Separação e identificação dos cátions do grupo IIIA ( \mathrm{Fe}^{3+}, \mathrm{Al}^{3+} \mathrm{e} \mathrm{Cr}^{3+} )

Precipitado I

Amostra (sem cátions do grupo I e II) +\mathrm{NH}_{4} \mathrm{OH} / \mathrm{NH}_{4} \mathrm{Cl} \longrightarrow
Solução I
a) Escreva as equações das reações que ocorreram, considerando que a amostra contém todos os cátions do grupo IIIA.

Precipitado II

Precipitado I + NaOH(aq.) \longrightarrow Solução II
b) Escreva equações das reações que ocorreram.
Solução II tratada com \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2} em excesso \longrightarrow Solução III
c) Escreva as equações das reações que ocorreram.

Passo 1

O enunciado pede a separação e identificação dos cátions do grupo IIIA \mathrm{Fe}^{3+}, \mathrm{Al}^{3+} e \mathrm{Cr}^{3+} por três etapas:
  • Precipitado I: adicionar \mathrm{NH}_{4}\mathrm{OH}/\mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}, precipitando os hidróxidos.
  • Precipitado II: tratar o Precipitado I com solução de \mathrm{NaOH}, dissolvendo os hidróxidos anfóteros.
  • Solução III: oxidar o complexo de \mathrm{Cr} em \mathrm{Solução\\ II}çã com \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2} em excesso.
    Conteúdos usados: precipitação de hidróxidos, comportamento anfótero (solubilização em excesso de base) e oxidação de \mathrm{Cr(III)} a \mathrm{Cr(VI)} em meio alcalino.

Passo 2

(a) Reações com \mathrm{NH}_{4}\mathrm{OH}/\mathrm{NH}_{4}\mathrm{Cl}. O tampão \mathrm{NH}_{4}^{+}/\mathrm{NH}_{3} controla o pH para precipitar apenas os hidróxidos:
\mathrm{Fe}^{3+} \;+\; 3\,\mathrm{OH}^{-} \;\longrightarrow\; \mathrm{Fe(OH)}_{3}\downarrow
\mathrm{Al}^{3+} \;+\; 3\,\mathrm{OH}^{-} \;\longrightarrow\; \mathrm{Al(OH)}_{3}\downarrow
\mathrm{Cr}^{3+} \;+\; 3\,\mathrm{OH}^{-} \;\longrightarrow\; \mathrm{Cr(OH)}_{3}\downarrow

Passo 3

(b) Reações do Precipitado I com \mathrm{NaOH} em excesso. Os hidróxidos anfóteros de alumínio e cromo se dissolvem, mas o de ferro permanece:
\mathrm{Al(OH)}_{3}(s)\;+\;\mathrm{OH}^{-} \;\longrightarrow\; \bigl[\mathrm{Al(OH)}_{4}\bigr]^{-}(aq)
\mathrm{Cr(OH)}_{3}(s)\;+\;\mathrm{OH}^{-} \;\longrightarrow\; \bigl[\mathrm{Cr(OH)}_{4}\bigr]^{-}(aq)
\mathrm{Fe(OH)}_{3}(s)\;\text{(permanece insolúvel)}ú

Passo 4

(c) Oxidação em \mathrm{Solução\\ II}çã com \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2}. O peróxido oxida \mathrm{Cr(III)} a \mathrm{Cr(VI)} formando cromato em meio fortemente básico:
2\,\bigl[\mathrm{Cr(OH)}_{4}\bigr]^{-} \;+\;3\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2} \;+\;2\,\mathrm{OH}^{-} \;\longrightarrow\; 2\,\mathrm{CrO}_{4}^{2-} \;+\;8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}

Resposta

a)
\mathrm{Fe}^{3+} + 3\,\mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{Fe(OH)}_{3}\downarrow
\mathrm{Al}^{3+} + 3\,\mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{Al(OH)}_{3}\downarrow
\mathrm{Cr}^{3+} + 3\,\mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{Cr(OH)}_{3}\downarrow
b)
\mathrm{Al(OH)}_{3}(s) + \mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \bigl[\mathrm{Al(OH)}_{4}\bigr]^{-}(aq)
\mathrm{Cr(OH)}_{3}(s) + \mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \bigl[\mathrm{Cr(OH)}_{4}\bigr]^{-}(aq)
\mathrm{Fe(OH)}_{3}(s)\;(\text{permanece})
c)
2\,\bigl[\mathrm{Cr(OH)}_{4}\bigr]^{-} +3\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2} +2\,\mathrm{OH}^{-} \longrightarrow 2\,\mathrm{CrO}_{4}^{2-} +8\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}

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