Jakościowa analiza kationów: ćwiczenia, Ćwiczenia z Chimica

Pobierz Jakościowa analiza kationów: ćwiczenia i więcej Ćwiczenia w PDF z Chimica tylko na Docsity!

JAKO Ś CIOWA ANALIZA KATIONÓW

WST Ę P

Podstawą chemicznej analizy jakościowej identyfikacja kationów i anionów

wchodzących w skład badanej substancji w oparciu o wyniki przeprowadzonych reakcji,

w których obserwuje się rozpuszczanie lub wytrącanie osadów, zabarwianie się mieszaniny

reakcyjnej na odpowiedni kolor bądź wydzielanie gazu. Znajomość charakterystycznych

reakcji, jakim ulegają kationy i aniony, pozwala zatem, przy użyciu odpowiednich

odczynników, przeprowadzić analizę jakościową badanej substancji.

Kationy i aniony zostały podzielone na grupy analityczne (kationy - na 5 grup; aniony -

na 7 grup). Kryterium tego podziału jest podobny wynik reakcji - wytrącenie trudno

rozpuszczalnego osadu - z tzw. odczynnikiem grupowym. Odczynniki grupowe są podstawą

systematycznej analizy jakościowej umożliwiając wykazanie obecności w badanej

mieszaninie jednego, bądź większej liczby jonów danej grupy, lub w przypadku negatywnej

reakcji wykluczyć ich obecność. Umożliwiają również oddzielenie jonów danej grupy od

innych, a następnie, w wyniku przeprowadzenia dodatkowych reakcji charakterystycznych,

ostateczną identyfikację kationu bądź anionu.

Obecnie w analizie jakościowej znalazło zastosowanie wiele metod

fizykochemicznych, na co pozwolił intensywny rozwój metod instrumentalnych w chemii w

ciągu ostatnich lat. Znajomość podstawowych zagadnień klasycznej analizy chemicznej jest

jednak w wielu przypadkach niezastąpiona i w znacznym stopniu ułatwia zrozumienie

właściwości pierwiastków.

CZ ĘŚĆ DO Ś WIADCZALNA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z podstawowymi reakcjami charakterystycznymi

wybranych 16 kationów i 10 anionów.

Na wstępie, korzystając z próbówek i płytek do reakcji kroplowych, należy wykonać

reakcje opisane w poniższych tabelach, zapisując w dzienniku laboratoryjnym własne

obserwacje. Przeprowadzone doświadczenia ułatwią następnie wykonanie analizy jakościowej

na zawartość kationów i anionów w roztworach substancji otrzymanych od asystenta.

CHARAKTERYSTYCZNE REAKCJE WYBRANYCH KATIONÓW

Kation

Reakcje z wybranymi odczynnikami

1. H 2 SO 4
   2. HCl NaOH NH 4 OH Reakcje uzupełniające

Ag+

2Ag++SO 4 2-→↓Ag 2 SO 4 biały osad

Ag++Cl-→↓AgCl biały osad

2Ag++2OH-→ ↓Ag 2 O+ +H 2 O brunatny osad

2Ag++2OH-→ ↓Ag 2 O+H 2 O brunatny osad rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika: Ag 2 O+4NH 4 OH → → 2Ag(NH 3 ) 2 ++2OH-+ 3H 2 O

1. 2Ag++CrO 4 2-→ ↓Ag 2 CrO 4 brunatno-czerwony osad
2. Ag++I-→ ↓AgI - żółty osad
3. 2Ag++Cuo→ Cu2++↓2Ago

Hg 2 2+

Hg 2 2++SO 4 2-→↓Hg 2 SO 4 biały osad; wytrąca się ze stężonych roztworów

Hg 2 2++2Cl-→↓Hg 2 Cl 2 biały osad

Hg 2 2++2OH-^ →↓Hg 2 O+ +H 2 O czarny ↓Hg 2 O → ↓HgO+↓Hg czarny

2Hg 2 (NO 3 ) 2 +4NH 4 OH → → 3NH 4 NO 3 +3H 2 O +

O Hg

Hg

• H 2 + NH 2 NO 3 + 2↓Hg

biały osad azotanu aminortęci(II) i metaliczna rtęć (w sumie szaroczarny osad)

1. Hg 2 2++CrO 4 2-→ ↓Hg 2 CrO 4 brunatno-czerwony
2. Hg 2 2++2I-→ ↓Hg 2 I 2 - żółto- -zielony osad rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika: ↓Hg 2 I 2 +2I-→ HgI 4 2-+↓Hg bezbarwny związek kompleksowy rtęci(II)

Pb2+

Pb2++SO 4 2-→↓PbSO 4 biały osad

Pb2++2Cl-→↓PbCl 2 biały osad

Pb2++2OH-→ ↓Pb(OH) 2 biały osad rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika: ↓Pb(OH) 2 +2OH-^ → Pb(OH) 4 2- i rozpuszczalny również w kwasach: ↓Pb(OH) 2 +2H+→ Pb2++2H 2 O

Pb2++2OH-→ ↓Pb(OH) 2 biały osad nie rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika

1. Pb2++CrO 4 2-→↓PbCrO 4 żółty osad
2. Pb2++2I-→↓PbI 2 - żółty osad rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika: ↓PbI 2 +2I-→ PbI 4 2-

Ba2+

Ba2++SO 4 2-→↓BaSO 4 biały osad

z HCl reakcja nie zachodzi

reakcja nie zachodzi reakcja nie zachodzi

1. sole baru barwią płomień palnika na kolor zielony
2. Ba2++CrO 4 2-→ ↓BaCrO 4 żółty osad
3. Ba2++C 2 O 4 2-→ ↓BaC 2 O 4 anion biały osad szczawianowy

Ca2+

Ca2++SO 4 2-→↓CaSO 4 biały osad, który strąca się tylko ze stężonych roztworów zawierających kationy Ca2+

z HCl reakcja nie zachodzi

reakcja nie zachodzi

pojawiający się niekiedy biały osad jest węglanem wapnia, co jest spowodowane pochłanianiem CO 2 z powietrza prze roztwór NaOH

reakcja nie zachodzi

pojawiający się niekiedy biały osad jest węglanem wapnia, co jest spowodowane pochłanianiem CO 2 z powietrza prze roztwór NH 4 OH

1. sole wapnia barwią płomień palnika na kolor ceglasty
2. Ca2++C 2 O 4 2-→ ↓CaC 2 O 4 anion biały osad szczawianowy

Hg2+

z H 2 SO 4 reakcja nie zachodzi

z HCl reakcja nie zachodzi

Hg2++2OH-→↓HgO+H 2 O żółty osad (rozpuszczalny w kwasach; wytrąca się więc z niezbyt zakwaszonych roztworów Hg2+)

Hg2++2Cl-+2NH 4 OH→ →↓HgNH 2 Cl+NH 4 ++Cl- +H 2 O; amoniak z chlorkiem rtęci(II) daje biały osad chlorku aminortęci(II), natomiast z azotanem rtęci(II) daje biały osad azotanu aminotlenortęci(II): 2Hg2++4NO 3 - +4NH 4 OH→ →↓Hg 2 ONH 2 NO 3 +3NH 4 ++ +3NO 3 - +3H 2 O

1. Hg2++CrO 4 2-→ ↓HgCrO 4 czerwonobrunatny osad
2. Hg2++2I-→ ↓HgI 2 czerwony osad rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika: ↓HgI 2 +2I-→ HgI 4 2- bezbarwny
3. Hg2++Cuo→ Hgo+Cu2+

Kation

Reakcje z wybranymi odczynnikami

1. H 2 SO 4
   2. HCl NaOH NH 4 OH Reakcje uzupełniające

Ni2+

z H 2 SO 4 reakcja nie zachodzi

z HCl reakcja nie zachodzi

Ni2++2OH-→ ↓Ni(OH) 2 jasnozielony

NiCl 2 +NH 4 OH→↓Ni(OH)Cl wytrąca się słabo widoczny zielonkawy osad wodoro- tlenosoli rozpuszczalny w nadmiarze amoniaku z utworzeniem szafirowo- fioletowego jonu komplekso- wego: ↓Ni(OH)Cl+6NH 4 OH→ →Ni(NH 3 ) 6 2++OH-+Cl-+ +6H 2 O

1.Ni2++NH 4 OH+dwumetylo- glioksym → różowo zabarwiony osad związku kompleksowego

Mg2+

z H 2 SO 4 reakcja nie zachodzi

z HCl reakcja nie zachodzi

Mg2++2OH-→ → ↓Mg(OH) 2 biały galaretowaty osad

Mg2++2OH-→ →↓Mg(OH) 2 biały galaretowaty osad (w obecności dużych ilości jonów NH 4 +^ osad nie strąca się)

1. Mg2++1 kropla NH 4 OHst__.+ +8-hydroksychinolina→ →↓zielonożółty osad związku kompleksowego

K+

z H 2 SO 4 reakcja nie zachodzi

z HCl reakcja nie zachodzi

reakcja nie zachodzi reakcja nie zachodzi

1. sole potasu barwią płomień palnika na kolor różowofiołkowy
2. K++HClO 4 →↓KClO 4 +H+ biały osad

Na+

z H 2 SO 4 reakcja nie zachodzi

z HCl reakcja nie zachodzi

reakcja nie zachodzi reakcja nie zachodzi

1. sole sodu barwią płomień palnika na kolor żółty

NH 4 +

z H 2 SO 4 reakcja nie zachodzi

z HCl reakcja nie zachodzi

NH 4 ++Na++OH-→ → Na++NH 4 OH ↓ ∆T ↑NH 3 +H 2 O

reakcja nie zachodzi

1. NH 4 ++2K 2 HgI 4 +4KOH→ odczynnik Nesslera

→↓ O

Hg

Hg

NH 2 I+K++7KI +3H 2 O