Laboratório virtual de identificação de íons em sais

Este laboratório virtual de identificação de íons corresponde à prática obrigatória do AQA GCSE Chemistry sobre o uso de testes químicos para identificar os íons de compostos iônicos simples desconhecidos. Os alunos fazem testes de chama e adicionam hidróxido de sódio gota a gota, depois em excesso, para achar o íon metálico. Eles testam carbonato com ácido diluído e água de cal, haletos com ácido nítrico e nitrato de prata, e sulfato com ácido clorídrico e cloreto de bário. Eles preenchem uma tabela de resultados, descobrem a fórmula de cada sal desconhecido e recebem retorno na hora, sem bico de Bunsen, sem ácido concentrado e sem resíduos de prata e bário.

Alinhamento com o currículo

• AQA GCSE Chemistry 4.8.3 (identificação de íons por meios químicos e espectroscópicos): testes de chama, hidróxidos metálicos, carbonatos, haletos e sulfatos, e a prática obrigatória sobre a identificação dos íons de compostos iônicos simples desconhecidos. Esta prática está só no GCSE Chemistry, não no Combined Science: Trilogy.
• Outros cursos: os mesmos testes qualitativos aparecem no IB Chemistry, na química inorgânica do A-level e em muitos currículos nacionais. Professores de AP Chemistry podem usar os testes de precipitação junto com equações iônicas simplificadas (Unidade 4).

O Simulic não é afiliado ao College Board nem à AQA, nem endossado por eles.

Antes do laboratório (5 min)

Peça aos alunos que se comprometam com uma previsão, no papel ou como pergunta 1 do link da turma:

"Você adiciona solução de hidróxido de sódio, primeiro algumas gotas e depois em excesso, a uma solução de cloreto de alumínio e a uma solução de cloreto de magnésio. O que você vai ver em cada tubo?"

A maioria dos alunos sabe que os dois dão um precipitado branco. Poucos preveem a diferença no excesso. Não os corrija ainda.

Método na simulação

A simulação tem dois modos. Em Sais conhecidos (prática), cada sal tem nome, e as equações aparecem depois de cada teste. Em Sais desconhecidos, a simulação sorteia sais, e os alunos os identificam.

1. Ajuste Modo em "Sais conhecidos (prática)". Escolha Teste: Hidróxido de sódio. Teste AlCl₃, MgCl₂, CuSO₄, FeSO₄ e FeCl₃: clique em Adicionar gotas de NaOH e depois em Excesso de NaOH.
2. Escolha Teste: Teste de chama. Clique em Limpar o fio, depois em Mergulhar o fio no sal e Levar à chama para LiCl, NaCl, KCl, CaCl₂ e CuCl₂. Depois teste KCl logo após NaCl sem limpar o fio.
3. Faça os testes de carbonato, haletos e sulfato com Na₂CO₃, NaCl, KBr, NaI e K₂SO₄. Nos haletos, teste também Acidificar com HCl diluído no NaI para ver por que se usa ácido nítrico.
4. Mude o Modo para "Sais desconhecidos". Para cada desconhecido, faça todos os testes e escolha o que você viu nos botões abaixo das etapas. A tabela de resultados é preenchida.
5. Escolha o cátion, o ânion e a fórmula de cada desconhecido e clique em Conferir respostas. Novas amostras sorteia um novo conjunto.

Amostra	Cor da chama	NaOH, algumas gotas	NaOH em excesso	HCl diluído, gás na água de cal	HNO₃ e depois AgNO₃	HCl e depois BaCl₂	Fórmula
Desconhecido A
Desconhecido B
Desconhecido C

Resultados esperados

Estas observações vêm da simulação no modo Sais conhecidos:

Íon	Teste	O que os alunos veem
Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cu²⁺	chama	carmim, amarelo, lilás, vermelho-alaranjado, verde
Al³⁺	NaOH	precipitado branco que se dissolve em excesso
Ca²⁺	NaOH	um pouco de precipitado branco
Mg²⁺	NaOH	precipitado branco que permanece em excesso
Cu²⁺	NaOH	precipitado azul
Fe²⁺	NaOH	precipitado verde, que fica marrom aos poucos na superfície
Fe³⁺	NaOH	precipitado marrom
CO₃²⁻	HCl diluído, depois água de cal	efervescência; a água de cal fica turva
Cl⁻, Br⁻, I⁻	HNO₃, depois AgNO₃	precipitado branco, creme, amarelo
SO₄²⁻	HCl, depois BaCl₂	precipitado branco

Três erros de método aparecem claramente:

• KCl testado depois de NaCl sem limpar o fio dá uma chama de cor misturada, e a simulação avisa sobre restos do sal anterior. Depois de limpar, a chama é lilás.
• NaI acidificado com HCl dá um precipitado claro, branco-amarelado, porque os íons cloreto adicionados precipitam como AgCl.
• Na₂CO₃ com BaCl₂ e sem ácido dá um precipitado branco, um falso positivo para sulfato.

Perguntas para os alunos

1. (Previsão, repetida depois do laboratório) O que acontece quando se adiciona NaOH, e depois NaOH em excesso, a AlCl₃ e a MgCl₂?
2. Por que o fio do teste de chama é limpo antes de cada teste?
3. O que você vê quando adiciona NaOH a FeSO₄, primeiro algumas gotas e depois em excesso?
4. Que sal dá chama lilás, nenhum precipitado com NaOH, nenhuma efervescência com ácido, precipitado creme com AgNO₃ acidificado e nada com BaCl₂ acidificado?
5. Acidifique NaI com HCl diluído antes de adicionar AgNO₃. O que você vê, e por que é preciso usar ácido nítrico no lugar?

Respostas para o professor: (1) Os dois dão um precipitado branco; só o de alumínio se dissolve em excesso. (2) Para remover restos do sal anterior, que se misturariam com a cor da nova chama ou a esconderiam. (3) Um precipitado verde que permanece em excesso e fica marrom aos poucos na superfície. (4) KBr. (5) Um precipitado claro, branco-amarelado. O HCl adiciona íons cloreto, que precipitam como AgCl branco qualquer que seja o sal e escondem o AgI amarelo. O ácido nítrico remove os íons carbonato sem adicionar íons haleto.

Erros conceituais comuns

• "Um precipitado branco com NaOH quer dizer alumínio." Ca²⁺ e Mg²⁺ também dão precipitados brancos. Só o teste com NaOH em excesso os distingue.
• "Qualquer ácido serve antes de adicionar nitrato de prata ou cloreto de bário." O HCl adiciona Cl⁻ e o H₂SO₄ adiciona SO₄²⁻, então cada um dá um falso positivo num dos testes.
• "Uma chama amarela prova que o sal é de sódio." Um traço de sódio num fio sujo basta para deixar a chama amarela.

Extensão

• Vidro de cobalto: no modo Sais conhecidos, escolha a mistura NaCl + KCl. A chama parece amarela. Marque Vidro de cobalto: o vidro absorve o amarelo do sódio e a cor do potássio aparece.
• Haletos em mais detalhe: a simulação de íons haleto separa AgCl, AgBr e AgI com solução de amônia.

Perguntas frequentes

Os alunos conseguem fazer a prática obrigatória sem laboratório?

Eles conseguem treinar todos os testes e identificar desconhecidos com retorno na hora. Use a simulação antes do laboratório real, para que os alunos conheçam a ordem das etapas, ou no lugar dele quando o tempo for curto.

Os desconhecidos são os mesmos para todos os alunos?

Não. Cada aluno recebe um conjunto sorteado, então os colegas não conseguem copiar as fórmulas uns dos outros. É por isso que o conjunto de perguntas usa o modo Sais conhecidos, em que as respostas são fixas.

Como impeço que os alunos usem as equações como dica?

No modo Sais desconhecidos, as equações só aparecem depois de uma resposta correta ou depois de Ver respostas. Desmarque "Descrever as observações em palavras" para que os alunos leiam a imagem em vez do texto.

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