O alumínio pode ser determinado gravimetricamente na forma de óxido de alumínio hidratado. A precipitação é feita com solução de aquosa de amônia na presença de cloreto de amônio. O precipitado obtido é gelatinoso (tipo coloidal) e, após a lavagem, é convertido em óxido por calcinação e a massa medida na forma de óxido.
a. Escreva as reações envolvidas até a obtenção do óxido de alumínio.
b. Por que a precipitação é feita usando amônia e cloreto de amônio?
c. A amônia poderia ser substituída por uma solução de hidróxido de sódio? Justifique!
Passo 1
O enunciado fala de determinação gravimétrica de alumínio na forma de óxido de alumínio hidratado. Primeiro precipita-se o hidróxido de alumínio usando amônia em presença de cloreto de amônio, depois calcina-se o precipitado para obter o óxido e por fim mede-se sua massa. O conteúdo envolve equilíbrio ácido-base, solubilidade de hidróxidos e reações de precipitação e decomposição térmica.
Passo 2
Vamos escrever a reação global de precipitação partindo de uma solução de cloreto de alumínio, \mathrm{AlCl_{3}}, usando amônia aquosa \mathrm{NH_{3}} e cloreto de amônio \mathrm{NH_{4}Cl}:
Após lavar e filtrar o hidróxido gelatinoso \mathrm{Al(OH)_{3}}, faz-se a calcinação para transformar em óxido de alumínio, segundo a reação de desidratação:
A precipitação é feita com o par amônia/amônio \mathrm{NH_{3}}/\mathrm{NH_{4}^{+}} porque esse sistema funciona como um tampão que mantém o pH em faixa moderada (por volta de 7–9). Isso evita que o pH suba demais, o que levaria à formação de complexos solúveis de aluminato \mathrm{Al(OH)_{4}^{-}} e redissolução do precipitado. O cloreto de amônio fornece \mathrm{NH_{4}^{+}} para equilibrar o sistema e garantir baixa solubilidade de \mathrm{Al(OH)_{3}}.
Passo 5
Se usássemos diretamente hidróxido de sódio em vez de amônia, o pH subiria fortemente e parte do hidróxido de alumínio precipitado redissolveria formando aluminato solúvel \mathrm{Al(OH)_{4}^{-}}. Além disso, sem tampão, o pH ficaria difícil de controlar e o precipitado seria ultrafino e difícil de filtrar, comprometendo a precisão gravimétrica.
b. Porque o sistema \mathrm{NH_{3}}/\mathrm{NH_{4}^{+}} atua como tampão, mantendo o pH ideal para precipitar \mathrm{Al(OH)_{3}} sem formar aluminato solúvel.
c. Não; o uso de \mathrm{NaOH} eleva muito o pH, gerando aluminato solúvel e precipitado muito fino, o que inviabiliza a gravimetria.