1
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska
Katedra Systemów Inżynierii Środowiska
LABORATORIUM Z CHEMII
DLA STUDENTÓW KIERUNKU
BHP
 2
HARMONOGRAM ZAJ
Ć PRACOWNI Z CHEMII
Kierunek: BHP. II semestr; Wymiar: 30godz; 7 pracowni po 4godz.+ 2godz.
1. Przepisy BHP. Odebranie szafek laboratoryjnych .Wstęp do laboratorium.
Przygotowanie roztworu: kwasu solnego
2. Kolokwium 1  Identyfikacja kationów grupy I -III
3. Kolokwium 2  Identyfikacja kationów grup IV-V i anionów
4. Kolokwium 3- Alkacymetria. Oznaczanie wodorotlenku sodu.
5. Kolokwium 4- Kompleksometria. Oznaczanie cynku.
6. Kolokwium 5- Spektrofotometria. Spektrofotometryczne oznaczanie żelaza(III)
metodÄ… tiocyjanianowÄ….
7. Termin rezerwowy - 1.
8. Termin rezerwowy - 2. Zdanie sprzętu. Zaliczenie ćwiczeń.
OBOWI
ZUJ
CY ZAKRES MATERIAA
U
I. Podstawowe wiadomości z chemii wymagane od studentów niezbędne do rozpoczęcia
laboratorium.
1. Układ okresowy: pojęcie pierwiastka, liczba atomowa i masowa, podział pierwiastków na
bloki pierwiastków, grupy i szeregi. Znajomość nazw, symboli i stopnia utlenienia
pierwiastków grup głównych układu okresowego oraz wybranych pierwiastków bloku-d
(chrom, mangan, żelazo, kobalt, nikiel, miedz
, cynk, srebro, kadm, złoto, rtęć). Metale,
niemetale i semimetale. Tlenki kwasowe, zasadowe i amfoteryczne. Własności kwasowe i
zasadowe pierwiastków.
2. Znajomość nazw i wzorów podstawowych kwasów, zasad i soli. Umiejętność pisania
reakcji powstawania soli, kwasów i zasad. Dysocjacja elektrolityczna kwasów, zasad i soli.
Stopień dysocjacji elektrolitów. Podział na mocne i słabe elektrolity. Hydroliza soli.
3. Jednostka atomowa masy. Definicja mola i masy molowej.
4. Stężenie roztworów: procentowe i molowe. Przygotowywanie roztworów o określonym
stężeniu molowym i procentowym. Mieszanie, rozcieńczanie i zatężanie roztworów.
 3
II. Kolokwium 1 - Identyfikacja kationów grup I-III
1. Rodzaje odczynników stosowanych w analizie jakościowej
2. Cele i zadania analizy jakościowej.
3. Podział kationów na grupy analityczne-odczynniki grupowe. Dokładne warunki
wytrącania kationów grup I-III. Tioacetamid, jako odczynnik grupowy.
4. Reakcje charakterystyczne wykrywanych kationów Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Mn2+, Fe3+,
(odczynnik grupowy danego kationu i jego działanie, reakcje charakterystyczne danego
kationu, równania reakcji, kolory osadów, rozpuszczalność osadów).
III. Kolokwium 2  Identyfikacja kationów grup IV-V i anionów
1. Odczynniki grupowe i reakcje charakterystyczne wykrywanych kationów grup IV-V: Ca2+,
NH4+, K+.(odczynnik grupowy danego kationu i jego działanie, reakcje charakterystyczne
danego kationu, równania reakcji, kolory osadów, rozpuszczalność osadów)
2. Podział anionów na grupy analityczne.
3. Reakcje charakterystyczne chlorków, siarczanów(VI), azotanów(V) i fosforanów(V).
(odczynnik grupowy danego anionu i jego działanie, reakcje charakterystyczne danego
kationu, równania reakcji, kolory osadów, rozpuszczalność osadów)
IV. Kolokwium 3 - Alkacymetria
1. Analiza miareczkowa. Podział metod miareczkowych według rodzaju titrantu oraz
sposobu prowadzenia miareczkowania. Błędy w analizie miareczkowej.
2. Obliczenia w analizie miareczkowej - obliczenia na podstawie stechiometrii reakcji
i stężenia molowego. Umiejętność rozwiązywanie zadań z zakresu alkacymetrii.
3. Alkacymetria. Reakcje kwas-zasada, reakcje zobojętniania i hydrolizy. Teoria Arrheniusa,
stała dysocjacji, stopień dysocjacji, stała i stopień hydrolizy, prawo rozcieńczeń Ostwalda.
Teoria kwasów i zasad wg Brönsteda. Iloczyn jonowy wody, definicja i obliczanie pH.
Wskaz
niki kwasowo-zasadowe według teorii Ostwalda. Krzywe miareczkowania:
mocnego kwasu mocną zasadą, mocnej zasady mocnym kwasem, słabego kwasu
mocną zasadą, słabej zasady mocnym kwasem, słabego kwasu słabą zasadą,
wieloprotonowych kwasów i zasad. Punkt równoważnikowy i punkt końcowy.
Roztwory buforowe, pojemność buforowa, obliczanie pH roztworów buforowych.
Roztwory mianowane, substancje wzorcowe do mianowania kwasów i zasad.
4. Oznaczanie wodorotlenku sodowego. Wyprowadzenie wzorów na: miano kwasu solnego
ustawiane na węglan sodowy oraz na masę NaOH w próbie.
 4
V. Kolokwium 4 - Kompleksometria
1. Charakterystyka metody: ogólny schemat reakcji, metale oznaczane tą metodą.
Kompleksometria, chelatometria, kompleksonometria.
2. Pojęcia podstawowe w kompleksometrii: atom centralny, liczba koordynacyjna. Ligandy
jedno i wielofunkcyjne, sól kompleksowa, sfera koordynacji, kompleksy
homoligandowe i chelatowe.
3. Trwałość kompleksów. Stała trwałości. Kompleksy bierne i labilne. Czynniki
wpływające na trwałość kompleksów.
4. Kompleksy chelatowe. Kompleksony. Kwas etylenodiaminotetraoctowy i jego sól
disodowa. Czynniki wpływające na trwałość kompleksu z EDTA (pH, stopień
utlenienia, rodzaj atomów donorowych, konfiguracja elektronowa).
5. Wskaz
niki kompleksometryczne i ich podział (czerń eriochromowa T, mureksyd)
6. Metody miareczkowania roztworem EDTA (bezpośrednie, odwrotne, podstawieniowe).
Przykłady oznaczeń.
7. Kompleksometryczne oznaczanie cynku. Wyprowadzenie wzoru na masÄ™ cynku w badanej
próbie.
8. Umiejętność rozwiązywania zadań z zakresu kompleksometrii.
VI. Kolokwium 5 - Spektrofotometria
1. Co to jest światło białe i monochromatyczne?
2. Jaka jest zależność między absorpcją promieniowania a barwą substancji?
3. Długość fali promieniowania. Zakres ultrafioletowy i widzialny widma
4. Na czym polega zjawisko absorpcji światła w roztworach związków chemicznych?
5. Co się dzieje w cząsteczkach związku chemicznego, gdy absorbują światło z zakresu
widzialnego i ultrafioletu?
6. Widmo elektronowe związku (zależność absorbancji od długości fali).
7. Co to sÄ… chromofory i auksochromy?
8. Absorbancja i transmitancja.
9. Prawo Lamberta-Beera: warunki stosowalności i odchylenia.
10. Metoda krzywej wzorcowej.
11. Budowa i działanie spektrofotometru.
12. Kolorymetryczne oznaczanie żelaza
13. Umiejętność rozwiązywania zadań z zakresu spektrofotometrii.
 5
Literatura do kolokwium:
1. Instrukcja:  Laboratorium z chemii
2. B. Jankiewicz, I. Ludomirska, A. Korczyński - Analiza jakościowa. Skrypt Politechniki
A
ódzkiej, A
ódz
1994.
3. K. Badowska-Olenderek, J. Czyżewski, J. Naumczyk - Laboratorium podstaw chemii
analitycznej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
4. T. Lipiec, Z. S. Szmal - Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej. PZWL,
Warszawa 1972.
5. F. Domka, J. Jasiczak  Chemia ogólna: analiza jakościowa, (II wydanie), Wydawnictwo
Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań 2004.
6. W. N. Aleksiejew - Analiza jakościowa. /IV wydanie/, PWN, Warszawa 1968.
7. J. Masłowska, R. Sołoniewicz  Schematy analizy jakościowej kationów /III wydanie/,.
Skrypt Politechniki A
ódzkiej, A
ódz
1994.
8. A. Cygański  Metody spektroskopowe w chemii analitycznej" WNT(1993)
9. A. Cygański  Chemiczne metody analizy ilościowej WNT(1987), (1992),(1994)
10. A. Cygański, R. Sołoniewicz,  Laboratorium analizy ilościowej" tom 1, 2 i 3
Skrypt Politechniki A
ódzkiej.
11. J. Minczewski, Z. Marczenko  Chemia analityczna tom 1-3, PWN
12. D. A. Skoog, D. M. West, F. James Holler, S. R. Grouch,  Podstawy chemii analitycznej , t.1, 2
PWN 2006.
13. A. Persona,  Chemia analityczna.  Podstawy klasycznej analizy ilościowej Medyk 2007.
 6
Wiadomości wstępne:
JAKOÅšCIOWA I ILOÅšCIOWA ANALIZA NIEORGANICZNA
Przedmiot chemii analitycznej. Cel i metody analizy chemicznej.
Definicja chemii analitycznej:
Jest to nauka stosowana, zajmująca się odkrywaniem i formułowaniem zasad, kryteriów
i metod umożliwiających ustalenie z określoną czułością, precyzją i dokładnością
jakościowego i ilościowego składu obiektów materialnych.
Chemia analityczna ma dwa cele:
·ð Cel praktyczny: ustalenie skÅ‚adu obiektów materialnych
·ð Cel podstawowy: badania nad opracowaniem nowych metod analitycznych
Cel praktyczny chemii analitycznej dokonuje siÄ™ poprzez:
·ð AnalizÄ™ chemicznÄ…
·ð AnalizÄ™ instrumentalnÄ….
Metody analizy chemicznej i instrumentalnej stosuje siÄ™ do:
·ð Identyfikacji skÅ‚adników badanej substancji (analiza jakoÅ›ciowa)
·ð OkreÅ›lenie skÅ‚adu iloÅ›ciowego badanej substancji (analiza iloÅ›ciowa).
Metody analizy chemicznej zwane także klasycznymi wykorzystują odpowiednie reakcje
chemiczne, które pozwalają wykryć i oznaczyć ilościowo badany składnik (analit).
Metody analizy instrumentalnej wykorzystują charakterystyczne właściwości fizyczne
lub fizykochemiczne substancji do jej identyfikacji i ilościowego oznaczenia. Do metod
instrumentalnych analizy należą metody spektroskopowe, elektrochemiczne,
chromatograficzne, radiometryczne i analizy termicznej.
Metody chemiczne są często pomocne w analizie instrumentalnej i tylko umiejętne
posługiwanie się metodami klasycznymi, jak i instrumentalnymi zapewnia prawidłowe
wykonanie zadań analitycznych.
Wśród chemicznych metod analizy jakościowej istnieje podział na:
·ð AnalizÄ™ przeprowadzanÄ… "na sucho", polegajÄ…cÄ… na badaniu substancji bez
przeprowadzania jej do roztworu (np. charakterystyczne barwienie płomienia, stapianie
z sodą, zachowanie podczas prażenia),
·ð AnalizÄ™ przeprowadzanÄ… "na mokro", w której badane skÅ‚adniki (jony) znajdujÄ… siÄ™
w toku analizy w roztworze.
W analizie "na mokro" wykorzystuje się reakcje chemiczne o czułości od 50 do
0.001 mðg/cm3. PrzebiegajÄ… one miÄ™dzy skÅ‚adnikami badanymi (jonami) a stosowanymi
odczynnikami.
Odczynniki można podzielić na:
·ð Specyficzne, dajÄ…ce w okreÅ›lonych warunkach reakcjÄ™ tylko z danym jonem
(tzn. umożliwiające wykrycie go w obecności innych); jest ich bardzo niewiele,
 7
·ð Selektywne, reagujÄ…ce podobnie z pewnÄ… grupÄ… jonów,
·ð MaskujÄ…ce, wiążące w trwaÅ‚y zwiÄ…zek jon uboczny (przeszkadzajÄ…cy) i wyÅ‚Ä…czajÄ…ce go
z udziału w roztworze,
·ð Grupowe, wykazujÄ…ce zdolność wytrÄ…cania okreÅ›lonej kategorii jonów z roztworu w
pewnych warunkach i umożliwiające podział ich na tzw. grupy analityczne,
·ð Charakterystyczne, za pomocÄ…, których dokonuje siÄ™ identyfikacji jonów wewnÄ…trz
grupy analitycznej.
Podział analizy jakościowej na analizę kationów i anionów, a tych na grupy analityczne,
stanowi duże ułatwienie w przebiegu analizy.
W analizie chemicznej wykorzystywane są odpowiednie reakcje chemiczne, które pozwalają
oznaczyć daną substancje w postaci osadu (metody wagowe) lub ustalić koniec przebiegu
reakcji, a następnie wyciągnąć wnioski o ilości oznaczanej substancji
Metody analizy chemicznej można podzielić w zależności od typu reakcji na metody:
·ð Analizy wagowej (grawimetrycznej), w której wykorzystuje siÄ™ reakcje wytrÄ…cania
trudno rozpuszczalnych osadów. Osad zawierający oznaczany analit wydziela się
z roztworu, suszy się lub praży, a następnie waży się na wadze analitycznej.
Na podstawie zachodzącej reakcji wytrącania i masy osadu można określić ilość
oznaczanego osadu.
·ð Analizy miareczkowej (metody analizy objÄ™toÅ›ciowej). Metody polegajÄ… na
pomiarze objętości roztworu standardowego (titrant) dodawanego powoli z biurety
w procesie miareczkowania. Roztwór standardowy reaguje z oznaczanym analitem,
a koniec reakcji ustala siÄ™ przy pomocy odpowiedniego wskaz
nika. W oparciu
o objętość zużytego roztworu titranta i jego stężenie wylicza się ilość analitu.
W zależności od typu reakcji analizę miareczkową dzielimy na cztery podstawowe działy:
vð AlkacymetriÄ™
vð RedoksometriÄ™
vð Miareczkowanie wytrÄ…ceniowe
vð KompleksometriÄ™
Alkacymetria wykorzystuje reakcje zobojętniania kwas-zasada i dzieli się na:
żð AlkalimetriÄ™  oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem
zasady
żð AcydymetriÄ™  oznaczanie substancji przez miareczkowanie mianowanym roztworem
kwasu
Redoksometria wykorzystuje rekcje utlenienia-redukcji i ogólnie stosuje się do oznaczania
reduktorów lub utleniaczy. Miareczkowanie redoksometryczne dzieli się na:
vð OksydymetriÄ™  oznaczanie substancji przez miareczkowanie roztworami utleniaczy
" Manganometria (titrant KMnO4)
" Jodometria (I2, Na2S2O3)
" Bromianometria (KBrO3)
" Jodanometria (KIO3)
" Chromianometria (K2Cr2O7)
" Cerometria (Ce(SO4)2)
vð ReduktometriÄ™  oznaczanie substancji przez miareczkowanie reduktorami
 8
" Ferometria (FeSO4)
" Tytanometria (TiCl3)
" Askorbinometria (witamina C (kwas askorbinowy))
Miareczkowanie wytrÄ…ceniowe wykorzystuje reakcje wytrÄ…cania trudno rozpuszczalnych
osadów w wyniku łączenia jonów titrantu i substancji oznaczanej. Najbardziej znane
miareczkowania wytrÄ…ceniowe to:
" argentometria AgNO3, NH4SCN
" merkurometria Hg2(NO3)2
Miareczkowanie kompleksometryczne polega na reakcji tworzenia, rozpuszczalnych, słabo
zdysocjowanych (trwałych) związków kompleksowych. Dzieli się na:
" Miareczkowania chelatometryczne  miareczkowanie kompleksonometryczne, w
którym stosuje się do miareczkowania związki organiczne zwane kompleksonami
(pochodne kwasów aminopolikarboksylowych jak EDTA (sól disodowa kwasu
etylenodiaminotetraoctowego))
" Miareczkowania niechelatometryczne np. merkurometryczne Hg(NO3)2
PODZIAA
METOD CHEMII ANALITYCZNEJ
 9
ĆWICZENIE NR 1:
Identyfikacja kationów grup I-III: Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+,Mn2+i Fe3+
1. PODZIAA
KATIONÓW NA GRUPY ANALITYCZNE
Podstawą klasyfikacji analitycznej kationów jest podział kationów na odpowiednie
grupy analityczne, który umożliwia systematyczny tok analizy kationów. Podstawą podziału
są reakcje tworzenia trudno rozpuszczalnych osadów oznaczanych kationów z
odczynnikami grupowymi takimi jak kwas solny, siarkowodór, siarczek amonu, węglan
amonu. Głównym celem stosowania tych odczynników jest dokładne oddzielenie
analitycznych grup kationów z mieszaniny kationów. Zastosowanie właściwego odczynnika
grupowego pozwala szybko wykazać obecność lub brak jonów danej grupy w badanej próbce
roztworu.
Klasyczny podział 28 najczęściej występujących kationów, dokonany przez
C. R. Freseniusa, obejmuje pięć następujących grup analitycznych:
I grupa analityczna (grupa kwasu solnego). Do tej grupy zaliczamy jony
Ag+, Pb2+, Hg22+, które w reakcji z 2 mol/dm3(2 M)1 kwasem chlorowodorowym HCl,
tworzÄ… w roztworze trudno rozpuszczalne chlorki. Chlorki sÄ… nierozpuszczalne w
rozcieńczonych kwasach mineralnych z wyjątkiem chlorku ołowiu(II) PbCl2, który
rozpuszcza się w gorącej wodzie. Siarczki tych kationów nie rozpuszczają się w
rozcieńczonych kwasach.
II grupa analityczna (grupa siarkowodoru). Do tej grupy należą kationy:
Hg2+, Pb2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, As(III)2, As(V), Sb(III), Sb(V), Sn(II) i Sn(IV) wytrÄ…cane w
roztworze przez siarkowodór H2S z kwaśnego roztworu (0.2-0.3 M HCl pH~0.53).
III grupa analityczna (grupa siarczku amonu). Obejmuje kationy Al3+,
Cr3+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Zn2+, których siarczki są trudno rozpuszczalne w wodzie, ale
łatwo rozpuszczalne w rozcieńczonych kwasach, dlatego siarczki tej grupy nie mogą być
wytrącone razem z katonami I i II grupy. Jony Al3+ i Cr3+pod wpływem odczynnika
grupowego tworzą, zamiast siarczków , trudno rozpuszczalne wodorotlenki. Odczynnikiem
grupowym III grupy jest siarczek amonowy (NH4)2S, w środowisku alkalicznym,
obecność buforu amonowego (NH3·H2O + NH4Cl), który wytrÄ…ca odpowiednie siarczki lub
wodorotlenki Al(OH)3 i Cr(OH)3.
IV grupa analityczna (grupa węglanu amonowego). Występujące w tej
grupie jony: Ca2+, Sr2+, Ba2+ są wytrącane przez (NH4)2CO3 w obecności buforu
amonowego (NH3·H2O + NH4Cl) w postaci trudno rozpuszczalnych wÄ™glanów.
1
2 M oznacza stężenie molowe 2 mol/dm3
2
Oznaczenie liczbą rzymską wskazuje ze pierwiastek może być obecny w roztworze w postaci anionu
3
pH= -log[H+]: ujemny logarytm stężenia jonów wodorowych w roztworze
 10
V grupa analityczna (brak odczynnika grupowego). Do grupy zaliczane
są kationy: Na+, K+, NH4+, Mg2+, które pozostają w roztworze po kolejnym oddzieleniu
kationów grup I-IV. Jony tej grupy nie mają odczynnika grupowego. Chlorki, siarczki
i węglany kationów tej grupy są rozpuszczalne w wodzie. Wyjątek stanowi zasadowy
węglan dihydroksymagnezu Mg2(OH)2CO3, który jest trudno rozpuszczalny w wodzie, ale
łatwo jest rozpuszczalny w roztworach soli amonowych i nie ulega wytrąceniu, jeżeli do
roztworu doda siÄ™ NH4Cl.
Współcześnie tok analizy kationów oparty jest na stosowaniu 0.5 M wodnego roztworu
tioacetamidu zamiast siarkowodoru i siarczku amonu. ZwiÄ…zki siarkowodoru sÄ… bardziej
szkodliwe dla zdrowia, charakteryzujÄ… siÄ™ wyjÄ…tkowo przykrym zapachem.
Tioacetamid hydrolizuje w środowisku kwaśnym lub alkalicznym, podczas ogrzewania, z
utworzeniem siarkowodoru, który w chwili powstania wytrąca osady odpowiednich
siarczków. Ten sposób wytrącania siarczków z roztworów homogenicznych daje siarczki o
zwartej, grubokrystalicznej strukturze, Å‚atwe do sÄ…czenia i przemywania,
co ułatwia analizę. Poza tym tioacetamid jest mniej toksyczny od siarkowodoru.
O
S
H+lub OH-
C O NH4
+ H3C
H2S +
+
C NH2 2 H2O
H3C
tioacetamid
Przy omawianiu reakcji charakterystycznych w poszczególnych grupach
analitycznych uwzględniono tylko niektóre kationy: Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Mn2+, Fe3+, Ca2+,
NH4+ i K+.
Szczegółowy podział kationów na grupy analityczne przedstawiono jest na
poniższym schemacie.
 11
Rozdział kationów na grupy analityczne wg Freseniusa
Kationy wszystkich grup:
Ag+, Pb2+, Hg22+ - I grupa
Cu2+, Bi3+, Cd2+, Pb2+, Hg2+, As(III,V), Sb(III,V), Sn(II,IV)  II grupa
Al3+, Cr3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Mn2+ -III grupa
Ca2+, Sr2+, Ba2+ - IV grupa
NH4+, Na+, K+, Mg2+ - V grupa
2 M HCl
wytrÄ…canie
Grupa I  chlorki trudno rozp. w H2O Pozostałe kationy
AgCl, PbCl2, Hg2Cl2
H2S lub AKT + 0.2 M HCl
wytrÄ…canie
Grupa II nierozpuszczalne w rozc. kwasach siarczki Pozostałe kationy
CuS, Bi2S3, CdS, PbS, HgS, As2S3, As2S5, Sb2S3, SnS2
(NH4)2S lub AKT + bufor amonowy
wytrÄ…canie
amon amonowy
Grupa III rozpuszczalne w kwasach siarczki,
Pozostałe kationy
nierozpuszczalne w zasadach siarczki i wodorotlenki
Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe(OH)3, ZnS, NiS, CoS, MnS
(NH4)2CO3 + bufor amonowy
wytrÄ…canie
Pozostałe kationy:
Grupa IV  nierozpuszczalne w H2O węglany
Grupa V:
CaCO3, SrCO3, BaCO3
NH4+, Na+, K+, Mg2+
 12
2. REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW I GRUPY
Odczynnikiem grupowym I grupy analitycznej jest ok. 2M roztwór kwasu
chlorowodorowego HCl.
Do tej grupy należą katony srebra Ag+, rtęci Hg22+ i ołowiu Pb2+.
Reakcje jonu srebra Ag+
1. Roztwór 2 M kwasu chlorowodorowego HCl (odczynnik grupowy) wytrąca biały
serowaty osad chlorku srebra AgCl
Ag+ + Cl- AgCl“!
biały
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 2-3 krople 2M HCl do wytrÄ…cenia osadu.
Jest to osad ciemniejący na świetle (fotochemiczny rozkład na srebro i chlor),
nierozpuszczalny w 2M roztworze HNO3, rozpuszczalny w amoniaku z utworzeniem
kompleksowego zwiÄ…zku - chlorku diaminasrebra
AgCl + 2NH3·H2O [Ag(NH3)2]Cl + H2O
2. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca nietrwały wodorotlenek srebra
rozkładający się na tlenek srebra i wodę
2Ag+ + 2NaOH Ag2O“! + H2O+ 2 Na+
ciemnobrunatny
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 2-3 krople 3 M. NaOH do wytrÄ…cenia osadu.
3. Roztwór wodny amoniaku wytrąca biały, brunatniejący osad rozpuszczalny w
nadmiarze odczynnika z utworzeniem wodorotlenku diaminasrebra
2Ag+ + 2NH3·H2O Ag2O“! + H2O+ 2 NH4+
Ag2O + 4NH3·H2O 2[Ag(NH3)2]OH + 3 H2O
Wykonanie: Próbę należy wykonać w suchej probówce. Do 3 kropli badanego roztworu dodaj 1-2 krople
NH3·H2O (do oznaczania Ag+) - widać zmÄ™tnienie (powstaÅ‚ osad AgCl). Dodanie dalszych 2-3 kropli roztworu
NH3·H2O powoduje rozpuszczenie osadu.
4. Roztwór jodku potasu KI wytrąca osad jodku srebra
Ag+ +I- AgI“!
żółtozielonkawy
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj kroplami KI do wytrÄ…cenia osadu.
5. Roztwór chromianu(VI) potasu K2CrO4 wytrąca osad chromianu(VI) srebra
2 Ag+ + CrO42- Ag2CrO4“!
czerwonobrunatny
Osad ten rozpuszcza siÄ™ w rozcieÅ„czonym HNO3 i w NH3·H2O.
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 1-2 krople K2CrO4 do wytrÄ…cenia osadu.
 13
Reakcje jonu ołowiu (II) Pb2+
1. Roztwór 2 M HCl (odczynnik grupy I) wytrąca osad chlorku ołowiu(II)
Pb2+ + 2Cl- PbCl2“!
biały
Osad chlorku ołowiu (II) rozpuszcza się w gorącej wodzie, a po oziębieniu krystalizuje w
postaci drobnych blaszek.
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople 2 M roztworu HCl do wytrÄ…cenia osadu.
W celu rozpuszczenia osadu należy wstawić probówkę zawierająca roztwór z osadem do łaz
ni wodnej.
Następnie ochłodzić roztwór w zlewce z zimną wodą (wytrąci się osad).
2. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca osad wodorotlenku ołowiu(II)
o właściwościach amfoterycznych, który jest rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika i w
mocnych kwasach.
Pb2+ + 2 OH- Pb(OH)2“!
biały
Pb(OH)2 + 2NaOH Na2PbO2 + 2H2O
ołowin sodowy
Pb(OH)2 + 2NaOH Na2[Pb(OH)4]
tetrahydroksyołowian(II) sodowy
Pb(OH)2 + 2HNO3 Pb(NO3)2 + 2H2O
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople 3 M NaOH do wytrÄ…cenia osadu.
3. Roztwór amoniaku NH3"OH wytrąca osad wodorotlenku ołowiu(II) nierozpuszczalny
w nadmiarze odczynnika
Pb2+ + 2NH3"H2O Pb(OH)2“! + 2NH4+
biały
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 5-6 kropli 2 M 2NH3"H2O do wytrÄ…cenia osadu.
4. Roztwór jodku potasu KI wytrąca osad jodku ołowiu (II).
Pb2+ + 2I- PbI2“!
żółty
Osad jodku ołowiu(II) rozpuszcza się w gorącej wodzie, a po oziębieniu krystalizuje
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1 kroplÄ™ roztworu KI i 2 krople 2 M. roztworu kwasu
octowego CH3COOH (wytrąci się żółty osad). Dodaj ok. 2 ml wody i ogrzewaj probówkę do rozpuszczenia
osadu na wrzÄ…cej Å‚az
ni wodnej. Po oziębieniu w zlewce z zimną wodą krystalizuje piękny, błyszczący, żółty
osad. Jest to jedna z najpiękniejszych reakcji analitycznych.
5. Roztwór chromianu(VI) potasowego K2CrO4 wytrąca osad chromianu(VI) ołowiu(II)
Pb2+ + CrO42- PbCrO4Å»ð
żółty
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople 2 M roztworu kwasu octowego CH3COOH
i 1-2 krople roztworu K2CrO4.
 14
3. REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW II GRUPY
Odczynnikiem grupowym II grupy jest siarkowodór H2S (lub AKT) w obecności
2M roztworu kwasu chlorowodorowego HCl). Do tej grupy zalicza się następujące jony:
ołowiu Pb2+, rtęci Hg2+, bizmutu Bi3+, miedzi Cu2+, arsenu As(III), As(V), antymonu
Sb(III), Sb(V), cyny Sn(II) i Sn(IV).
Reakcje jonu rtęci (II) Hg2+
1. Siarkowodór H2S (AKT w obecności 2M roztworu HCl  odczynnik grupowy II
grupy), wytrÄ…ca barwne osady soli podwójnych (np.HgCl2·2HgS), w których sole rtÄ™ci (II)
połączone są w różnych stosunkach. Barwa osadu zmienia się w miarę dodawania
odczynnika, od białej poprzez żółtobrunatną i brunatną do czarnej
Hg2+ + S2- HgS“!
czarny
Osad rozpuszcza się w wodzie królewskiej (1 obj. HNO3 stęż. + 3 obj. HCl stęż.).
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 1-2 krople 2 M roztworu HCl i 2-3 krople roztworu AKT.
Mieszaninę ogrzać na łaz
ni wodnej 8-10 min.
2. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca osad tlenku rtęci(II)
Hg2+ + 2OH- ®ð HgO“! + H2O
żółty
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople 3 M roztworu NaOH. WytrÄ…ca siÄ™
czerwonobrązowy osad przechodzący w nadmiarze odczynnika strącającego w żółty.
3. Roztwór amoniaku NH3·H2O wytrÄ…ca osady soli amino- lub tlenoaminortÄ™ci(II)
HgCl2 + 2NH3 H2O®ð HgNH2Cl“! + NH4Cl + 2H2O
biały
Hg
2 Hg(NO3)2 + 4 NH3 H2O
NH2NO3
O + NH4NO3 + 3 H2O
Hg biały
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople 3 M roztworu NH3·H2O aż do uzyskania
odczynu zasadowego i wytrÄ…cenia osadu.
4. Roztwór jodku potasu KI wytrąca osad jodku rtęci(II), rozpuszczalny w nadmiarze
odczynnika z utworzeniem związku kompleksowego jodortęcianu(II) potasu
Hg2+ + 2I- ®ð HgI2“!
czerwony
HgI2 + 2KI ®ð K2[HgI4]
bezbarwny
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1 kroplÄ™ 0.1 M roztworu KI (wytrÄ…ci siÄ™ osad).
Następnie dodaj dalsze 1-2 krople roztworu KI do rozpuszczenia osadu.
 15
Reakcje jonu miedzi(II) Cu2+
1. Siarkowodór H2S (AKT)  odczynnik grupowy wytrąca osad siarczku miedzi(II)
Cu2+ + S2- CuS“!
czarny
Siarczek miedzi(II) rozpuszcza siÄ™ w gorÄ…cym 2 M roztworze kwasu azotowego(V) HNO3.
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople 2 M roztworu HCl i 2-3 krople roztworu
AKT. Mieszaninę ogrzewać na łaz
ni wodnej 8-10 min.
2. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca osad wodorotlenku miedzi(II), który po
podgrzaniu przechodzi w tlenek
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2“!
niebieskozielony
Cu(OH)2 CuO“! + H2O
brunatnoczerwone
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1 kroplÄ™ 3 M roztworu NaOH.
3. Roztwór amoniaku NH3·H2O wytrÄ…ca osad wodorotlenku miedzi (II), rozpuszczalny w
nadmiarze amoniaku z utworzeniem zwiÄ…zku kompleksowego wodorotlenku
tetraaminomiedzi(II). Jest to jedna z najbardziej charakterystycznych reakcji Cu2+.
Cu2+ + 2NH3·H2O Cu (OH)2“! + 2NH4+
niebieskozielony
Cu(OH)2 + 4NH3·H2O [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O
szafirowy
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu powoli dodaje siÄ™ kroplami 0.5 M roztwór NH3·H2O aż do
wytrącenia osadu, i dalej aż do jego rozpuszczenia.
4. Roztwór jodku potasu KI wytrąca osad jodku miedzi(II), który rozkłada się na jodek
miedzi(I) z równoczesnym wydzieleniem jodu
2Cu2+ + 4I- ®ð 2CuI2“! ®ð Cu2I2“! + I2Ä™!
czarny biały czerwonobrunatny
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1 kroplÄ™ roztworu KI.
5. Roztwór heksacyjanożelazianu(II) potasowego K4[Fe(CN)6] wytrąca osad
heksacyjanożelazianu(II) miedzi(II)
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- Cu2II[FeII(CN)6]“!
czerwonobrunatny
Jest to reakcja bardzo czuła. W roztworach rozcieńczonych powstaje tylko czerwonawe
zabarwienie.
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople roztworu K4[Fe(CN)6].
 16
4. REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW III GRUPY
Odczynnikiem grupowym III grupy jest siarczek amonu (NH4)2S lub AKT w
obecności buforu amonowego (NH3"H2O + NH4Cl).
Do tej grupy należą kationy niklu Ni2+, kobaltu Co2+, żelaza Fe3+i Fe2+, manganu
Mn2+, chromu Cr3+, glinu Al3+ i cynku Zn2+.
Siarczek amonu (NH4)2S to sól w dość znacznym stopniu zdysocjowana, dlatego
stężenie jonów siarczkowych S2- jest wystarczające do przekroczenia iloczynów
rozpuszczalności siarczków kationów III grupy i wytrącenia osadów. Iloczyny
rozpuszczalności4 tych siarczków są znacznie większe od iloczynów rozpuszczalności
siarczków II grupy (np. IrCuS=8.0·10-36; IrMnS=1.0·10-11). Aby zapobiec hydrolizie siarczku
amonowego, stosuje siÄ™ dodatek roztworu amoniaku NH3·H2O (przesuniÄ™cie równowagi
reakcji hydrolizy w lewo).
(NH4)2S + H2O "! + NH4HS
NH4HS + H2O "! NH3‡H2O + H2S
Oprócz roztworu amoniaku należy dodać do roztworu kationów III grupy chlorku amonu,
NH4Cl. Z jednej strony zapobiega to strÄ…caniu siÄ™ wodorotlenku magnezu, Mg(OH)2 pod
wpływem amoniaku, a z drugiej przeszkadza w powstawaniu koloidalnych roztworów
siarczków i wodorotlenków III grupy, pod warunkiem, że proces strącania prowadzony jest
z roztworu ogrzanego uprzednio do wrzenia.
Reakcje jonu żelaza(III) Fe3+
1. Roztwór (NH4)2S wytrąca osad siarczku żelaza(III)
2Fe3+ + 3S2- Fe2S3“!
czarny
Osad Å‚atwo rozpuszcza siÄ™ w kwasach, np. w 2M HCl
Fe2S3 + 4HCl 2FeCl2 + S“! + 2H2S
biały koloidalny osad siarki
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę 2 M roztworu NH3ŃH2O (do odczynu słabo
zasadowego) + NH4Cl i 2-3 krople AKT. Mieszaninę ogrzewać na łaz
ni z wrzÄ…cÄ… wodÄ… 5-10 min.
2. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca osad wodorotlenku żelaza(III)
Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3“!
brunatny
Osad ten rozpuszcza siÄ™ w kwasach, np.
Fe(OH)3 + 3HCl ®ð FeCl3 + 3H2O
4
Iloczyn rozpuszczalności jest to iloczyn stężeń jonów trudnorozpuszczalnego osadu w roztworze nad osadem.
Dla reakcji równowagi trudnorozpuszczalnego osad AaBb "! aAaqb+ + bBaqa- iloczyn rozpuszczalności można
wyrazić wzorem Ir A Bb =ð [Ab+ð]a ×ð[Ba-]b . Osad soli lub wodorotlenku wytrÄ…ca siÄ™ w roztworze, gdy iloczyn
a
stężeń jonów w roztworze jest większy niż iloczyn rozpuszczalności dla danego osadu.
 17
Wykonanie: Do 1-2 kropli badanego roztworu dodać 1-2 krople 3 M roztworu NaOH aż do wytrącenia się
czerwonobrunatnego osadu.
3. Roztwór amoniaku NH3·H2O wytrÄ…ca osad brunatny wodorotlenku żelaza(III) jak w
reakcji z NaOH.
4. Roztwór heksacyjanożelazianu(III) potasu K3[Fe(CN)6] tworzy rozpuszczalną sól -
heksacyjanożelazian(III) żelaza(III)
FeIII[FeIII (CN)6] o zabarwieniu brunatnym
Wykonanie: Do 1-2 kropli badanego roztworu dodać 1-2 krople K3[Fe(CN)6] aż do wytrącenia się
czerwonobrunatnego osadu.
5. Roztwór heksacyjanożelazianu(II) potasu K4[Fe(CN)6] wytrąca osad
heksacyjanożelazianu(II) żelaza(III), tzw. błękit pruski
4 Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- Fe4III[FeII(CN)6]3 “!
ciemnoniebieski
Wykonanie: Do 1-2 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę roztworu K4[Fe(CN)6].
6. Roztwór KSCN tiocyjanianu (rodanek) potasu, tworzy rozpuszczalne związki
kompleksowe o zabarwieniu krwistoczerwonym
Fe3+ + SCN- [Fe(SCN)]2+
Fe3+ + 2SCN- [Fe(SCN)2]+
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
Dalszy nadmiar jonów tiocyjanianowych powoduje powstawanie kolejnych jonów
kompleksowych [Fe(SCN)4]-, [Fe(SCN)5]2-, [Fe(SCN)6]3-; zabarwienie roztworu staje siÄ™
bardziej intensywne. Reakcja ta jest bardzo czuła, stosowana w analizie wody. Pozwala
wykryć Fe3+. Jest to specyficzna reakcja dla Fe3+, pozwala wykryć bezpośrednio kationy Fe3+
w obecności wielu innych kationów.
Wykonanie: Do 1-2 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę roztworu KSCN lub NH4SCN.
Reakcje jonu manganu(II) Mn2+
1. Roztwory siarczku amonowego (NH4)2S wytrÄ…ca osad siarczku manganu(II)
Mn2+ + S2- ®ð MnSÅ»ð
cielisty
Osad ten Å‚atwo rozpuszcza siÄ™ w kwasach.
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 2 krople 2 M NH3"H2O, 4 krople 0.5 M NH4Cl i 3 krople
AKT. Mieszaninę ogrzewać na łaz
ni wodnej 5-10 min, aż do wytrącenia na dnie probówki jasnoróżowo -
cielistego osadu.
2. Roztwór NaOH lub KOH wytrąca osad wodorotlenku manganu(II)
Mn2+ + 2OH- ®ð Mn(OH)2
biały
Mn(OH)2 rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach oraz solach amonowych
 18
Wodorotlenek manganu(II) utlenia siÄ™ tlenem z powietrza do kwasu manganowego(IV), a
następnie manganianu(IV) manganu(II)
2Mn(OH)2 + O2 ®ð2H2MnO3
H2MnO3 + Mn(OH)2 ®ð MnMnO3Å»ð+ 2H2O
brunatny
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodać 1 (!) kroplę 3 M NaOH. Probówkę z osadem energicznie
wstrząsnąć. Wytrącony osad przez moment jest biały i natychmiast ciemnieje na powietrzu.
Jeżeli wraz z zasadą wprowadzimy do roztworu Mn2+ utleniacz np. nadtlenek wodoru H2O2 to
H2MnO3 powstaje od razu i wytrÄ…ca siÄ™ w postaci ciemnobrunatnego osadu:
Mn2+ + H2O2 + 2OH- H2MnO3“! + H2O
3. Roztwór amoniaku NH3"H2O wytrąca osad wodorotlenku manganu(II) jak w reakcji z
NaOH rozpuszczalny w nadmiarze amoniaku
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodać 1 (!) kroplę 2 M NH3"H2O. Probówkę z osadem
energicznie wstrząsnąć. Wytrącony osad przez moment jest biały i natychmiast ciemnieje na powietrzu.
4. Roztwór K3[Fe(CN)6] wytrąca osad heksacyjanożelazianu(III) manganu(II)
3Mn2+ + [Fe(CN)6]3- ®ð Mn3[Fe(CN)6]2 Å»ð
brunatny
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę K3[Fe(CN)6].
5. Roztwór K4[Fe(CN)6] wytrąca osad heksacyjanożelazianu(II) manganu(II)
2Mn2+ + [Fe(CN)6]4- ®ð Mn2[Fe(CN)6]
biały
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę K4 [Fe(CN)6].
6. Roztwór nadsiarczanu amonu (NH4)2S2O8 wobec katalizatora AgNO3, w środowisku
kwaśnym, utlenia jony Mn2+ do jonów manganianowych(VII) MnO4-. Reakcja jest bardzo
czuła, stosowana do oznaczania śladowych ilości manganu w wodzie
katalizator Ag
2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O 2HMnO4 + 10SO42- + 14H+
jasnoróżowy ciemnofioletowy
Wykonanie: Do 1 kropli (nie więcej!) badanego roztworu dodać 50 kropli wody i wymieszać. Z tego roztworu
pobrać 1 ml i dodać do niego 2 krople stężonego HNO3 i 10 kropli 1% roztworu AgNO3 (pojawia się
zmętnienie) oraz szczyptę (NH4)2S2O8 i wymieszać. Mieszaninę ogrzewać na wrzącej łaz
ni wodnej ok. 3-5 min.
Probówkę z wytrąconym brązowo-brunatnym osadem wyjąć z łaz
ni i energicznie wstrząsnąć - osad opada na
dno probówki, a roztwór ma fioletowo-różowe zabarwienie. Probówkę odstawić na chwilę - osad opadnie, a
kolor będzie wyraz
niejszy.
 19
CZ
ŚĆ PRAKTYCZNA ANALIZY KATIONÓW.
Identyfikacja pojedynczych kationów w roztworze polega na dodawaniu odczynników
charakterystycznych do małych porcji badanego roztworu. Na ogół zaczyna się od
stwierdzenia, do której grupy analitycznej należy zawarty w roztworze kation. W tym celu do
kolejnych porcji roztworu dodaje siÄ™ odczynniki grupowe kolejnych grup analitycznych.
W przypadku powstania osadu i stwierdzenia, że badany kation należy do I grupy, do
kilku nowych porcji badanego roztworu dodaje siÄ™ inne odczynniki charakterystyczne. Na
podstawie wyników tych reakcji (powstanie charakterystycznej barwy lub zapachu,
wytrącenie się osadu, jego barwa, rozpuszczalność) i dalszych reakcji z innymi odczynnikami
identyfikuje siÄ™ badany kation.
Jeżeli po dodaniu odczynnika grupowego I grupy kationów osad nie wytrąca się, do tej
samej porcji roztworu dodaje siÄ™ odczynnik grupowy II grupy. Brak reakcji wytrÄ…cania
oznacza brak kationu II grupy w badanym roztworze. Następnie dodaje się odczynnik
grupowy III grupy. Jeżeli i w tym przypadku nie powstanie osad, dodaje się odczynnik
grupowy IV grupy. Jeżeli osad nie powstanie, oznacza to, że badany kation należy do V grupy
lub w roztworze brak jest w ogóle kationów. Po stwierdzeniu, do której grupy analitycznej
należy kation, przeprowadza się opisane uprzednio reakcje charakterystyczne.
ĆWICZENIE 1 polega na identyfikacji wybranych kationów grup I-III.
Część I: Należy zapoznać się ze wszystkimi reakcjami kationów I-III grup wykonując
samodzielnie reakcje grupowe (dla zidentyfikowania grupy) i charakterystyczne tych
kationów. Potrzebne roztwory znajdują się na sali na półkach nad stołami laboratoryjnymi, w
koszyczkach na stołach oraz pod wyciągiem. Przebieg reakcji musi być zapisany w dzienniku
laboratoryjnym w postaci tabelki. Po zapoznaniu się z reakcjami należy zgłosić się do
asystenta po zadanie.
Część II: W 3 probówkach otrzymanych od asystenta (każda zawiera roztwór jednej soli)
należy zidentyfikować znajdujące się w nich kationy. Identyfikację należy przeprowadzić wg
opisanych reguł. Do probówek wlewać po kilka kropli badanego roztworu i kroplami
dodawać roztwory poszczególnych odczynników. Wyniki analizy przedstawić wg podanego
schematu:
Nr Przebieg analizy Obserwacje Wnioski Wynik
probówki
1 Próbka + HCl Brak osadu Kation nie należy do I
grupy
Próbka + AKT Czarny osad Kation II grupy
Próbka + NaOH Niebieskozielony osad Cu2+
osad + NH3"H2O Osad rozpuszcza siÄ™
Próbka + NH3"H2O Szafirowy zabarwienie Cu2+
roztworu
Próbka + K4[Fe(CN)6] Czerwonobrunatny osad Cu2+
Rekcje w toku analizy
Cu2+ + 2 S-2 CuS“!
Cu2+ + 2 OH- Cu(OH)2“!
Cu(OH)2 + 4 NH3"H2O [Cu(NH3)4](OH)2 + H2O
2 Cu2+ + [Fe(CN)6]4- Cu2[Fe(CN)6]“! Cu2+
2 itd itd itd
 20
ĆWICZENIE NR 2
IDENTYFIKACJA KATIONÓW GRUP (IV-V) ORAZ WYBRANYCH ANIONÓW
CHLORKÓW, AZOTANÓW(V), SIARCZANÓW(VI) I FOSFORANÓW(V)
1. REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANEGO KATIONU IV GRUPY
Odczynnikiem grupowym IV grupy analitycznej kationów jest węglan amonu
(NH4)2CO3 w obecności buforu amonowego (NH3"H2O + NH4Cl).
Do tej grupy zaliczmy jony wapnia Ca2+, strontu Sr2+i baru Ba2+.
Węglan amonu, jako sól w roztworach wodnych jest całkowicie zdysocjowana:
(NH4)2CO3 2NH4+ + CO32-
Jako sól słabej zasady i słabego kwasu ulega on także w roztworach wodnych hydrolizie:
(NH4)2CO3 + H2O "! NH4HCO3 + NH3·H2O
Powstający w tej reakcji kwaśny węglan amonu dysocjuje dalej:
NH4HCO3 "! NH4+ + HCO3-
W roztworze wodnym węglanu amonu obok jonów CO32- są więc jony HCO3-, które z
kationami IV grupy dają łatwo rozpuszczalne kwaśne węglany. Utrudnia to całkowite
wytrącenie i oddzielenie kationów IV grupy. W celu przeciwdziałania powstawaniu kwaśnych
węglanów dodaje się do roztworu węglanu amonu roztwór amoniaku. Cofa on reakcję
hydrolizy węglanu amonu zgodnie z reakcją
NH4HCO3 + NH4OH ®ð (NH4)2CO3 + H2O
Roztwór amoniaku, w obecności węglanu amonu może powodować wytrącanie jonu magnezu
z grupy V w postaci Mg2(OH)2CO3. Z tego względu konieczny jest dodatek NH4Cl. Osad
Mg2(OH)2CO3 jest rozpuszczalny w roztworze soli amonowych.
Reakcje jonu wapnia Ca2+
1. Roztwór węglanu amonu (NH4)2CO3 wytrąca osad węglanu wapnia
Ca2+ + CO32-®ð CaCO3Å»ð
biały
Węglan wapnia rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach z wydzieleniem dwutlenku węgla
CaCO3 + 2H+ ®ð Ca2+ + H2O + CO2­ð
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 1-2 krople 2M. roztworu (NH4)2CO3. Osad rozpuszcza siÄ™ w
4-5 kroplach 2 M. HCl.
2. Roztwór NaOH lub KOH wytrąca osad wodorotlenku ze stężonych roztworów soli
wapnia
Ca2+ + 2 OH- ®ð Ca(OH)2 Å»ð
biały
Osad ten jest dość dobrze rozpuszczalny w wodzie ok. 1.2 g/dm3 w temperaturze pokojowej.
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodaj 1-2 krople 3M. roztworu NaOH.
 21
3. Roztwór szczawianu amonowego (NH4)2C2O4 wytrąca osad szczawianu wapnia
Ca2+ + C2O42- ®ð Ca C2O4Å»ð
biały
Szczawian wapnia rozpuszcza siÄ™ w mocnych kwasach mineralnych, nie rozpuszcza siÄ™ w
kwasie octowym CH3COOH.
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę roztworu (NH4)2C2O4. Wytrąca się osad, który
rozpuszcza siÄ™ w 5-6 kroplach 6 M HNO3.
4. Roztwór wodorofosforanu(V) sodu Na2HPO4 w obecności NH4OH wytrąca biały osad
fosforanu(V) wapnia
3 Ca2+ + HPO42- + 2 NH4OH ®ð Ca3(PO4)2Å»ð + 2 H2O + 2 NH4+
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 3-4 krople roztworu NH4Cl i 4 krople roztworu Na2HPO4.
5. Roztwór chromianu(VI) potasu K2CrO4 nie wytrąca osadu.
6. Roztwór dichromianu(VI) potasu K2Cr2O7 nie wytrąca osadu.
7. Zabarwienie płomienia - sole wapnia zabarwiają płomień palnika gazowego na kolor
ceglasto-czerwony.
Wykonanie: Wprowadz
badany roztwór na druciku platynowym do płomienia palnika gazowego. Pojawiające
się ceglastoczerwone zabarwienie świadczy o obecności jonów wapnia.
2. REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE WYBRANYCH KATIONÓW V GRUPY
Kationy V grupy analitycznej nie posiadajÄ… odczynnika grupowego.
Do tej grupy należą jony: sodu Na+, potasu K+, amonu NH4+ i magnezu Mg2+
Reakcje jonu amonowego NH4+
1. NaOH, KOH wypierajÄ… z soli amonowych przy podgrzaniu lotny NH3.
NH4Cl + NaOH NH3Ä™! + NaCl + H2O
Wydzielający się amoniak można poznać po zapachu lub zmianie zabarwienia wilgotnego,
różowego papierka lakmusowego, umieszczonego u wylotu probówki z mieszaniną reagującą,
na kolor niebieski.
Wykonanie: Do 4-6 kropli badanego roztworu dodaj 4-6 kropli 6 M KOH i umieść w probówce uniwersalny
papierek wskaz
nikowy zawieszony na jej krawędzi. Podczas ogrzewania probówki w łaz
ni wodnej papierek
zmienia zabarwienie na zielone tzn. wskazuje na środowisko alkaliczne.
2. Roztwór heksaazotynokobaltanu(III) sodowego Na3[Co(NO2)6] wytrąca osad heksa-
azotynokobaltanu(III) sodowo-amonowego
2NH4+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- ®ð (NH4)2Na[Co(NO2)6]“!
żółty
Wykonanie: Do 1 - 2 kropli badanego roztworu dodaj 1 kroplÄ™ roztworu Na3[Co(NO2)6].
 22
3. Odczynnik Nesslera - alkaliczny roztwór jodortęcianu(II) potasu K2[HgJ4] wytrąca osad
jodku tlenoaminortęci(II)
W przypadku bardzo małej liczby jonów NH4+ osad nie wydziela się, a jedynie występuje
żółte, pomarańczowe lub brązowe zabarwienie roztworu w zależności od ich stężenia.
Hg
NH2 I
O + 7 KI + KCl + 3 H2O
NH4Cl + 2 K2[HgI4] + 4 KOH
Hg
żółtobrunatny
Wykonanie: 1-2 krople badanego roztworu wkroplić do probówki i rozcieńczyć 8-10 kroplami wody
destylowanej. Dodać 1-2 krople odczynnika Nesslera.
Reakcje jonu potasu K+`
1. Roztwory NaOH, KOH nie wytrÄ…cajÄ… osadu.
2. Roztwór heksaazotynokobaltanu(III) sodu Na3[Co(NO2)6] wytrąca z roztworów
zakwaszonych kwasem octowym osad heksaazotynokobaltanu(III) sodowo-potasowego
2 K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- ®ð K2Na[Co(NO2)6]Å»ð
żółty
Jest to najbardziej czuła reakcja na jon K+, prowadzona na  mokro . Stosuje się ją do
oznaczania potasu w wodzie.
Wykonanie: Do 1-2 kropli badanego roztworu dodaj 1 kroplę roztworu Na3[Co(NO2)6]. Wstrząśnij i odstaw
probówkę.
3. Zabarwienie płomienia - sole potasu zabarwiają płomień palnika gazowego na kolor
jasno fioletowy. Ta barwa może być tłumiona żółtą barwą jonów sodowych, które dają żółtą
barwę płomienia nawet w śladowych ilościach
Wykonanie: Wprowadz
badany roztwór na druciku platynowym do płomienia palnika gazowego. Pojawi się
jasno fioletowe zabarwienie.
 23
ANALIZA ANIONÓW
Na podstawie systematyki Bunsena najczęściej występujące aniony podzielono na 7 grup
analitycznych. Podział ten uwarunkowany jest różnicami w zachowaniu się poszczególnych
anionów względem azotanu(V) srebra i chlorku baru oraz różną rozpuszczalnością
powstających w tych reakcjach osadów w rozcieńczonym kwasie azotowym(V) (tabela).
Program przewiduje opanowanie umiejętności identyfikowania anionów: Cl-, NO3- i
SO42-, PO43-.
Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena
Grupa Aniony 0.1M AgNO3 0.25M BaCl2
analityczna
I Chlorkowy Cl- Biały lub żółty osad Brak osadu
Bromkowy Br- nierozpuszczalny
Jodkowy I- w 2M HNO3
Cyjankowy CN-
Tiocyjanianowy SCN-
Chlorowy(I) ClO-
Heksacyjanożelazianowy(III) [Fe(CN)6]3-
Heksacyjanożelazianowy(II) [Fe(CN)6]4-
II Siarczkowy S2- Czarny lub biały osad Brak osadu
Azotanowy (IV)NO2- rozpuszczalny w 2M
Octanowy CH3COO- HNO3 (Ag2S na
gorÄ…co)
III Siarczanowy(IV) SO32- Biały osad Biały osad
Węglanowy CO32- rozpuszczalny w rozpuszczalny
Szczawianowy C2O42- 2M HNO3 w 2M HNO3
Boranowy BO2-
Winianowy C4H4O62-
Wodorofosforanowy(III) HPO32-
Manganowy(VI) MnO42-
IV Ditionianowy (tiosiarczanowy) S2O32- Barwny osad Biały osad
Chromianowy(VI) CrO42- rozpuszczalny w rozpuszczalny
Fosforanowy(V) PO43- 2M HNO3 w 2M HNO3
Arsenianowy(V) AsO43-
Arsenianowy(III) AsO33-
Wanadynowy(V) V2O74-
V Azotanowy(V) NO3- Brak osadu Brak osadu
Chlorowy(V) ClO3-
Chlorowy(VII) ClO4-
Manganowy(VII) MnO4-
Manganowy(VI) MnO42-
VI Fluorkowy F- Brak osadu Biały osad
Siarczanowy(VI) SO42- nierozpuszczalny
Heksafluorokrzemianowy SiF62- w 2 M HNO3
VII Krzemianowy SiO32-, Żółty osad Biały osad
Wolframianowi WO42- rozpuszczalny rozpuszczalny
w 2M HNO3 w 2M HNO3
 24
Reakcje jonu chlorkowego Cl-
1. Roztwór azotanu(V) srebra AgNO3 wytrąca serowaty osad chlorku srebra
Ag+ + CI-®ð AgClÅ»ð
biały
Osad ten ciemnieje na świetle dziennym (rozkład na srebro i chlor). Chlorek srebra jest
nierozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach mineralnych, rozpuszczalny w NH3"H2O.
AgCl + 2 NH3"H2O ®ð [Ag(NH3)2]Cl + 2 H2O
chlorek diaminosrebra
Po zakwaszeniu otrzymanego roztworu wytrÄ…ca siÄ™ ponownie osad AgCl
[Ag(NH3)2]Cl+ 2HNO3 ®ð AgClÅ»ð + 2NH4NO3
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 2-3 krople 0.1 M. roztworu AgNO3.
2. Roztwór chlorku baru BaCl2 nie wytrąca osadu.
3. Roztwór azotanu ołowiu(II) Pb(NO3)2 wytrąca z niezbyt rozcieńczonych roztworów
chlorków krystaliczny osad chlorku ołowiu(II)
Pb2+ + 2Cl- ®ð PbCl2Å»ð
biały
Chlorek ołowiu(II) jest rozpuszczalny w gorącej wodzie.
Wykonanie: Próbę należy wykonać w suchej probówce. Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 2 krople
roztworu Pb(NO3)2.
4. Roztwór manganianu(VII) (nadmanganianu) potasu KMnO4 zostaje w środowisku
kwaśnym na gorąco odbarwiony przez jony chlorku (słaby reduktor)
2MnO4- + 10Cl- +16H+ ®ð 5Cl2­ð+ 2 Mn2+ + 8H2O
Wykonanie: Do 4 kropli badanego roztworu dodaj kroplę stężonego KMnO4 i 1kroplę stęż. H2SO4. Mieszaninę
należy ogrzać ok. 10-15 min. (pod wyciągiem!).
Reakcja jonu azotanowego(V) NO3-
1. Roztwór azotanu(V) srebra AgNO3 nie wytrąca osadu.
2. Roztwór chlorku baru BaCl2 nie wytrąca osadu.
3. Roztwór siarczanu(VI) żelaza(II) FeSO4 z azotanami(V) tworzy , tzw.  reakcję
obrÄ…czkowÄ… .
Polega ona na utlenieniu FeSO4 do Fe2(SO4)3 i na redukcji azotanów (V) do tlenku azotu NO.
Powstający tlenek tworzy z nadmiarem FeSO4 siarczan nitrozowy żelaza(II) o brunatnym
zabarwieniu:
2NaNO3 + 8FeSO4 + 4H2SO4 2Fe(NO)SO4 + Na2SO4 + 3Fe2(SO4)3 + 4H2O
Wykonanie: Do probówki wprowadzić 2 krople roztworu zawierającego jony azotanowe i 4 krople stęż. H2SO4.
Następnie probówkę oziębić zimną wodą i ostrożnie dodać po ściance 4 krople nasyconego roztworu FeSO4. Na
granice zetknięcia obu roztworów powstaje brązowa obrączka. Stosowane roztwory muszą być zimne, gdyż
siarczan nitrozowy żelaza (II) w wyższej temperaturze ulega rozkładowi wg reakcji:
Fe(NO)SO4 FeSO4 + NO
 25
4. Reakcja z Cu i kwasem siarkowym
Miedz
redukuje rozcieńczony kwas azotowy do tlenku azotu NO
3Cu + 8H+ + 2NO3- ®ð 3Cu2+ + 2NO­ð + 4H2O
2NO + O2 ®ð 2NO2­ð (tlen z powietrza)
Do roztworu azotanu dodajemy trochę stężonego kwasu H2SO4 i metaliczną miedz
.
Zawartość probówki ogrzewamy (pod wyciągiem). Wydziela się brunatny gaz, najlepiej
widoczny na tle białej kartki.
Wykonanie: Do 3 kropli badanego roztworu dodaj 3-4 wiórki Cu i 5 kropli stężonego H2SO4. Wstrząsaj lekko
probówką.
5. Difenyloamina (C6H5)2NH tworzy z jonami NO3- w stężonym H2SO4 niebieskie
zabarwienie, które powstaje na skutek utlenienia odczynnika przez powstający kwas azotowy.
Wykonanie: Do probówki wkroplić 2-3 krople roztworu difenyloaminy i 1 kroplę badanego roztworu. W
obecności jonów NO3- pojawi się ciemnoniebieskie zabarwienie.
Uwaga: Reakcja jest bardzo czuła, ale niespecyficzna. Taki sam efekt daje użycie innych utleniaczy np.: ClO3-,
AsO4-, NO2-.
Reakcja jonu siarczanowego (VI) SO42-
1. Roztwór azotanu(V) srebra AgNO3 wytrąca osad tylko ze stężonych roztworów
siarczanów(VI)
2Ag+ + SO42- ®ð Ag2SO4Å»ð
biały
2. Roztwór chlorku baru BaCl2 wytrąca krystaliczny osad siarczanu(VI) baru,
nierozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach mineralnych, rozpuszczalny w stężonym kwasie
siarkowym(VI) na gorÄ…co
Ba2+ + SO42- ®ð BaSO4Å»ð
biały
BaSO4 + H2SO4 ®ð Ba(HSO4)2
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 2 krople roztworu BaCl2.
3. Roztwór azotanu(V) ołowiu(II) Pb(NO3)2 wytrąca osad siarczanu(VI) ołowiu(II),
rozpuszczalny w stężonych ługach i w stężonym kwasie siarkowym(VI)
Pb2+ + SO42- ®ð PbSO4Å»ð
biały
PbSO4 + 4OH- ®ð PbO22- + SO42- + 2H2O
PbSO4 + H2SO4 ®ð Pb2+ + 2HSO4-
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 2 krople roztworu PbCl2.
Reakcje jonu fosforanowego (V) PO43-
Jon fosforanowy PO43- jest anionem kwasu ortofosforowego H3PO4. Jest to kwas średniej
mocy i jako kwas trójzasadowy jest zobojętniany trójstopniowo tworząc trzy rodzaje soli:
·ð fosforany trójmetaliczne (obojÄ™tne): np. Na3PO4, Ca3(PO4)2
·ð fosforany dwumetaliczne (kwaÅ›ne, wodorofosforan): np. Na2HPO4, CaHPO4
·ð Fosforany jednometaliczne (kwaÅ›ne, diwodorofosforan): np. NaH2PO4, Ca(H2PO4)2
 26
1. Roztwór chlorku baru BaCl2 wytrąca z roztworu Na2HPO4 biały osad BaHPO4,
rozpuszczalny w kwasach (z wyjÄ…tkiem H2SO4):
Ba2+ + HPO42- ®ð BaHPO4Å»ð
Jeśli te reakcję wykonujemy w obecności mocnych zasad lub NH4OH, jon HPO42- przechodzi
w jon PO43-:
HPO42- + OH- ®ð PO43- + H2O
W tym przypadku strÄ…ca siÄ™ osad Ba3(PO4)2:
3Ba2+ + 2PO43-®ð Ba3(PO4)2Å»ð
Osad ten rozpuszcza siÄ™ w kwasach tak samo jak BaHPO4.
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 1 kroplę 2 M NH4OH i 2 krople roztworu BaCl2 i wstrząśnij
probówką. Wytrąca się biały osad rozpuszczalny w 6 M HNO3.
2. Mieszanina magnezowa (MgCl2 +NH4Cl + NH3"H2O) wytrąca biały, krystaliczny osad
MgNH4PO4:
HPO42- + NH3"H2O + Mg2+ ®ð MgNH4PO4Å»ð + H2O
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 10 kropli mieszaniny magnezowej. Wytrąca się biały osad.
3. Roztwór molibdenianu amonowy (NH4)2MoO4 w HNO3 (1:1) wytrąca z roztworów
fosforanów charakterystyczny, żółty krystaliczny osad fosforomolibdenianu amonowego o
wzorze (NH4)3H4[P(Mo2O7)6].
Osad ten rozpuszcza się w nadmiarze fosforanów tworząc aniony zespolone i dlatego
odczynnik musi być użyty w dużym nadmiarze.
PO43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24H+ (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]“! + 10H2O
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 10-15 kropli (!) roztworu molibdenianu amonu. Powstaje
żółte zabarwienie roztworu. Probówkę wstrząśnij energicznie i odstaw na chwilę. Wytrąca się żółty krystaliczny
osad.
 27
CZ
ŚĆ PRAKTYCZNA
Ćwiczenie 2 polega na identyfikacji wybranych trzech kationów i czterech anionów.
Część I: Należy zapoznać się ze wszystkimi reakcjami oznaczanych kationów i anionów
wykonujÄ…c samodzielnie reakcje charakterystyczne. Potrzebne roztwory znajdujÄ… siÄ™ na sali
na półkach nad stołami laboratoryjnymi, w koszyczkach na stołach oraz pod wyciągiem. Po
zapoznaniu się z reakcjami należy zgłosić się do asystenta po zadanie.
Część II: W 3 probówkach otrzymanych od asystenta (każda zawiera roztwór jednej soli)
należy zidentyfikować znajdujące się w nich kation i anion. Identyfikację anionu należy
przeprowadzić wg opisanych zasad. Do probówek wlewać po kilka kropli badanego roztworu
i kroplami dodawać roztwory poszczególnych odczynników. Wyniki analizy przedstawić wg
podanego schematu
Nr Przebieg analizy Obserwacje Wnioski Wynik
probówki
1 Próbka + AgNO3 Biały osad I grupa
Osad + HNO3 Nie rozpuszcza siÄ™
Osad + NH3"H2O Rozpuszcza siÄ™ Cl-
Próbka + BaCl2 Brak osadu
Próbka + Pb(NO3)2 Biały osad
Osad + gorÄ…ca H2O Rozpuszcza siÄ™
Próbka + KMnO4, kwaśne Odbarwienie roztworu Cl-
środowisko
Reakcje w toku
Ag+ + Cl- AgCl“!
AgCl + 2NH3"H2O [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
Pb2+ + 2Cl- PbCl2“!
2MnO4- + 10Cl- + 16H+ 5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O Cl-
2 itd
Według podobnego schematu wykonać analizę kationów obecnych w probówce wykrywając
Ca2+, NH4+ lub K+. W przypadku kationu Ca2+ należy wykryć jego obecność w probówce w
reakcji z odczynnikiem grupowym IV grupy.
 28
ĆWICZENIE NR 3
Oznaczanie wodorotlenku sodowego NaOH
1. Przygotowanie mianowanego roztworu kwasu solnego
Kwas solny o stężeniu 0.1 mol/dm3 sporządza się przez rozcieńczenie stężonego roztworu
HCl ok. 35% masowych o gęstości 1.18 g/cm3. Sposób obliczenia objętości stężonego kwasu
solnego, którą należy wziąć do przygotowania 1l roztworu o stężeniu 0,1 mol/dm3 HCl jest
następujący: Z definicji stężenia wyrażonego w procentach masowych wynika, że 35 g HCl
100
znajduje siÄ™ w 100 g roztworu stężonego, tj. w =ð 84,7cm3 .
1,18
Masa 0.1 mol roztworu HCl wynosi 0.1 MHCl = 0.1*36,5 = 3.65 g HCl. Ta masa znajduje siÄ™
w następującej objętości stężonego kwasu solnego:
35 g HCl - 84,7 cm3
3,65×ð84,7
3,65 g HCl - Vx Vx= =ð 8,83cm3l
35
Należy, więc cylinderkiem odmierzyć 9 cm3 stężonego roztworu HCl i rozcieńczyć do
objętości 1 dm3 lub odpowiednio mniejszą objętość stężonego kwasu, jeśli przygotowujemy
0.5 lub 0.3 dm3 rozcieńczonego kwasu. Otrzymuje się w ten sposób roztwór o stężeniu
przybliżonym, którego dokładne miano ustala się przez miareczkowanie odważek sody
otrzymanej z NaHCO3. Podczas takiego miareczkowania wobec oranżu metylowego
przebiega reakcja:
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2
UWAGA! Przygotować 0.5 dm3 0.1 mol/dm3 kwasu solnego w butelce ze szlifowanym
korkiem.
 29
2. Nastawianie miana 0.1 mol/dm3 HCl na węglan sodowy.
Bezwodny węglan sodowy zawiera zwykle nieco wilgoci oraz kwaśnego węglanu sodowego.
Ogrzewanie w ciÄ…gu ok. godziny w temp. 270-300oC pozbawia sodÄ™ wilgoci oraz domieszek
NaHCO3 w wyniku termicznego rozkładu:
2 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
Ogrzewanie sody przeprowadza siÄ™ w tyglu porcelanowym w piecu elektrycznym
z regulowana temperaturÄ… lub w Å‚az
ni piaskowej ogrzewanej palnikiem gazowym.
Temperaturę sody w tyglu sprawdza się termometrem, który jednocześnie służy do mieszania,
co pewien czas zawartości tygla. Tygiel z wysuszoną sodą umieszcza się w eksykatorze, a po
ostudzeniu przesypuje się sodę do szczelnego naczynka wagowego, które także przechowuje
siÄ™ w eksykatorze.
Odważki sody powinny być takiej wielkości, aby podczas miareczkowania zużywano
z biurety 30-40 ml 0.1 mol/dm3 HCl. Miareczkowanie prowadzi się wobec oranżu
metylowego w sposób podany poniżej.
W naczynku wagowym odważa się dokładnie (przez odsypywanie) naważkę 0.15-0.20 g
Na2CO3 i przenosi ilościowo do kolbki stożkowej o pojemności 250 cm3. Odważony węglan
rozpuszcza się w ok. 60 cm3 wody destylowanej, dodaje 4 krople oranżu metylowego
i roztwór miareczkuje z biurety roztworem przygotowanego kwasu solnego. Miareczkowanie
prowadzi się aż do pojawienia się barwy cebulkowej, przejściowej miedzy żółtą i czerwoną.
Wykonuje siÄ™, co najmniej 3 oznaczenia.
Pod koniec miareczkowania roztwór jest nasycony CO2, który obniża nieco pH roztworu
NaCl. W przypadku trudności w ustaleniu końca miareczkowania należy przygotować
roztwór porównawczy, tzw. wzorzec (świadek) miareczkowania, którym jest roztwór
o objętości i stężeniu równych objętości i stężeniu roztworu miareczkowanego w końcu
miareczkowania.
 30
Stężenie kwasu oblicza się wg wzoru:
1000×ð mNa CO3
2
2
cHCl =ð ×ð
1 V ×ð106
gdzie: cHCl - stężenie molowe roztworu HCl; mNa CO3 - odważka Na2CO3,
2
V - objętość roztworu HCl zużyta na miareczkowanie odważki sody o masie mNa CO3 .
2
3. Oznaczenie NaOH
Otrzymane zadanie (próbkę) rozcieńcza się wodą destylowaną do kreski w kolbie miarowej
o objętości 250 cm3 i dokładnie miesza. Następnie odmierza się pipetą 25 cm3 tego roztworu
do kolbki stożkowej, dodaje 2-3 krople oranżu metylowego i miareczkuje przygotowanym
roztworem kwasu solnego (ok. 0.1 mol/dm3) do zmiany barwy z żółtej na cebulkową.
Wynik oblicza siÄ™ z wzoru:
cHClVHCl cHClVHCl
mNaOH =ð ×ðMNaOH =ð ×ð40
1000 1000
gdzie: cHCl - stężenie molowe HCl;
VHCl - objętość roztworu HCl zużyta podczas miareczkowania.
 31
CWICZENIE NR 4
Kompleksometryczne oznaczanie cynku.
/. Mianowany roztwór EDTA
Jeżeli dysponuje się odpowiednio czystym wersenianem disodowym to można roztwór EDTA
przygotować przez rozpuszczenie w wodzie odpowiedniej odważki dwuwodnej soli. Nie
należy jednak wersenianu suszyć, ponieważ bezwodna sól jest higroskopijna i musi być
przechowywana w eksykatorze nad P2O5, ale sól uwodniona jest trwała w dużym zakresie
wilgotności powietrza.
Masa molowa wersenianu disodowego Na2H2Y2·H2O wynosi 372.10 g/mol.
Do przygotowania roztworu o stężeniu 0.05 mol/dm3 należy rozpuścić 18.6050 g
Na2H2Y2·H2O w wodzie i rozcieÅ„czyć wodÄ… do objÄ™toÅ›ci 1 dm3.
W przypadku związku o mniejszej lub niepewnej czystości należy nastawić jego miano
stosując odpowiednie substancje wzorcowe. Substancje wzorcowe, które zostały
z pozytywnymi wynikami zastosowane do nastawiania miana roztworów EDTA, można
podzielić na dwie grupy:
1/ metale i tlenki organiczne (Mg, Cu, Ni, Zn, Cd, MgO, PbO, ZnO);
2/ nieorganiczne sole bezwodne (MgSO4, CaCO3, PbCl2, Pb(NO3)2).
Najlepiej ustalać miano roztworu EDTA na roztwór wzorcowy oznaczanego metalu
w warunkach określonej metody. Nie jest to jednak regułą w kompleksometrii. Z substancji
wzorcowych często stosowany jest węglan wapnia.
W miareczkowaniach kompleksometrycznych stosuje się najczęściej roztwory o stężeniach
0.1-0.01 mol/dm3. Duża czułość wskaz
ników kompleksometrycznych umożliwia stosowanie
roztworów nawet o stężeniu 0.001 mol/dm3.
2. Oznaczanie cynku
Jony cynkowe miareczkuje się roztworem EDTA w środowisku buforu (NH4Cl-NH3)
wobec czerni eriochromowej jako wskaz
nika.
Oznaczaniu cynku przeszkadzajÄ… przede wszystkim jony miedzi, niklu i kobaltu. Metale te
oraz żelazo (po zredukowaniu do Fe(II) kwasem askorbinowym) maskuje się
przeprowadzając je w trwałe kompleksy cyjankowe. Dodany cyjanek potasowy przeprowadza
także cynk w kompleks cyjankowy. Cynk demaskuje się, (czyli uwalnia z kompleksu
cyjankowego) za pomocą aldehydu mrówkowego. Aldehyd wiąże cyjanki w trwałą
 32
cyjanohydrynę uwalniając jony cynkowe, które można teraz odmiareczkować roztworem
EDTA. Podobnie jak cynk zachowuje się kadm. Glin oraz żelazo(III) można maskować
fluorkami. Fluorki wiążą jony wapnia i magnezu w trudno rozpuszczalne związki.
Odczynniki:
1. EDTA, 0,05 mol/dm3
2. Roztwór buforowy o pH ok. 10.
Rozpuścić 70 g chlorku amonowego cz.d.a. w wodzie, dodać 570 dm3 stężonego
amoniaku i rozcieńczyć roztwór wodą do 1 dm3.
3. Czerń eriochromowa T
Zmieszać dokładnie przez roztarcie w moz
dzierzu porcelanowym 0.10 g czerni
eriochromowej T z 20 g chlorku sodowego czda. Przechowywać mieszaninę
w szklanym naczyniu z doszlifowanym korkiem.
Wykonanie oznaczenia
Otrzymane zadanie (badany roztwór) rozcieńczyć wodą w kolbie miarowej do objętości
250 cm3. Pobrać 25 cm3 do kolby stożkowej o poj. 250 cm3 i rozcieńczyć wodą destylowaną
do ok. 60 cm3. Do prawie obojętnego roztworu dodać 5 cm3 roztworu buforowego, szczyptę
mieszaniny czerni eriochromowej T z NaCl i miareczkować roztworem EDTA do zmiany
zabarwienia roztworu miareczkowanego z różowofiołkowego na niebieskie.
Miareczkować w obecności świadka (niebieskiego roztworu przemiareczkowanego).
Obliczenia
Zawartość cynku w g obliczyć ze wzoru:
cEDTA VEDTA
65.37
=
mZn
1000
Reakcje zachodzÄ…ce w roztworze podczas oznaczania cynku
W roztworach wodnych metale znajdują się nie w postaci wodnych jonów, lecz w postaci
akwakompleksów, tj. kompleksów, w których ligandami są cząsteczki wody Reakcje
tworzenia się kompleksu można przedstawić równaniem ogólnym
[M(H2O)x]n+ + Lp- MLn-p + xH2O
Reakcja tworzenia kompleksów z EDTA jest zgodna z tym równaniem. Sól sodowa kwasu
etylenodiaminotetraoctowego w roztworze wodnym dysocjuje na jony
Na2H2Y H2Y2- + 2Na+
 33
Jon H2Y2- ma silne właściwości kompleksotwórcze i reaguje z kationami Mn+ zgodnie
z następującym równaniem:
[M(H2O)x]n+ + H2Y2- "! MYn-4 + 2H3O+ + (x-2)H2O
Trwałość kompleksów EDTA zależy od czynników wewnętrznych tj. właściwości danego
kationu, ale również od czynników zewnętrznych jak pH roztworu. Wzrost stężenia jonów H+
powoduje przesuwa równowagę reakcji w kierunku substratów, co powoduje zmniejszenie
trwałości kompleksu:
Mn+ + H2Y2- "! MYn-4 + 2H+
Oznaczanie metali (Ca, Mg, Zn) odbywa się w obecności czerni eriochromowej T,
zachowujÄ…cej siÄ™ jak wskaz
nik alkacymetryczny mający dwa przejścia barwne
odpowiadające dwustopniowej dysocjacji protonów:
Oznaczenie wykonuje się najczęściej w roztworach o pH 10, przy którym następuje
wyraz
na zmiana barwy.
pH 6.3
pH 11.5
HF2- F3-
H2F-
pomarańczowy
niebieski
różowy
Reakcje zachodzÄ…ce w roztworze podczas oznaczania cynku:
a) reakcja ze wskaz
nikiem
Zn2+ + HF2-
ZnF- + H+
niebieski
winnoczerwony
b) reakcja podczas miareczkowania EDTA
ZnY2- + HF2- + H+
ZnF- + H2Y2-
niebieski
winnoczerwony bezbarwny
W czasie miareczkowania następuje zmiana barwy z czerwonej (barwa kompleksu cynku ze
wskaz
nikiem) na niebieską, charakterystyczną dla jonów czerni eriochromowej.
WydzielajÄ…ce siÄ™ w tej reakcji jony H+ zostajÄ… zwiÄ…zane przez bufor.
 34
ĆWICZENIE NR 5.
Spektrofotometryczne oznaczanie żelaza(III) metodą tiocyjanianową
1. Zasada oznaczenia żelaza metodą tiocyjanianową (rodankową)
Jon żelazowy tworzy z jonami tiocyjanianowymi (rodankowymi) zabarwienie
krwistoczerwone. Przy małej ilości jonów tiocyjanianowych powstaje początkowo FeSCN2-, a
zwiększenie ich stężenia prowadzi do powstania jonu [Fe(SCN)6]3-. Intensywność barwy
roztworu zależy od stężenia jonów SCN- i od innych czynników. W obecności dużego
nadmiaru jonów tiocyjanianowych roztwór podlega prawu Beera w szerokim zakresie stężeń.
Reakcję należy wykonywać w środowisku kwaśnym, najlepiej od kwasu azotowego, w celu
cofnięcia hydrolizy jonu żelazowego
Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3“! + 3H+
W wykonaniu oznaczenia przeszkadza obecność wielu anionów i kationów. Szereg
anionów tworzy z jonami żelazowymi jony zespolone, jak np. fluorki, fosforany, chlorki,
winiany, arseniany, octany. Z tego względu w razie nieobecności dużego nadmiaru t ych
anionów najlepiej jest strącić najpierw żelazo amoniakiem w postaci Fe(OH)3, następnie osad
rozpuścić w kwasie azotowym i w otrzymanym roztworze kolorymetrycznie oznaczyć
żelazo.
W wykonaniu oznaczenia przeszkadza obecność kationów tworzących osady i kompleksy z
jonami tiocyjanianowymi. Należą tu: Hg2+ (tworzą Hg(SCN)2 i [Hg(SCN)4]2-, dopuszczalna
zawartość 1 mg/ml), Cd2+, Zn2+, Mn2+, Ag+,Cu2+', Bi3+, Co2+, Ni2+,Cr3+ i inne.
Pod nieobecność podanych wyżej jonów można oznaczyć metodą tiocyjanianową nawet
2.5 µg Fe w 50 cm3 roztworu. Do oznaczenia najodpowiedniejsze sÄ… stężenia żelaza od
0.04 do 0.1 mg w 50 cm3.
Barwa roztworu po pewnym czasie słabnie wskutek redukcji jonów Fe3+ przez jony SCN-.
W eterze, acetonie i innych rozpuszczalnikach organicznych kompleks tiocyjaniano-żelazowy
jest znacznie trwalszy. Z tego względu podczas oznaczania bardzo małych ilości żelaza,
prowadzi siÄ™ oznaczania w roztworze zawierajÄ…cym 50% acetonu. Kompleks tiocyjaniano-
żelazowy można również ekstrahować eterem (lub alkoholem izoamylowym)
i prowadzić oznaczenie w tym rozpuszczalniku. Czułość metody tiocyjanianowej (rodankowej)
wzrasta 2-3 krotnie przez zastosowanie rozpuszczalnika organicznego zamiast wody.
 35
Natężenie barwy porównuje się z roztworem wzorcowym, zawierającym znaną ilość żelaza
Roztwór wzorcowy sporzÄ…dza siÄ™ zwykle z naważki Fe2(SO4)3·(NH4)2SO4·24H2O lub
FeNH4(SO4)2·12H2O.
Wykonanie oznaczenia.
1. Sporządzenie roztworu wzorcowego żelaza..
Jeden mol, tj. 481.98 g FeNH4(SO4)2·12 H2O uwodnionego siarczanu żelazowo-
amonowego zawiera 55.85 g Fe. Zwykle sporządza się roztwór podstawowy zawierający
0.1 mg Fe w 1 cm3. W tym celu rozpuszcza siÄ™ w wodzie destylowanej zakwaszonej 10 cm3
stężonego HNO3 odważkÄ™ 0.4317 g soli FeNH4(SO4)2·12 H2O i rozcieÅ„cza wodÄ… do
objętości 1 dm3.
Jeżeli potrzebny jest roztwór wzorcowy o stężeniu 0.01 mg Fe/cm3 to wówczas 25 cm3
roztworu podstawowego przenosi się do kolby miarowej o pojemności 250 cm3, dodaje 5
cm3 stężonego HNO3 i rozcieńcza wodą destylowaną do kreski.
2. Przygotowanie krzywej wzorcowej
Do pięciu kolb miarowych o pojemności 50 cm3 zawierających 25 cm3 acetonu dodać kolejno
0.125-1.5 cm3 roztworów żelaza o stężeniu 0.1 mg Fe/ cm3, następnie dodać po 10 ml 10%
NH4SCN (do każdej kolby), uzupełnić wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszać
Zmierzyć absorbancję otrzymanych roztworów wzorcowych na kolorymetrze wobec wody,
jako odnośnika przy długości fali .= 495 nm (Rys. 1). Należy uważać, aby roztwory nie były
poddawane bezpośredniemu działaniu promieni słonecznych.
Rys. 1. Widmo spektralne kompleksu tiocyjanianożelazowego(III).
 36
Na podstawie otrzymanych wyników wykreśla się krzywą wzorcową (kalibracji) w jednym z
układów: absorbancja vs. stężenie Fe w roztworze lub absorbancja vs masa Fe w
roztworze (przy stałej objętości roztworu V=50 cm3).
 37
 38
3 Oznaczanie żelaza w badanej próbie
Do otrzymanego w kolbie miarowej na 50 cm3 zadania zawierającego nieznaną ilość żelaza
dodać: 25 cm3 acetonu, 10 cm3 roztworu 10%-owego roztworu NH4SCN, uzupełnić roztwór
wodą destylowaną do kreski i dokładnie wymieszać.
Zmierzyć absorpcję otrzymanego roztworu na spektrofotometrze wobec wody, jako odnośnika
Należy uważać, aby roztwory nie były poddawane bezpośredniemu działaniu promieni
słonecznych.
Na podstawie przygotowanej krzywej wzorcowej (kalibracji) obliczyć masę żelaza w
otrzymanym od asystenta roztworze do analizy ( w badanej próbie).
mFe [mg] = ( cx)·50
gdzie
cx- stężenie Fe odczytane z wykresu A = f(cFe)
lub odczytanej z wykresu A = f(mFe)
 39
 40
 41