,5X10-3 mols/l, quantos gramas de SO4-- estão presentes em 1 litro? Resposta: 0,24 g 14) Uma solução de Al2 (SO4)3 contém 2 x 10-4 mols/l de Al3+. Quantos gramas de SO42- ela contém por litro? Resposta: 0,029 g 15) Quando se dissolve em água 1 x 10 –7 mol de cloreto de cálcio, CaCl2, quantos mols de íons se formam ? (a) 1 x 10 –7 (b) 2 x 10 –7 (c) 3 x 10 –7 (d) 4 x 10 –7 (e) 5 x 10 –7 Resposta: (c) 16) Qual é a molaridade de uma solução de etanol, C2H5OH, em água, se a fração molar de etanol for 0,05? Suponha que a densidade da solução seja 0,997 g/ml. Resposta: 2,57 M. 17) Calcular quantos mililitros de KMnO4 0,10M são necessários para reagir completamente com 0,01 mols do íon oxalato, C2O4-2 segundo a reação: 2 MnO4- + 5 C2O4-2 + 16 H+ → 2Mn+2 + 10 CO2 + 8 H2O Resposta: 40 mL. 18) Ácido nítrico concentrado contém 69% em peso de HNO3 e tem uma densidade de 1,41 g/mL a 20°C. Qual o volume e qual o peso de ácido nítrico concentrado necessários para preparar 100 ml de ácido 6M ? Resposta: 54,78 g e 38,85 mL. EXERCÍCIOS DE EQUILÍBRIO QUÍMICO 1) O,365 g de HCl foram dissolvidos em 1,0 X 108 L de água. Qual o pH desta solução? Resposta: pH = 7,0 2) Qual a concentração de uma solução que tem o pH igual a zero? Resposta: 1mol/L 3) Qual o pH de uma solução 2 M de HCl? 4) Qual o pH de uma solução 0,045 M de NH4OH, sabendo –se que Kb=1,8X10-5? Resposta:10,95 5) Equacionar as reações de hidrólise, se houver, dos seguintes sais, indicando o caráter da solução resultante (neutra, ácida ou básica). Calcule os valores de Kh. Dado: Kb = 1,8X10-5, Ka = 5,6X10-4 e Kw = 1,0X10-14 a) NH4NO3, b) NaHCO3, c) KClO4. 6) Haverá formação de precipitado de Ag2SO4 se misturarmos 500 mL de uma solução de 0,01 M de AgNO3 com 500 mL de uma solução 0,01 M de Na2SO4. Dado: Kps = 4,8X10-5. Resposta: Não 7) Determine o Kps do sulfato de bário sabendo que sua solubilidade em água é de 0,0091g dm-3 a 250C. Resposta: 1,52x10-9 8) Qual a solubilidade molar do AgCl em água, a 250C. Dado: Kps = 1,7X10-10. Resposta: 1,3x10-5 9) Determine as concentrações de Ag+ e CrO4-2, em uma solução saturada de Ag2CrO4 a 250C? Dado: Kps = 1,9 X10-12. Resposta:[ Ag+]=1,56x10-4 mol/L e [CrO4-2]=7,8x10-5 10) A solubilidade do Ca3(PO4)2 em água, a 180C, é igual a 10-5 mol/L. Calcule o seu Kps nessa temperatura. Resposta: 1,08x10-23 11) Qual o pH de uma solução de concentração hidrogeniônica igual a 0,00002M? Resposta: 4,7 12) Sabendo-se que os KPS para o Mg (OH)2 é de 8,8.10-12 mols/l, a que pH a precipitação do hidróxido começa para Mg2+ = 0,06M? Resposta: 9,08 13) Calcule a solubilidade de fluorita (CaF2), sabendo-se que o KPS = 10-10,5. Exprima a solubilidade em mols/l, g/l e ppm. Resposta: 1,99x10-4 mol/L 14) Qual é a solubilidade da anidrita (CaSO4) em água pura (KPS = 10-4,5). Na água do mar a solubilidade aumenta ou diminui? Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri Resposta: 5,6x10-3 15) Se a uma solução 0,16 M de Pb2+ adiciona-se HCl, até obter uma concentração 0,1 M de íon cloreto, e 99% de Pb+2 é removido da solução, qual o produto de solubilidade (Kps) do cloreto de chumbo? Resposta: Kps = 1,6 x 10-5 16) O produto de solubilidade do fluoreto de magnésio, MgF2, é 8,0x10-8. Qual a solubilidade deste sal em água pura? Qual a solubilidade do mesmo sal em uma solução 0,05M de NaF? Resposta: [Mg2+]H2O = 2,7 x 10-3 M; [Mg2+]NaF = 3,2 x 10-5 M 17) O ácido cianídrico, HCN, tem constante de dissociação, Ka = 4,93x10-10 a 25oC. a) Calcule o pH de uma solução de HCN 1,0x10-2 M. b) Qual será o pH de uma solução de HCN 1,0x10-10 M? Justifique. Resposta: b) pH = 5,66 c) pH = 7,0 18) Escreva a reação de hidrólise do cianeto de sódio (NaCN). Calcule o pH de uma solução 1,0M de NaCN. Dados: Ka(HCN) = 4,0x10-10. Resposta: pH = 11,70 19) Considere as soluções 1 M de KCN, NH3 , CH3COOH e CH3COONH4 a 25°C. Classifique cada solução conforme seu caráter ácido, básico ou neutro, e escreva as reações envolvidas para justificar suas respostas. Dados: Ka(HCN) = 4x10-10 Kb(NH3) = 1,8x10-5 Ka(CH3COOH) = 1,85x10-5 Determine o Ka do ácido periódico em uma solução 2M de HIO4 cujo pH é igual a0,31. Resposta: Ka = 0,16 20) Qual o pH de uma solução de ácido acético 5,00% (p/p), cuja densidade é 1,0072 Kg/L? Dado: pKa = 4,7 Resposta: pH = 2,4 21) Determine o pH de uma solução saturada de ácido benzóico (C6H5COOH, pKa=4,21), cuja solubilidade em água é igual a 3,4g/L a 250C. Resposta: pH = 2,9 22) O íon cianeto (CN-), quando na forma de ácido cianídrico (HCN), é um agente tóxico, não somente originado dos sais iônicos utilizados em processos industriais, mas também naturalmente da hidrólise da “amigdalina”, substância presente em sementes de maçã, ameixa e pêssego. A partir dessa informação, considere o equilíbrio químico descrito abaixo HCN(g) + H2O(aq) CN- (aq) + H3O+ (aq); Ka = 1 x 10-10. Assinale a alternativa correta. a) A elevada acidez do HCN é destacada pelo valor de pKa = 10. Em soluções com valores de pH acima de 10, há o favorecimento da formação do HCN. b)O HCN é considerado um ácido forte, e o valor de Ka justifica as mais elevadas concentrações de íons CN- e H3O+ comparativamente ao HCN, no equilíbrio. c) O íon cianeto é uma base relativamente forte, razão pela qual reage prontamente com ácidos fracos ou fortes para formar o cianeto de hidrogênio. d) HCN é considerado um ácido fraco, que, em soluções com valores de pH muito abaixo de 10, ocorre majoritariamente na forma dissociada. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri 23) Calcule o pH de uma mistura constituída por 20,00 ml de NH4Cl 0,05 M e 30,00 mL de NH3 0,20 M. Dado: NH3 + H2O NH4+ + OH- Kb = 1,8. 10-5. Resposta: 10,03 24) Arsênio, As, pode ser extraído de seus minérios, primeiramente tratando o minério com oxigênio para formar As4O6 sólido, e em seguida reduzindo-se este óxido com carvão, como mostra a equação química: As4O6(s) + 6C(s) As4(g) + 6CO(g) Prever a direção do deslocamento do equilíbrio em resposta a cada uma das modificações abaixo: a- Adição de monóxido de carbono b- Adição ou remoção de carvão c- Remoção de arsênio gasoso 25) A constante de equilíbrio da reação de dissociação da água, Kw é 2,42x10-14 a 37oC. Qual o pH da água pura nesta temperatura? A temperaturas superiores a 25oC a água pura é um ácido ou uma base? Explique sua resposta. Resposta: 6,8 26) Escreva a reação de hidrólise do cianeto de sódio (NaCN). Calcule o pH de uma solução 1,0M de NaCN. Dados: Ka(HCN) = 4,0x10-10. Resposta: 11,70 27) Recolheu-se uma amostra de água da chuva e verificou-se que apresentava pH 5 . Se quisermos neutralizar 1 L desta amostra com uma solução de KOH 0,01 M, qual o volume de base será consumido? Resposta: 9,9x10-4 L 28) Para neutralizar completamente 100 mL de uma solução 0,1 mol/L de ácido sulfúrico, que massa de hidróxido de cálcio com 50 % de pureza é necessária ( em gramas)? (a) 1,12 (b) 0,72 (c) 0,36 (d) 0,56 (e) 1,48 Resposta: (e) 29) Para preparar uma solução de hidróxido de sódio 2 M, deve-se: (a) Diluir aproximadamente 33 mL de solução 6 M com água e completar a 100 mL. (b) Diluir aproximadamente 50 mL de solução 3 M com água e completar a 100 mL. (c) Dissolver 100 g de hidróxido de sódio puro em água e completar a 1 L. (d) Dissolver 60 g de hidróxido de sódio puro em água e completar a 250 mL. (e) Dissolver 4 g de hidróxido de sódio puro em água e completar a 100 mL. Resposta: (a) 30) Um litro de uma solução contém 0,1 mol de NaCl e 0,2 mol de CaCl2. As molaridades dos íons Na+, Ca+2 e Cl- são respectivamente: (a) 0,001 - 0,02 - 0,05 (b) 0,01 - 0,02 - 0,04 (c) 0,1 – 0,2 – 0,4 (d) 0,1 – 0,2 – 0,5 (e) 0,2 – 0,4 – 0,4 Resposta: (d) Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri 31) O suco produzido pelo estômago durante o processo de digestão apresenta ácido clorídrico numa concentração de 1 x 10 –2 mol/L. Sabendo-se que durante a digestão são produzidos cerca de 100 mL de suco gástrico, qual a massa, expressa em grama, de ácido clorídrico nesse volume ? (a) 73 (b) 36,5 (c) 3,65 (d) 0,0365 (e) 0,0730 Resposta: (d) 32) Dissolve-se 1,56 g de Al(OH)3 em 100 mL de solução. As concentrações molares dos íons Al+3 e OH–1 são, respectivamente: (a) 0,6 M e 1,8 M (b) 0,2 M e 0,6 M (c) 0,3 M e 0,9 M (d) 1,8 M e 0,6 M (e) 0,6 M e 0,2 M Resposta: (b) 33) Qual a concentração em mol / L de 4,0 gramas de NaOH em 250 mL de solução deste reagente ? Resposta: 0,4 mol/L 34) a) Se o produto de solubilidade do iodato de cálcio Ca(I03)2, é 6,4 X 10 -9 quantos miligramas do sal dissolvem-se em 500 mL de água? b) Quantos miligramas de cátions Ca2+ permanecem dissolvidos em 500 mL de uma solução que é 0,20 M em íons iodato? Resposta: 228 mg 35) Uma solução é preparada pela dissolução de 0,200 mol de formiato de sódio, HCO 2Na, e 0,25 mol de ácido fórmico, HCO2H, em 200ml de H2O. Calcule as concentrações de H+ e OH- . A constante de dissociação do ácido fórmico é 1,8x10-4. Resposta: [H+]=2,25x10-4 36) 1,0 mol de ácido acético e 1,00 mol de acetato de sódio são dissolvidos em água. O volume da solução é de 1,00 litro e seu pH igual a 4,74. Se à solução forem adicionados 0,050 mols de HCl, o pH passa a ser 4,27. A mesma quantidade de HCl adicionada um litro de água pura faria o pH variar de 7,00 para 1,30. O sistema de ácido acético e acetato de sódio constitui uma solução-tampão, na qual ocorre o equilíbrio representado pela equação: CH3COOH (aq) + H2O ↔ H3O+ (aq) + CH3COO- a-) Levando em conta esse equilíbrio, explique como a solução - tampão impede uma grande variação de pH quando se adicionam a ela pequenas quantidades de ácido. b-) Explique como a solução - tampão reagirá à adição de pequenas quantidades de base. 37) A uma solução que contêm 0,10 M de Ca+2 e 0,10 M de Ba+2 adiciona-se, lentamente, sulfato de sódio. Os produtos de solubilidade de CaSO4 e BaSO4 são 2,4x10-5 e 1,1x10-10, respectivamente.Qual é a concentração do íon sulfato no instante em que o primeiro sólido precipitar? Qual é este sólido? Desprezando a diluição, calcular a concentração do íon bário presente quando ocorre a primeira precipitação de CaSO4. Será possível separar Ca+2 e Ba+2 por precipitação seletiva dos sulfatos? Resposta: [SO4-2]=1,1x10-9; O sólido é o BaSO4; [Ba+2]=4,58x10-7; Sim. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri 38) Um bom uísque possui, em média, um teor alcoólico de 40% volume por volume. Sabe- se, ainda, que o limite de álcool permitido legalmente no sangue de um motorista, em muitos países é de 0,0010 g/mL. a-) Calcule, em gramas, a massa total de álcool que deve estar presente no sangue de uma pessoa para produzir uma concentração de 0,0010 g/ mL. Sabe-se que o volume médio de sangue em um ser humano é de 7,0 L. b-) Calcule o volume total de álcool, em mL, que corresponde à massa calculada no item a-). A densidade do álcool é de 0,80 g/ mL. c-) Calcule o volume, em mL, de uísque necessário para provocar o teor alcoólico de 0,0010 g/ mL. Sabe-se que cerca de 13% do álcool ingerido vai para a corrente sangüínea. Resposta: c-) V uísque=168,3 mL 39) Uma solução saturada de iodato de lantânio, La(IO3)3 , em água pura tem concentração de íon iodato igual a 2,07x10-3 mol/litro, a 25°C. a-) Qual é a concentração de La+3 ? b-)Qual o produto de solubilidade do La(IO3)3 ? c-) 600 mL de solução 1 mol/L de La+3 foi misturado com 200 mL de solução 1 mol/L de iodato. Calcule as concentrações de La+3 e IO3- . Resposta: [La+3]=0,69x10-3; Kps=6,12x10-12; [La+3]=0,67 M e [IO3-]=2,09x10-4 40) Uma amostra foi preparada pela mistura de volumes iguais de soluções de AgNO3 15,8 g/L, Pb(NO3)2 16,0 g/L e Hg2(NO3)2.2H2O 14,0 g/L. Supondo que tenha sido adicionado 1 mL de HCl 5M à 25 mL dessa solução de cátions, calcule a concentração de cada um dos cátions no primeiro filtrado. DADOS: MM AgNO3 = 169.91; Pb(NO3)2 = 331.22; Hg2(NO3)2.2H2O = 561,26 Kps: AgCl = 1,5 x 10-10; PbCl2 = 2,4x10-4; Hg2Cl2 = 3,5x10-18 RESPOSTA: [ Ag+]=1,30x10-9 M; [Pb+2]=1,80x10-2; [Hg2+2]=2,61x10-16 Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri 2- BIBLIOGRAFIA 1) VOGEL, Arthur Israel. Química analítica qualitativa. Sao Paulo: Mestrejou, 1981. 2) VOGEL, Arthur I. Análise química quantitativa/ G. H. Jeffery; J. Bassett; J. Mendham; R. C. Denney. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1992. 3) BACCAN, Nivaldo; ANDRADE, João Carlos de; GODINHO, Oswaldo E.S.; BARONE, José Salvador. Química analítica quantitativa elementar. São Paulo: Edgard Blücher - Instituto Mauá de Tecnologia, 2005-2007. 4) BACCAN, Nivaldo et al. Introdução à semimicroanálise qualitativa. Campinas:Editora da UNICAMP, 1988. 2.1. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR: SKOOG, Douglas A. et al. Fundamentos da química analítica. São Paulo: Editora Thomson Learning, 2006-9. ALEXEYEV, V. Análise Qualitativa. Porto: Editora Lopes da Silva, 1982. HARRIS, Daniel C. Análise Química Quantitativa. 6. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2005. Prof. Angelo Capri Neto / Prof.ª Maria da Rosa Capri