Analiza kationów IV grupy

Odczynnikiem grupowym kationów IV grupy jest węglan amonu w środowisku buforu amonowego.

Reakcje charakterystyczne jonu Ca²⁺

Dodawany odczynnik	Równanie reakcji chemicznej	Obserwacje w trakcie doświadczenia	Fotografia strąconego osadu / roztworu
(NH4)2CO3	Ca2+ + CO32- → CaCO3↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach.
H2SO4	Ca2+ + SO42- → CaSO4↓	Wytrąca się biały osad (tylko w roztworach stężonych), który łatwiej rozpuszcza się w wodzie niż siarczany(VI) baru i strontu.
(NH4)2C2O4	Ca2+ + C2O42- → CaC2O4↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach, lecz nie rozpuszcza się w kwasie octowym.
Na2HPO4	Ca2+ + HPO42- → CaHPO4↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach.
Zabarwienie płomienia	X	Sole wapnia zabarwiają płomień na kolor ceglastoczerwony.

Reakcje charakterystyczne jonu Sr²⁺

Dodawany odczynnik	Równanie reakcji chemicznej	Obserwacje w trakcie doświadczenia	Fotografia strąconego osadu / roztworu
(NH4)2CO3	Sr2+ + CO32- → SrCO3↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach.
H2SO4	Sr2+ + SO42- → SrSO4↓	Wytrąca się biały osad.
CaSO4	Sr2+ + SO42- → SrSO4↓	Wytrąca się biały osad (po pewnym czasie w przeciwieństwie do siarczanu(VI) baru, który wytrąca się natychmiastowo).
(NH4)2C2O4	Sr2+ + C2O42- → SrC2O4↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach,
Na2HPO4	Sr2+ + HPO42- → SrHPO4↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach.
Zabarwienie płomienia	X	Sole wapnia zabarwiają płomień na kolor karminowoczerwony.

Reakcje charakterystyczne jonu Ba²⁺

Dodawany odczynnik	Równanie reakcji chemicznej	Obserwacje w trakcie doświadczenia	Fotografia strąconego osadu / roztworu
(NH4)2CO3	Ba2+ + CO32- → BaCO3↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach.
H2SO4	Ba2+ + SO42- → BaSO4↓	Wytrąca się biały osad.
CaSO4	Ba2+ + SO42- → BaSO4↓	Natychmiastowo wytrąca się biały osad.
(NH4)2C2O4	Ba2+ + C2O42- → BaC2O4↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach.
Na2HPO4	Ba2+ + HPO42- → BaHPO4↓	Wytrąca się biały osad, który roztwarza się w rozcieńczonych kwasach.
Zabarwienie płomienia	X	Sole wapnia zabarwiają płomień na kolor zielony.

Rozdział mieszaniny kationów IV grupy

1. Do badanego roztwory dodajemy wodny roztwór amoniaku i kilka kropli węglanu amonu, aż do całkowitego wytrącenia osadu. Ogrzewamy w łaźni wodnej przez ok. 5 minut.
Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃↓
Sr²⁺ + CO₃^2- → SrCO₃↓
Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓
Wytrącają się węglany kationów grupy IV, a w roztworze znajdują się kationy grupy V. Osad odwirowujemy, a roztwór zlewamy do innej probówki.

2. Do osadu dodajemy kwas octowy i 1 – 2 krople K₂CrO₄. Białe osady roztwarzają się i wytrąca się żółty osad.
BaCO₃ + 2H⁺ → Ba²⁺ + H₂O + CO₂↑
Ba²⁺ + CrO₄^2- → BaCrO₄↓

CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂↑
SrCO₃ + 2H⁺ → Sr²⁺ + H₂O + CO₂↑
Osad odwirowujemy (probówka A), a roztwór zlewamy do innej probówki (probówka B).

3. Do probówki A dodajemy kwas solny. Wykonujemy próbę płomieniową – zielona barwa płomienia wskazuje na obecność jonów baru w roztworze. Następnie dodajemy kwas siarkowy(VI).
2BaCrO₄ + 2H⁺ → 2Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- + H₂O
Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Ba²⁺

4. Do probówki B dodajemy węglan amonu, aby wytrącić ponownie osady jonów wapnia i strontu, żeby pozbyć się jonów chromianowych(VI) pozostałych w roztworze. Osad odwirowujemy, roztwór zlewamy do innej probówki.

5. Do osadu dodajmy kwas octowy, aby roztworzyć osady (w roztworze teraz mamy jony Ca²⁺ i Sr²⁺). Następnie roztwór dzielimy na dwie części (probówka C i D).

6. Do probówki C dodajemy wodę gipsową. Zmętnienie pojawiające się po pewnym czasie wskazuje na obecność jonów Sr²⁺ w roztworze.
Sr²⁺ + SO₄^2- → SrSO₄↓
Osad odwirowujemy, a roztwór zlewamy do innej probówki (probówka E). Osad roztwarzamy w kwasie solnym i wykonujemy próbę płomieniową – karminowoczerwona barwa wskazuje na obecność jonów strontu w roztworze.
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Sr²⁺

7. Z roztworu znajdującego się w probówce E wykonujemy próbę płomieniową – ceglastoczerwona barwa wskazuje na obecność jonów wapnia w roztworze. Aby potwierdzić obecność tych jonów w roztworze możemy dodać szczawian amonu. Wytrącenie białego osadu potwierdza obecność jonów Ca²⁺.
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Ca²⁺

Sprawdź się!

Zadanie 1.

W probówce znajduje się bezbarwny roztwór jednego z kationów IV grupy analitycznej. Po dodaniu do probówki szczawianu amonu zauważono wytrącenie się białego osadu. Następnie dodano kwas octowy, w wyniku czego osad uległ roztworzeniu.

Podaj wzór kationu znajdującego się w tym roztworze.

Zadanie 2.

W dwóch probówkach znajdują się jony Ba²⁺ i Sr²⁺.

Podaj wzór jednego odczynnika, który pozwoli na zidentyfikowanie kationu w obu probówkach. Napisz równania zachodzących reakcji i kolory powstających osadów.

Zadanie 3.

W kolbie znajdują się kationy Pb²⁺, Hg²⁺, Ni²⁺, Ba²⁺.

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

Polecane

Powiązane artykuły

Analiza kationów I grupy Analiza kationów II grupy Analiza kationów III grupy Analiza kationów V grupy