REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW

Transkrypt

1 REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW Chemia analityczna jest działem chemii zajmującym się ustalaniem składu jakościowego i ilościowego badanych substancji chemicznych. Analiza jakościowa bada z jakich pierwiastków, jonów lub związków chemicznych zbudowana jest substancja, a analiza ilościowa określa stosunki stechiometryczne występujące między poszczególnymi elementami. Podstawą metod chemicznych analizy jakościowej są reakcje chemiczne badanych jonów lub cząsteczek. Metody fizykochemiczne wykorzystują określone własności fizyczne. Opierają się one na pomiarze temperatury wrzenia czy krzepnięcia, obrazie widma emisyjnego czy zdolności do barwienia płomienia. Niektóre metale można zidentyfikować na podstawie zabarwiania bezbarwnego płomienia palnika gazowego przez ich lotne związki: Barwa Właściwości barwy płomienia Metal żółta długo utrzymująca się sód fiołkowa nietrwała potas ceglastoczerwona pojawia się z opóźnieniem wapń czerwona lit karminowoczerwona stront zielona bar, miedź, bor Metody chemiczne najczęściej opierają się na reakcjach zachodzących w środowisku wodnym, gdzie najczęściej mamy do czynienia z reakcjami jonowymi. W analizie jakościowej kationy dzielimy na grupy analityczne. Podział opiera się na reakcjach strąceniowych, w których kationy reagują z wybranymi odczynnikami grupowymi. Po ustaleniu przynależności kationu do określonej grupy analitycznej wykonuje się reakcje charakterystyczne, dzięki którym można zidentyfikować konkretny kation. Reakcje charakterystyczne zostały tak dobrane, by ich obecność ich produktów można było zidentyfikować organoleptycznie. Najczęściej reakcjom tym towarzyszy zmiana barwy roztworu, wytrącanie się barwnego lub bezbarwnego osadu, pojawienie się pęcherzyków gazu.

2 Wszystkie kationów zostały podzielone przez C.R. Freseniusa na 5 grup analitycznych: I grupa analityczna grupa kwasu solnego, obejmuje kationy, które tworzą z kwasem solnym trudno rozpuszczalne chlorki. W skład tej grupy wchodzą m.in. Ag +, Hg + i Pb 2+. II grupa analityczna grupa siarkowodoru, obejmuje kationy, które w środowisku kwaśnym, tworzą z siarkowodorem trudno rozpuszczalne siarczki. W skład tej grupy wchodzą m.in. Hg 2+, Cu 2+ i Cd 2+. III grupa analityczna grupa siarczku amonu, obejmuje kationy strącane przez jony siarczkowe w środowisku słabo kwaśnym, obojętnym lub słabo zasadowym w postaci siarczków lub wodorotlenków. Do grupy tej należą m.in. Zn 2+, Co 2+, Fe 2+ i Fe 3+. IV grupa analityczna grupa węglanu amonu, obejmuje kationy strącane przez węglan amonu z roztworu obojętnego lub słabo alkalicznego w postaci trudno rozpuszczalnych węglanów. Do grupy tej zaliczamy m.in. Ca 2+, Sr 2+ i Ba 2+. V grupa analityczna obejmuje kationy, które nie posiadają odczynnika grupowego. Zaliczmy do niej Na +, K +, Mg 2+, Li + oraz NH + 4. Wykonanie ćwiczenia: 1. Przeprowadzić reakcje charakterystyczne dla kationów oraz reakcje grupowe i charakterystyczne dla anionów. Zapisać wynik reakcji wzór chemiczny produktu oraz zaobserwowane zmiany w środowisku reakcji (zmiany barwy, wytrącenie się osadu). 2. Wykonanie barwienia płomienia: a) Platynowy drucik umieszczony w oprawce zanurzyć w roztworze stężonego kwasu solnego, a następnie wyprażać w płomieniu tak długo, aż płomień będzie bezbarwny. b) Drucik zanurzyć w badanej próbie i umieścić go w płomieniu. Obserwować zmianę barwy płomienia.

3 Reakcje charakterystyczne wybranych kationów Ag + + HCl... + H + Ag + + NaOH... + Na + Ag + + K 2 Cr 2 O K + Ag + + KSCN... + K + Obserwowany efekt Pb HCl H + Pb NaOH Na + Pb KI K + Pb 2+ + K 2 Cr 2 O K + Pb 2+ + H 2 SO H + Cu 2+ + H 2 S H krople 2M HCl i 2-3 krople wodnego roztworu 0,5M tioacetamidu (amid kwasu tiooctowego AKT) i Cu NaOH Na + Cu NH 4 OH... (nadmiar odczynnika) Cu KI K + Cu 2+ + Na 2 HPO Na + Cu 2+ + K 4 [Fe(CN) 6 ] K + Fe 2+ + H 2 S H + Fe NaOH Na + 3Fe K 3 [Fe(CN) 6 ] K + Fe dipirydyl barwa...

4 Fe H 2 S H + Fe NaOH Na + Fe KSCN K + 4Fe K 4 [Fe(CN) 6 ] K + Fe 3+ + ferron barwa... Al H 2 S H + Al NaOH Na + Al 3+ + Na 2 HPO Na + + H + Al 3+ + alizaryna S... (środowisko NH 4 OH) Co 2+ + H 2 S H + Co NaOH Na + Co NH 4 OH... (nadmiar odczynnika) Co 2+ + Na 2 HPO Na + Co KSCN K + (w acetonie) Ni 2+ + H 2 S H + Ni NaOH Na + Ni NH 4 OH... (nadmiar odczynnika) Ni 2+ + dimetyloglioksym... (środowisko NH 4 OH) Ni 2+ + Na 2 HPO Na +

5 Ca 2+ + Na 2 CO Na + Ca NaOH Na + Ca 2+ + Na 2 HPO Na + Ca (NH 4 ) 2 (COO) NH 4 Ogrzewanie i alkalizowanie amoniakiem sprzyja wytrąceniu osadu Ca 2+ + płomień barwa... K + + HClO H + K + + kwas winowy barwa osadu... Wytrącanie osadu można przyspieszyć pocierając wewnętrzne ścianki probówki bagietką. Wytworzone mikrokryształki staną się ośrodkami krystalizacji K + + dipikryloamina barwa... Do kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę dipikryloaminy i 2 krople HCl K + + płomień barwa... Mg 2+ + Na 2 CO Na + Mg NaOH Na + Mg hydroksychinolina... (środowisko NH 4 OH) NH NaOH... + Na + NH odczynnik Nesslera barwa osadu... Na + + płomień barwa...