Katedra i Zakład Chemii Medycznej

- 1 -

Ćwiczenie 1: Elementy analizy jakościowej

Analiza chemiczna stanowi zbiór metod stosowanych w celu ustalenia składu

jakościowego i ilościowego substancji.

Wśród metod analitycznych możemy wyróżnić:

1) metody klasyczne - wykonywane bez użycia aparatury, oparte na reakcjach chemicznych
2) metody instrumentalne - wykorzystujące skomplikowaną zwykle aparaturę, oparte na

połączeniu reakcji chemicznych i zjawisk fizycznych.

Analiza chemiczna dzieli się na analizę jakościową i ilościową.

Celem analizy jakościowej jest zidentyfikowanie składników badanej próbki.

Czynności zmierzające do wykonania tego zadania określane są mianem wykrywania.

Celem analizy ilościowej jest określenie ilości składników badanej próbki. Czynności

zmierzające do wykonania tego zadania określane są mianem oznaczania.

Celem ćwiczenia jest identyfikacja (wykrycie) kationu bądź anionu zawartego w

analizowanym roztworze. Identyfikacji dokonujemy wykorzystując podane poniżej reakcje
charakterystyczne dla wybranych jonów.

Reakcje charakterystyczne wybranych kationów

odznaczających się czynnością fizjologiczną

A. Metale zaliczane do makroelementów

• Reakcje charakterystyczne kationu wapniowego Ca

2+

1. Węglan amonu w obecności buforu amonowego (NH

4

Cl/NH

3

·H

2

O)

wytrąca biały osad węglanu wapnia

CaCl

2

+ (NH

4

)

2

CO

3

→ CaCO

3

+ 2 NH

4

Cl

biały

Osad łatwo rozpuszcza się w kwasach z wydzieleniem dwutlenku węgla

CaCO

3

+ 2HCl → CaCl

2

+ H

2

O + CO

2

↑

2. Szczawian amonu wytrąca biały osad szczawianu wapnia

CaCl

2

+ (NH

4

)

2

C

2

O

4

→ CaC

2

O

4

+ 2NH

4

Cl

biały

W odróżnieniu od CaCO

3

szczawian nie rozpuszcza się w CH

3

COOH.

• Reakcje charakterystyczne kationu magnezowego Mg

2+

1. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca biały osad wodorotlenku magnezu

MgCl

2

+ 2KOH → Mg(OH)

2

+ 2KCl

biały

Osad rozpuszcza się w roztworach soli amonowych

Mg(OH)

2

+ 2NH

4

Cl → MgCl

2

+ 2NH

3

·H

2

O

2. Wodorofosforan(V) sodu w obecności jonów NH

4

+

i wodnego roztworu amoniaku

NH

3

·H

2

O wytrąca biały krystaliczny osad fosforanu(V) amonu i magnezu

Na

2

HPO

4

+ MgCl

2

+ NH

3

·H

2

O → Mg0H

4

PO

4

+ 2NaCl + H

2

O

biały

Katedra i Zakład Chemii Medycznej

- 2 -

B. Metale zaliczane do mikroelementów

• Reakcje charakterystyczne kationu miedzi(II) Cu

2+

1. Jony siarczkowe pochodzące z hydrolizy AKT po ogrzaniu wytrącają czarny osad

siarczku miedzi(II) w środowisku kwaśnym (przed dodaniem AKT należy sprawdzić
odczyn próbki i ewentualnie zakwasić 2-molowym HCl wobec papierka uniwersalnego)

Cu(NO

3

)

2

+ H

2

S → CuS + 2HNO

3

czarny

Osad roztwarza się na gorąco w 6-molowym roztworze kwasu azotowego(V)

3CuS + 8HNO

3

→ 3Cu(NO

3

)

2

+ 2NO↑ + 3S + 4H

2

O

2. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca niebieski osad wodorotlenku miedzi(II)

Cu(NO

3

)

2

+ 2KOH → Cu(OH)

2

+ 2KNO

3

niebieski

Podczas ogrzewania wodorotlenek ulega rozkładowi. Wydziela się czarny tlenek
miedzi(II)

Cu(OH)

2

→ CuO + H

2

O

czarny

3. Wodny roztwór amoniaku NH

3

·H

2

O wytrąca jasnoniebieski osad hydroksosoli -

siarczanu(VI) hydroksomiedzi(II)

2CuSO

4

+ 2NH

3

.

H

2

O → (CuOH)

2

SO

4

+ (NH

4

)

2

SO

4

jasnoniebieski

W nadmiarze amoniaku tworzy się łatwo rozpuszczalny związek kompleksowy, a
roztwór zabarwia się na kolor ciemnoniebieski pochodzący od jonu tetraaminamiedzi(II)
[Cu(NH

3

)

4

]

2+

(CuOH)

2

SO

4

+ 8NH

3

.

H

2

O → 2[Cu(0H

3

)

4

]

2+

+ SO

4

2-

+ 2OH

-

+ 8H

2

O

ciemnoniebieski

• Reakcje charakterystyczne kationu żelaza(II) Fe

2+

1. Jony siarczkowe pochodzące z hydrolizy AKT na gorąco wytrącają czarny osad siarczku

żelaza(II) w środowisku słabo zasadowym (przed dodaniem AKT należy sprawdzić
odczyn próbki i w razie potrzeby zalkalizować wobec papierka uniwersalnego za pomocą
buforu amonowego)

FeCl

2

+ H

2

S → FeS + 2HCl

czarny

Osad roztwarza się w kwasach mineralnych.

2. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca brudnozielony osad wodorotlenku żelaza(II)

FeCl

2

+ 2KOH → Fe(OH)

2

+ 2KCl

brudnozielony

Wodorotlenek żelaza(II) na powietrzu ulega utlenieniu do czerwonobrunatnego
wodorotlenku żelaza(III)

4Fe(OH)

2

+ 2 H

2

O + O

2

→ 4Fe(OH)

3

czerwonobrunatny
3. K

3

[Fe(CN)

6

]

–

heksacyjanożelazian(III)

potasu

wytrąca

ciemnobłękitny

osad

heksacyjanożelazianu(III) żelaza(II) tzw. “błękit Turnbulla”

3FeCl

2

+ 2K

3

[Fe(CN)

6

] → Fe

3

[Fe(C0)

6

]

2

+ 6KCl

błękitny

Katedra i Zakład Chemii Medycznej

- 3 -

• Reakcje charakterystyczne kationu żelaza(III) Fe

3+

1. Jony siarczkowe z AKT na gorąco wytrącają czarny osad siarczku żelaza(III) w

środowisku słabo zasadowym (przed dodaniem AKT należy sprawdzić odczyn próbki i w
razie potrzeby zalkalizować za pomocą buforu amonowego wobec papierka
uniwersalnego)

Fe

2

(SO

4

)

3

+ 3H

2

S → Fe

2

S

3

+ 3H

2

SO

4

czarny
2. Wodorotlenek sodowy lub potasowy wytrąca czerwonobrunatny osad wodorotlenku

żelaza(III)

Fe

2

(SO

4

)

3

+ 6KOH → 2 Fe(OH)

3

+ 3K

2

SO

4

czerwonobrunatny

3. K

4

[Fe(CN)

6

]

–

heksacyjanożelazian(II)

potasu

wytrąca

błękitny

osad

heksacyjanożelazianu(II) żelaza(III), tzw. “błękit pruski”

2Fe

2

(SO

4

)

3

+ 3K

4

[Fe(CN)

6

] → Fe

4

[Fe(C0)

6

]

3

+ 6K

2

SO

4

błękitny
4. KNCS (izotiocyjanian potasu) tworzy z jonami Fe

3+

dobrze rozpuszczalny w wodzie

triizotiocyjanian żelaza(III), związek o krwistoczerwonej barwie, tzw. “smoczą krew”

Fe

2

(SO

4

)

3

+ 6KNCS → 2Fe(0CS)

3

+ 3K

2

SO

4

krwistoczerwony

• Reakcje charakterystyczne kationu cynku Zn

2+

1. Jony siarczkowe z AKT wytrącają na gorąco biały osad siarczku cynku w środowisku

słabo zasadowym (przed dodaniem AKT należy sprawdzić odczyn próbki i w razie
potrzeby zalkalizować za pomocą buforu amonowego wobec papierka uniwersalnego)

Zn(NO

3

)

2

+ H

2

S →

→

→

→ ZnS + 2HNO

3

biały

Osad roztwarza się w kwasach mineralnych.

2. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca biały osad wodorotlenku cynku

Zn(NO

3

)

2

+ 2KOH → Zn(OH)

2

+ 2KNO

3

biały

Osad posiada właściwości amfoteryczne

Zn(OH)

2

+ 2HCl → ZnCl

2

+ 2H

2

O

Zn(OH)

2

+ 2KOH → K

2

[Zn(OH)

4

]

tetrahydroksocynkan potasu
3. K

4

[Fe(CN)

6

]

–

heksacyjanożelazian(II)

potasu

wytrąca

biały

osad

heksacyjanożelazianu(II) cynku

2Zn(NO

3

)

2

+ K

4

[Fe(CN)

6

] → Zn

2

[Fe(C0)]

6

+ 4KNO

3

Biały

• Reakcje charakterystyczne jonu Ag

+

1. Odczynnik grupowy dla grupy I – HCl o stężeniu 3 mol/dm

3

powoduje wytrącenie

białego osadu chlorku srebra

AgNO

3

+ HCl → AgCl↓ + HNO

3

biały

Ag

+

+ Cl

-

→ AgCl↓

Osad ulega roztworzeniu w stężonym wodnym roztworze amoniaku NH

3

· H

2

O

AgCl↓ + 2NH

3

· H

2

O → [Ag(NH

3

)

2

]Cl + 2H

2

O

Katedra i Zakład Chemii Medycznej

- 4 -

Dodanie HNO

3

o stężeniu 6 mol/dm

3

powoduje ponowne wytrącenie osadu

[Ag(NH

3

)

2

]Cl + 2HNO

3

→ AgCl↓ + 2NH

4

NO

3

2. KOH lub 0aOH powoduje wytrącenie brunatnego osadu tlenku srebra

2AgNO

3

+ 2KOH → Ag

2

O↓ + 2KNO

3

+ H

2

O

brunatny

2Ag

+

+ 2OH

-

→ Ag

2

O↓ + H

2

O

Osad ulega roztworzeniu w stężonym wodnym roztworze amoniaku NH

3

· H

2

O

Ag

2

O↓ + 4NH

3

· H

2

O → 2[Ag(NH

3

)

2

]OH + 3H

2

O

3. K

2

CrO

4

powoduje wytrącenie czerwobrunatnego osadu chromianu srebra

2AgNO

3

+ K

2

CrO

4

→ Ag

2

CrO

4

↓ + 2KNO

3

czerwonobrunatny
2Ag

+

+ CrO

4

2-

→ Ag

2

CrO

4

↓

3. KI

powoduje wytrącenie żółtego osadu jodku srebra

AgNO

3

+ KI → AgI↓ + KNO

3

żółty

Ag

+

+ I

-

→ AgI↓

C. Metale toksyczne

• Reakcje charakterystyczne kationu ołowiu(II) Pb

2+

1. 3 molowy HCl wytrąca z roztworu zawierającego jony ołowiu(II) biały osad chlorku

ołowiu(II)

Pb(NO

3

)

2

+ 2HCl → PbCl

2

+ 2HNO

3

biały

Osad rozpuszcza się w gorącej wodzie, roztwarza się w stężonym HCl oraz w stężonych
roztworach chlorków metali alkalicznych.

2. Wodorotlenek potasu lub sodu wytrąca biały osad amfoterycznego wodorotlenku

ołowiu(II)

Pb(NO

3

)

2

+ 2KOH → Pb(OH)

2

+ 2KNO

3

biały

Osad

roztwarza

się

w

nadmiarze

odczynnika

tworząc

rozpuszczalny

tetrahydroksołowian(II) potasu. Świadczy to o amfoterycznych właściwościach
wodorotlenku ołowiu(II)

Pb(OH)

2

+ 2KOH → K

2

[Pb(OH)

4

]

3. KI wytrąca żółty osad jodku ołowiu(II)

Pb(NO

3

)

2

+ 2KI → PbI

2

+ 2KNO

3

żółty

Osad rozpuszcza się w gorącej wodzie. Po oziębieniu krystalizuje w postaci żółtych
blaszek

4. K

2

CrO

4

wytrąca żółty osad chromianu(VI) ołowiu(II)

Pb(NO

3

)

2

+ K

2

CrO

4

→ PbCrO

4

+ 2KNO

3

żółty

Katedra i Zakład Chemii Medycznej

- 5 -

• Reakcje charakterystyczne kationu rtęci(II) Hg

2+

Rtęć i jej związki, zwłaszcza na drugim stopniu utlenienia, stanowią jedne
z najniebezpieczniejszych trucizn.

1. Jony siarczkowe z AKT na gorąco wytrącają czarny osad siarczku rtęci(II) w środowisku

kwaśnym (przed dodaniem AKT należy sprawdzić odczyn próbki i ewentualnie zakwasić
2-molowym HCl wobec papierka uniwersalnego)

Hg(NO

3

)

2

+ H

2

S → HgS + 2HNO

3

czarny

Siarczek nie roztwarza się w kwasach mineralnych (HCl, HNO

3

, H

2

SO

4

) natomiast

roztwarza się w wodzie królewskiej. Woda królewska jest to mieszanina stężonego HCl i
stężonego HNO

3

w stosunku objętościowym 3:1, posiadająca silne właściwości

utleniające ze względu na wydzielający się chlor “in statu nascendi”

3HCl + HNO

3

→ 2Cl

0

+ NOCl + 2H

2

O

HgS + 2Cl → HgCl

2

+ S

2. Wodorotlenek sodowy lub potasowy wytrąca żółty osad tlenku rtęci(II)

Hg(NO

3

)

2

+ 2KOH → HgO + 2KNO

3

+ H

2

O

żółty

3. KI wytrąca czerwony osad jodku rtęci(II)

Hg(NO

3

)

2

+ 2KI → HgI

2

+ 2KNO

3

czerwony

Jodek rtęci(II) w nadmiarze KI roztwarza się tworząc bezbarwny kompleks
tetrajodortęcianu(II) potasu.

HgI

2

+ 2KI → K

2

[HgI

4

]

UWAGA! Kwas siarkowodorowy jest substancją odznaczającą się bardzo dużą
toksycznością, dlatego w reakcjach wymagających jego obecności stosujemy roztwór wodny
AKT – amidu kwasu tiooctowego, który w środowisku kwaśnym bądź zasadowym w
podwyższonej temperaturze ulega hydrolizie:

CH

3

CS0H

2

+ 2H

2

O → CH

3

COONH

4

+ H

2

S

• Reakcje charakterystyczne jonu Hg

2

2+

1. Odczynnik grupowy dla grupy I – HCl o stężeniu 3 mol/dm

3

powoduje wytrącenie

białego osadu chlorku rtęci(I)

Hg

2

(NO

3

)

2

+ 2HCl → Hg

2

Cl

2

↓ + 2HNO

3

biały

Hg

2

2+

+ 2Cl

-

→ Hg

2

Cl

2

↓

Pod wpływem stężonego wodnego roztworu amoniaku NH

3

· H

2

O osad czernieje wskutek

wydzielania wolnej rtęci w reakcji:

Hg

2

Cl

2

↓ + 2NH

3

· H

2

O → HgNH

2

Cl↓ + Hg↓ + NH

4

Cl +

2H

2

O

biały czarny

2. KOH lub 0aOH powoduje wytrącenie czarnego osadu tlenku rtęci(I)

Hg

2

(NO

3

)

2

+ 2KOH → Hg

2

O↓ + 2KNO

3

+ H

2

O

czarny

Hg

2

2+

+ 2OH

-

→ Hg

2

O↓ + H

2

O

3. K

2

CrO

4

powoduje wytrącenie brunatnego osadu chromianu rtęci(I)

Hg

2

(NO

3

)

2

+ K

2

CrO

4

→ Hg

2

CrO

4

↓ + 2KNO

3

brunatny

Hg

2

2+

+ CrO

4

2-

→ Hg

2

CrO

4

↓

Katedra i Zakład Chemii Medycznej

- 6 -

3. KI

powoduje wytrącenie żółtozielonego osadu jodku rtęci(I)

Hg

2

(NO

3

)

2

+ 2KI → Hg

2

I

2

↓ + 2KNO

3

żółtozielony

Hg

2

2+

+ 2I

-

→ Hg

2

I

2

↓

Reakcje charakterystyczne wybranych anionów

odznaczających się czynnością fizjologiczną

• Reakcje charakterystyczne anionu chlorkowego Cl

-

1. Manganian(VII) potasu w środowisku kwasu siarkowego(VI) po ogrzaniu utlenia jon Cl

-

do wolnego chloru. Roztwór odbarwia się.

10Cl

-

+ 2MnO

4

-

+16H

+

→ 2Mn

2+

+ 5Cl

2

0

+ 8H

2

O

2. AgNO

3

wytrąca biały koloidalny osad chlorku srebra

NaCl + AgNO

3

→ AgCl +NaNO

3

biały

Osad roztwarza się w wodnym roztworze amoniaku NH

3

·H

2

O.

AgCl + 2NH

3

·H

2

O → [Ag(NH

3

)

2

]Cl + 2H

2

O

chlorek diaminasrebra
3. Pb(NO

3

)

2

wytrąca biały osad chlorku ołowiu(II)

2NaCl + Pb(NO

3

)

2

→ PbCl

2

+ 2NaNO

3

biały

Osad rozpuszcza się w wodzie na gorąco.

• Reakcje charakterystyczne anionu węglanowego CO

3

2-

1. Anion węglanowy nie wykazuje właściwości redukcyjnych. Roztwór manganianu(VII)

potasu nie odbarwia się nawet po ogrzaniu.

2. Rozcieńczone kwasy mineralne i kwas octowy wypierają słaby kwas węglowy, który

ulega rozkładowi z wydzieleniem gazowego dwutlenku węgla

CO

3

2-

+ 2H

+

= H

2

CO

3

→ H

2

O + CO

2

↑

3. Chlorek wapnia wytrąca biały osad węglanu wapnia, który rozpuszcza się w kwasach

mineralnych i w kwasie octowym

Na

2

CO

3

+ CaCl

2

→ CaCO

3

+ 2 NaCl

biały
• Reakcje charakterystyczne anionu szczawianowego C

2

O

4

2-

1. Roztwór manganianu(VII) potasu w środowisku kwasu siarkowego(VI), po ogrzaniu

odbarwia się

5C

2

O

4

2-

+ 2MnO

4

-

+ 16H

+

→ 2Mn

2+

+ 10CO

2

↑ + 8H

2

O

2. Chlorek wapnia wytrąca biały osad szczawianu, który w odróżnieniu od węglanu wapnia

nie rozpuszcza się w kwasie octowym nawet po ogrzaniu

Na

2

C

2

O

4

+ CaCl

2

→ CaC

2

O

4

+ 2 NaCl

biały

• Reakcje charakterystyczne anionu fosforanowego(V) PO

4

3-

1. Anion fosforanowy(V) nie wykazuje właściwości redukcyjnych, nie odbarwia roztworu

manganianu(VII) potasu nawet na gorąco.

2. Azotan(V) srebra wytrąca żółty osad fosforanu(V) srebra

Na

3

PO

4

+ 3AgNO

3

→ Ag

3

PO

4

+ 3NaNO

3

żółty

Osad rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie azotowym(V) i w kwasie octowym.