1. Chemiczna analiza jakościowa związków nieorganicznych
Klasyczna chemiczna analiza jakościowa związków nieorganicznych to przede wszystkim analiza jonów
występujących w roztworze. Do roztworu dodaje się różnych odczynników i obserwuje się zmiany koloru
roztworu, wytrącanie osadów, oraz inne charakterystyczne reakcje, które świadczą o obecności pewnych jonów
oraz grup jonów. W skład klasycznej analizy jakościowej wchodzi też barwienie płomienia palnika. Różne jony
barwią płomień na różne i zwykle łatwo rozróżnialne kolory.
Ze względu na właściwości jony zostały pogrupowane. Zwykle najpierw określa się występowanie w roztworze
jonów danej grupy, a dopiero po stwierdzeniu że występują przystępuje się do testów na obecność konkretnych
jonów. Podziały na grupy różnią się nieznacznie u różnych autorów. Ponieważ grupy są wydzielone na
podstawie zachodzących reakcji, większość rzadziej występujących jonów można z łatwością przyporządkować
do którejś z istniejących grup po przeprowadzeniu zaledwie kilku reakcji.
Wykrywanie kationów
Kationy zostały podzielone na 5 grup. Do roztworu dodaje się odpowiedni odczynnik grupowy. Jeśli nastąpiło
strącenie osadu, oznacza to że jakieś kationy z danej grupy są obecne w roztworze.
Po wykryciu kationów z danej grupy dalsze reakcje to zwykle alkalizacja roztworu, dodanie amoniaku oraz
barwienie płomienia. W pewnych przypadkach użyteczne może być też odbarwianie MnO4-.
I grupa kationów
Pierwsza grupa kationów zawiera Ag+, Pb2+ i Hg22+, Tl+, Cu+, Au+.
Chlorki tych kationów są trudno rozpuszczalne i białe, tylko chlorek ołowiu(II) rozpuszcza się częściowo w
wodzie, więc dlatego jest umieszczony zarówno w I jak i w II analitycznej grupie kationów, podczas gdy prawie
wszystkie inne chlorki są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Odczynnikiem grupowym jest więc kwas solny.
Srebro (Ag+)
Kwas solny (HCl) i rozpuszczalne chlorki
Cl- wytrącają z obojętnych lub kwaśnych roztworów zawierających jony Ag+ biały, serowaty osad chlorku srebra
AgCl, fioletowiejący na świetle – rozpad związku pod wpływem światła na srebro i chlor:
Ag+ + Cl- → AgCl
Osad AgCl jest nierozpuszczalny w wodzie i w rozcieńczonych kwasach, rozpuszcza się natomiast dość
znacznie w stężonym HCl, jak również w stężonych roztworach chlorków metali alkalicznych na gorąco:
AgCl + Cl- → AgCl2-
Podobnie może powstać jon kompleksowy AgCl32-, AgCl43-. Łatwo rozpuszcza się w amoniaku, tworząc jon
kompleksowy:
AgCl + 2NH3 → Ag(NH3)2+ + Cl-
Po zakwaszeniu amoniakalnego roztworu ponownie wydziela się biały osad AgCl:
Ag(NH3)2+ + Cl- + 2H+ → AgCl + 2NH4+
Rozpuszcza się w roztworze tiosiarczanów, powstaje jon kompleksowy:
AgCl + 2S2O32- → Ag(S2O3)23- + Cl-
Rozpuszcza się również w roztworze cyjanku metalu alkalicznego:
AgCl + 2CN- → Ag(CN)2- + Cl-
Bromek potasu i jodek potasu (KBr i KI)
Jony Br- i I- wytrącają z roztworów soli srebra trudno rozpuszczalny słomkowy AgBr, słabo rozpuszczalny w
amoniaku i żółtawy AgI, który zielenieje pod wpływem światła, a w amoniaku bieleje, lecz się nie rozpuszcza.
Są one natomiast rozpuszczalne w KCN i Na2S2O3. Jodek srebra AgI częściowo rozpuszcza się w nadmiarze
odczynnika, tworząc jon kompleksowy AgI2-.
Ag+ + I- → AgI
2. AgI + 2CN- → Ag(CN)2- + I-
Chromian potasu (K2CrO4)
Jony CrO42- wytrącają z roztworów zawierających jony Ag + czerwonobrunatny osad chromianu srebra Ag2CrO4,
słabo rozpuszczalny w kwasie octowym, dobrze rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym i w
roztworze amoniaku.
2Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4
Siarkowodór (H2S) i rozpuszczalne siarczki
Jony S2- wytrącają z roztworów zawierających jony Ag+ czarny osad siarczku Ag2S.
2Ag+ + S2- → Ag2S
Ag2S jest jedynym siarczkiem oprócz siarczku arsenowego, wytrącającym się pod wpływem AKT (amid kwasu
tiooctowego) już na zimno. Rozpuszczalność siarczku srebra w wodzie jest bardzo mała. Jest on
nierozpuszczalny również w rozcieńczonych mocnych kwasach nieorganicznych, amoniaku i w roztworze
tiosiarczanu. Ag2S rozpuszcza się w 2 molowym roztworze kwasu azotowego z wydzieleniem siarki:
3Ag2S + 2NO3- + 8H+ → 6Ag+ + 2NO + 3S + 4H2O
Rozpuszcza się również w 1 molowym roztworze cyjanku metalu alkalicznego:
Ag2S + 2CN- → Ag(CN)2- + S2-
Wodorotlenek sodowy i potasu (NaOH i KOH)
Jony OH- wytrącają z roztworów zawierających jony Ag+ nietrwały wodorotlenek srebra AgOH, który szybko
rozpada się na tlenek srebra Ag2O:
2Ag+ + 2OH- → 2AgOH → Ag2O +H2O
Osad nie rozpuszcza się w nadmiarze odczynnika. Rozpuszcza się w
• amoniaku:
Ag2O + 4NH3 + H2O → 2Ag(NH3)2+ + 2OH-
• rozcieńczonym kwasie azotowym
• roztworach węglanu amonu
• roztworach tiosiarczanów
• roztworach KCN
Amoniak (NH3•H2O)
Amoniak wytrąca z roztworów soli srebra biały, brunatniejący osad, rozpuszczalny w nadmiarze amoniaku z
utworzeniem jonu kompleksowego.
2Ag+ + 2OH- → Ag2O +H2O
4(NH3•H2O)+Ag2O → 2Ag(NH3)2++2OH-+3H2O
Roztworu zawierającego amoniakalny kompleks srebra nie powinno się dłużej przechowywać lub odparowywać
do sucha, gdyż tworzy się łatwo wybuchający czarnobrunatny osad quot;srebra piorunującegoquot; (NH3)Ag – O –
Ag(NH3)
Węglan sodu (Na2CO3)
Jony węglanowe CO32- wytrącają z roztworów zawierjących jony Ag+ biały osad węglanu srebra Ag2CO3,
przechodzący w żółtawy od powstającego tlenku srebra Ag2O.
2Ag+ + CO32- → Ag2CO3
Ag2CO3 → Ag2O +CO2
Podczas ogrzewania reakcja ta zachodzi szybciej i łatwo można zauważyć ciemnobrunatny tlenek srebra.
Jony wodorofosforanowe (HPO42-)
Wytrącają z roztworów srebra żółty osad fosforanu srebra:
3Ag+ + HPO42- → Ag3PO4 + H+
który jest rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym, amoniaku i kwasie octowym.
Cyjanki metali alkalicznych
3. Wytrącaja z roztworu zawierającego jony srebra biały osad rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika, ale
nierozpuszczalny w amoniaku.
AgCN + CN- → Ag(CN)2-
Metale
Sole srebra ulegają stosunkowo łatwo redukcji i pod wpływem mniej szlachetnych metali wytrąca się z ich
roztworu, obojętnego lub słabo kwaśnego, czarny osad srebra metalicznego.
2Ag+ + Zn0 → 2Ag0 + Zn2+
2Ag+ + Cu0 → 2Ag0 + Cu2+
Reduktory
Redukują jony srebra i wytrącają z roztworów szaroczarne srebro metaliczne. Hydrazyna i hydroksyloamina
redukują jony srebra w środowisku obojętnym lub słabo amoniakalnym. Reakcja redukcji srebra ma
zastosowanie w reakcji Tollensa wykrywającej związki redukujące.
Rodanki
Strącają z roztworów zawierających jony Ag+ biały osad – AgSCN, rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika:
AgSCN + SCN- → Ag(SCN)2-
Osad jest nierozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym. Rozpuszcza się w amoniaku:
AgSCN + 2NH3 → Ag(NH3)2+ + SCN-
Tiosiarczany
Kiedy dodaje się je powoli do roztworów soli srebra, strącają biały osad tiosiarczanu srebra:
2Ag+ + S2O32- → Ag2S2O3
Po pewnym czasie osad brunatnieje, a w końcu czernieje na skutek tworzenia się siarczku srebra:
Ag2S2O3 + H2O → Ag2S + 2H+ + SO42-
Nadmiar roztworu tiosiarczanu rozpuszcza osad, tworząc trwały tiosiarczanowy kompleks srebra:
Ag2S2O3 + 3S2O32- → 2Ag(S2O3)23-
Podczas ogrzewania zakwaszonego roztworu tiosiarczanowego kompleksu srebra, wydziela się czarny osad –
Ag2S, na który rozkłada się kompleks.
Ditizon (zielony 0,002% roztwór w tetrachlorku węgla)
zmienia zabarwienie na pomarańczowe, kiedy wytrząsa się go z kwaśnym roztworem zawierającym
jony Ag (<1mg). Tworzy się ditizonian srebra – AgHDz. Podobnie reaguje rtęć i platyna. AgHDz
rozkłada się, podczas wytrząsania 10% lekko zakwaszonym HCl chlorkiem sodu. Powraca zielony
kolor wolnego ditizonu w fazie tetrachlorkowej – odróżnienie od Hg.
Rodanina (0,005% roztwór acetonowy)
po dodaniu do słabo kwaśnego roztworu soli srebra (<1mg) powstaje czerwonofioletowa koloidalna
zawiesina związku odczynnika ze srebrem.Podobnie zachodzi reakcja z jonami rtęci, złota, platyny i
palladu.
Ołów (Pb2+)
Kwas solny HCl i rozpuszczalne chlorki
Jony Cl- wytrącają z roztworów zawierających jony Pb2+ biały, krystaliczny, opadający na dno probówki osad
chlorku ołowiu (II) – PbCl2, który tworzy się jedynie w zimnym i niezbyt rozcieńczonym roztworze.
Pb2+ + 2Cl- → PbCl2
PbCl2 jest rozpuszczalny w gorącej wodzie (33,4g/l w temp. 100°C. Po oziębieniu roztworu wytrąca się w
postaci igieł. PbCl2 jest także rozpuszczalny w stężonym HCl, wskutek tworzenia się jonów kompleksowych:
PbCl2 + Cl- → PbCl3-
PbCl2 + 2Cl- → PbCl42-
Rozcieńczając roztwór zawierający jony kompleksowe, powoduje się ponowne wytrącanie PbCl2. Obecność
HNO3 powoduje niecałkowite wytrącanie się PbCl2.
Chlorek ołowiu(II) nie rozpuszcza się w amoniaku. Rozpuszcza się w roztworach mocnych zasad tworząc
kompleks wodorotlenkowy:
PbCl2 + 4OH- → Pb(OH)42- + 2Cl-
Jodek potasu (KI)
4. Jony I- wytrącają jony Pb2+ żółty osad jodku ołowiu(II), znacznie mniej rozpuszczalny aniżeli PbCl2. Przy
ogrzewaniu pewna ilość PbI2 przechodzi do roztworu, przy ochładzaniu wydziela się w postaci błyszczących
blaszek. PbI2 jest rozpuszczalny w nadmiarze KI.
Pb2+ + 2I- → PbI2
PbI2 + 2I- → PbI42-
Chromian potasu (K2CrO4) i dwuchromian potasu (K2Cr2O7)
Jony CrO42- i Cr2O72- wytrącają z roztworów zawierających jony Pb2+ żółty osad chromianu ołowiu(II) PbCrO4,
nierozpuszczalny w kwasie octowym i w roztworze amoniaku, rozpuszczalny w wodorotlenkach z utworzeniem
ołowiu oraz w kwasie azotowym.
Pb2+ + CrO42- → PbCrO4
PbCrO4 + 4 OH- → Pb(OH)42- + CrO42-
Z dwuchromianem potasu wydziela się wolny kwas, który częściowo rozpuszcza osad:
2Pb2+ + 2Cr2O72- + H2O → 2PbCrO4 + 2H+
Dlatego też reakcja z chromianem potasowym jest czulsza.
Siarkowodór (H2S) i rozpuszczalne siarczki
Jony S2- wytrącają z roztworów zawierających jony Pb2+ czarny osad siarczku ołowiu(II). Z roztworów o dużym
stężeniu kwasu solnego siarkowodór albo nie wytrąca osadu PbS, albo tworzy czerwony osad siarczkochlorku
ołowiu(II ) Pb2SCl2, który stopniowo przy rozcieńczaniu roztworu i przepuszczaniu H2S przechodzi w PbS.
Pb2+ + S2- → PbS
Siarczek ołowiu(II) jest rozpuszczalny w gorącym rozcieńczonym kwasie azotowym z wydzieleniem siarki:
3PbS + 2NO3- + 8H+ → 3Pb2+ + 3S + 2NO + 4H2
Wodorotlenek sodu i potasu (NaOH i KOH)
Jony OH- wytrącają z roztworów zawierających jony Pb2+ biały osad amfoterycznego wodorotlwnku ołowiu(II)
Pb(OH)2, rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika z utworzeniem ołowinu.
Pb2+ + 2OH- → Pb(OH)2
Pb(OH)2 + 2OH- → Pb(OH)42-
Amoniak (NH3 • H2O)
Wytrąca biały osad mieszaniny wodorotlenku i zasadowej soli nierozpuszczalnej w nadmiarze odczynnika. W
obecności kwasów organicznych (kwas octowy, kwas winowy i wobec dużego stężenia soli amonowych osad
nie wytrąca się.
Kwas siarkowy (H2SO4) i rozpuszczalne siarczany
Jony SO42- wytrącają z roztworu zawierających jony Pb2+ biały osad siarczanu ołowiu(II) PbSO4,
nierozpuszczalnego w H2O, rozpuszczalny w stężonym H2SO4, w stężonym roztworze octanu amonowego i
winianu amonowego (odróżnienie od innych trudno rozpuszczalnych siarczanów, jak BaSO4, SrSO4):
Pb2+ + SO42- → PbSO4
PbSO4 + CH3COO- → Pb(CH3COO)+ + SO42-
Jon Pb(CH3COO)+ jest trwały w obecności nadmiaru jonów CH3COO-. Siarczan ołowiu(II) rozpuszcza się w
stężonych zasadach przy podgrzaniu, tworząc ołowin:
PbSO4 + 4OH- → Pb(OH)42- + SO42-
Rtęć (Hg22+)
Kwas solny HCl i rozpuszczalne chlorki
Jony Cl- wytrącają z roztworów zawierających jony Hg22+ biały osad chlorku rtęci I Hg2Cl2 (kalomel,
nierozpuszczalny w gorącej wodzie i zimnych, rozcieńczonych kwasach:
Hg22+ + 2Cl- → Hg2Cl2↓
Hg2Cl2 jest rozpuszczalny w wodzie królewskiej. W stężonych roztworach chlorków metali alkaicznych
rozpuszcza się z utworzeniem jonu kompleksowego HgCl42-. Pod wpływem działania NH3 • H2O na Hg2Cl2
powstaje HgNH2Cl- aminochlorek rtęci II (biały) i rtęć metaliczna, wobec czego osad czernieje. Wydzielanie się
metalicznej rtęci i czernienie osadu Hg2Cl2 pod wpływem amoniaku i alkaidów jest charakterystyczne dla soli
rtęci I w przeciwieństwie do soli rtęci II:
Hg2Cl2 + 2(NH3 • H2O) → HgNH2Cl↓ + Hg0↓ + NH4+ + Cl- + H2O
5. W tej reakcji jeden atom rtęci z +I stopnia utlenienia w Hg2Cl2 redukuje się do Hg0, drugi natomiast z +I utlenia
się do +II stopnia utlenienia w HgNH2Cl. Mamy tu więc przykład redukcji i utleniania, mimo że dodany
odczynnik NH3 • H2O nie jest ani reduktorem ani utleniaczem. Tego typu reakcje nazywamy reakcjami
samoutleniania i samoredukcji (dysproporcjonowanie). Aminochlorek rtęci II HgNH2Cl i rtęć metaliczna są
rozpuszczalne w wodzie królewskiej:
3Hg + 2NO3- + 8H+ + 12Cl- → 3HgCl42- + 2NO↑ + 4H2O
'Jodek potasu (KI) : Jony I- wytrącają z roztworów zawierających jony Hg22+ żółtawozielony osad jodku rtęci (I)
Hg2I2, rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika z wydzieleniem metalicznej rtęci oraz z utworzeniem
bezbarwnego kompleksowego jonu jodortęcianowego - HgI42-.
Hg22+ + 2I- → Hg2I2↓
Chromian potasu (K2CrO4)
Jony CrO42- wytrącają z roztworów zawierających jony Hg22+ brunatny osad chromianu rtęci (I) Hg2CrO4 (na
zimno), przechodzący w czasie gotowania w czerwony osad krystaliczny:
Hg22+ + CrO42- → Hg2CrO4↓
Siarkowodór (H2S) i rozpuszczalne siarczki
Jony S2- wytrącają z roztworów zawierających jony Hg22+ czarny osad siarczku rtęci (II) z wydzieleniem
metalicznej rtęci.
Hg22+ + S2- → Hg2S → HgS + Hg
Siarczek rtęci (II) jest słabo rozpuszczalny w wodzie i w rozcieńczonych kwasach. Rozpuszcza się w wodzie
królewskiej:
3HgS + 2NO3- + 8H+ + 12Cl- → 3HgCl42- + 2NO↑ + 4H2O + 3S↓
Wodorotlenek sodu i potasu (NaOH i KOH)
Jony OH- wytrącają z roztworów zawierających jony Hg22+ czarny osad tlenku rtęci (I) Hg2O, nierozpuszczalny
w nadmiarze odczynnika:
Hg22+ + 2OH- → Hg2O + H2O → HgO + Hg + H2O
Amoniak (NH3 • H2)
Roztwór amoniaku wytrąca z roztworów zawierających jony Hg22+ czarny osad składający się z białej
aminortęciowej soli i rtęci metalicznej:
2Hg2(NO3)2 + 4(NH3 • H2O) → OHg2NH2NO3 + 2Hg↓ + 3NH4NO3 + 3H2O
Chlorek cyny (II) (SnCl2)
Chlorek cyny (II) powoduje szybkie ciemnienie białego kalomelu Hg2Cl2 na skutek redukcji do metalicznej rtęci.
Hg2Cl2 + Sn2+ → 2Hg + SnCl62-
Poszczególne jony można rozróżnić po kolorach różnych ich soli. Np. fosforan srebra jest żółty, podczas gdy
fosforany Pb2+ i Hg22+ są białe.
Rozdzielanie kationów I grupy w toku analizy chemicznej:
Do 0,5 ml badanego roztworu dodaje się około 10 kropel 3N HCl i po sprawdzeniu
całkowitego wytrącenia odwirowuje.
Roztwór I:
Osad I: AgCl, PbCl i Hg2Cl2.
O ile nie zawiera
kationów grup II-V,
Osad przemywa się rozc. HCl; gotuje się z 1 ml wody i odwirowuje na gorąco.
wylewa się.
6. Osad II: Hg2Cl2, AgCl. Roztwór II: PbCl2.
Dodaje się około 40 kropel stężonego amoniaku i odwirowuje. Bada się następująco:
1) oziębia się -
Roztwór III: zawiera jony wytrącenie kryształów
Osad III: HgNH2Cl + Hg.
Ag(NH3)2+ + Cl- i nadmiar PbCl2,
2) dodaje się H2SO4 -
NH3∙H2O.
Ciemny osad, który wskazuje na obecność Hg, wytrącenie białego
rozpuszcza się w mieszaninie 6 kropel 6n HCl i 2 PbSO4,
Dodaje się rozcieńczony
kropel 6n HNO3, (woda królewska), ogrzewa się 3) dodaje się K2CrO4 -
HNO3 do zakwaszenia
do rozpuszczenia osadu i odparowuje prawie do wytrącenie żółtego
wobec papierka
sucha.Po rozpuszczeniu osadu w paru kroplach
lakmusowego. Wytrącanie PbCrO4,
wody dodaje się 2-3 krople SnCl2. Biały osad 4) dodaje się KI -
się białego osadu AgCl
Hg2Cl2 lub szary (Hg2Cl2 + Hg) wskazuje na
wskazuje na obecność jonu wytrącenie żółtego
obecność Hg22+. PbI2, rozpuszczalnego
Ag+.
w nadmiarze KI.
II grupa kationów
Druga grupa to Cd2+, Bi3+, Cu2+,As3+, As5+, Sb3+, Sb5+, Sn2+, Sn4+ oraz Hg2+.
Tworzą one siarczki nierozpuszczalne w wodzie i w kwasach. Odczynnikiem grupowym może być dowolne
źródło anionów S2- w środowisku kwaśnym, przy czym najwygodniejszym jest AKT (tioacetamid – CH3CSNH2)
w środowisku rozcieńczonego HCl. Dzielą się one na podgrupę miedzi i siarkosoli. Odróżniamy te podgrupy
przez dodanie KOH. Do osadu przechodzi podgrupa miedzi, czyli Hg2+, Cu2+, Cd2+ oraz Bi3+. Natomiast
podgrupa siarkosoli pozostaje w roztworze, głównie As3+ i As5+.
Rozdzielanie kationów II grupy w toku analizy chemicznej:
Do roztworu dodaje się 10 kropel 3n H2SO4 i odparowuje w parowniczce porcelanowej prawie do sucha (w
celu usunięcia HCl). Odparowywanie należy przeprowadzać na siatce izolacyjnej, na bardzo małym płomieniu
palnika (w celu uniknięcia rozprysków), pod wyciągiem. Po ostygnięciu, do pozostałości dodaje się 3-4 ml wody
i całość przenosi do probówki wirówkowej. Parowniczkę popłukuje się 3-5 kroplami 3 n H2SO4 i zawartość
dołącza do całości. Odwirowuje się:
Roztwór I: zawiera kationy grup III-V.
Pozostawia się do dalszego badania.
Osad I: BaSO4, SrSO4, CaSO4 i ewent. PbSO4.
Na początku należy stwierdzić, czy wytrącony osad zawiera PbSO4. W tym celu dodaje się do osadu
1-2 ml 6n NaOH, dokładnie miesza bagietką i odwirowuje. Roztwór znad osadu zlewa się i po
zakwaszeniu kwasem octowym sprawdza na obecność jonów Pb2+ przez dodanie roztworu K2CrO4.
Żółty osad PbCrO4 świadczy o obecności jonów Pb2+. Jeżeli obecność jonów Pb2+ została stwierdzona,
osad (I) siarczanów ponownie przepłukuje się 3 ml 6n NaOH. Odwirowuje się. Roztwór wylewa się.
Pozostały osad, zawierający siarczany wapniowców, przepłukuje się kilkoma kroplami 3n H2SO4 i
przeprowadza w węglany w następujący sposób: do osadu dodaje się 5 ml stężonego roztworu Na2CO3
i ogrzewa w probówce na wrzącej łaźni wodnej przez 7-10 minut, często mieszając bagietką.
Odwirowuje się, roztwór wylewa, a do osadu dodaje nową porcję (5 ml) roztworu Na2CO3 i znów
ogrzewa się 7-10 min. na wrzącej łaźni wodnej, mieszając często bagietką. Czynność tę powtarza się
jeszcze raz z nową porcją Na2CO3. Roztwór wylewa się.
Osad II: BaCO3, SrCO3, CaCO3, i ewentualnie PbCO4.
Osad rozpuszcza się w 6n CH3COOH. W próbce roztworu (1-2 krople) sprawdza się obecność jonów
7. Ba2+ przy użyciu K2CrO4. Jeżeli obecność jonów Ba2+ nie została stwierdzona, całość roztworu bada się
jak roztwór III. Jeśli jony Ba2+ są obecne, do roztworu dodaje się K2CrO4. Odwirowuje się.
Roztwór II: Sr2+, Ca2+ i Cr2O72-.
Dodaje się NH3∙H2O (do zmiany zabarwienia na żółte) i
Osad III: BaCrO4 i ewent. PbCrO4.
roztwór (NH4)2CO3. Ogrzewa się na wrzącej łaźni wodnej.
Dodaje się 3n NaOH w nadmiarze (dla Osad węglanów rozpuszcza się w 6n CH3COOH.
ewent. rozpuszczenia PbCrO4), osad Roztwór III: Sr2+ i Ca2+.
odwirowuje się. Przemywa się wodą i
rozpuszcza w 3n HCl. Bada się na Dodaje się kilka kropel roztworu NH4Cl i 8-10 kropel
obecność jonów Ba2+: K4[Fe(CN)6]. Czeka się 5 minut. Wytrącenie się białego
1) w płomieniu palnika na druciku krystalicznego osadu świadczy o obecności jonów Ca2+.
platynowym zabarwienie żółtozielone, Odwirowuje się. Do roztworu dodaje się ok. 1 ml (NH4)2SO4.
2) dodaje się 1 kr. 3n H2SO4 - biały Biały osad (może wytrącić się dopiero po 5 min.) świadczy o
osad nierozp. w kwasach mineralnych obecności jonów Sr2+.
świadczy o obecności jonów Ba2+. Osad przemywa się gorącą wodą, zwilża stęż. HCl i bada na
zabarwienie płomienia. Sole strontu barwią płomień na kolor
karminowy.
III grupa kationów
Trzecia grupa to Zn2+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Al3+ oraz Cr3+.
Tworzą one siarczki nierozpuszczalne w wodzie, ale rozpuszczalne w kwasach. Podobnie jak w grupie II,
odczynnikiem grupowym może być dowolne źródło anionów S2- w środowisku obojętnym lub słabo kwaśnym.
Często stosuje się tioacetamid.
Rozdzielanie kationów III grupy w toku analizy chemicznej:
Do roztworu, po oddzieleniu II grupy, dodać ok. 15 kropel AKT. Probówkę zatkać korkiem z pipetką,
umieścić ją we wrzącej łaźni wodnej i ogrzać przez 15 minut (nie krócej). Zamiast roztworu AKT można użyć
wody siarkowodorowej lub wytrącać bezpośrednio gazowym H2S. W tym przypadku roztwór ogrzewać (do
temp. ok. 70°) i przepuszczać przez niego gazowy H2S przez co najmniej 3 minuty. Osad odwirować i po
stwierdzeniu zupełności wytrącenia po dodatkowym zakwaszeniu, oddzielić od roztworu.
Osad I: HgS, Bi2S3, CuS, CdS, As2S3, As2S5, Sb2S3, SnS, SnS2 i S.
Roztwór I:
Osad przemyć kilkoma kroplami ogrzanego do wrzenia roztworu
zawierającego NH4Cl i AKT lub H2S. Do osadu dodać około 1 ml 1n Zawiera kationy grupy IV i V.
KOH i 5 kropel 3% H2O2, zamieszać. Ogrzewać na łaźni wodnej ok. Zachować do dalszego badania.
3 minuty i wirować. Oddzielić osad od roztworu. Osad dwukrotnie
przemyć 6 kroplami wody i wodę z przemycia dołączyć do roztworu.
Osad II: zawiera podgrupę III A: HgS, Bi2S3, CuS, CdS.
Roztwór II: Zawiera
kation/podgrupy III B
Do osadu dodać około 1 ml 6 n HNO3, i gotować około 2 min,
następnie wirować.
8. Roztwór III: Bi3+, Cu2+, Cd2+ oraz nadmiar HNO3.
Dodać kroplami stężonego NH3∙H2O do odczynu zasadowego,
po czym kilka kropel w nadmiarze. Wirować. Osad oddzielić
od roztworu.
Osad III: HgS (brunatny) lub
Roztwór IV: jeżeli jest
HgS∙Hg(NO3)2 (biały) + S.
niebieski, zawiera Cu(NH3)42+ i
ewent. Cd(NH3)42+.
Przemyć 6 kroplami wody, dodać 6
Osad IV: Bi(OH)3 (biały).
kropel 6 n HCl i 2 krople 6 n HNO3.
Dodać AKT, ogrzać. Wirować.
Ogrzać do rozpuszczenia się osadu.
Do osadu (CuS i CdS) dodać
Przemyć dwukrotnie 5
Odparować prawie do sucha, dolać
kroplami wody destylowanej. 6n HCl. Odwirować. Osad CuS
kilka kropel wody, oddzielłć od
odrzucić.
Dodać roztwór SnCl2 i
wydzielonej siarki (sączyć) i dodać
alkalizować roztworem 3n Roztwór V: CdCl42-
kilka kropel SnCl2. Powstanie białego,
NaOH. Sczernienie osadu od
szarzejącego osadu wskazuje na
wydzielonego metalicznego Dodać stężonego NH3∙H2O do
obecność jonu Hg2+.
bizmutu świadczy o odczynu lekko zasadowego i
obecności jonu Bi3+. AKT. Ogrzewać.
Żółtopomarańczowy osad CdS
świadczy o obecności jonu
Cd2+.
Rozdzielanie kationów podgrupy III B
Roztwór po oddzieleniu podgrupy A może zawierać jony: AsO43-, SO42-, SbOS-, SbS2-, Sn(OH)62-, SnS32-,
-
OH . Roztwór zakwasić rozcieńczonym HCl wobec papierka lakmusowego, dodać 5-10 kropel AKT lub
przepuścić H2S, ogrzewać przez parę minut i odwirować. Po sprawdzeniu całkowitości wytrącenia - ciecz znad
osadu wylać.
Osad I: As2S3, Sb2S3, SnS, S.
Dodać 5-10 kropel stężonego HCl, ogrzewać ostrożnie w ciągu paru minut i wirować.
Roztwór I: Sb3+, SnCl2-, nadmiar HCl i H2S.
Ogrzewać do usunięcia H2S. Roztwór podzielić na 2
Osad II: As2S3, S.
części. W pierwszej części roztworu wykryć Sn2+. W tym
celu dodać opiłków żelaznych i ogrzewać. Zachodzi
Osad przemyć wodą destylowaną.
wówczas redukcja Sn4+ do Sn2+ oraz Sb3+ do Sb0.
1) Do osadu dodać stężonego HNO3,
Odwirować i do roztworu zawierającego Sn2+ dodać 1-2
ogrzewać i oddzielić przez sączenie od
krople HgCl2. Biały lub szarzejący osad świadczy o
wydzielone siarki. Do roztworu
obecności jonu Sn2+. Drugą cześć roztworu bada się na
2-
zawierającego jony AsO4 dodać roztworu
obecność jonu Sb3+:
molibdenianu amonowego (NH4)2MoO4 i
a) jeżeli nie stwierdzono uprzednio obecności Sn2+,
ogrzewać do wrzenia. Żółty osad wskazuje
roztwór rozcieńczyć wodą do podwójnej objętości, dodać
na obecność As3+.
5 kropel AKT lub H2S i ogrzewać; pomarańczowy osad
2) Dodać do osadu roztworu (NH4)2CO3.
Sb2S3, wskazuje na obecność jonu Sb3+:
Oddzielić od siarki i dodać mieszaniny
b) jeżeli obecność Sn2+ została stwierdzona, roztwór
magnezowej. Biały osad świadczy o
zobojętnić NH3∙H2O, dodać stałego. kwasu szczawiowego
obecności As3+.
H2C2O4, 5 kropel roztworu AKT lub H2S i ogrzewać;
pomarańczowy osad Sb2S3, wskazuje na obecność jonu
Sb3+.
IV grupa kationów
9. Czwarta grupa to Ca2+, Sr2+ i Ba2+.
Tworzą one nierozpuszczalne w wodzie węglany. Odczynnikiem grupowym jest więc węglan amonu w
środowisku buforu amonowego. Ponieważ węglany kationów grup I, II i III są również nierozpuszczalne, należy
je najpierw oddzielić.
Bardziej specyficzną reakcją jest strącanie siarczanów.
Siarczany baru i strontu są bardzo słabo rozpuszczalne, a siarczan wapnia słabo choć o rząd wielkości lepiej niż
dwa pozostałe. Przewagą tej metody jest dobra rozpuszczalność kationów grup II i III. Wciąż jednak
przeszkadzają kationy grupy I, w szczególności Pb2+.
Najłatwiej rozróżnić je metodą barwienia płomienia palnika, o ile w roztworze nie występują kationy grupy V:
• Ca2+ barwi płomień na ceglastoczerwony
• Sr2+ barwi płomień na karminowoczerwony
• Ba2+ barwi płomień na żółtozielony
Węglan amonu (NH4)2CO3) i inne rozpuszczalne węglany
Jony CO32- wytrącają z obojętnego lub zasadowego roztworu zawierającego jony Ba2+ biały osad węglanu baru
BaCO3. Ogrzewanie i dłuższe stanie sprzyja powstaniu grubokrystalicznego osadu:
Ba2+ + CO32- → BaCO3
BaCO3 łatwo roztwarza się w kwasie octowym i w rozcieńczonych kwasach mineralnych (do roztwarzania
BaCO3 nie należy używać H2SO4 ponieważ wytrąciłby się trudno rozpuszczalny BaSO4):
BaCO3 + 2H+ → Ba2+ + CO2↑ + H2O
W obecności dużych ilości jonów NH4+, a przy małym stężeniu jonów Ba2+, osad węglanu baru może się nie
powstać. Tłumaczy się to tym, że powstaje jon HCO3- i tym samym zmniejsza się stężenie jonu CO32-, wskutek
czego iloczyn rozpuszczalności nie zostaje przekroczony:
NH4+ + CO32- → NH3 + HCO3-
BaCO3 jest nieznacznie rozpuszczalny w roztworach soli amonowych mocnych kwasów (np. NH4Cl).
Rozdzielanie kationów podgrupy IV w toku analizy chemicznej
Przed przystąpieniem do analizy IV grupy należy stwierdzić stopień utlenienia ewentualnie obecnego kationu
żelaza.
Po oddzieleniu III grupy kationów roztwór odparować do objętości 1-2 ml, dodać 1 ml 4-mol NH4Cl,
kilka kropel stęż. NH3∙H2O do uzyskania odczynia zasadowego oraz 20-25 kropel roztworu CH3CSNH2
lub (NH4)2S. Ogrzewać przez 15 min (nie krócej!) na wrzącej łaźni wodnej. Odwirować, zdekantować,
sprawdzić całkowitość wytrącenia. Osad przemyć dwukrotnie uprzednio przygotowanym 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, Fe2S3, Al(OH)3, Cr(OH)3 i
Roztwór I: ewent. kationy grupy
ewent. Mg(OH)2.
V.
Zachować do badania.
Do osadu dodać 2 ml 1 mol/l (nie mocniejszego) HCl. Mieszać
bagietką przez 5 min (nie ogrzewać!). Odwirować.
10. Roztwór II: Mn2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, Cr3+ oraz nadmiar HCl
i H2S i ewent. Mg2+.
Do roztworu dodać 10 kropel 3 mol/l HNO3 i ogrzewać na
wrzącej łaźni wodnej przez 10 min. Do roztworu dodać 6 mol/l
NaOH do uzyskania odczynu zasadowego i 2-3 krople nadmiaru
oraz kilka kropel 3% H2O2. Ogrzewać na łaźni wodnej aż do
rozłożenia się nadmiaru H2O2.
Osad III: Fe(OH)3,
MnO•MnO2 i ewent.
Mg(OH)2.
Osad II: CoS, NiS. Roztwór III: Al(0H)4-,
Przemyć 2 razy wodą
Zn(OH)42-, CrO42- oraz nadmiar
destylowaną. Dodać 1 ml 4
Przemyć 2 razy wodą destylowaną. mol/l roztworu NH4Cl mieszać NaOH.
Dodać do osadu 10-15 kropel 6 mol/l bagietką ok. 5 min.
HCl i 5-7 kropel 3% H2O2. Ogrzewać Odwirować. Dodać 6 mol/l CH3COOH do
na łaźni wodnej aż do rozpuszczenia, odczynu kwaśnego i jeszcze 3-4
następnie odsączyć od wydzielonej Osad IV: Fe(OH)3, krople nadmiaru. Następnie,
siarki. Przesącz podzielić na 3 części. MnO•MnO2. jeżeli roztwór ma zabarwienie
I część zbadać na obecność Ni2+. W pomarańczowe, zbadać na
Osad podzielić na dwie części.
tym celu dodać stęż. NH3∙H2O do obecność jonu Cr2O72-:
I część osadu rozpuścić w HCl.
otrzymania odczynu zasadowego a) do 2 kropel roztworu na
Badać na obecność Fe3+;
oraz kilka kropel roztworu szkiełku lub płytce porcel. dodać
a) dodać KNCS -
dimetyloglioksymu. Powstanie 2 krople Pb(CH3COO)2 – żółty
czerwonokrwiste ubarwienie
różowego osadu świadczy o osad PbCrO4 świadczy o
świadczy o obecności Fe3+;
2+
obecności Ni . obecności w badanej Próbie
b) dodać K4[Fe(CN)6] -
II część badać na obecność Co2+. jonów Cr3+;
szafirowy osad błękitu
Dodać kilka kropel 5-mol nie b) przygotować mieszaninę
słabszego) roztworu KNCS. W razie pruskiego świadczy o Lehnera (równe objętości 1,5
3+
powstania czerwonego zabarwienia obecności Fe . mol/l H2SO4, 3% H2O2 i eteru),
2+
roztworu dodać kroplami NH4F aż do II część osadu badać na Mn . dodać do niej kilka kropel
odbarwienia, a następnie kilka kropel Dodać stęż. H2SO4 i ogrzewać badanego roztworu i silnie
aż do ukazania się białych
alkoholu amylowego. Silnie wstrząsnąć - niebieskie
dymowi.
wstrząsnąć probówką. zabarwienie warstwy eterowej
Następnie dodać stałego PbO2
Niebieskie zabarwienie warstwy od powstałego CrO5 świadczy o
alkoholowej świadczy o obecności lub Pb3O4 i 5 kropel stęż. obecności chromu.
HNO3. Ogrzewać w
Co2+. Jeżeli obecność jonów Cr2O72-
III część badać również na obecność parowniczce przez 1 min i została stwierdzona, należy je
Co2+. Dodać 3 krople CH3COOH, 3 następnie dodać wody usunąć przez wytrącenie w
destylowanej i jeszcze raz
krople CH3COONa oraz ok. 0,2 g postaci BaCrO4.
ogrzać do wrzenia.
stałego KNO2. Powstanie żółtego W tym celu należy dodać kilka
Odwirować.
osadu K3[Co(N03)6] świadczy o kropel Ba(NO3)3, odwirować i
Czerwonofioletowe
2+
obecności jonu Co . osad odrzucić (w razie nie
zabarwienie roztworu (od
stwierdzenia obecności Cr2O72-
powstałego MnO4-) świadczy o
dodanie Ba(NO3)2 jest
obecności Mn2+ (reakcja
zbyteczne). Roztwór badać.
Cruma).
Do roztworu, w którym są jony
Roztwór IV: Mg2+ i nadmiar Al3+, Zn2+, dodać stęż. NH3∙H2O
NH4+. do uzyskania odczynu
zasadowego i kilka kropel
Do roztworu dodać 3 krople nadmiaru. Odwirować.
stęż. NH3∙H2O i kilka kropel
Na2HPO4. Powstanie białego
osadu MgNH4PO4 świadczy o
11. V grupa kationów
W skład tej grupy wchodzą Mg2+, Li+, Na+, K+ oraz NH4+, przy czym właściwości Mg2+ odbiegają trochę od
właściwości innych kationów tej grupy.
Kationy tej grupy nie tworzą prawie żadnych trudno rozpuszczalnych związków, grupa ta nie ma więc żadnego
odczynnika grupowego.
• NH4+ w środowisku zasadowym wydziela charakterystyczny zapach amoniaku. Można też go wykryć
za pomocą tzw. Odczynnika Nesslera czyli mieszaniny soli kompleksowej K2[HgI4] i wodorotlenku
KOH, strącając z roztworów soli amonu pomarańczowo-brunatny osad. Pozostałe jony nie reagują z
tym odczynnikiem.
• Mg2+ z jonami OH- tworzy galaretowaty wodorotlenek magnezu który jest rozpuszczalny w
rozcieńczonych kwasach i roztworach soli anomowych, a nierozpuszczalny w nadmiarze odczynnika.
o Węglan amonu (NH4)2CO3. Węglan amonu w pierwszej chwili nie wytrąca osadu z
rozcieńczonych roztworów zawierających jony Mg2+. Osad może powstać po pewnym czasie
lub po podgrzaniu, przy czym jednak wytrącanie nie jest całkowite ze względu na obecność
jonów NH4+. W obecności nadmiaru jonów NH4+ (np. dodatek NH4Cl) osad w ogóle nie
powstaje.
o Wodorofosforan sodu Na2HPO4. Odczynnik ten wytrąca z obojętnych roztworów
zawierających jony Mg2+ biały kłaczkowaty osad wodorofosforanu magnezu MgHPO4.
• +
Li barwi płomień na intensywny wiśniowo-czerwony
• Na+ barwi płomień na intensywny żółty;
o sześciohydroksyantymonian (V) potasowy K [ Sb (OH)6]. Odczynnik ten wytrąca z obojętnych
lub słabozasadowych roztworów zawierających jony Na+ biały, krystaliczny osad
Sześciohydroksyantymonianu sodowego Na[Sb(OH)6].
o Octan uranylowomagnezowy Mg(UO2)3(CH3COO)8 wytrąca z obojętnych, ewentualnie
zakwaszonych kwasem octowym roztworów zawierających jony Na+ żółty, krystaliczny osad
Na(CH3COO) • Mg(CH3COO) • 3 [UO2(CH3COO)2 • 9 H2O.
Jony Mg2+ nie przeszkadzają.
• K+ barwi płomień na słaby różowo-fioletowy.
o Można wykorzystać też wytrącanie z ClO4-, z którym K+ w przeciwieństwie do Li+ i Na+
tworzy biały osad.
o Kwas winowy H2C4H4O6 i wodorowinian sodowy NaHC4H4O6. Odczynniki te z obojętnych lub
słabokwaśnych roztworów, zawierających jony K+, biały, krystaliczny osad wodorowinianu
potasu- KHC4H4O6.
K+ + HC4H4O6- -> KHC4H4O6
wodorowinian potasowy rozpuszcza się w zasadach, kwasach mineralnych i w gorącej wodzie a nawet
w dużej ilości zimnej wody.
Bieg analizy V grupy kationów
Do roztworu, po oddzieleniu IV grupy kationów, dodajemy 3 mol/l HNO3 do odczynu kwaśnego i
ogrzewamy w celu rozłożenia pozostałego AKT. Wydzieloną siarkę odsączamy i roztwór badamy na obecność
kationów V grupy.
1. Część roztworu zawierającego kationy V grupy badamy na obecność jonu NH4+: Do 3-4 kropel
badanego roztworu dodajemy 4-5 kropel NaOH i ogrzewamy. U wylotu probówki trzymamy zwilżony
różowy papierek lakmusowy; zniebieszczenie papierka lakmusowego świadczy o obecności jonu NH4+.
Jeżeli w badanym roztworze mamy nie tylko V grupę, to jon NH4+ należy wykryć przed przystąpieniem
do analizy.
2. Drugą część roztworu badamy na obecność jonu Mg2+ : Do badanego roztworu dodajemy Na2HPO4.
Następnie dodajemy NH3∙H2O do odczynu zasadowego. Powstanie białego krystalicznego osadu
MgNH4PO4 świadczy o obecności jonu Mg2+.
12. 3. Trzecią część roztworu gotujemy z NaOH (jeżeli poprzednio stwierdzono obecność NH4+) aż do
całkowitego usunięcia NH3. Następnie wykonujemy badania na obecność jonu K+ za pomocą
charakterystycznych prób.
4. Czwartą część gotujemy z KOH i badamy na obecność jonu Na+. Jeżeli w próbie zawierającej tylko
kationy V grupy nie stwierdzono obecności jonu NH4+, to próby na jon K+ można wykonywać
bezpośrednio, bez wygotowywania z wodorotlenkiem, natomiast przed wykonaniem próby na jon Na+ z
K[Sb(OH)6] należy oddzielić Mg2+, wytrącając Mg(OH)2 wodorotlenkiem potasowym.
Wykrywanie anionów
Aniony zostały podzielone na 7 grup. Nie ma tu niestety prostych odczynników grupowych. Grupy zostały
wydzielone w zależności od osadów powstających w reakcjach z kationami z IV grupy kationów (przede
wszystkim Ba2+) oraz Ag+. Testy na konkretne aniony to zakwaszanie roztworu oraz odbarwianie MnO4-.
I grupa anionów
Pierwsza grupa anionów to Cl-, Br-,I-, CN-, SCN-, Fe(CN)63-, Fe(CN)6</sub4-, ClO-.
Aniony I grupy tworzą z Ag+ białe osady nierozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym. Nie tworzą one
osadu z Ba2+. W środowisku kwaśnym z roztworów zawierających CN- oraz S2- wydziela się gaz o
charakterystycznym zapachu. Jest to odpowiednio HCN o zapachu migdałów oraz H2S o zapachu zgniłych jaj.
Fe3+ zabarwia roztwór zawierający SCN- na kolor krwistoczerwony.
II grupa anionów
Druga grupa anionów to S2-, NO2-, CH3COO-.
Podobnie jak aniony grupy I tworzą one białe osady z Ag+, nie tworzą natomiast osadów z Ba2+. Można je jedna
odróżnić po tym, że osady z Ag+ rozpuszczają się w rozcieńczonym kwasie azotowym.
CH3COO- w środowisku kwaśnym wydziela charakterystyczny zapach octu i nie odbarwia MnO4-.
NO2- natomiast odbarwia MnO4- (utleniając się do NO3-) i wydziela w środowisku kwaśnym tlenki azotu.
III grupa anionów
Trzecia grupa anionów to SO32-, CO32-, C2O42-, BO2-, BO33-, C4H4O62-.
Podobnie jak aniony II grupy tworzą z Ag+ osady rozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym. W
przeciwieństwie do nich tworzą białe osady z Ba2+.
W środowisku kwaśnym CO32- bardzo intensywnie rozkłada się z wydzieleniem dwutlenku węgla, który
zmętnia wode wapienną. Wydzielający się gaz nie ma zapachu. Ze względu na dużą intensywność rozkładu
tworzą się bąbelki i może dojść nawet do powstania piany.
SO32- również rozkładają się w środowisku kwaśnym z wydzieleniem dwutlenku siarki, jednak zachodzi to
znacznie wolniej. Dwutlenek siarki ma ostry, duszący zapach. SO32- odbarwia MnO4- utleniając się do SO42-.
IV grupa anionów
Czwarta grupa to PO43-, AsO43-, AsO33-, S2O32-, CrO42- oraz Cr2O72-.
Podobnie jak aniony III grupy tworzą one osady z Ag+ oraz Ba2+. Ich osady z Ba2+ są białe (z wyjątkiem CrO42-,
który daje osad żółty) i rozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym. Ich osady z Ag+ są barwne.
V grupa anionów
Piąta grupę stanowią: NO3-, MnO4-, ClO3-, ClO4-.
Nie tworzą one prawie żadnych osadów. Przede wszystkim nie tworzą one osadów z Ag+ ani Ba2+. MnO4- można
poznać po intensywnym fioletowym zabarwieniu, które znika po dodaniu reduktora. NO3- można wykryć za
pomocą próby obrączkowej.
VI grupa anionów
Szóstą grupę tworzą SO42-, F-,SiF62-.
Tworzą one osady z Ba2+, nie tworzą natomiast osadów z Ag+. SO42- w przeciwieństwie do F- tworzy osad z Pb2+.
13. VII grupa anionów
Siódmą grupę anionów stanowią: SiO32-, SiO44-, Si2O52-.
W środowisku kwaśnym tworzą one charakterystyczny żel krzemionkowy, o galaretowatej konsystencji, przez
co łatwo go rozpoznać. Tworzą też osady z Ag+ i Ba2+. SiO32- nie odbarwia MnO4-.