Analiza III grupy kationów.pdf
(
121 KB
)
Pobierz
ANALIZA JAKOŒCIOWA
ANALIZA JAKOŚCIOWA
Opracowanie: Krytyna Moskwa, Emil Zieliński
III grupa analityczna kationów.
Odczynnik grupowy: (NH
4
)
2
S lub tioacetamid (AKT) w obecności NH
4
OH i NH
4
Cl.
Kationy: Co
2+
, Ni
2+
, Fe
2+
, Fe
3+
, Mn
2+
, Cr
3+
, Al
3+
, Zn
2+
.
Charakterystyka ogólna.
Do trzeciej grupy analitycznej należą te wszystkie kationy, które nie dadzą się wytrącić anionem Cl
-
, a
natomiast można je wytrącić z roztworów alkalicznych w postaci siarczków pod wpływem siarczku
amonu w obecności roztworu buforowego złożonego z NH
4
Cl i NH
4
OH.
Poza tym należą tu takie jony jak Al
3+
i Cr
3+
które pod wpływem roztworu buforowego dają
wodorotlenki jako osady trudniej rozpuszczalne niż odpowiednie siarczki.
Jak już wspomniano, iloczyny rozpuszczalności siarczków tej grupy są znacznie większe od iloczynów
rozpuszczalności siarczków grupy drugiej. W związku z tym w celu wytrącenia tych siarczków potrzeba
znacznie większego stężenia jonów siarczkowych, które istnieje w roztworze siarczku amonu w
obecności roztworu buforowego. Działanie buforu polega na utrzymaniu stałego stężenia jonów H
+
, które
w sposób istotny zgodnie z wyrażeniem na stałą dysocjacji rzutuje na stężenie jonów S
2-
w roztworze. Do
stosowanego tutaj roztworu buforowego NH
4
OH + NH
4
Cl możemy dodać w określonych granicach
mocnego kwasu lub zasady, a pH nie ulegnie istotnej zmianie. W czasie dodawania kwasu będzie
zobojętniał się wodorotlenek amonu, ale ubywające jony OH
-
będą uzupełniane wskutek natychmiastowej
dysocjacji dalszych partii wodorotlenku amonu zgodnie ze stałą dysocjacji:
][ ]
[
W czasie dodawania mocnej zasady zostanie cofnięta dysocjacja NH
4
OH (reguła przekory).
Wodorotlenek amonu, zgodnie z tym co już wspomniano wyżej, musi dysocjować tylko w takim stopniu w
jakim określa to stała dysocjacji K.
Postępowanie przy pojedynczym kationie.
Przy wykrywaniu pojedynczego kationu należy sprawdzić pH roztworu papierkiem wskażnikowym. O
ile pH jest poniżej 7 należy dodać parę kropli stężonego NH
4
OH w celu zobojętnienia roztworu, a
następnie dodać NH
4
Cl i NH
4
OH po ok. 1 cm
3
i ogrzać do temp. 90
o
C na łażni wodnej. Dodać 1 cm
3
tioacetamidu, który w środowisku alkalicznym znacznie łatwiej hydrolizuje. Jeżeli po 5 minutach powstanie
osad to znaczy że są obecne kationy III grupy.
Uwaga:
Zamiast siarkowodoru i siarczku amonu stosuje się tioacetamid AKT.
-
4
4
1. Reakcje kationu Co
2+
.
Sole kobaltu(II) mają w roztworach wodnych różowe zabarwienie.
1.
Kwas solny HCl i siarkowodór (AKT) nie wytrącają osadu z kwaśnych roztworów soli kobaltu(II).
2.
Siarczek amonu (AKT) w obecności NH
4
Cl i NH
4
OH wytrąca z roztworów soli kobaltu(II) czarny osad
siarczku kobaltu(II):
CoCl
2
+ (NH
4
)
2
S = CoS
+ 2NH
4
Cl
lub jonowo: Co
2+
+ S
2-
= CoS
Siarczek ten po wytrąceniu nie roztwarza się w HCl, lecz tylko w stężonym HNO
3
.
3CoS + 8HNO
3
= 3Co(NO
3
)
2
+ 3S + 2NO + 4H
2
O
3.
Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca z roztworów soli kobaltu(II) niebieski osad soli zasadowej -
chlorek hydroksokobaltu(II):
+ NaCl
Po ogrzaniu z nadmiarem NaOH niebieski osad przechodzi w brudno różowy Co(OH)
2
:
Co(OH)Cl + NaOH = Co(OH)
2
+ NaCl
+
K =
[NH OH
NH OH]
CoCl
2
+ NaOH = Co(OH)Cl
Osad ten pod wpływem wody chlorowej lub bromowej czernieje wskutek powstania wodorotlenku
kobaltu(III):
2Co(OH)
2
+ H
2
O + NaOCl = 2Co(OH)
3
+ NaCl
4.
Wodorotlenek amonu wytrąca z roztworów soli kobaltu(II) niabieski osad soli zasadowej, roztwarzającej
się w nadmiarze amoniaku z wytworzeniem żółto brunatnego związku kompleksowego:
Co(NO
3
)
2
+ NH
4
OH = Co(OH)NO
3
+ NH
4
NO
3
Co(OH)NO
3
+ 6NH
4
OH = [Co(NH
3
)
6
](OH)
2
+ 6H
2
O
5.
Sześciocyjanożelazian(II) potasu wytrąca z roztworów soli kobaltu(II) szaro zielony osad
sześciocyjanożelazianu(II) kobaltu(II):
lub jonowo: 2Co
2+
+ Fe(CN)
6
4-
= Co
2
[Fe(CN)
6
]
+ 4 KNO
3
6.
Reakcja selektywna.
Kilka kryształków rodanku potasu wrzucić do badanej próbki i dodać alkoholu amylowego. W razie
obecności jonów Co
2+
po wytrząśnięciu występuje silnie niebieskie zabarwienie zbierającego się nad
roztworem alkoholu z czterorodanokobaltanem(II) potasu
(reakcja Vogla
):
CoCl
2
+ 4KCNS = K
2
[Co(CNS)
4
] + 2KCl
2. Reakcje kationu Ni
2+
.
Wodne roztwory soli niklu(II) mają zabarwienie zielone.
1.
Kwas solny
HCl i siarkowodór (AKT) nie wytrącają osadów z kwaśnych roztworów soli niklu(II).
2.
Siarczek amonu (AKT) w środowisku NH
4
Cl i NH
4
OH wytrąca z roztworów soli niklu(II) czarny osad
siarczku niklu(II):
NiCl
2
+ (NH
4
)
2
S = NiS
+ 2NH
4
Cl
lub jonowo: Ni
2+
+ S
2-
= NiS
3.
Wodorotlenki alkaliczne wytrącają z roztworów soli niklu(II) jasnozielony osad wodorotlenku niklu(II) ,
nierozpuszczalny w nadmiarze NaOH lub KOH:
Pod wpływem wody bromowej wodorotlenek niklu(II) utlenia się do czarnego wodorotlenku niklu(III):
+ 2KNO
3
lub jonowo: Ni
2+
+ S
2-
= Ni(OH)
2
Br
2
+ H
2
O = HBr + HBrO
NaOH + HBrO = NaBrO + H
2
O
2Ni(OH)
2
+ NaBrO + H
2
O = 2Ni(OH)
3
+ NaBr
4.
Wodorotlenek amonu wytrąca z roztworów soli niklu(II) zielony osad soli zasadowej roztwarzającej się
w nadmiarze odczynnika z utworzeniem związku kompleksowego barwy niebieskiej:
NiCl
2
+ NH
4
OH = Ni(OH)Cl
+ NH
4
Cl
Ni(OH)Cl
+ 6NH
3
= [Ni(NH
3
)
6
]
2+
+ OH
-
+ Cl
-
5
. W reakcji z wodoroortofosforanem(V) sodu - Na
2
HPO
4
sole niklu(II) wytrącają żółto zielony osad
ortofosforanu(V) niklu(II) -Ni
3
(PO
4
)
2
:
lub jonowo: 3Ni
2+
+ 2HPO
4
2-
= Ni
3
(PO
4
)
2
+ 2HCl + 4NaCl
+ 2H
+
6.
Sześciocyjanożelazian(II) potasu wytrąca z roztworów soli niklu(II) żółto zielony osad
sześciocyjanożelazianu(II) niklu(II):
lub jonowo: 2Ni
2+
+ Fe(CN)
6
4-
= Ni
2
[Fe(CN)
6
]
+ 4 KNO
3
7.
Reakcja specyficzna.
Dwumetyloglioksym w obecności wodorotlenku amonu daje różowoczerwony osad (
reakcja Czugajewa
).
Wykonanie próby: Do 2 - 3 kropli badanego roztworu dodaje się wodorotlenku amonu w nadmiarze i
odsącza od ewentualnie powstałego osadu. 1 kroplę przesączu umieszcza się na bibule filtracyjnej i
2Co(NO
3
)
2
+ K
4
[Fe(CN)
6
] = Co
2
[Fe(CN)
6
]
Ni(NO
3
)
2
+ 2KOH = Ni(OH)
2
3NiCl
2
+ 2Na
2
HPO
4
= Ni
3
(PO
4
)
2
2Ni(NO
3
)
2
+ K
4
[Fe(CN)
6
] = Ni
2
[Fe(CN)
6
]
dodaje 1 kroplę alkoholowego roztworu dwumetyloglioksymu. Różowoczerwony osad wskazuje na
obecność jonów Ni
2+
.
3. Reakcje kationu Fe
2+
.
Wodne roztwory soli żelaza(II) mają zabarwienie jasno zielone, przy większym rozcieńczeniu są
bezbarwne.
1.
Kwas
solny
HCl i siarkowodór (AKT) nie wytrącają osadów z kwaśnych roztworów soli żelaza(II).
2.
Siarczek amonu (AKT) w środowisku NH
4
Cl i NH
4
OH wytrąca z roztworów soli żelaza(II) czarny osad
siarczku żelaza(II):
FeSO
4
+ (NH
4
)
2
S = FeS
+ (NH
4
)
2
SO
4
lub jonowo: Fe
2+
+ S
2-
= FeS
Siarczek żelaza(II) roztwarza się łatwo w rozcieńczonych kwasach.
3.
Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca z roztworów soli żelaza(II) zielonkawy osad wodorotlenku
żelaza(II), następnie po pewnym czasie brunatniejący wskutek utlenienia powietrzem, osad wodorotlenku
żelaza(III):
Fe
2+
+ 2OH
-
= Fe(OH)
2
4Fe(OH)
2
+ H
2
O + O
2
= 4Fe(OH)
3
4.
Sześciocyjanożelazian(III) potasu - K
3
[Fe(CN)
6
] daje z solami żelaza(II) niebieski osad -
sześciocyjanożelazian(III) żelaza(II) tzw. błękit Turnbulla:
lub jonowo: 3Fe
2+
+ 2[Fe(CN)
6
]
3-
= Fe
3
[Fe(CN)
6
]
2
5
. Wodoroortofosforan(V) sodu wytrąca z roztworów zawierających jony żelaza(II) biały przechodzący
stopniowo w niebieski osad wodoroortofosforanu(V) i ortofosforanu(V) żelaza(II):
4FeCl
2
+ 3Na
2
HPO
4
= FeHPO
4
+ Fe
3
(PO
4
)
2
+ 6NaCl + 2HCl
lub jonowo: 4Fe
2+
+ 3HPO
4
2-
= FeHPO
4
+ Fe
3
(PO
4
)
2
+ 2H
+
4. Reakcje kationów Fe
3+
Wodne roztwory soli żelaza(III) mają żółto brunatne zabarwienie. Pochodzi ono od obecności
wodorotlenku żelaza(III) - Fe(OH)
3
, który powstaje w wyniku hydrolizy soli. Reakcję tą można sumarycznie
zapisać:
FeCl
3
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3
+ 3HCl
lub jonowo: Fe
3+
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3
+ 3H
+
1.
Kwas solny HCl nie wytrąca osadu z roztworów soli żelaza(III).
2.
Siarkowodór (AKT) nie wytrąca osadów z kwaśnych roztworów soli żelaza(III), odbarwia je natomiast z
wydzieleniem z wydzieleniem siarki i redukcją do soli żelaza(II):
2FeCl
3
+ H
2
S = 2FeCl
2
+ S
+ 2HCl
3.
Siarczek amonu (AKT) wytrąca z alkalicznych roztworów soli żelaza(III) czarny osad siarczku
żelaza(III) roztwarzalny łatwo w rozcieńczonych kwasach:
2FeCl
3
+ 3(NH
4
)
2
S = Fe
2
S
3
+ 6NH
4
Cl
lub jonowo: 2Fe
3+
+ 3S
2-
= Fe
2
S
3
4.
Wodorotlenek sodu lub amonu wytrącają z roztworów soli żelaza(III) brunatnordzawy osad
wodorotlenku żelaza(III):
5.
Sześciocjanożelazian(II) potasu wytraca z obojętnych lub słabo kwaśnych roztworów soli żelaza(III)
ciemnoniebieski osad sześciocjanożelazianu(II) żelaza(III) - błękit pruski. Osad ten jest rozpuszczalny w
rozcieńczonym kwasie solnym.
3FeCl
2
+ 2 K
3
[Fe(CN)
6
] = Fe
3
[Fe(CN)
6
]
2
2Fe
3+
+ S
2-
= 2Fe
2+
+ S
o
Fe
3+
+ 3OH
-
= Fe(OH)
3
4FeCl
3
+ 3K
4
[Fe(CN)
6
] = Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3
+ 12KCl
6.
Rodanek amonu daje z solami żelaza(III) zabarwienie krwisto czerwone:
FeCl
3
+ 3NH
4
CNS = Fe(CNS)
3
+ 3NH
4
Cl
lub jonowo: Fe
3+
+ CNS
-
= Fe(CNS)
3
5. Reakcje kationu Mn
2+
.
Wodne roztwory soli manganu(II) są bezbarwne. Przy dużym stężeniu można zaobserwować
blado różowe zabarwienie.
1.
Kwas solny i siarkowodór (AKT) nie wytrącają osadów z kwaśnych roztworów soli manganu(II).
2.
Siarczek amonu strąca z alkalicznych roztworów soli manganu(II) cielisto różowy osad siarczku
manganu(II):
MnCl
2
+ (NH
4
)
2
S = MnS
+ 2NH
4
Cl
lub jonowo: Mn
2+
+ S
2-
= MnS
3.
Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca z roztworów soli manganu(II) biały osad wodorotlenku
manganu(II):
Mn
2+
+ 2OH
-
= Mn(OH)
2
Wodorotlenek manganu(II) utlenia się łatwo tlenem z powietrza przy czym osad czernieje:
2Mn(OH)
2
+ O
2
= 2MnO(OH)
2
4.
Nadsiarczan amonu w obecności jonów srebra jako katalizatora utlenia jony manganu(II) do jonów
manganu(VII):
2MnSO
4
+ 5(NH
4
)
2
S
2
O
8
+ 8H
2
O = 2HMnO
4
+ 5(NH
4
)
2
SO
4
+ 7H
2
SO
4
5.
Wodoroortofosforan(V) sodu wytrąca z roztworów zawierających jony manganu(II) biały osad
ortofosforanu(V) manganu(II):
lub jonowo: 3Mn
2+
+ 2HPO
4
2-
= Mn
3
(PO
4
)
2
+ 4NaCl + 2HCl
+ 2H
+
6.
Sześciocyjanożelazian(II) potasu wytrąca z roztworów soli manganu(II) różowo biały osad
sześciocyjanożelazianu(II) manganu(II):
lub jonowo: 2Mn
2+
+ Fe(CN)
6
4-
= Mn
2
[Fe(CN)
6
]
+ 4 KNO
3
6 . Reakcje kationu Cr
3+
.
Jony Cr
3+
w roztworach wodnych zależnie od stopnia uwodnienia przyjmują zabarwienie od
zielonego do fioletowego .
1.
Kwas solny i siarkowodór nie wytrącają osadów z kwaśnych roztworów soli chromu(III).
2.
Siarczek amonu w obecności wodorotlenku amonu i chlorku amonu wytrąca z roztworów soli
chromu(III) zielony lub szaro zielony osad wodorotlenku, a nie siarczku chromu(III). W roztworze wodnym
(NH
4
)
2
S ulega hydrolizie:
2N
4
OH + H
2
S
Dzięki temu stężenie jonów OH
-
jest dostatecznie duże i z łatwością zostaje przekroczony iloczyn
rozpuszczalności Cr(OH)
3
, a nie Cr
2
S
3
:
2CrCl
3
+ 3(NH
4
)
2
S + 6H
2
O = 2Cr(OH)
3
+ 6NH
4
Cl + 3H
2
S
3.
NaOH lub KOH wytrącają z roztworów soli chromu(III) zielony lub szarozielony osad wodorotlenku
chromu(III):
Wodorotlenek chromu(III) ma charakter amfoteryczny i roztwarza się (reaguje) zarówno w kwasach:
Cr(OH)
3
+ 3HCl = CrCl
3
+ 3H
2
O
jak i w zasadach:
3MnCl
2
+ 2Na
2
HPO
4
= Mn
3
(PO
4
)
2
2Mn(NO
3
)
2
+ K
4
[Fe(CN)
6
] = Mn
2
[Fe(CN)
6
]
(NH
4
)
2
S + H
2
O
Cr
3+
+ 3OH
-
= Cr(OH)
3
H
3
CrO
3
+ 3NaOH = Na
3
CrO
3
+ 3 H
2
O ortochromian(III) sodu
HCrO
2
+ NaOH = NaCrO
2
+ H
2
O metachromian(III) sodu
lub Cr(OH)
3
+ NaOH + Na[Cr(OH)
4
]
4.
Wodorotlenek amonu wytrąca z roztworów soli chromu(III) szaro zielony osad wodorotlenku chromu(III),
który roztwarza się w nadmiarze amoniaku z utworzeniem związku kompleksowego:
CrCl
3
+ 3NH
4
OH = Cr(OH)
3
+ 3HCl
Cr(OH)
3
+ 6NH
3
= [Cr(NH
3
)
6
]
3+
+ 3OH
-
5.
Wodoroortofosforan(V) sodu wytrąca z roztworów zawierających jony chromu(III) szaro zielony osad
ortofosforanu(V) chromu(III):
+ H
+
6.
Nadtlenek wodoru H
2
O
2
(woda utleniona) w środowisku zasadowym utlenia jony Cr
3+
do CrO
4
2-
. Do
badanej próbki należy dodać NaOH w takiej ilości, aby wytworzony w pierwszej chwili osad wodorotlenku
rozpuścił się. Następnie należy dodać H
2
O
2
i ogrzewać. Zmiana zabarwienia z zielonego na żółte
świadczy o utworzeniu jonów chromianowych(VI). Reakcje zachodzą następująco:
CrCl
3
+ 3NaOH = Cr(OH)
3
+ 3NaCl
2Na[Cr(OH)
4
] + H
2
O
2
+ 2NaOH = 2Na
2
CrO
4
+ 6H
2
O
7. Reakcje kationu Al
3+
.
Wodne roztwory soli glinu są bezbarwne.
1.
Kwas solny i siarkowodór nie wytrącają osadów z kwaśnych roztworów soli glinu .
2.
Siarczek amonu wytrąca w obecności NH
4
Cl i NH
4
OH z roztworów soli glinu biały galaretowaty osad
wodorotlenku glinu . Przebieg reakcji jest analogiczny jak przy kationie kationie Cr
3+
:
2AlCl
3
+ 3(NH
4
)
2
S + 6H
2
O = 2Al(OH)
3
+ 6NH
4
Cl + 3H
2
S
3.
Wodorotlenek sodu i amonu wytrącają z roztworów soli glinu biały galaretowaty osad wodorotlenku
glinu:
Wodorotlenek glinu ma charakter amfoteryczny, można więc napisać równowagę:
H
+
+ AlO
2
-
Roztwarza się on zarówno w kwasach jak i w zasadach:
Al(OH)
3
+ 3HCl = AlCl
3
+ H
2
O
HAlO
2
+ NaOH + NaAlO
2
+ H
2
O (metaglinian sodu)
lub Al(OH)
3
+ NaOH = Na[Al(OH)
4
] (czterohydroksoglinian sodu)
Al(OH)
3
HAlO
2
+ H
2
O
4
. Węglan amonu wytrąca z roztworów soli Al
3+
biały osad wodorotlenku glinu:
2AlCl
3
+ 3(NH
4
)
2
CO
3
+ 6H
2
O = 2Al(OH)
3
+ 6NH
4
Cl + 3H
2
O
5
. Reakcja specyficzna - powstawanie błękitu Thenarda. Reakcję należy wykonać następująco: do trzech
kropli badanej próbki dodać wodorotlenku amonu, aby wytrącił się osad Al(OH)
3
. Osad ten zwilżyc
rozcieńczonym roztworem Co(NO
3
)
2
i kroplą H
2
SO
4
o stężeniu 1:1, następnie całość podgrzać w
parowniczce, a po wysuszeniu prażyć. Zmiana barwy osadu na niebieską świadczy o obecności jonów
Al
3+
. Powstaje błękit Thenarda - Co(AlO
2
)
2
wg reakcji:
2Al
2
(SO
4
)
3
+ 2Co(NO
3
)
2
= 2Co(AlO
2
)
+ 6SO
3
+ 4NO
2
+O
2
8. Reakcje kationu Zn
2+
.
Wodne roztwory soli cynku są bezbarwne.
1.
Kwas solny nie wytrąca osadu z roztworów soli cynku .
Cr
3+
+ HPO
4
2-
= CrPO
4
Cr(OH)
3
+ NaOH = Na[Cr(OH)
4
]
Al
3+
+ 3OH
-
= Al(OH)
3
Al
3+
+ 3OH
-
Plik z chomika:
maharette
Inne pliki z tego folderu:
Analiza Żywności - Instrukcje do ćwiczeń.rar
(6968 KB)
Pracownia Katedry Analizy Środowiska - teoria do ćwiczeń laboratoryjnych.pdf
(2384 KB)
Analiza I grupy kationów.pdf
(205 KB)
Analiza III grupy kationów.pdf
(121 KB)
Inne foldery tego chomika:
Chromatografia
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin