No experimento de identificação de sólidos metálicos por análise química qualitativa:
a) Como foi possível diferenciar o zinco do alumínio, se ambos reagem com ácido formando soluções incolor e ambos reagem com base formando precipitado branco que solubiliza em excesso de base?
b) Represente as reações do Zinco e do Alumínio com ácido clorídrico
.
a) Como foi possível diferenciar o zinco do alumínio, se ambos reagem com ácido formando soluções incolor e ambos reagem com base formando precipitado branco que solubiliza em excesso de base?
b) Represente as reações do Zinco e do Alumínio com ácido clorídrico
Passo 1
O enunciado faz duas perguntas:
a) Como diferenciar o zinco do alumínio, sabendo que ambos reagem com ácido formando soluções incolores e ambos reagem com base formando precipitado branco que solubiliza em excesso de base?
b) Representar as reações do zinco e do alumínio com ácido clorídrico ( ).
a) Como diferenciar o zinco do alumínio, sabendo que ambos reagem com ácido formando soluções incolores e ambos reagem com base formando precipitado branco que solubiliza em excesso de base?
b) Representar as reações do zinco e do alumínio com ácido clorídrico (
Passo 2
Entendimento das observações dadas (lista das informações relevantes do enunciado):
- Ambos os metais reagem com ácido e formam soluções incolores (ou seja, formam cátions solúveis:
e ). - Ambos reagem com base formando precipitado branco (hidróxidos):
e . - Ambos os precipitados se dissolvem em excesso de base forte (comportamento anfótero).
Não se resolveu nada ainda — apenas identifiquei o que o enunciado pede e que informações ele dá.
Passo 3
Noções básicas necessárias (o que acontece quando metal encontra ácido; isso é importante para a parte b):
- Regra geral: um metal disposto acima de hidrogênio na série de reatividade desloca hidrogênio de ácidos e forma sal + gás hidrogênio. A equação geral é
- Explicação simples: elétrons do metal reduzem os íons
do ácido a , enquanto o metal se oxida formando cátions (por exemplo ou ). - Observação prática: a evolução de bolhas de
e efervescência indicam reação com ácido; a velocidade depende do metal e de sua superfície (camada de óxido pode impedir reação imediata).
Passo 4
Por que alumínio às vezes reage lentamente com ácido (conceito de passivação) — importante para diferenciar:
- O alumínio forma naturalmente uma camada fina de óxido,
, que adere à superfície e “protege” o metal do ataque imediato. Por isso, em ácido diluído o alumínio pode reagir mais devagar ou parecer inerte até que essa camada seja quebrada (por exemplo raspando a superfície ou por ação do ácido que dissolve a camada). - O zinco não tem uma camada de óxido tão protetora e normalmente reage de forma mais visível e rápida em ácido diluído.
Passo 5
O comportamento em base e o conceito de anfoterismo (explicação passo a passo do que observar):
- Quando você adiciona uma base forte (por exemplo
) a soluções aquosas desses cátions, formam-se hidróxidos insolúveis e brancos:
- Esses hidróxidos são anfóteros: em excesso de base eles formam complexos solúveis (dissolvem novamente). As reações de solvatação em excesso de
são:
- Interpretação prática: ambos dão precipitado branco e ambos solubilizam em excesso de
. Então esse teste por si só não diferencia.
Passo 6
O teste prático que diferencia (a chave experimental) — uso da amônia (
/
):
- Diferença útil: o hidróxido de zinco (
) é solúvel em excesso de amônia devido à formação de um complexo amina solúvel; já o hidróxido de alumínio ( ) NÃO se solubiliza em excesso de amônia (permanece como precipitado). - Reações (sequência típica):
- Fazer o metal reagir com ácido ou dissolver uma amostra para obter
ou . - Adicionar
até formar precipitado branco ( ou ). - Separar: adicionar solução de amônia (ou
). - Se o precipitado desaparecer em excesso de amônia → é zinco (formação do complexo amínico solúvel). Uma equação simplificada:
- Se o precipitado não desaparecer em excesso de amônia → é alumínio (pois
não forma complexos solúveis com na prática).
- Fazer o metal reagir com ácido ou dissolver uma amostra para obter
- Observação complementar: ambos dissolvem em excesso de
(formando e ), por isso o teste com é o mais prático para diferenciar em laboratório qualitativo simples.
Passo 7
Resumo do procedimento experimental sugerido (passo a passo que você pode fazer na prova prática ou imaginar):
- Pegar pequena amostra do metal e adicionar algumas gotas de solução diluída de
. Observar efervescência ( ). Se alumínio reage lentamente, raspe a superfície e repita (isso remove a camada de ). - Diluir/neutralizar se necessário e adicionar
até formar precipitado branco. - Adicionar solução de amônia em excesso: se o precipitado dissolver → zinco; se não dissolver → alumínio.
- Anotações práticas: observe ritmo de reação com ácido (zinco tende a reagir mais visivelmente), mas o teste com
é decisivo.
Passo 8
Agora as representações das reações com
pedidas na letra (b) — equações balanceadas e explicação dos coeficientes:
- Zinco com ácido clorídrico:
Explicação:
perde dois elétrons para formar
e cada próton
do ácido aceita um elétron para formar
; são necessários 2 prótons, por isso o coeficiente 2 em
.
- Alumínio com ácido clorídrico (equação com coeficientes inteiros):
Explicação: cada átomo de
se oxida a
, então para dois átomos de
precisamos de 6 prótons (
), formando
e
.
Resposta
(a) Diferencia-se usando o comportamento com amônia: ambos formam precipitado branco ao se adicionar
, mas o precipitado de zinco dissolve em excesso de
formando um complexo solúvel (
), enquanto o hidróxido de alumínio não se solubiliza em excesso de
. Além disso, o alumínio pode reagir mais lentamente com ácido devido à camada de óxido (
) que o protege (raspando a superfície a reação começa).
(b)
(b)