BY FARMACÉTICO
INTRODUÇÃO
O cátion (português brasileiro) ou catião (português europeu) é um íon com carga positiva. É formado pela perda de elétrons da camada de valência de um átomo (ionização). Nesta categoria enquadram-se os metais, os elementos alcalinos e os elementos alcalino-terrosos, entre outros.
Um corante catiônico é aquele cuja estrutura que produz a cor, a estrutura cromófora comporta-se como um cátion.
O cálcio, do latim calcium, foi isolado pela primeira vez em 1808, em uma forma impura, pelo químico inglês Humphry Davy mediante a eletrólise de uma amálgama de mercúrio (HgO) e cal (CaO). Davy misturou cal umedecida com óxido de mercúrio que colocou sobre uma lâmina de platina, o anodo, e submergiu uma parte de mercúrio no interior da pasta funcionando como catodo. Na eletrólise obteve uma amálgama que destilada originou um resíduo sólido facilmente oxidável. Davy não ficou convencido de que havia obtido cálcio puro. Posteriormente, Robert Bunsen em 1854 e Matthiessen em 1856 obtiveram o metal por eletrólise do cloreto de cálcio (CaCl2) e, Henri Moissan obteve o cálcio com uma pureza de 99% por eletrólise do iodeto de cálcio (CaI2).
O cálcio é um metal branco prateado, relativamente mole. Funde a 845°C. é atacado pelo o oxigênio atmosférico e pela umidade, formando o óxido e /ou o hidróxido de cálcio. O cálcio decompõe a água com formação de hidróxido de cálcio sólido e hidrogênio gasoso. O cálcio forma o cátion Ca2+, em soluções aquosas. Seus sais são normalmente pós brancos e formam soluções incolores a não ser que o ânion seja colorido.
OBJETIVOS
Traçar a rota sistemática do cátion Ca2+ descrevendo as fases e descrever suas respectivas reações dentro do seu grupo.
DESCRIÇÃO DA ROTA (1º passo)
O primeiro passo foi pegar uma amostra aleatória de uma solução que continha cátions, pressupondo que essa amostra continha o cátion Ca2+ em sua composição, mas para ter a confirmação, me embasei em afirmações dispostas a seguir, e fazendo testes que o confirmassem e classificassem a amostra em questão dentro do grupo IV (grupo ao qual o cátion Ca2+ pertence).
• Grupo I: cátions deste grupo formam precipitados com ácido clorídrico diluído. Submete a S.P. a esse reagente (6M) adicionando 3gotas, agitando e centrifugando e não obtive resultado positivo para o 1º grupo, portanto não faz parte desse grupo, prossegui com os testes.
• Grupo II: A) Grupo do cobre; B) Grupo do arsênio: esses cátions precipitam com sulfeto em meio ácido (6M). Grupo do H2S/H+. Submete a S.P. a esse reagente adicionando 10 gts desse reagente, aqueci, esperei 5 minutos depois centrifuguei e não houve resultado positivo, portanto também não é desse grupo, continuei...
• Grupo III: formam precipitados com sulfeto de amônio em meio neutro ou amonical. Agora submete a S.P. a esse reagente adicionando 5 gts, aqueci, esperei 5 minutos depois centrifuguei sem sucesso novamente, continuei os testes...passei para o próximo grupo.
• Grupo IV: Os cátions deste grupo não reagem nem com reagentes do grupo I, nem do II, nem do III. Eles formam precipitados com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio em meio neutro ou levemente ácido. Submete à S.P. ao reagente citado anteriormente ocasionando a formação de precipitado (resultado positivo para esse grupo), portanto a amostra em questão faz parte desse grupo (grupo IV), sendo detalhado a seguir todos os procedimentos aplicados na identificação da amostra para esse grupo e do cálcio, citando todas as etapas até a sua confirmação.
DESCRIÇÃO DA MARCHA(Ca2+; 2º passo)
A solução da amostra em estudo recebe N4HCl (6M, 1 gt) direto ou ele é formado na reação do NH4OH com o HCl presente no meio. Essa mistura recebe a solução do agente precipitante do grupo: (NH4)2CO3 (2M, 5 gts), é agitada e aquecida em banho-maria a 50–60ºC por 3 a 5 minutos.
<> Ca2+ + (NH4)2CO3 + NH4Cl ------> CaCO3 + 2NH4+
O aquecimento destina-se a decompor os traços de hidrogenocarbonato formado e não deve ultrapassar 60ºC porque a fervura decompõe o NH4+ e o CO32- em NH3 e CO2. Ocorre a formação de um precipitado branco que é separado por filtração ou centrifugação. O filtrado pode conter o magnésio Mg2+ e cátions do grupo V. O precipitado pode conter BaCO3, SrCO3, CaCO3. Em seguida foi lavado com água quente e dissolvido com ácido acético.
Os cátions transformam-se em acetatos solúveis e esta solução recebe solução de acetato de sódio (para tamponar o meio - pH ≈ 4,5) é aquecida e tratada com solução de cromato de potássio (K2CrO4) (0,5M; 6gts) ou dicromato de potássio (K2Cr2O7). Se houver Ba2+ ocorrerá à formação de um precipitado amarelo de cromato de bário (BaCrO4) que será descartado, pois não é o alvo desta descrição da rota. O filtrado obtido após separação do cromato de bário precipitado pode conter os cátions Ca2+, Sr2+ e amônio e os ânions acetatos, cromatos, cloretos e hidróxidos. Este filtrado agora é a solução de teste, é aquecida em banho-maria e recebe novamente solução do precipitante do grupo, o carbonato de amônio (NH4)2CO3 (6M; 5 gts), que provocará a formação de um precipitado branco que poderá ser de SrCO3 e/ou CaCO3. Esse precipitado branco é filtrado ou centrifugado, lavado com água quente e dissolvido com ácido acético diluído. A solução obtida é fervida por uns 3 minutos ou tempo suficiente para eliminar todo o CO2 proveniente da decomposição do carbonato de amônio, bem como da amônia formada.
• CaCO3 + 2AcOH --------> Ca(AcO)2 + CO2 + H2O
• Ca(AcO)2 + ( NH4)2C2O4 --------> CaC2O4 + 2AcONH4
Esta solução obtida é tratada com solução saturada de sulfato de amônio: (NH4)2SO4 contendo tiossulfato de sódio Na2S2O3 (para aumentar a solubilidade do sulfato de cálcio e evitar que este precipite junto com o sulfato de estrôncio) e aquecida em banho-maria por uns 5 minutos e deixada em repouso por uns 2 minutos para precipitar o carbonato de estrôncio (SrCO3) que será descartado logo em seguida. O filtrado após separação do sulfato de estrôncio é tratado com solução de oxalato de amônio: (NH4)2C2O4, (0,2M; 5 gts) aquecido em banho-maria ocorrendo à formação de um precipitado branco esfumaçado de CaC2O4 indicando a presença de Ca+2. Para confirmação é feito o teste da chama (O teste envolve a introdução da amostra em uma chama e a observação da cor resultante, as amostras geralmente são manuseadas com um fio de platina previamente limpo com ácido clorídrico para retirar resíduos de testes anteriores). Uma chama vermelho - tijolo caracteriza o íon Ca2+.
• CaC2O4 + 2HCl ------>CaCl2 + H2C2O4
CONFIRMAÇÃO PARA O CÁTION CÁLCIO (Ca2+)
Tratado pelo oxalato de amônio dá precipitado branco de oxalato de cálcio, solúvel em ácidos minerais e insolúvel no ácido acético a frio e a quente.
• CaCl2 + (NH4)2C2O4 ---> CaC2O4(s) + 2 NH4Cl
Tratado pelos carbonatos alcalinos dá precipitado branco de carbonato de cálcio, solúvel nos ácidos minerais, com desprendimento de CO2.
• CaCl2 + Na2CO3---> CaCO3(s) + 2NaCl
Tratado pelo monofostato bissódico dá precipitado branco de monofostato de cálcio.
• CaCl2 + Na2HPO4 −−> CaHPO4(s) + 2 NaCl
• Prova da chama para o íon Ca2+
A identificação mais marcante do íon cálcio é através do precipitado branco de oxalato de cálcio monoidratado, CaC2O4.H2O.:
• Ca2+ + C2O42- + H2O ----> CaC2O4.H2O(s)
O íon cálcio é identificado dissolvendo-se o CaC2O4.H2O em ácido clorídrico. Forma-se CaCl2, que dá uma coloração vermelho tijolo no teste da chama.
• CaC2O4.H2O(s) + H+ ----> Ca2+ + HC2O4- + H2O
• CONCLUSÃO
O trabalho proposto para a identificação do cátion do grupo IV (Ca2+) foi positivo, a ocorrência ou não de precipitados foi correspondente, para cada reação.
A Análise Qualitativa, através do teste de precipitados, se mostrou eficiente na identificação do cátion do Ca2+.
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