Analiza kationów II grupy
Kationy II grupy możemy podzielić na dwie podgrupy. Do podgrupy IIA zaliczamy jony rtęci(II), ołowiu, miedzi(II), kadmu oraz bizmutu. Do podgrupy IIB zaliczamy z kolei jony arsenu(III), arsenu(V), antymonu(III), antymonu(V), cyny(II) i cyny(IV). Odczynnikiem grupowym AKT, czyli tioacetamid (CH3CSNH2) w środowisku kwasowym (HCl, pH ≅ 0,5). Podczas ogrzewania AKT hydrolizuje z wytworzeniem acetamidu i siarkowodoru:
CH3CSNH2 + H2O ⇋ CH3CONH2 + H2S↑
W dalszym etapie hydrolizy następuje przekształcenie acetamidu w octan amonu:
CH3CONH2 + H2O ⇋ CH3COO– + NH4+
W środowisku kwaśnym hydroliza AKT zachodzi już na zimno, lecz podwyższenie temperatury przyspiesza ten proces.
Reakcje charakterystyczne jonu Hg2+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | Hg2+ + H2S → HgS↓ + 2H+ 3HgS + 12Cl– + 2NO3– + 8H+ → 3[HgCl4]2- + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O | Wytrąca sie czarny osad, który roztwarza się w wodzie królewskiej. Nie roztwarza się w HCl, H2SO4 ani w HNO3. | |
KI | Hg2+ + 2I– →HgI2↓ HgI2↓ + 2I– →[HgI4]2- | Wytrąca się łososiowoczerwony osad, który roztwarza się w nadmiarze odczynnika tworząc bezbarwny roztwór. W identyczny sposób jony rtęci(II) reagują z jonami cyjankowymi (CN–) oraz anionami rodankowymi (SCN–) | |
NaOH | Hg2+ + 2OH– → HgO↓ + H2O | Wytrąca się żółty osad rozpuszczalny w kwasach mineralnych. | |
NH3 · H2O | chlorek rtęci(II): Hg2+ + 2Cl– + 2NH3 · H2O → HgNH2Cl↓ + NH4+ + Cl– + 2H2O azotan(V) rtęci(II): 2Hg2+ + NO3– + 4NH3 · H2O → [Hg2ONH2]NO3↓ + 3NH4+ + 3H2O | Wytrącają się białe osady o zmiennym składzie w zależności od rodzaju soli rtęci(II). | |
K2CrO4 | Hg2+ + CrO42- → HgCrO4↓ | Wytrąca się czerwonobrunatny osad, który roztwarza się w kwasach. | |
SnCl2 | 2Hg2+ + Sn2+ + 8Cl– → Hg2Cl2↓ + [SnCl6]2- Hg2Cl2↓ + Sn2+ + 4Cl– → 2Hg↓ + [SnCl6]2- | Wytrąca się biały osad, który po czasie ciemnieje. |
Reakcje charakterystyczne jonu Pb2+
Reakcje charakterystyczne jonu Cu2+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | Cu2+ + H2S → CuS↓ + 2H+ 3CuS + 2NO3– + 8H+ → 3Cu2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O | Wytrąca się czarny osad, który nie roztwarza się w rozcieńczonych kwasach mineralnych, lecz można roztworzyć go w gorącym kwasie azotowym(V). Powstaje wtedy niebieski roztwór, wytrąca się siarka i wydziela bezbarwny gaz brunatniejący na powietrzu. | |
NaOH | Cu2+ + 2OH– → Cu(OH)2↓ Cu(OH)2 → CuO↓ + H2O | Wytrąca się niebieski, galaretowaty osad, który po ogrzaniu ciemnieje. | |
NH3 · H2O | Cu2+ + 4NH3 · H2O → [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O | Powstaje ciemnoniebieski roztwór. | |
KI | 2Cu2+ + 4I– → (2CuI2↓) → Cu2I2↓ + I2 | Wytrąca się czarny (nietrwały) osad, który ulega dysproporcji z wydzieleniem jonu i białego osadu. | |
KCN | Cu2+ + 2CN– → Cu(CN)2↓ Cu(CN)2 + 2CN– → [Cu(CN)4]2- 2Cu(CN)2 → 2CuCN↓ + (CN)2↑ CuCN + CN– → [Cu(CN)2]– | Wytrąca się zielonożółty osad (nietrwały), który ulega dysproporcji z wydzieleniem dicyjanu oraz białego osadu. Oba osady roztwarzają się w nadmiarze jonów cyjankowych. | |
(NH4)2[Hg(SCN)4] | Cu2+ + [Hg(SCN)4]2- → Cu[Hg(SCN)4]↓ | Wytrąca się żółtozielony osad. W nadmiarze jonów cynku osad może przybierać fioletową barwę. | |
K4[Fe(CN)6] | 2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6]↓ | Wytrąca się czerwonobrunatny osad, który roztwarza się w wodnym roztworze amoniaku. | |
Ditizon | X | Pod wpływem jonów Cu2+ zielony roztwór ditiozonu w CCl4 zmienia barwę na fioletową (w środowisku kwaśnym) lub na czerwonobrunatną (w środowisku zasadowym). | |
Barwienie płomienia | X | Lotne sole miedzi barwią płomień na zielono / niebiesko. |
Reakcje charakterystyczne jonu Cd2+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | Cd2+ + H2S → CdS↓ + 2H+ | Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w gorącym kwasie azotowym(V). | |
NaOH | Cd2+ + 2OH– → Cd(OH)2↓ | Wytrąca się biały osad nieroztwarzalny w nadmiarze odczynnika. | |
NH3 · H2O | Cd2+ + 2NH3 · H2O → Cd(OH)2↓ + 2NH4+ Cd(OH)2 + 4NH3 · H2O → [Cd(NH3)4]2+ + 2OH– + 4H2O | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w wodnym roztworze amoniaku. | |
K4[Fe(CN)6] | 5Cd2+ + 6K+ + 4[Fe(CN)6]4- → Cd5K6[Fe(CN)6]4↓ | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych mocnych kwasach i wodnym roztworze amoniaku. | |
KCN | Cd2+ + 2CN– → Cd(CN)2↓ Cd(CN)2 + 2CN– → [Cd(CN)4]2- | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w nadmiarze odczynnika. | |
Ditizon | X | Pod wpływem jonów Cd2+ zielony roztwór ditiozonu w CCl4 tworzy różowy ditizonian kadmu. |
Reakcje charakterystyczne jonu Bi3+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | 2Bi3+ + 3H2S → Bi2S3↓ + 6H+ | Wytrąca się brunatny osad, który roztwarza się w kwasie azotowym(V) na gorąco. | |
NaOH | Bi3+ + 3OH– → Bi(OH)3↓ Bi(OH)3 → BiO(OH)↓ + H2O 2BiO(OH) → Bi2O3↓ + H2O | Wytrąca się biały osad, który podczas ogrzewania żółknie. | |
NH3 · H2O | Bi3+ + 3NH3 · H2O → Bi(OH)3↓ + 3NH4+ | Wytrąca się biały osad, który rozpuszcza się w kwasie azotowym(V) i solnym. | |
KI | Bi3+ + 3I– → BiI3↓ BiI3 + I– → [BiI4]– | Wytrąca się brunatny osad, który roztwarza się w nadmiarze odczynnika z utworzeniem kompleksu nadającego pomarańczowożółtą barwę roztworu. | |
K4[Fe(CN)6] | 4Bi3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Bi4[Fe(CN)6]3↓ | Wytrąca się żółtozielony osad. | |
Na[Sn(OH)3] | 2Bi3+ + [Sn(OH)3]– +9OH– → 2Bi↓ + 3[Sn(OH)6]2- | Wytrąca się czarny osad. | |
Ditizon | X | Pod wpływem jonów Bi3+ zielony roztwór ditizonu w CCl4 tworzy związek kompleksowy o barwie pomarańczowoczerwonożółtej. |
Zobacz jak możemy Ci pomóc
Reakcje charakterystyczne jonu As3+
Jon As3+ istnieje tylko w środowisku o silnie niskim pH. W roztworach o odczynie obojętnym i zasadowym występuje w postaci anionu AsO33-. Aby przeprowadzić formę anionową w kationową roztwór należy zakwasić roztworem kwasu solnego:
AsO33- + 6H+ ⇋ As3+ + 3H2O
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | 2As3+ + 3H2S → As2S3↓ + 6H+ 3As2S3 + 28NO3– + 4H2O + 4H+ → 6H2AsO4– + 9SO42- + 28NO↑ As2S3 + 6OH– → AsO33- + AsS33- + 3H2O As2S3 + 3S2- → 2AsS33- As2S3 + 3CO32- → AsO33- + AsS33- + 3CO2↑ | Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w stężonym kwasie azotowym(V), wodorotlenku sodu i potasu, siarczku amonu, amoniaku oraz węglanie amonu. | |
I2(aq) | AsO33- + I2 + H2O → AsO43- + 2I– + 2H+ | Roztwór jodu ulega odbarwieniu. | |
AgNO3 | AsO33- + 3Ag+ → Ag3AsO3↓ | Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w kwasie azotowym(V) i wodnym roztworze amoniaku. |
Reakcje charakterystyczne jonu As5+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | 2AsO43- + 5H2S + 6H+ → As2S5↓ + 8H2O 3As2S5 + 4H2O + 40NO3– → 6AsO43- + 15SO42- + 8H+ + 40NO↑ As2S5 + 6OH– → AsS43- + AsO3S3- + 3H2O As2S5 + 3S2- → 2AsS43- As2S5 + 3CO32- → AsS43- + AsO3S3- + 3CO2↑ | Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w stężonym kwasie azotowym(V), wodorotlenku sodu i potasu, siarczku amonu, amoniaku oraz węglanie amonu. | |
AgNO3 | AsO43- + 3Ag+ → Ag3AsO4↓ | Wytrąca się czekoladowobrunatny osad, który roztwarza się w wodnym roztworze amoniaku. | |
KI | AsO43- + 2I– + 2H+ → AsO33- + I2 + H2O | Roztwór przyjmuje brunatną barwę. | |
(NH4)2MoO4 | AsO43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24H+ → (NH4)3[As(Mo3O10)4]↓ + 12H2O | Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w wodnym roztworze amoniaku i wodorotlenkach. | |
Mieszanina magnezowa MgCl2 + NH4Cl + NH3(aq) | Mg2+ + NH4+ + AsO43- → MgNH4AsO4↓ | Wytrąca się biały krystaliczny osad. |
Próba Gutzeita
Próba Gutzeita służy do wykrywania obecności jonów arsenu zarówno na +III, jak i +V stopniu utlenienia.
Wykonanie:
Do probówki zawierającej badany roztwór dodać stężonego kwasu solnego i wrzucić kawałek metalicznego cynku. Wylot probówki przykryć bibułą / watą, na której umieszczamy kryształki azotanu(V) srebra. Jeżeli badany roztwór zawiera zawiera jony arsenianowe kryształki zabarwiają się na żółto, a następnie na czarno. Jeżeli w probówce znajdowały się jony antymonu to kryształki od razu zabarwiają się na czarno.
AsO43- + 4Zn + 11H+ → AsH3↑ + 4Zn2+ + 4H2O
6AgNO3 + AsH3 → Ag3S · 3AgNO3↓ + 3HNO3
Ag3S · 3AgNO3↓ + 3H2O → H3AsO3 + 3HNO3 + 6Ag↓
Próba Marsha
Próba Marsha służy do wykrywania bardzo małych ilości arsenu w próbkach.
Wykonanie:
Badaną próbkę wprowadza się do roztworu kwasu siarkowego, a następnie dodaje się metaliczny cynk. Powstający AsH3 uchodzi przez rurkę szklaną. Po ogrzaniu rurki otrzymujemy lustro arsenowe, które w odróżnieniu do lustra antymonowego roztwarza się w roztworze chloranu(I).
AsO43- + 4Zn + 11H+ → AsH3↑ + 4Zn2+ + 4H2O
2AsH3 → 2As↓ + 3H2↑
2As + 5ClO– + 3H2O → 2H3AsO4 + 5Cl–
Reakcje charakterystyczne jonu Sb3+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | 2Sb3+ + 3H2S → Sb2S3↓ + 6H+ Sb2S3 + 3S22- → 2SbS43- + S↓ Sb2S3 + 2OH– → SbS2– + SbOS– + H2O | Wytrąca się pomarańczowy osad, który roztwarza się w stężonym kwasie solnym, wielosiarczku amonu i wodorotlenkach sodu i potasu. | |
NaOH | Sb3+ + 3OH– → Sb(OH)3↓ Sb(OH)3 + OH– → [Sb(OH)4]– Sb(OH)3 + 6Cl– + 3H+ → [SbCl6]3- + 3H2O | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w nadmiarze odczynnika i kwasie solnym. | |
KI | Sb3+ + 3I– → SbI3↓ SbI3 + 3I– → [SbI6]3- | Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w nadmiarze odczynnika. | |
Metale (Sn, Fe, Zn) | 2Sb3+ + 3Zn → 2Sb↓ + 3Zn2+ | Wytrąca się czarny osad metalicznego antymon. | |
I2(aq) | Sb3+ + I2 → Sb5+ + 2I– | Roztwór odbarwia się. | |
H2O (hydroliza) | Sb3+ + Cl– + H2O → SbOCl↓ + 2H+ | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w kwasie winowym (H2C4H4O6). |
Reakcje charakterystyczne jonu Sb5+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | 2Sb5+ + 5H2S → Sb2S5↓ + 10H+ Sb2S5 + 3S2- → 2SbS43- Sb2S3 + 6OH– → SbS43- + SbO3S3- + 3H2O | Wytrąca się pomarańczowy osad, który roztwarza się w kwasie solnym, wodorotlenku sodu i potasu oraz siarczku amonu. | |
KI | Sb5+ + 2I– → Sb3+ + I2 | Roztwór przyjmuje brunatną barwę. | |
Metale (Sn, Fe, Zn) | 2Sb5+ + 5Zn → 2Sb↓ + 5Zn2+ | Wytrąca się czarny osad metalicznego antymonu. | |
H2O (hydroliza) | [SbCl6]– + 2H2O → SbO2Cl↓ + 4H+ + 5Cl– | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w kwasie winowym (H2C4H4O6). |
Reakcje charakterystyczne jonu Sn2+
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | Sn2+ + H2S → SnS↓ +2H+ SnS + S22- → SnS32- 3SnS + 6OH– + 3H2O2 → SnS32- + 2SnO32- + 6H2O | Wytrąca się brunatny osad, który roztwarza się w kwasie solny, wielosiarczku amonu i wodorotlenku sodu lub potasu z dodatkiem nadtlenku wodoru. | |
NaOH lub KOH lub NH3(aq) | Sn2+ + 2OH– → Sn(OH)2↓ Sn(OH)2 + 2OH– → [Sn(OH)4]2- Sn(OH)2 + 2H+ → Sn2+ + 2H2O | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w kwasach i wodorotlenkach. | |
Na2CO3 | Sn2+ + CO32- + H2O → Sn(OH)2↓ + CO2↑ | Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w kwasach i wodorotlenkach. | |
HgCl2 | 2Hg2+ + 8Cl– + Sn2+ → Hg2Cl2↓ +[SnCl6]2- Hg2Cl2 + Sn2+ + 4Cl– → 2Hg↓ + [SnCl6]2- | Wytrąca się biały osad, który szarzeje i przechodzi w czarny osad. | |
FeCl3 | Sn2+ + 2Fe3+ + 6Cl– → [SnCl6]2- + 2Fe2+ 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]↓ | Wytrąca się ciemnobłękitny osad błękitu Turnbulla. | |
Bi(NO3)3 | 2Bi3+ + 3[Sn(OH)3]– + 9OH– → 2Bi↓ + 3[Sn(OH)6]2- | Wytrąca się czarny osad metalicznego bizmutu. |
Próba Meissnera
Próba Meissnera stosowana jest do wykrywania cyny w roztworach wodnych.
Wykonanie:
Analizowaną próbkę umieść w parowniczce i dodaj do niej stężony kwas solny. Probówkę napełnij zimną wodą, a do parowniczki wrzuć kawałek metalicznego cynku. Zamieszaj probówką w parowniczce, a następnie probówkę umieść w górnej części płomienia palnika. Jeżeli badana próbka zawiera cynę to na ścianach probówki pojawia się pełzający niebieski płomień.
Sn2+ + 4H+ + 3Zn → 3Zn2+ + SnH4↑
Reakcje charakterystyczne jonu Sn4+
Cyna na +IV stopniu utlenienia występuje zazwyczaj w postaci anionów kompleksowych: [SnCl6]2- lub [Sn(OH)6]2-.
Dodawany odczynnik | Równanie reakcji chemicznej | Obserwacje w trakcie doświadczenia | Fotografia strąconego osadu / roztworu |
H2S | [SnCl6]2- + 2H2S → SnS2↓ + 4H+ + 6Cl– 3SnS2 + 6OH– → 2SnS32- + [Sn(OH)6]2- SnS2 + S2- → SnS32- | Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w kwasie solnym, wodorotlenkach sodu i potasu, wielosiarczkach i siarczkach amonu. | |
NaOH | [SnCl6]2- + 4OH– → Sn(OH)4↓ + 6Cl– Sn(OH)4 + 2OH– → [Sn(OH)6]2- Sn(OH)4 + 4H+ + 6Cl– → [SnCl6]2- + 4H2O | Wytrąca się biały galaretowaty osad, który rozpuszcza się w wodorotlenkach i kwasach. | |
Fe | [SnCl6]2- + Fe → Sn2+ + Fe2+ + 6Cl– | Metal ulega roztworzeniu, a roztwór przyjmuje zieloną barwę. |
Rozdział mieszaniny kationów II grupy
1. Wykrycie obecności kationów II grupy za pomocą odczynnika grupowego, czyli AKT. Do roztworu dodajemy kilka kropel kwasu solnego oraz AKT, a następnie probówkę umieszczamy w łaźni wodnej. Wytrącają się osady kationów II grupy: czarne (PbS, HgS, CuS), brunatne (Bi2S3, SnS), żółte (CdS, SnS2, As2S3, As2S5), pomarańczowe (Sb2S3, Sb2S5). Roztwór zawiera kationy grup III-V, więc nie będzie nam potrzebny w tej analizie.
2. Wykonujemy próbę Meissnera, aby sprawdzić obecność cyny. W tym celu w parowniczce umieszczamy badany roztwór, dodajemy kilka kropel stężonego kwasu solnego i wrzucamy kawałek cynku. Probówką z zimną wodą mieszamy w parowniczce, a następnie probówkę umieszczamy nad ogniem. Pełzający niebieski płomień po ściankach probówki świadczy o obecności cyny w badanym roztworze.
Sn2+ + 4H+ + 3Zn → 3Zn2+ + SnH4↑
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Sn2+
3. Jeśli badany roztwór zawiera cynę dodajemy wodorotlenek potasu i nadtlenek wodoru. Osad siarczku cyny(II) ulega roztworzeniu pod wpływem KOH i H2O2 i ogrzaniu. Osady podgrupy IIB ulegają roztworzeniu.
As2S3 + 6OH– → AsO33- + AsS33- + 3H2O
As2S5 + 6OH– → AsS43- + AsO3S3- + 3H2O
Sb2S3 + 2OH– → SbS2– + SbOS– + H2O
Sb2S3 + 6OH– → SbS43- + SbO3S3- + 3H2O
3SnS + 6OH– + 3H2O2 → SnS32- + 2SnO32- + 6H2O
3SnS2 + 6OH– → 2SnS32- + [Sn(OH)6]2-
Roztwór zawiera kationy podgrupy IIB, a w osadzie pozostały siarczki podgrupy IIA (PbS, CuS, CdS, Bi2S3, HgS). Osad odwirowujemy (probówka A), a roztwór zlewamy do innej probówki (probówka B), którą zajmiemy się później.
Rozdział podgrupy IIA
1. Do probówki z osadami (probówka A) dodajemy kwas azotowy(V) i probówkę umieszczamy w łaźni wodnej. Część osadów ulega roztworzeniu, pozostaje osad siarczku rtęci(II).
3CuS + 2NO3– + 8H+ → 3Cu2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O
3CdS + 2NO3– + 8H+ → 3Cd2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O
3PbS + 2NO3– + 8H+ → 3Pb2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O
Bi2S3 + 2NO3– + 8H+ → 2Bi3+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O
2. Osad odwirowujemy, a roztwór zlewamy do innej probówki (probówka A2). Do probówki z osadem dodajemy kwas solny i kwas azotowy(V) i ogrzewamy. Osad ulega roztworzeniu.
3HgS + 12Cl– + 2NO3– + 8H+ → 3[HgCl4]2- + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O
Aby potwierdzić obecność jonów Hg2+ możemy do otrzymanego roztworu dodajemy SnCl2. Powstający biały, ciemniejący osad świadczy o obecności jonów rtęci(II) w roztworze.
2Hg2+ + Sn2+ + 8Cl– → Hg2Cl2↓ + [SnCl6]2-
Hg2Cl2↓ + Sn2+ + 4Cl– → 2Hg↓ + [SnCl6]2-
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Hg2+
3. Do roztworu zawierającego kationy Pb2+, Cu2+, Cd2+ i Bi3+ (probówka A2) dodajemy kilka kropel stężonego kwasu siarkowego(VI) i ogrzewamy do białych dymów (ten krok najlepiej wykonać w parowniczce, a całość koniecznie pod włączonym wyciągiem!). W parowniczce wytrąca się biały osad.
Pb2+ + SO42- → PbSO4↓
Następnie dodajemy wodę destylowaną i odwirowujemy osad, a roztwór zlewamy do innej probówki (probówka A3). Do osadu dodajemy octanu amonu, a następnie chromian(VI) potasu. Wytrąca się żółty osad PbCrO4.
PbSO4 + 2CH3COO– → Pb(CH3COO)2 + SO42-
Pb(CH3COO)2 + CrO42- → PbCrO4 + 2CH3COO–
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Pb2+
4. Do probówki zawierającej jony Cu2+, Cd2+ i Bi3+ (probówka A3) dodajemy wodny roztwór amoniaku. Wytrąca się biały osad Bi(OH)3.
Cd2+ + 2NH3 · H2O → Cd(OH)2↓ + 2NH4+
Cd(OH)2 + 4NH3 · H2O → [Cd(NH3)4]2+ + 2OH– + 4H2O
Cu2+ + 4NH3 · H2O → [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O
Bi3+ + 3NH3 · H2O → Bi(OH)3↓ + 3NH4+
Osad odwirowujemy, a roztwór (jeśli ma niebieską barwę świadczy to o obecności jonów Cu2+) zlewamy do innej probówki (probówka A4).
Do osadu dodajemy [Sn(OH)4]2-, który otrzymamy w wyniku reakcji SnCl2 + NaOH. Wytrąca się czarny osad metalicznego bizmutu.
2Bi(OH)3 +3[Sn(OH)4]2- → 3[Sn(OH)6]2- + 2Bi↓
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Bi3+
5. Do probówki zawierającej jonu Cu2+ i Cd2+ (probówka A4) dodajemy roztwór cyjanku potasu (roztwór pobierany od prowadzącego zajęcia, ze względu na toksyczność) do odbarwienia roztworu – tworzą się kompleksy: trwały [Cu(CN)4]3- i mniej trwały [Cd(CN)4]2-:
2[Cu(NH3)4]2+ + 10CN– → 2[Cu(CN)4]3- +8NH3 + (CN)2
[Cd(NH3)4]2+ + 4CN– → [Cd(CN)4]2- + 4NH3
Do probówki następnie dodajemy kilka kropli AKT i ogrzewamy probówkę w łaźni wodnej. Wytrąca się żółty osad CdS.
[Cd(CN)4]2- + H2S → CdS↓ + 2HCN + 2CN-
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Cu2+ i Cd2+
Rozdział podgrupy IIB
1. Do probówki zawierającej jony cyny, arsenu i antymonu (probówka B) dodajemy kwas solny, AKT i ogrzewamy. Wytrącają się siarczki podgrupy IIB. Ponownie dodajemy kwas solny i ogrzewamy. Część osadu ulega roztworzeniu. Osad odwirowujemy (probówka B1), a roztwór zlewamy do innej probówki (probówka B2).
Sb2S5 + 12HCl → 2H3[SbCl6] + 3H2S + 2S↓
Sb2S3 + 12HCl → 2H3[SbCl6] + 3H2S
SnS2 + 4H+ + 6Cl– → [SnCl6]2- + 2H2S
2. Jeśli osad w probówce B2 ma żółtą barwę – świadczy to o obecności jonów As3+. Dodajemy stężony kwas azotowy(V) i ogrzewamy.
3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O → 6H3AsO4+ 9H2SO4 + 28NO↑
Następnie dodajemy mieszaninę magnezową. Wytrąca się biały osad.
Mg2+ + NH4+ + AsO43- → MgNH4AsO4↓
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW ARSENU
3. Zawartość probówki zawierającej jony [SbCl6]3- i [SnCl6]2- (probówka B2) ogrzewamy i dzielimy na dwie części (probówka B3 i B4).
4. Do jednej probówki (probówka B3) dodajemy opiłki żelaza, a następnie odwirowujemy czarny osad zawierający metaliczny antymon, a do roztworu dodajemy HgCl2. Wytrąca się biały, jedwabisty, szarzejący osad.
2Sb3+ + 3Fe → 2Sb↓ + 3Fe2+
[SnCl6]2- + Fe → Sn2+ + Fe2+ + 6Cl–
Sn2+ + 2Hg2+ +2Cl– → Sn4+ + Hg2Cl2↓
Hg2Cl2 + Sn2+ → 2Hg↓ + Sn4+ + 2Cl–
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW CYNY I ANTYMONU
5. Do drugiej probówki (probówka B4) dodajemy H2C2O4, kilka kropli AKT i ogrzewamy. Wytrąca się pomarańczowy osad.
2Sb3+ + 3H2S → Sb2S3↓ + 6H+
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW ANTYMONU
Sprawdź się!
Zadanie 1.
W dwóch probówkach znajdują się bezbarwne roztwory jednego z kationów II grupy analitycznej. Po dodaniu do pierwszej probówki wodorotlenku sodu wytrącił się biały osad, nierozpuszczalny w nadmiarze odczynnika. Do drugiej probówki dodano wodny roztwór amoniaku, w wyniku czego wytrącił się biały osad, który roztworzył się w nadmiarze odczynnika. W reakcji z siarczkami kation ten tworzy osad o żółtej barwie.
Podaj wzór kationu znajdującego się w tym roztworze.
Zadanie 2.
W trzech probówkach oznaczonych cyframi I, II i III znajdują się wodne roztwory zawierające jony Pb2+, As3+ i Sb3+.
Podaj wzór jednego odczynnika, który pozwoli na zidentyfikowanie kationu w każdej probówce. Napisz równania zachodzących reakcji i kolory powstających osadów.
Zadanie 3.
W kolbie znajduje się roztwór zawierający 4 kationy: Ag+, Bi3+, Cu2+, Sn2+.
Podaj w krokach (z równaniami reakcji i kolorami osadów) postępowanie prowadzące do zidentyfikowania wszystkich czterech kationów.
Bibliografia
● Z. Hubicki, Z. Rzączyńska, Ćwiczenia laboratoryjne z nieorganicznej chemii jakościowej, Lublin 2010
● T. Lipiec, Z. S. Szmal, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Warszawa 1980
● J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2012
● B. Chmielewska – Bojarska, Chemia analityczna. Analiza jakościowa kationów i anionów, Łódź 2009
● R. Kocjan, Chemia analityczna, Warszawa 2014
● https://www.public.asu.edu
● https://chem.libretexts.org
● https://maestrovirtuale.com
● http://igcsetuition.blogspot.com
● https://fineartamerica.com
● https://www.artefactoryimages.com
● https://fphoto.photoshelter.com/
● http://www.e-chemia.nazwa.pl/
● https://internat.msu.ru/
● https://mlodytechnik.pl/
● http://www.sciencemadness.org