07 - Na separação dos cátions do grupo IIIA ( \mathrm{Fe}^{3+} \mathrm{Al}^{3+} \mathrm{e} \mathrm{Cr}^{3+} ), \mathrm{NH}_{4} \mathrm{OH} / \mathrm{NH}_{4} \mathrm{Cl}, \mathrm{NaOH} e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2} são alguns dos reagentes utilizados. Qual a função de cada um desses reagentes citados?

Passo 1

O enunciado pede a separação dos cátions do grupo IIIA \mathrm{Fe}^{3+}, \mathrm{Al}^{3+} e \mathrm{Cr}^{3+} usando como reagentes o sistema tamponado \mathrm{NH_4OH}/\mathrm{NH_4Cl}, hidróxido de sódio \mathrm{NaOH} e peróxido de hidrogênio \mathrm{H_2O_2}. Para resolver, precisamos entender como cada um atua na precipitação, no controle de pH e na oxidação seletiva dos hidróxidos desses metais.

Passo 2

O sistema \mathrm{NH_4OH}/\mathrm{NH_4Cl} funciona como um tampão de pH levemente básico (em torno de pH 8–9). Ao fornecer amônia \mathrm{NH_3} e íons amônio \mathrm{NH_4^+}, ele:
– controla a concentração de \mathrm{OH^-} para precipitar os hidróxidos metálicos sem ultrapassar o ponto de coagulação coloidal;
– evita a formação de complexos excessivos ou o choque de pH que poderia gerar precipitados amorfos difíceis de filtrar;
– promove a precipitação simultânea de \mathrm{Fe(OH)_3}, \mathrm{Al(OH)_3} e \mathrm{Cr(OH)_3}.

Passo 3

O uso de \mathrm{NaOH} traz uma base forte que, além de reforçar a precipitação de todos os hidróxidos em pH mais alto, permite a dissolução seletiva dos hidróxidos anfóteros. Em excesso de \mathrm{OH^-}, a gelatina de \mathrm{Al(OH)_3} solubiliza-se formando o aluminato: \mathrm{Al(OH)_3 + OH^- \;\longrightarrow\; [Al(OH)_4]^-}
enquanto \mathrm{Fe(OH)_3} e \mathrm{Cr(OH)_3} permanecem como precipitados insolúveis nesse pH.

Passo 4

O peróxido de hidrogênio \mathrm{H_2O_2} age como agente oxidante em meio fortemente básico, convertendo o \mathrm{Cr(OH)_3} insolúvel em íons cromato solúveis: \mathrm{2\,Cr(OH)_3 + 3\,H_2O_2 + 4\,OH^- \;\longrightarrow\; 2\,CrO_4^{2-} + 8\,H_2O}
Dessa forma, o cromo passa para a fase solução como \mathrm{CrO_4^{2-}}, enquanto o \mathrm{Fe(OH)_3} permanece precipitado, completando a separação.

Resposta

\mathrm{NH_4OH}/\mathrm{NH_4Cl}: tampão que fornece \mathrm{NH_3} e \mathrm{NH_4^+}, controlando o pH de precipitação dos hidróxidos.
\mathrm{NaOH}: base forte que precipita todos os hidróxidos e dissolver seletivamente \mathrm{Al(OH)_3} via formação de aluminato [\mathrm{Al(OH)_4}]^-.
\mathrm{H_2O_2}: agente oxidante que transforma \mathrm{Cr(OH)_3} em \mathrm{CrO_4^{2-}} solúvel, permitindo separar o cromo do ferro.

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