analiza jakościowa, Ćwiczenia z Chemia

Pobierz analiza jakościowa i więcej Ćwiczenia w PDF z Chemia tylko na Docsity!

CHEMIA ANALITYCZNA I - LABORATORIUM

(I ROK CHEMII)

INSTRUKCJE

ANALIZA JAKOŚCIOWA

HARMONOGRAM ĆWICZEŃ Z CHEMII ANALITYCZNEJ I (I ROK CHEMII)

1 Zajęcia organizacyjne. Zasady BHP.

Podział kationów na grupy analityczne.

Reakcje kationów I grupy analitycznej: Ag+, Pb2+, Hg 2 2+.

Próbka kontrolna na wykrywanie kationów I grupy analitycznej w mieszaninie.

Reakcje kationów II grupy analitycznej: IIa) Hg2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, IIb)

As

3+

,As

5+

,Sb

3+

,Sn

2+

,Sn

4+

Próbka kontrolna na wykrywanie w mieszaninie kationów grupy IIa.

Próbka kontrolna na wykrywanie w mieszaninie kationów grupy IIb.

Reakcje kationów III grupy analitycznej: Ni2+,Co2+,Mn2+, Zn2+,Fe2+,

Fe3+,Al3+,Cr3+.

6 Próbka kontrolna na wykrywanie w mieszaninie kationów grupy III.

7 Analiza kationów IV (Ba2+,Ca2+,Sr2+) i V grupy (Mg2+, Na+, K+, NH 4 +).

8 Próbka kontrolna na wykrywanie IV i V grupy kationów w mieszaninie.

9 Reakcje analityczne anionów.

10 Próbka kontrolna na wykrywanie w mieszaninie anionów grup I – III.

11 Próbka kontrolna na wykrywanie w mieszaninie anionów grup IV – VII.

12 Analiza wodnych roztworów soli.

13 Analiza próbki soli stałej I.

14 Analiza próbki soli stałej II.

15 Pracownia uzupełniająca i zaliczeniowa.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA 2

Analiza jakościowa kationów I grupy analitycznej

1. Przeprowadź następujące próby wstępne. Wszystkie wykonane próby, poczynione obserwacje,

wnioski oraz równania przeprowadzonych reakcji zapisz w następującej tabelce.

a) Do 3 probówek odmierz kolejno po 10 kropli roztworów soli następujących kationów; Ag+, Hg 2 2+,

Pb2+. Do każdej probówki dodaj po 10 kropli 3 mol/L roztworu HCl i ogrzewaj je ostrożnie na

łaźni wodnej. Oddziel osady od roztworów i zbadaj ich rozpuszczalność w nadmiarze odczynnika

strącającego, a także w roztworze amoniaku (NH 3 ∙H 2 O).

b) Do 3 probówek wlej po 10 kropli roztworów soli kationów: Ag+, Hg 2 2+, Pb2+, a następnie do każ-

dej z nich dodaj kilka kropli roztworu NaOH. Sprawdź rozpuszczalność powstałych osadów w

nadmiarze odczynnika strącającego.

c) Do 3 probówek wlej po 10 kropli roztworów soli kationów: Ag+, Hg 2 2+, Pb2+, a następnie do każ-

dej z nich dodaj kilka kropli roztworu KI. Sprawdź rozpuszczalność powstałych osadów w nad-

miarze odczynnika strącającego.

d) Do 3 probówek wlej po 10 kropli roztworów soli kationów: Ag+, Hg 2 2+, Pb2+, a następnie do każ-

dej z nich dodaj kilka kropli roztworu K 2 CrO 4. Sprawdź rozpuszczalność powstałych osadów w

roztworze NaOH.

Badany

jon

Dodany od-

czynnik

Obserwacje Równania reakcji

2. Przeprowadź analizę otrzymanej próbki nieznanej mieszaniny kationów I grupy korzystając z

załączonego schematu rozdziału. Wszystkie wykonane próby, poczynione obserwacje, wnioski

oraz równania przeprowadzonych reakcji zapisz w następującej tabelce.

Analiza mieszaniny kationów I grupy

Dodany od-

czynnik

Obserwacje Próbka może

zawierać

Równania reakcji

Analiza mieszaniny kationów I grupy

Do 0,5 mL badanego roztworu dodać ok. 10 kropel 3 mol/L HCl i po sprawdzeniu całkowitego

wytrącenia odwirować.

Osad I: AgCl, PbCl 2 , Hg 2 Cl 2

Osad przemyć rozcieńczonym HCl; dodać 1 mL wody i gotować przez 10

minut; odwirować na gorąco.

Roztwór I: Jeśli nie

zawiera kationów grup

II-V – wylać.

Osad II: AgCl, Hg 2 Cl 2

Dodać pod dygestorium ok. 10 kropel stężonego amoniaku,

dokładnie wymieszać i odwirować. Roztwór II: Pb

2+

Podzielić na 4 części, a następnie

badać je następująco:

1) oziębić – wytrącą się kryształ-

ki PbCl 2

2) dodać rozc. H 2 SO 4 – wytrąci

się biały osad PbSO 4

3) dodać K 2 CrO 4 – wytrąci się

żółty osad PbCrO 4

4) dodać KI – wytrąci się żółty

PbI 2 rozpuszczalny w nadmia-

rze KI

Osad III. Ciemny osad wskazujący na

obecność Hg przenieść do parownicz-

ki, dodać wody królewskiej (mieszana

6 kropel 6 mol/L HCl i 2 kropel 6

mol/L HNO 3 ) i ogrzewać do rozpusz-

czenia osadu i odparowania prawie do

sucha roztworu*.

Po rozpuszczeniu osadu w kilku

kroplach wody, dodać 2-3 krople

SnCl2. Powstanie białego osadu

Hg 2 Cl 2 lub szarego (Hg 2 Cl 2 + Hg)

wskazuje na obecność Hg 2 2+

Roztwór III: zawiera

jony Ag(NH 3 ) 2 +^ , Cl-

oraz nadmiar amonia-

ku. Dodać rozcieńczo-

nego HNO 3 do zakwa-

szenia wobec papierka

lakmusowego. Wytrą-

cenie się białego osadu

AgCl wskazuje na

obecność jonu Ag+

*powstały HgCl 2 (sublimat) może się ulotnić

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA 3

Analiza jakościowa kationów II grupy analitycznej

1. Przeprowadź następujące próby wstępne. Wszystkie wykonane próby, poczynione obserwacje,

wnioski oraz równania przeprowadzonych reakcji zapisz w tabelce.

a) Do 7 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów podanych kationów: Hg2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, As5+,

Sb3+, Sn4+, a następnie dodaj roztwór 2 mol/L NaOH. Sprawdź rozpuszczalność powstałych osa-

dów w nadmiarze odczynnika.

b) Do 7 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów następujących kationów: Hg2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+,

As5+, Sb3+, Sn4+, a następnie dodaj roztwór NH 3 ∙H 2 O. Sprawdź rozpuszczalność powstałych osa-

dów w nadmiarze odczynnika.

c) Do 4 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów podanych kationów: Hg2+, Bi3+, Cu2+, As5+, a na-

stępnie dodaj roztwór KJ. Sprawdź rozpuszczalność powstałych osadów w nadmiarze odczynnika.

W przypadku reakcji z As5+^ roztwór zakwasić kilkoma kroplami H 2 SO 4.

d) Do 3 probówek dodaj po około 0,5 mL roztworów następujących kationów: Hg2+, As5+, Bi3+, a na-

stępnie do pierwszej dodaj roztwór SnCl 2 (w nadmiarze), do drugiej SnCl 2 + stęż. HCl, do trzeciej

Sn(OH) 3 - *.

***** W oddzielnej probówce przygotować Sn(OH) 3 -^ poprzez dodanie do roztworu SnCl 2 rozcieńczonego roz- tworu NaOH do chwili rozpuszczenia powstałego początkowo białego osadu, następnie Sn(OH) 3 -^ dodać do probówki zawierającej jony Bi3+.

e) Do 2 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów następujących kationów: As3+, As5+^ , a następnie

dodaj roztwór AgNO 3.

2. Przeprowadź identyfikację pojedynczych kationów podgrupy IIA i IIB

W otrzymanych próbówkach (każda zawiera roztwór jednej soli) należy zidentyfikować znajdujące

się w nich kationy. Identyfikację należy przeprowadzić wg tabeli 1 (podgrupa IIA) i tabeli 2 (podgru-

pa IIB). Do probówek wlewać po kilka kropli badanego roztworu i kroplami dodawać roztwory po-

szczególnych odczynników. Poczynione obserwacje, równania zachodzących reakcji oraz wnioski

należy przedstawić w sprawozdaniu.

3. Przeprowadź analizę otrzymanej próbki nieznanej mieszaniny kationów II grupy korzystając z

załączonego schematu rozdziału. Wszystkie wykonane próby, poczynione obserwacje, wnioski

oraz równania przeprowadzonych reakcji zapisz w tabelce.

Ad.2. IDENTYFIKACJA POJEDYNCZYCH KATIONÓW PODGRUPY IIA

Tabela 1. Przegląd reakcji chemicznych kationów podgrupy IIA

Odczynnik Hg2+^ Cu2+^ Cd2+^ Bi3+

HCl, AKT, ogrzać

HgS czarny, rozp. w wodzie królewskiej, nie- rozp. w rozc. HNO 3

CuS czarny, rozp. w HNO 3 , nie- rozp. w KOH

CdS żółty do poma- rańczowego zależnie od temp. rozp. w HNO 3 , nie- rozp. w KOH

Bi 2 S 3 brunatny, rozp. w HNO 3 , nierozp. w KOH

NaOH lub KOH

HgO żółty nierozp. w nadmia- rze NaOH i KOH

Cu 2 (OH) 2 SO 4 niebie- ski rozp. w NH 3 ·H 2 O dając ciemnoniebie- ski roztwór

Cd(OH) 2 biały nierozp. w nadmiarze NaOH

Bi(OH) 3 biały nierozp. w nadmiarze NaOH

NH 3 ·H 2 O HgNH 2 Cl biały Cu(OH) 2 niebieski rozp. w nadmiarze amoniaku dając ciemnoniebieski roztwór

Cd(OH) 2 biały rozp. w nadmiarze amoniaku, dając [Cd(NH 3 ) 4 ]2+

Bi(OH) 3 biały

KI HgI 2 czerwony rozp. w nadmiarze KI z utworzeniem bezbarwnego [HgI 4 ]^2 -

Cu 2 I 2 , biały osad maskowany brunatnym roztworem I 2

− BiI 3 brunatnoczarny rozp. w nadmiarze KI dając żółty roz- twór [BiI 4 ]-

SnCl 2 lub Na[Sn(OH) 3 ]

Hg 2 Cl 2 biały i Hg czernieje w nadmiarze SnCl 2

− − Bi metal. czarny

K 4 [Fe(CN) 6 ] Hg 2 [Fe(CN) 6 ] biały Cu 2 [Fe(CN) 6 ] czerwonobrunatny rozp. w NH 3 ·H 2 O

Cd 2 [Fe(CN) 6 ] biały

Bi 4 [Fe(CN) 6 ] 3 jasnozielonożółty

KCN − Cu(CN) 2 zielonożół- ty, rozp. w nadmiarze odczynnika dając [Cu(CN) 4 ]^3 -

Cd(CN) 2 biały, rozp. w nadmiarze odczyn- nika dając [Cd(CN) 4 ]^2 -

Bi(CN) 3 ulega hydro- lizie dając biały Bi(OH) 3

Ad. 3. ANALIZA MIESZANINY KATIONÓW PODGRUPY II A

Po oddzieleniu kationów I grupy analitycznej w roztworze znajdują się kationy grup

II-V oraz nadmiar HCl. Do roztworu dodajemy kroplami, mieszając NH 3 H 2 O (1+1) do

otrzymania odczynu obojętnego wobec papierka lakmusowego.

Następnie do 2 ml badanego roztworu dodajemy 1,5 ml 1 M HCl, aby roztwór był oko-

ło 0,3 M w stosunku do HCl. Do otrzymanego roztworu dodajemy 1,5 ml AKT (lub przepusz-

czamy gazowy H 2 S)

1

i ogrzewamy na łaźni wodnej przez 15 minut (nie krócej). Otrzymany

osad odwirowujemy i po stwierdzeniu całkowitości wytrącenia oddzielamy od roztworu.

Do roztworu po oddzieleniu osadu dodajemy 1 ml stężonego roztworu HCl* i 1 ml

AKT. Mieszaninę ogrzewamy w łaźni wodnej (5 minut). Wytrącony osad odwirowujemy,

oddzielamy przez dekantację i dołączamy do osadu.

*W środowisku mocno kwaśnym aniony: AsO 4 3-, AsO 3 3-^ i AsO 2 -^ przechodzą w kationy As5+^ i As3+^ i strącają się w postaci siarczków.

Osad I: HgS, Bi 2 S 3 , CuS, CdS, As 2 S 3 , As 2 S 5 , Sb 2 S 3 , SnS, SnS 2 i

S.

Osad przemyć kilkoma kroplami ogrzanego do wrzenia roztworu

zawierającego NH 4 Cl i AKT lub H 2 S. Do osadu dodać około 1 mL

1 mol/L KOH^2 i 5 kropel 3% H 2 O 2 , zamieszać. Ogrzewać na łaźni

wodnej ok. 3 minuty i wirować. Oddzielić osad od roztworu. Osad

dwukrotnie przemyć 6 kroplami wody i wodę z przemycia dołą-

czyć do roztworu.

Roztwór I:

Jeśli zawiera kationy grupy III-V

zachować do dalszego badania.

Osad II: zawiera podgrupę II A: HgS, Bi 2 S 3 , CuS, CdS.

Do osadu dodać około 1 mL 6 mol/L HNO 3 i gotować ok. 2 min,

następnie wirować.

Roztwór II: Zawiera kationy

podgrupy II B

Osad III: HgS ( brunatny) lub

HgS∙Hg(NO 3 ) 2 (biały) + S.

Przemyć 6 kroplami wody, dodać 6

kropel 6 mol/L HCl i 2 krople 6

mol/L HNO 3. Ogrzać do rozpusz-

czenia się osadu. Odparować pra-

wie do sucha, dolać kilka kropel

wody, oddzielić od wydzielonej

siarki (sączyć) i dodać kilka kropel

SnCl 2. Powstanie białego, szarzeją-

cego osadu wskazuje na obecność

jonu Hg2+.

RoztwórIII: Bi3+, Cu2+, Cd2+^ oraz nadmiar HNO 3.

Dodać kroplami stężonego NH 3 ∙H 2 O do odczynu zasadowego, po

czym kilka kropel w nadmiarze^3. Wirować. Osad oddzielić od

roztworu.

Osad IV: Bi(OH) 3 (biały).

Przemyć dwukrotnie 5 kro-

plami wody destylowanej.

Dodać roztwór SnCl 2 i alkali-

zować roztworem 3 mol/L

NaOH. Sczernienie osadu od

wydzielonego metalicznego

bizmutu świadczy o obecności

jonu Bi3+.

Roztwór IV: jeżeli jest niebieski,

zawiera Cu(NH 3 ) 4 2+^ i ew.

Cd(NH 3 ) 4 2+.

Dodać AKT, ogrzać. Wirować.

Do osadu (CuS i CdS) dodać 6

mol/L HCl. Odwirować. Osad

CuS odrzucić.

Roztwór V: CdCl 42 –

Dodać stężonego NH 3 ∙H 2 O do

odczynu lekko zasadowego i

AKT. Ogrzewać. Żółtopomarań-

czowy osad CdS świadczy o

obecności jonu Cd2+.

Uwagi

(^1) szybkość przepuszczania H 2 S^ nie powinna być duża, gdyż wytracenie nie będzie wtedy całkowite. Szybkość powinna być taka, aby można było liczyć wydzielające się pęcherzyki gazu. (^2) Rozdzielenie za pomocą KOH grupy II na podgrupy A i B polega na tworzeniu się rozpuszczalnych tiosoli

arsenu, antymonu i cyny. Nie stosuje się do rozdzielania NaOH, ze względu na możliwość utworzenia nieroz- puszczalnego heksahydroksoantymonianu(V) sodu – Na[Sb(OH) 6 ]. Dodatek H 2 O 2 jest konieczny do utlenienia Sn2+^ do Sn4+, gdyż SnS nie rozpuszcza się całkowicie w KOH. (^3) Nadmiar NH 3 ∙H 2 O jest konieczny w celu rozpuszczenia hydroksysoli miedzi i wodorotlenku kadmu, które w nadmiarze NH 3 ∙H 2 O tworzą jony kompleksowe: [Cu(NH 3 ) 4 ]2+^ i [Cd(NH 3 ) 4 ]2+.

ANALIZA MIESZANINY KATIONÓW PODGRUPY II B

Roztwór po oddzieleniu podgrupy A może zawierać jony: AsO 43 – (1), SO 42 – , SbOS–,

SbS 2 – , Sn(OH) 62 – , SnS 32 – , OH–.

Roztwór zakwasić rozc. HCl wobec papierka lakmusowego, dodać 5-10 kropel AKT

lub przepuścić H 2 S, ogrzewać przez parę minut i odwirować. Po sprawdzeniu całkowitości

wytrącenia - ciecz znad osadu wylać.

Osad I: As 2 S 3 , Sb 2 S 3 , SnS 2 , S.

Dodać 5-10 kropel stęż. HCl, ogrzewać ostrożnie w ciągu paru minut i wirować.

Osad II: As 2 S 3 , S.

Osad przemyć wodą destylowaną i podzielić

na dwie części.

1) Do osadu dodać stęż. HNO 3 , ogrzewać i

oddzielić przez sączenie od wydzielone siar-

ki. Do roztworu zawierającego jony AsO 43 –

dodać roztworu molibdenianu(VI) amonu

(NH 4 ) 2 MoO 4 i ogrzewać do wrzenia. Żółty

osad wskazuje na obecność As^5 +.

2) Dodać do osadu roztworu (NH 4 ) 2 CO 3.

Oddzielić od siarki i dodać mieszaniny ma-

gnezowej. Biały osad świadczy o obecności

As

5 +

Roztwór I: Sb3+, SnCl 62 – , nadmiar HCl i H 2 S.

Ogrzewać do usunięcia H 2 S. Roztwór podzielić na 2

części. W pierwszej części roztworu wykryć Sn2+. W

tym celu dodać opiłków żelaznych i ogrzewać. Zacho-

dzi wówczas redukcja Sn4+^ do Sn2+^ oraz Sb3+^ do Sb^0.

Odwirować i do roztworu zawierającego Sn2+^ dodać 1- 2

krople HgCl 2. Biały lub szarzejący osad świadczy o

obecności jonu Sn2+. Drugą cześć roztworu bada się na

obecność jonu Sb3+.

a) jeżeli nie stwierdzono uprzednio obecności Sn2+,

roztwór rozcieńczyć wodą do podwójnej objętości,

dodać 5 kropel AKT lub H 2 S i ogrzewać; pomarańczo-

wy osad Sb 2 S 3 , wskazuje na obecność jonu Sb

3+

b) jeżeli obecność Sn2+^ została stwierdzona, roztwór

zobojętnić NH 3 ∙H 2 O, dodać stałego. kwasu szczawio-

wego H 2 C 2 O 4 (2), 5 kropel roztworu AKT lub H 2 S i

ogrzewać; pomarańczowy osad Sb 2 S 3 , wskazuje na

obecność jonu Sb3+.

Uwagi

1 podczas rozpuszczaniu As 2 S 3 w KOH wobec H 2 O 2 powstaje jon arsenianowy(V) AsO 43 –^ z którego pod działa- niem kwasu nie wytrącają się siarczki arsenu. W celu wytracania siarczku arsenu dodaje się ponownie AKT.

(^2) W obecności nadmiaru jonów C 2 O 4 2- (^) powstaje trwały jon kompleksowy [Sn(C 2 O 4 ) 4 (H 2 O) 2 ] 4-, wskutek czego SnS 2 nie wytraca się (w odróżnieniu od Sb3+).

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA 4

Właściwości chemiczne kationów III grupy analitycznej

1. Przeprowadź następujące próby wstępne. Wszystkie wykonane próby, poczynione obserwacje, wnioski

oraz równania przeprowadzonych reakcji zapisz w tabelce.

a) Do 8 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów podanych kationów: Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+, Fe2+,

Fe3+, Al3+, Cr3+, a następnie dodawaj kroplami w nadmiarze roztwór NaOH.

b) Do 8 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów podanych kationów: Ni2+, Co2+, Mn2+^ , Zn2+^ , Fe2+,

Fe3+, Al3+, Cr3+, a następnie dodaj w nadmiarze roztworów NaOH i 3% H 2 O 2. Roztwory ogrzej.

c) Do 8 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów następujących kationów: Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+,

Fe

2+

, Fe

3+

, Al

3+

, Cr

3+

, dodaj kilka kropel roztworu NH 4 Cl a następnie dodawaj kroplami roztwór

NH 3 ∙H 2 O.

d) Do 8 probówek wlej po około 0,5 mL roztworów podanych kationów: Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+, Fe2+,

Fe3+, Al3+, Cr3+, a następnie dodaj roztwór Na 2 HPO 4. Sprawdź rozpuszczalność powstałych osadów

w kwasie octowym.

e) Do 2 probówek pobierz po około 0,5 mL roztworów Fe2+, Fe3+, a następnie dodaj do obydwu kilka

kropel roztworu K 3 [Fe(CN) 6 ].

f) Zmieszaj po kilka kropli roztworów soli żelaza(III) i niklu(II) – przygotuj dwie identyczne próbki. Do

każdej z nich dodaj kroplę 6 mol/L roztworu HNO 3 (do odczynu słabo kwaśnego) i po 5 kropli roz-

tworu dimetyloglioksymu. Następnie do jednej z nich wprowadź ok. 1 mL roztworu winianu sodu.

Do obu probówek dodaj roztworu amoniaku do uzyskania pH = 8. Przesącz roztwory przez sączki i

porównaj wygląd osadów. Jaką rolę spełnił w tym doświadczeniu winian sodu? Wyciągnij wnioski

odnośnie możliwości rozdziału i identyfikacji jonów Fe(III) i Ni(II) w mieszaninie.

g) Zmieszaj po kilka kropli roztworów soli Fe(III) i Co(II) – przygotuj dwie identyczne próbki. Do każ-

dej z nich wprowadź kroplę rodanku potasu lub amonu. Do pierwszej probówki dodawaj NH 4 F aż

do odbarwienia się roztworu i następnie wprowadź do obydwu probówek kilka kropli alkoholu amy-

lowego. Silnie wstrząsaj roztwory przez ok. 1 min. Zanotuj barwę warstwy alkoholowej w obydwu

roztworach. Wyciągnij wnioski odnośnie możliwości rozdziału i identyfikacji jonów Fe(III) i Co(II)

w mieszaninie.

2. Przeprowadź identyfikację pojedynczych kationów grupy III

W otrzymanych próbówkach (każda zawiera roztwór jednej soli) należy zidentyfikować znajdujące się w

nich kationy. Identyfikację należy przeprowadzić wg tabeli 3. Do probówek wlewać po kilka kropli badane-

go roztworu i kroplami dodawać roztwory poszczególnych odczynników. Poczynione obserwacje, równania

zachodzących reakcji oraz wnioski należy przedstawić w sprawozdaniu.

3. Przeprowadź analizę otrzymanej próbki nieznanej mieszaniny kationów III grupy korzystając z załą-

czonego schematu rozdziału.

ANALIZA MIESZANINY KATIONÓW GRUPY III

Przed przystąpieniem do analizy III grupy należy stwierdzić stopień utlenienia ewentualnie

obecnego kationu żelaza.

Po oddzieleniu II grupy kationów roztwór odparować do objętości 1-2 mL, dodać 1 ml 4 mol/l NH 4 Cl^1 , kilka kropel stęż. NH 3 ∙H 2 O do uzyskania odczynia zasadowego oraz 20-25 kropel roztworu CH 3 CSNH 2 lub (NH 4 ) 2 S. Ogrzewać przez 15 min (nie krócej!) na wrzącej łaźni wodnej. Odwirować, zdekantować, sprawdzić całkowitość wytrącenia. Osad przemyć dwukrotnie uprzednio przygoto- wanym roztworem*. Jeżeli nie ma kationów dalszych grup, roztwór uzyskany po przemyciu wylać. Osad odstawić na 5- 10 min.

**Osad I: CoS, NiS, MnS, ZnS, FeS, Fe 2 S 3 , Al(OH) 3 , Cr(OH) 3 i ewent. Mg(OH) 2 .

Do osadu dodać 2 mL 1 mol/l (nie mocniejszego) HCl^2. Mieszać bagietką przez 5 min (nie ogrzewać!). Odwirować.

Roztwór I: ewent. kationy grupy IV i V. Zachować do badania.

Osad II: CoS, NiS.

Przemyć 2 razy wodą destylowaną. Dodać do osadu 10-15 kropel 6 mol/l HCl i 5-7 kropel 3% H 2 O 2. Ogrzewać na łaźni wodnej aż do rozpuszczenia, następnie odsączyć od wydzielonej siarki. Przesącz podzielić na 3 części. I część zbadać na obecność Ni2+. W tym celu dodać stęż. NH 3 ∙H 2 O do otrzyma- nia odczynu zasadowego oraz kilka kropel roztworu dimetyloglioksymu. Powstanie różowego osadu świadczy o obecności Ni2+. II część badać na obecność Co2+. Dodać kilka kropel 5-mol/l nie słabszego) roztworu KSCN. W razie powstania czerwonego zabarwienia roztworu dodać kroplami NH 4 F^3 aż do odbarwie- nia, a następnie kilka kropel alkoholu amylowego. Silnie wstrząsnąć probów- ką. Niebieskie zabarwienie warstwy alkoho- lowej świadczy o obecności Co2+. III część badać również na obecność Co2+. Dodać 3 krople CH 3 COOH, 3 krople CH 3 COONa oraz ok. 0,2 g stałe- go KNO 2. Powstanie żółtego osadu K 3 [Co(N0 3 ) 6 ] świadczy o obecności jonu Co2+.

Roztwór II: Mn2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, Cr3+^ oraz nadmiar HCl i H 2 S i ewent. Mg2+. Do roztworu dodać 10 kropel 3 mol/l HNO 3 i ogrzewać na wrzącej łaźni wodnej przez 10 min^4. Do roztworu dodać 6 mol/l NaOH do uzyskania odczynu zasadowego i 2-3 krople nadmiaru^5 oraz kilka kropel 3% H 2 O 26. Ogrzewać na łaźni wodnej aż do rozłożenia się nadmiaru H 2 O 2.

Osad III: Fe(OH) 3 , MnO•MnO 2 i ewent. Mg(OH) 2. Przemyć 2 razy wodą destylowaną. Dodać 1 ml 4 mol/l roztworu NH 4 Cl mieszać bagietką ok. 5 min. Odwiro- wać.

Roztwór III: Al(0H) 4 – , Zn(OH) 42 – , CrO 42 –^ oraz nadmiar NaOH. Dodać 6 mol/l CH 3 COOH do odczynu kwaśnego i jeszcze 3-4 krople nadmiaru^8. Następnie, jeżeli roztwór ma zabarwienie pomarańczowe, zbadać na obecność jonu Cr 2 O 72 – : a) do 2 kropel roztworu na szkiełku lub płytce porcelanowej dodać 2 krople Pb(CH 3 COO) 2 – żółty osad PbCrO 4 świadczy o obecności w badanej Próbie jonów Cr3+; b) przygotować mieszaninę Lehnera (równe objęto- ści 1,5 mol/l H 2 SO 4 , 3% H 2 O 2 i eteru), dodać do niej kilka kropel badanego roztworu i silnie wstrzą- snąć - niebieskie zabarwienie warstwy eterowej od powstałego CrO 5 świadczy o obecności chromu. Jeżeli obecność jonów Cr 2 O 72 –^ została stwierdzona, należy je usunąć przez wytrącenie w postaci Ba- CrO 4. W tym celu należy dodać kilka kropel Ba(NO 3 ) 3 , odwirować i osad odrzucić (w razie nie stwierdzenia obecności Cr 2 O 72 –^ dodanie Ba(NO 3 ) 2 jest zbytecz- ne). Roztwór badać. Do roztworu, w którym są jony Al3+, Zn2+, dodać stęż. NH 3 ∙H 2 O do uzyskania odczynu zasadowego i kilka kropel nadmiaru^9. Odwirować.

Osad IV: Fe(OH) 3 , MnO•MnO 2. Osad podzielić na dwie części. I część osadu rozpuścić w6 mol/l HCl. Badać na obecność Fe3+; a) dodać KSCN - czerwonokrwiste ubarwienie świadczy o obecności Fe3+; b) dodać K 4 [Fe(CN) 6 ] - szafirowy osad błękitu pruskiego świadczy o obecności Fe3+. II część osadu badać na Mn2+. Dodać stęż. H 2 SO 4 i ogrzewać aż do ukaza- nia się białych dymów^7. Następnie dodać stałego PbO 2 lub Pb 3 O 4 i 5 kropel stęż. HNO 3. Ogrze- wać w parowniczce przez 1 min i następnie dodać wody destylowanej i jeszcze raz ogrzać do wrzenia. Odwi- rować. Czerwonofioletowe zabarwienie roztworu (od powstałego MnO 4 – ) świadczy o obecności Mn2+^ (reakcja Cruma).

Roztwór IV: Mg2+^ i nadmiar NH 4 +. Do roztworu dodać 3 krople stęż. NH 3 ∙H 2 O i kilka kropel Na 2 HPO 4. Powstanie białego osadu MgNH 4 PO 4 świadczy o obecności jonu Mg2+.

Osad V:Al(OH) 3. Przemyć 2 razy wodą dest. Rozpuścić w 6 mol/l CH 3 COOH, dodać 4-5 kropli alumi- nonu, 3-4 krople (NH 4 ) 2 CO 310 i wsta- wić na kilka minut na wrzącą łaźnię wodną. Powstanie czerwonego laku (osadu) świadczy o obecności Al3+

Roztwór V: Zn(NH 3 ) 62 -^ Roztwór podzielić na dwie części. Do I części dodać AKT i ogrzewać na wrzą- cej łaźni wodnej przez 10 min. Powstanie białego osadu ZnS świadczy o obecności Zn2+. Do II części dodać 3 mol/l HCl do odczynu kwasnego oraz kilka kropli (NH 4 ) 2 [Hg(SCN) 4 ] i 2-3 krople 0,02% CoCl 2. Powstanie niebieskawego krystalicznego osadu (czasem dopiero po kilku minutach) świadczy o obecności Zn2+

Al(OH) 3 , Cr(OH) 3 , FeS, Fe 2 S 3 , NiS, CoS, MnS, ZnS

+ 1 mol/l HCl (nie ogrzewać)

Ni

2+

, Co

2+

, S°

NiS, CoS

+ 6 mol/l HCl, 3% H 2 O 2 , ogrzać

+ stęż. NH 3 ∙H 2 O

do odczynu zasa-

dowego, H 2 Dm

+ 5 mol/l KSCN, NH 4 F (w obecności Fe3+) alkohol amylowy

+ CH 3 COOH,

CH 3 COONa,

0,2 g KNO 2

Ni(HDm) 2

(różowy)

Co(SCN) 4

2 -

(niebieska barwa war-

stwy alkoholowej)

K 3 [Co(NO 2 ) 6 ]

(żółty)

Al

3+

, Cr

3+

, Fe

2+

, Fe

3+

, Mn

2+

, Zn

2+ (nadmiar HCl i H 2 S)

+ 3 mol/l HNO 3 , ogrzać

+ 6 mol/l NaOH (w nadmiarze),

3% H 2 O 2 , ogrzać

Fe(OH) 3 ,

MnO∙MnO 2

Al(OH) 4

, Zn(OH) 4

2 -

CrO 4

2 -

, (nadmiar NaOH)

+ 6 mol/l HCl

Fe

3+

+ KSCN

Fe(SCN) 6

3 -

(krwistoczerwony)

+ K 4 [Fe(CN) 6 ]

Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3

(ciemnoniebieski

błękit pruski)

+ stęż. H 2 SO 4 , ogrzać

+ PbO 2 (Pb 3 O 4 ),

stęż. HNO 3 , ogrzać

MnO 4

(czerwonofioletowy)

+ 6 mol/l

CH 3 COOH

(w nadmiarze)

Al

3+

, Zn

2+

Cr 2 O 7

2 -

(pomarańczowy)

+ Pb(CH 3 COO) 2

PbCrO 4

(żółty)

+ mieszanina Lehnera

(1,5 mol/l H 2 SO 4 + 3%H 2 O 2 + eter)

CrO 5

(niebieska barwa

warstwy eterowej)

+ Ba(NO 3 ) 2

(w obecności

jonów Cr 2 O 7

2 -

BaCrO 4

(osad odrzucić)

Al

3+

, Zn

2+

+ stęż. NH 3 ∙H 2 O

(w nadmiarze)

Al(OH) 3

+ 6 mol/l CH 3 COOH

Al

3+

+ aluminon,

(NH 4 ) 2 CO 3 , ogrzać

czerwony lak (osad)

Zn(NH 3 ) 6

2+

+ AKT,

ogrzać

ZnS

(biały)

+ 3 mol/l HCl do odczynu kwaśnego,

(NH 4 ) 2 [Hg(SCN) 4 ],

0,02% CoCl 2

Zn[Hg(SCN) 4 ], Co[Hg(SCN) 4 ]

(niebieskawy)

Al 3+ , Cr 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ni 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Zn 2+

+ NH 4 Cl + NH 3 ∙H 2 O (do odczynu zasadowego), +AKT, ogrzać, osad odstawić na 5-10 min

Przed przystąpieniem do analizy stwierdzić stopień utlenienia kationu żelaza

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA 5

Właściwości chemiczne kationów IV grupy analitycznej

1. Przeprowadź następujące próby wstępne. Wszystkie wykonane próby, poczynione obser-

wacje, wnioski oraz równania przeprowadzonych reakcji zapisz w tabelce.

1. Do trzech probówek wprowadź po ok. 0,5 mL roztworów następujących kationów: Ba2+, Sr2+^ i

Ca2+, następnie do każdej z nich dodaj roztworu węglanu amonu lub sodu. Sprawdź rozpusz-

czalność powstałych osadów w 6 mol/L kwasie octowym.

2. Do trzech probówek wprowadź po ok. 0,5 mL roztworów następujących kationów: Ba

2+

, Sr

2+

i

Ca

2+

, następnie do każdej z nich dodaj roztworu szczawianu amonu lub sodu. Sprawdź rozpusz-

czalność powstałych osadów w 6 mol/L kwasie octowym.

3. Do trzech probówek wprowadź po ok. 0,5 mL roztworów: Ba2+, Sr2+^ i Ca2+, następnie do każdej

z nich dodaj roztworu amoniaku wolnego od węglanów. Odczekaj chwilę i zanotuj obserwacje.

4. Przeprowadź reakcję kationów Ba

2+

i Sr

2+

z wodą gipsową (nasycony CaSO 4 ).

5. Do trzech probówek wprowadź po ok.0,5 mL roztworów: Ba2+, Sr2+^ i Ca2+, następnie do każdej

z nich dodaj roztworu chromianu(VI) potasu lub sodu. Sprawdź rozpuszczalność powstałych

osadów w kwasie octowym.

6. Do trzech probówek wprowadź po ok. 0,5 mL roztworów: Ba

2+

, Sr

2+

i Ca

2+

, następnie do każdej

z nich dodaj roztworu chlorku amonu i heksacyjanożelazianu(II) potasu.

7. Sprawdź zabarwienie płomienia palnika gazowego, powstające pod wpływem lotnych soli ka-

tionów IV.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA 6

Właściwości chemiczne kationów V grupy analitycznej

1. Do czterech probówek wprowadź po ok. 0,5 mL roztworu jonu Mg2+. Do kolejnych probówek

dodaj następujące roztwory: do pierwszej NaOH, do drugiej Na 2 CO 3 , do trzeciej (NH 4 ) 2 CO 3 , a do

czwartej (NH 4 ) 2 C 2 O 4. Sprawdź rozpuszczalność powstających osadów w chlorku amonu. Zanotuj

poczynione obserwacje.

2. Do probówki zawierającej roztwór jonów K+^ zakwaszony kwasem octowym dodaj roztworu

heksaazotano(III)kobaltanu(III) sodu (Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ]). Zanotuj obserwacje.

3. Do probówki zawierającej obojętny lub słabo zasadowy roztwór jonów Na

dodaj heksahydrok-

soantymonianu(V) potasu K[Sb(OH) 6 ]. Zanotuj obserwacje.

4. Sprawdź zabarwienie płomienia pod wpływem soli K+^ i Na+.

5. Przeprowadź następujące operacje z jonem NH 4 +:

 Do probówki zawierającej obojętny roztwór jonu NH 4 +^ wprowadź roztwór NaOH. Probówkę

lekko ogrzej, trzymając u wylotu probówki zwilżony papierek lakmusowy.

 Do probówki zawierającej roztwór NH 4 +^ dodaj odczynnika Nesslera. Zanotuj obserwacje.

 Do probówki zawierającej roztwór NH 4 +^ dodaj roztworu heksaazotano(III)kobaltanu(III) sodu

(Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ]). Zanotuj obserwacje.

Analiza mieszaniny kationów IV i V grupy analitycznej Ponieważ w trakcie oddzielania kationów IV grupy analitycznej za pomocą odczynnika grupowego

((NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 Cl, NH 3 ∙H 2 O) wprowadza się jony NH 4 +, badania na obecność tych jonów wykonuje się z częścią próbki pierwotnej.

*Jony NH 4 +^ i Mg2+^ przeszkadzają w stwierdzeniu obecności jonów Na+^ na podstawie reakcji z K[Sb(OH) 6 ], ponieważ również wytrącają białe osady. Są to odpowiednio: H[Sb(OH) 6 ] i Mg[Sb(OH) 6 ] 2. Jony NH 4 +^ usuwa się przez wygotowanie z KOH. Jony Mg2+^ usuwa się przez wytrącenie za pomocą KOH w postaci Mg(OH) 2.

Ca2+, Ba2+, Sr2+, NH 4 +, Mg2+, Na+, K+

**+ NH 4 Cl, NH 3 ·H 2 O, ogrzać do ok. 70ºC

• (NH 4 ) 2 CO 3 , ogrzać**

**+ NH 3 ·H 2 O (do odczynu zasadowego), ogrzać do ok. 70ºC

• (NH 4 ) 2 CO 3**

ROZTWÓR II: Ca2+, Sr2+, CrO 42 -

CaCO 3 SrCO 3

Osad przemyć do odmycia jonów CrO 42 -^

CrO 42 -

OSAD I: CaCO 3 BaCO 3 SrCO 3

+ 6 mol/l CH 3 COOH

Ca2+^ Ba2+^ Sr2+

+ K 2 CrO 4

OSAD II: BaCrO 4

(żółty)

+3 mol/l HCl

Ba2+

+ 2 mol/l H 2 SO 4

BaSO 4

(biały, nierozp. w kwasach mineralnych)

Barwienie płomienia

Barwa żółto- zielona

ROZTWÓR I: Mg2+, Na+, K+

Mg(OH) 2 Osad odrzu- cić

2 (badanie

obecności Na+ )

1 (badanie

obecności Mg2+ )

+ KOH

**gotować do całkowitego usunięcia NH 3 ***

**+ Na 2 HPO 4

• NH 3 ∙H 2 O (do odczynu zasadowego)**

+ K[Sb(OH) 6 ]

KClO 4

(biały)

Na[Sb(OH) 6 ]

(biały)

NH 3 ↑

+ HClO 4

+ 6 mol/l CH 3 COOH

ROZTWÓR III: Ca2+, Sr2+

+ nasycony (NH 4 ) 2 SO 4 ogrzać

+ (NH 4 ) 2 C 2 O 4 , ogrzać

+ 2 mol/l HCl, barwienie płomienia

+ NH 4 Cl, K 4 [Fe(CN) 6 ]

Ca(NH 4 ) 2 [Fe(CN) 6 ] (biały)

Sr2+

+ (NH 4 ) 2 SO 4

SrSO 4 (biały)

+ stęż. HCl, barwienie płomienia

Barwa karminowoczerwona

I sposób II sposób

+ NaOH, ogrzać

NH 3 ↑

Najpierw w niewielkiej porcji roztworu należy sprawdzić obecność Ba2+^ przez doda- nie K 2 CrO 4. Jeżeli wytrąci się żółty osad BaCrO 4 , K 2 CrO 4 należy dodać do całości roztworu. W przeciwnym razie całość roztworu bada się jak roztwór III.

Obecność wydzielającego się amoniaku można stwierdzić po zmianie zabarwienia zwilżonego papierka lakmusowego trzymanego u wylotu probówki na niebieskie.

MgNH 4 PO 4

(biały)

SrSO 4

(biały)

+ stęż. HCl, barwienie płomienia

(NH 4 ) 2 [Ca(SO 4 ) 2 ]

CaC 2 O 4 (biały)

Barwa ceglastoczerwona

Barwa karminowoczerwona

NH 3 ↑

K+, Na+

Mg(OH) 2 Osad odrzucić

+ NaOH gotować do całkowitego usunięcia NH 3

K+, Na+

(badanie obecności NH 4

)

3 (badanie

obecności K+ )