Experiência 04 – determinaçÃo da fórmula de um sal



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Experiência 04 – Determinação da Fórmula de um Sal
1. Sinopse teórica.

Os sais são compostos sólidos em que íons positivos (cátions) ligam-se eletrostaticamente ou ionicamente a íons negativos (ânions). Além dessa interação iônica, um certo número de moléculas de água pode participar da cristalização, através de uma interação do tipo íons-dipolos permanentes. Assim, a fórmula geral de um sal resulta:



CaAcx H2O

Cc+ – cátion de valência iônica c+

Aa– – ânion de valência iônica a–

a e c – quantidades de cátions e ânions

x – número de águas de hidratação


Determinar a fórmula de um sal significa portanto identificar os cátions, os ânions e o número de águas de hidratação.

Alguns cátions podem ser identificados pelo chamado ensaio de chama. O processo consiste em se umedecer a ponta de um fio de platina (ou pedaço de grafite) com ácido clorídrico concentrado; agregar alguns cristais do sal em estudo na parte úmida do fio de platina; introduzir o sal na região mais quente da chama oxidante de um bico de bunsen; e observar a coloração da chama.



O ácido clorídrico concentrado converte uma parte do sal – que pode ser um sulfato, nitrato, fosfato etc. – em cloreto, porque os cloretos são voláteis ao fogo. Na chama, o cloreto metálico se decompõe em átomos. O átomo metálico, correspondente ao cátion, por ser mais facilmente ionizável, recebe energia da chama, e os elétrons do nível de valência fazem uma transição eletrônica para outro nível mais externo. Quando esse átomo excitado passa por regiões de menor temperatura na chama, o elétron excitado volta ao seu nível de origem, e a energia absorvida é liberada na forma de luz visível (comprimento de onda entre 400 e 760 nm).

Alguns elementos químicos metálicos e respectivas colorações transmitidas à chama

Li – vermelho carmim

Na – amarela

K – violeta

Ca – vermelho tijolo

Sr – vermelho carmesim

Ba e Mo – verde amarelado

Cu e Tl – verde

As e Sb – azul

Pb e Bi – azul pálido

A maioria dos cátions não é identificada pelo ensaio de chama, ou porque a chama não tem energia suficiente para excitar o átomo, ou porque a energia libertada na transição do elétron para o seu nível fundamental não cai na região do espectro visível. Conseqüentemente, os ensaios por via seca, como é o ensaio de chama, acabam sendo limitados a alguns elementos.

Já os ensaios por via úmida – empregando usualmente água como solvente e meio reacional – são mais abrangentes, servindo à identificação de cátions e ânions, através da formação de um precipitado sólido (), ou através do aparecimento de uma coloração específica (sem partículas sólidas).



K3[Fe(CN)6]

Fe3[Fe(CN)6]2  azul

Fe[Fe(CN)6]  bege

Cu3[Fe(CN)6]2  verde

Co3[Fe(CN)6]2  vermelho

Ag3[Fe(CN)6]  laranja

AgNO3

AgCl  branco

AgBr  branco amarelado

AgI  amarelo

BaCl2

BaSO4  branco

AgNO3 e BaCl2

NO3




A determinação do número de águas de hidratação consiste em se pesar uma certa massa inicial do sal hidratado, aquecê-lo até a eliminação da água, e pesá-lo novamente para se obter a massa final. Daí, a seguinte relação fornece o número de águas de hidratação, x:

mfinal do sal ––––– massa molar de CaAc

minicial do sal –––––





2. Objetivos específicos: O aluno aprenderá a:

  1. Identificar alguns cátions;

  2. Identificar alguns ânions;

  3. Determinar o número de águas de hidratação de um sal.


3. Material necessário por grupo de alunos:

Aparelhagem

1 fio de platina com haste

1 bico de bunsen

1 vidro de relógio

1 pedaço de lixa fina

1 estante para tubos de ensaio

3 tubos de ensaio

1 agitador de plástico



1 espátula

1 balança analítica

1 tripé de ferro

1 triângulo de porcelana

1 cadinho com tampa

1 tenaz


1 cronômetro

Reagentes

amostra problema

solução de AgNO3

solução de BaCl2

solução de K3[Fe(CN)6]

solução de HCl

solução de HNO3

HCl concentrado




4. Procedimento:

  1. Lixe gentilmente a extremidade do fio de platina, se houver algum resíduo de sal aderido;

  2. Coloque com cuidado 10 gotas de ácido clorídrico concentrado no vidro de relógio;

  3. Molhe a ponta do fio de platina no ácido. Com a ponta úmida, apanhe alguns poucos cristais do sal em estudo. Introduza o sal na região mais quente da chama do bico de bunsen. Observe e anote a coloração da chama, se o sal produzir resultados neste ensaio;

  4. Em cada um dos três tubos de ensaio, faça o seguinte: coloque um pouco do sal hidratado no fundo; adicione uns 2 cm de altura de água destilada; misture até dissolução completa do sal;

  5. No primeiro tubo, coloque 1 gota da solução de HCl e 2 gotas da solução de K3[Fe(CN)6].

No segundo tubo, coloque 1 gota da solução de HNO3 e 2 gotas da solução de AgNO3.

No terceiro tubo, coloque 1 gota da solução de HCl e 2 gotas da solução de BaCl2.

Agite com o agitador as três soluções. Considere apenas a formação de precipitados ou não;


  1. Neste ponto já é possível concluir o cátion (Na+, K+, Ca2+, Ba2+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Co2+ ou Ag+) e o ânion (Cl, Br, I, ou ) presentes na amostra problema;

  2. Prenda o triângulo de porcelana ao tripé de ferro, e coloque o bico de bunsen sob o tripé, ao centro;

  3. Pese o cadinho e a tampa de porcelana. Anote. Mantendo a tampa sobre o prato da balança, pese exatamente uma massa de sal hidratado de (5,0  0,2) g. Anote;

  4. Coloque o cadinho tampado sobre o triângulo, e aqueça o conjunto por 10 minutos. Deixe o cadinho voltar à temperatura ambiente sobre o triângulo de porcelana;

  5. Pese novamente o cadinho tampado. Anote. Calcule as massas inicial e final do sal (subtraindo a massa do cadinho e da tampa) e o número de águas de hidratação. Arredonde o resultado, se não for inteiro.


5. Relatório:

Em uma folha padrão de relatório, responda o seguinte:



  1. Por que os ânions não são identificáveis por ensaio de chama?

  2. Equacione o processo por via seca ou por via úmida, que permitiu a identificação do cátion.

[Dica: a) átomo X + energia  átomo excitado X* e b) átomo excitado X*  átomo X + h ou luz visível]

  1. Equacione o processo por via úmida, que permitiu a identificação do ânion.

  2. Quais foram as modificações visíveis, sofridas pelo sal, ao se desidratar?

  3. Escreva a fórmula do sal hidratado da amostra problema.


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