Imię i Nazwisko
GrupaData 29.11.2005
Temat ćwiczenia
Analiza kationów I – V grupy analitycznej
Nr zestawu
Ocena
IV GRUPA ANALITYCZNA
1. Odczynnik grupowy i reakcje z odczynnikiem grupowym
Do IV grupy analitycznej należą kationy Ba2+ , Sr2+ , Ca2+ i w roztworach wodnych są one bezbarwne. Odczynnikiem grupowym dla IV grupy analitycznej jest (NH4)2CO3 w środowisku buforu amonowego (NH3aq + NH4Cl). Odczynnik grupowy wytrąca z roztworów węglany analizowanych kationów według reakcji:
Ba2+ + CO32- = BaCO3 ↓ biały osad
Sr2+ + CO32- = SrCO3 ↓ biały osad
Ca2+ + CO32- = CaCO3 ↓ biały osad
2. Reakcje charakterystyczne
Ba2+ + CrO42- = BaCrO4 ↓ żółty osad rozpuszczalny w kwasie octowym i solnym
Sr2+ + CrO42- = SrCrO4 ↓ żółty osad rozpuszczalny w kwasie solnym
Ca2+ nie tworzy osadów z CrO42-
Ba2+ + Cr2O72- + H2O = BaCrO4 ↓ + 2H+
Sr2+ i Ca2+ nie reagują za jonami Cr2O72-
Nasycony roztwór wodny CaSO4 ( woda gipsowa)
Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓ biały osad natychmiast po dodaniu
Sr2+ + SO42- = SrSO4 ↓ biały osad najpierw nieznaczne zmętnienie po ogrzaniu osad
3. Zabarwienie płomienia palnika
Lotne sole kationów IV grupy analitycznej barwią nie świecący płomień palinka gazowego na
Ba2+ – żółto zielony
Sr2+ – karminowy
Ca2+ – ceglastoczerwony
V GRUPA ANALITYCZNA
1. Odczynnik grupowy ( brak odczynnika)
Do V grupy analitycznej należą kationy Na+ , K+ , NH4+ , Mg2+ . Grupa to nie ma odczynnika grupowego ponieważ większość soli tych kationów są dobrze rozpuszczalne w wodzie, co stwarza problemy z ich identyfikacją z powodu małej ilości reakcji charakterystycznych.
2. Reakcje charakterystyczne
NH4+ + OH- = NH3 ↑ + H2O
Jony NH4+ można wykryć za pomocą zwilżonego wodą papierka lakmusowego. Jeżeli po zbliżeniu do wylotu probówki zabarwi się na niebiesko , świadczy to o obecności jonów amonu.
Hg
2[HgI4]2- + 4OH- + NH4+ = 7I- + 3H2O + O NH2 I ↓ brunatny osad
Hg
Jest to tzw. Odczynnik Nesslera , mieszanina soli kompleksowej K2[HgI4] i KOH – nawet w obecności małej ilości jonów NH4+ zamiast osadu występuje żółte zabarwienie, co czyni tę reakcję niezwykle czułą na obecność jonów NH4+.
Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 ↓ biały , galaretowaty osad
Pozostałe kationy grupy V nie tworzą osadów z wodorotlenkami.
5.Próba płomieniowa
Lotne sole kationów grupy V barwią płomień palnika gazowego na :
Na+ – żółty
K+ – różowofioletowy
Imię i Nazwisko
GrupaData 26.11.2005
Temat ćwiczenia
Analiza kationów I i II grupy analitycznej
Nr zestawu
Ocena
1) Liczba najczęściej spotykanych w przyrodzie kationów wynosi około 30. Ich wykrycie w roztworze wymaga przeprowadzenia wielu reakcji chemicznych pozwalających na ich identyfikacji. W celu ułatwienia identyfikacji kationów dokonano ich podziału na grupy analityczne, wprowadzając podział kationów w zależności od wyników ich reakcji z różnymi substancjami. Charakterystyczne produkty reakcji z określonymi substancjami przypisują dany kation do odpowiedniej grupy analitycznej.
Substancje te noszą nazwę odczynników grupowych. Pozwalają na przypisanie badanej próbki do odpowiedniej grupy analitycznej, a następnie wynik reakcji charakterystycznych dla poszczególnych kationów pozwala na ich jednoznaczną identyfikację. W wyniku reakcji z odczynnikami grupowymi powstają produkty charakterystyczne dla danej grupy analitycznej, niepowstające w reakcjach kationów z innych grup z tymi odczynnikami. Produktami tymi są trudno rozpuszczalne osady.
2) Podział kationów na grupy analityczne wraz z odczynnikami grupowymi i produktami reakcji przedstawia poniższa tabela:
Lp.Odczynnik grupowyKationy Osady
I3M HClAg+ , Hg22+ , Pb2+, Tl+ , W6+Chlorki
IIH2S w środowisku 1M HCl wprowadzany do roztworu jako gazowy H2S lub amin kwasu tiooctowegoCH2CSNH4 Hg2+ , Cu2+ , Cd2+ , Bi3+ , AsIII , AsV , SbIII , SbV , SnII , SnIV , Mo6+ Pt4+ , Au3+ , Se6+ Siarczki
III(NH4)2S w środowisku buforu amonowego (NH3aq + NH4Cl ) wprowadzany do roztworu jako roztwór (NH4)2 lub amin kwasu tiooctowegoCH2CSNH4 Ni2+ , Co2+ , Fe2+ , Fe3+ , Mn2+, Zn2+ , Al3+ , Cr3+ , V4+ , Ti4+ Zr4+ , Ge4+ , Be2+Siarczki za wyjątkiem Al3+ i Cr3+ , które strącają się jako wodorotlenki
IV(NH4)2CO3 w środowisku buforu amonowego (NH3aq + NH4Cl )Ca2+ , Sr2+ , Ba2+węglany
VbrakMg2+ , Na+ , K+ , NH4+ , Li+________________________________________
Odczynniki grupowe są charakterystyczne dla każdej z grup kationów i nie tworzą podobnych związków w reakcjach kationami innych grup analitycznych.
3) W I grupie analitycznej kationów do najczęściej spotykanych należą kationy Ag+ , Hg22+ , Pb2+.
Reakcje z odczynnikiem grupowym 3M HCl
W reakcji z odczynnikiem grupowym kationy te tworzą trudno rozpuszczalne w wodzie osady – chlorki
Ag+ + Cl- = AgCl ↓ biały
Hg22+ + 2Cl- = Hg2Cl2 ↓ biały
Pb2+ + 2Cl- = PbCl2 ↓ biały
Zestawienie produktów reakcji kationów GRUPY I z podstawowymi odczynnikami:
OdczynnikKationy
Ag+Hg22+Pb2+
3M HClAgCl ↓ białyHg2Cl2 ↓ białyPbCl2 ↓ biały
NaOHAg2O ↓ brunatnyHg2O ↓ czarnyPb(OH)2 ↓ biały
KIAg I ↓ żółtyHg2I2 ↓ żółtozielonyPbI2 ↓ żółty
K2CrO4Ag2 CrO4 ↓ czerwonobrunatnyHg2 CrO4↓ brunatnyPb CrO4 ↓
żółty
H2SO4Ag2SO4 w roztworach stężonych________________________________________PbSO4 biały
4) Odczynnikiem grupowym dla kationów II grypy analitycznej jest H2S w środowisku kwaśnym HCl ( optymalną kwasowość ma roztwór 0,3 M HCl )
Do kationów tej grupy analitycznej należą:
Podgrupa A – Hg2+ , Bi3+ , Cu2+ , Cd2+
Podgrupa B – AsIII , AsV , SbIII , SbV , SnII , SnIV
Reakcje z odczynnikiem grupowym
Hg2+ + S2- = Hg S ↓ czarny
2Bi3+ + 3S2- = Bi2S3↓ brunatnoczarny
Cu2+ + S2- = CuS↓ czarny
Cd2++ S2- = CdS↓ żółty lub pomarańczowy
Kationy podgrupy B w środowisku kwasu solnego tworzą chlorokompleksy
[AsCl6]3- , [AsCl6]- , [SbCl6]3- , [SbCl6]- , [SnCl4]2- , [SnCl6]2-
2[AsCl6]3- + 3S2- = As2S3 ↓ + 12Cl-
żółty
4[AsCl6]- + 10S2- = As2S5↓ + As2S3↓ + 2S↓ +24Cl-
2[SbCl6]3- + 3S2- = Sb2S3 ↓ + 12Cl-
4[SbCl6]- + 10S2- = As2S5↓ + As2S3↓ + 2S↓ +24Cl-
[SnCl4]2- + S2- = SnS↓ + 4Cl-
[SnCl6]2- + 2S2- = SnS2↓ + 6Cl-
Zestawienie produktów reakcji kationów GRUPY II z podstawowymi odczynnikami:
KATIONOdczynnik
H2S + HClNaOHNH3aq
Hg2+Hg S ↓ czarnyHgO↓ żółtyW obecności Cl- HgNH2Cl ↓ biały
Bi3+Bi2S3 ↓ brunatnoczarnyBi(OH)3↓ białyBi(OH)3↓ biały
Cu2+CuS ↓ czarnyCu(OH)2 ↓ niebieskiW obecności SO42- (CuOH)2 SO4↓ niebiesko-zielony rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika
Cd2+CdS ↓ żółty lub pomarańczowyCd(OH)2↓Cd(OH)2↓ biały rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika
AsIII , AsV As2S3↓ , As2S5↓ żółty
SbIII , SbVSb2S3↓ , Sb2S5↓ pomarańczowy Sb(OH)3↓ biały Sb(OH)3↓ biały
SnIISnS ↓ brunatnySn(OH)2 ↓ biały rozpuszczalny w nadmiarze odczynnikaSn(OH)2 ↓ biały
SnIVSnS2 ↓ żółtySn(OH)4↓ biały rozpuszczalny w nadmiarze odczynnikaSn(OH)4 ↓ biały
5) Amfoteryczność związków polega na zdolności do zobojętniania zarówno zasad, jak też kwasów. Związek może reagować jako zasada lub jako kwas. Zależnie od warunków substancje amfoteryczne mogą dysocjować jak zasada lub kwas. Amfoteryczność związków substancji do przyłączania lub oddawania protonów. Przykładem substancji amfoterycznej jest woda H2O , która w reakcjach z kwasami zachowuje się jak zasada
H2O +HSO4- ↔ H3O+ + SO42-
a w stosunku do zasad zachowuje się jak kwas
H2O + NH3 ↔ OH- + NH4+
Charakter amfoteryczny mają produkty pośrednie dysocjacji kwasów , tlenki, wodorotlenki i siarczki niektórych metali ( np. Be, Al., Sn, Pb, Zn )
Imię i Nazwisko
GrupaData 30.11.2005
Temat ćwiczenia
Analiza wybranych anionów
Nr zestawu
Ocena
I. PODZIAŁ ANIONÓW
Ze na rozpuszczalność w solach srebra i baru aniony dzieli się na trzy grupy:
Grupa I – z BaCl2 tworzą sole trudno rozpuszczalne w wodzie i należą do niej :
BO2- , CO32- , C2O42- , SiO32- , PO43- , AsO33- , AsO43- , SO32- , S2O32- , SO42- ,
F- , CrO42- , Cr2O72-
Grupa II –z AgNO3 tworzą sole trudno rozpuszczalne w wodzie oraz rozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym i należą do niej:
C4H4O62- , S2- , Cl- , ClO- , Br- , CN- , SCN- , [Fe(CN)6]4- , [Fe(CN)6]3- , I-
Grupa III – aniony, które tworzą trudno rozpuszczalne w wodzie sole srebra i baru i należą do niej :
CH3COO- , NO2- , NO3- , ClO3- , ClO4- , MnO4-
II. REAKCJE WYBRANYCH ANIONÓW Z AgNO3 oraz BaCl2
BO2- + Ag+ = AgBO2 ↓biały osad rozpuszczalny w kwasach
C2O42- + Ag+ = Ag2 C2O4 ↓
biały, serowaty osad szczawianu srebra rozpuszczalny
w kwasach i NH3aq
PO43- + Ag+ = Ag3PO4 ↓żółty osad rozpuszczalny w kwasach
C4H4O62- + Ag+= Ag2 C4H4O6 ↓
biały, serowaty osad winianu srebra rozpuszczalny w
NH3aq
SCN- + Ag+= AgSCN ↓biały osad tiocyjanianu srebra
[Fe(CN)6]3- + 3Ag+= Ag3[Fe(CN)6] ↓
pomarańczowoczerwony osad sześciocyjano-
żelazianu (III) srebra
CH3COO- + Ag+= AgCH3COO ↓
w dużych stężeniach CH3COO- biały osad octanu srebra
dobrze rozpuszczalny w wodzie
NO2- + Ag+= AgNO2 ↓
w stężonych roztworach azotanów(III) wytrąca się biało-
żółty osad AgNO2 rozpuszczalny w gorącej wodzie
2BO2- + Ba2+ = Ba(BO2)2 ↓biały osad metaboranu baru
C2O42- + Ba2+ = BaC2O4 ↓biały osad szczawianu wapnia, rozpuszczalny w kwasach
HPO42- + Ba2+ = BaHPO4 ↓
biały, amorficzny osad wodorofosforanu(V) baru,
rozpuszczalny w kwasach
F- + Ba2+ = BaF2 ↓biały osad fluorku baru, rozpuszczalny w stężonym HCl
CrO42- + Ba2+ = BaCrO4 ↓żółty osad chromianu(VI) baru, rozpuszczalny w kwasach
S2O32- + Ba2+ = BaS2O3 ↓biały osad tiosiarczanu baru
III. Reakcje charakterystyczne wybranych anionów.
SiO32-
SiO32- + 2H+ = H2SiO3 ↓ biały galaretowaty osad
H2SiO3 + 20HNO3 + 12(NH4)2MoO4 = (NH4)4[SiMo12O40] ↓ + 20NH4NO3 + 11H2O
Żółty osad
AsO43-
AsO43- + I- + 2H+ = AsO33- + I2 ↓ + H2O I2 zabarwia roztwór na kolor brunatny
SO32-
SO32- z Na2[Fe(CN)5NO] w środowisku obojętnym, tworzy z wiązek o intensywnie czerwonym zabarwieniu.
C4H4O62-
C4H4O62- + H2SO4 = CO ↑ + CO2 ↑ + 2C↓ + SO42- + 3H2O
Wytrącanie się węgla powoduje czernienie roztworu
Cl-
Cl- + Ag+ = AgCl ↓ ciemniejący pod wpływem światła
2Cl- + Hg22+ = Hg2Cl2 ↓
osad pod wpływem amoniaku rozkłada się z wydzieleniem metalicznej rtęci
I-
Pb2+ + I- = PbI2 ↓ wytrąca się żółty osad jodku ołowiu
[Fe(CN)6]3-
3Fe2+ + [Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2 ↓
Wytrąca się niebieski osad przechodzący w błękit pruski
CH3COO-
6CH3COO- + Fe3+ = [Fe(CH3COO)6]3-
w wyniku tej reakcji roztwór zabarwia się na cimnoczerwono
NO3-
8FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 2[FeNO]SO4 + 3Fe2(SO4)3 + 4H2O
Do umieszczony w probówce kryształka FeSO4 dodajemy badany roztwór i powoli dolewamy stężony H2SO4 . Jeśli roztwór zawiera NO3- na granicy warstw pojawi się brunatna obrączka.