CHEMIA NIEORGANICZNA II  LABORATORIUM
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW GRUPY II
Ba2+ , Sr2+, Ca2+
I. BAR, Ba
Bar jest srebrzystobiałym metalem, le\
ącym po lewej stronie wodoru w szeregu napięciowym metali.
Reaguje z wodą w temperaturze pokojowej z wydzieleniem wodoru:
Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2
Ba(OH)2 rozpuszcza się równie\
częściowo w wodzie.
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Ba2+
1. Reakcja kationu Ba2+ z (NH4)2 CO3
Ba2+ + CO32- = BaCO3
1.1. Roztwarzanie wytrąconego osadu w roztworze CH3COOH
BaCO3 + 2CH3COOH = Ba2+ + CO2 + H2O + 2CH3COO-
1.2. Roztwarzanie wytrąconego osadu w HCl
BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2 + H2O
2. Reakcja kationu Ba2+ z rozcieńczonym H2SO4
Ba2+ + SO42- = BaSO4
2.1. Przeprowadzenie wytrąconego BaSO4 w BaCO3
BaSO4 + CO32- = BaCO3 + SO42-
Wykonanie: Wytrącony osad BaSO4 przemyć dwukrotnie wodą destylowaną przez dekantację. Do
tak przemytego osadu w probówce szklanej dodać ok. 1 cm3 wody destylowanej a następnie ły\
eczkę
stałego Na2CO3, wymieszać i ogrzewać na łaz
ni wodnej ok. 10 minut. Po schłodzeniu, do probówki
z osadem dodać rozcieńczony kwas solny.
3. Reakcja kationu Ba2+ z K2Cr2O7
2Ba2+ + Cr2O72- + H2O = 2BaCrO4 + 2H+
Wykonanie: do probówki wprowadzić ok. 0,5 cm3 roztworu związku baru, 0,5 cm3 wody
destylowanej, dodać ły\
eczkę stałego CH3COONa i 0,5 cm3 roztworu K2Cr2O7.
3.1. Rozpuszczanie wytrąconego osadu w kwasie octowym
1
4. Reakcja kationu Ba2+ z wodą gipsową (nasycony roztwór CaSO4)
Ba2+ + SO42- = BaSO4
5. Reakcja kationu Ba2+ ze szczawianami
Ba2+ + C2O42- = BaC2O4
Szczawian baru roztwarza się w rozcieńczonych kwasach mineralnych a nawet w 6 M kwasie
octowym (w przeciwieństwie do szczawianu wapnia).
6. Barwienie płomienia przez związki baru
Wykonanie: drucik platynowy zanurzyć w stę\
onym kwasie solnym a następnie wprowadzić do
redukcyjnej części palnika gazowego (niebieski sto\
ek). Czynność tę powtórzyć. Tak oczyszczony
drucik platynowy zanurzyć w roztworze związku baru i wprowadzić do redukcyjnej części palnika
gazowego.
II. STRONT, Sr
Stront jest srebrzystobiałym metalem roztwarzającym się w kwasach mineralnych i w wodzie
z wydzieleniem wodoru:
Sr + H2O = Sr2+ + H2
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Sr2+
1. Reakcja kationu Sr2+ z (NH4 )2CO3
Sr2+ + CO32- = SrCO3
Węglan strontu, podobnie jak węglan wapnia roztwarza się w kwasach mineralnych oraz w kwasie
octowym. Natomiast w wodzie rozpuszcza się trudniej ni\
BaCO3.
2. Reakcja kationu Sr2+ z rozcieńczonym H2SO4
Sr2+ + SO42- = SrSO4
W przeciwieństwie do BaSO4 siarczan strontu nieznacznie rozpuszcza się w wodzie.
3. Reakcja kationu Sr2+ z wodą gipsową
Sr2+ + SO42- = SrSO4
4. Reakcja kationu Sr2+ ze szczawianami
Sr2+ + C2O42- = SrC2O4
Szczawian strontu jest trudniej rozpuszczalny w wodzie ni\
szczawian baru.
5. Barwienie płomienia przez związki strontu
2
III. WAPC
, Ca
Wapń reaguje z kwasami i z wodą analogicznie jak bar i stront.
REAKCJE CHARAKTERYSRYCZNE KATIONU Ca2+
1. Reakcja kationu Ca2+ z (NH4)2 CO3
Ca2+ + CO32- = CaCO3
Węglan wapnia jest najtrudniej rozpuszczalny w wodzie ze wszystkich węglanów wapniowców.
2. Reakcja kationu Ca2+ z (NH4)2C2O4
Ca2+ + C2O42- = CaC2O4
Szczawian wapnia jest najtrudniej rozpuszczalny w wodzie ze wszystkich wapniowców.
2.1 Roztwarzanie wytrąconego osadu w CH3COOH
3. Reakcja kationu Ca2+ z K4[Fe(CN)6]
Ca2+ + 2NH4+ + Fe(CN)64- = Ca(NH4)2[Fe(CN)6]
Wykonanie: do probówki szklanej wprowadzić ok. 0,5 cm3 roztworu związku wapnia, dodać ok. 0,5
cm3 wody destylowanej, ły\
eczką dodać tyle stałego NH4Cl, aby roztwór był nasycony chlorkiem
amonowym a następnie ok. 0,5 cm3 świe\
o przygotowanego roztworu K4[Fe(CN)6] i ogrzewać
w łaz
ni wodnej.
4. Barwienie płomienia przez związki wapnia
WSKAZÓWKI DOTYCZ
CE WYKONYWANIA REAKCJI CHARAKTERYSTYCZNYCH.
1. Wszystkie reakcje charakterystyczne, chyba \
e podano inaczej, nale\
y wykonywać w następujący
sposób: pobieramy ok. 5 kropli roztworu wodnego danego kationu, dodajemy ok. 0,5 cm3 wody
destylowanej a następnie ok. 0,5 cm3 roztworu odczynnika chemicznego, z którym wykonujemy
reakcję.
2. Je\
eli badamy roztwarzanie wytrąconego osadu to postępujemy następująco:
wytrącony osad przemywamy dwukrotnie 1 cm3 wody destylowanej. Za ka\
dym razem zostawiamy
zawartość probówki na kilka minut w statywie aby osad opadł na dno probówki. Następnie zlać
ostro\
nie roztwór nad osadem do drugiej czystej probówki. Dopiero do tak przemytego osadu
dodajemy odczynnika za pomocą którego roztwarzamy osad.
3
ANALIZA SYSTEMATYCZNA KATIONÓW II GRUPY
Ba2+, Sr2+, Ca2+
Do 1 cm3 roztworu zawierającego kationy II (roztwór A po oddzieleniu kationów I grupy) grupy dodaje się 10
kropel 2M H2SO4 i odparowuje prawie do sucha w parowniczce porcelanowej (w celu usunięcia HCl).
Odparowanie nale\
y prowadzić na siatce azbestowej, na małym płomieniu palnika pod wyciągiem. Po
ostygnięciu do pozostałości dodaje się 5 cm3 wody destylowanej i przenosi do probówki wirówkowej.
Parowniczkę przemywamy niewielka ilością 2M H2SO4 i zawartość dołączamy do probówki wirówkowej.
Odwirować.
Ba2+, Sr2+, Ca2+
+
2M H2SO4
Osad I Roztwór B
PbSO4, BaSO4, SrSO4, CaSO4 Kationy grupy III i IV
Na początku nale\
y sprawdzić, czy wytrącony osad I zawiera PbSO4. W tym celu do osadu I dodajemy 1-2
cm3 6 M NaOH, dokładnie miesza bagietką i odwirowuje. Roztwór z nad osadu zlewa się do drugiej
probówki i po zakwaszeniu kwasem octowym sprawdza na obecność jonów Pb2+ przez dodanie roztworu
K2CrO4. Wytrącenie się \
ółtego osadu PbCrO4 świadczy o obecności jonów Pb2+. Je\
eli stwierdzono
obecność jonów Pb2+ osad I , zawierający siarczany(VI) kationów II grupy ponownie przemywa się 5 cm3 6
M NaOH, odwirowuje i roztwór znad osadu wylewa do zbiornika na metale cię\
kie.
Osad I
BaSO4, SrSO4, CaSO4, ewent. PbSO4
+
6M NaOH
Osad II Roztwór 2
BaSO4, SrSO4, CaSO4 Pb(OH)42-
Osad II, zawierający CaSO4, BaSO4 i SrSO4 przemywa się kilkoma cm3 2M H2SO4 i przeprowadza w
węglany w następujący sposób:
Do osadu siarczanów(VI) wapniowców w probówce szklanej (osad II) dodaje się 5 cm3 wody destylowanej
oraz 2-3 ły\
eczki stałego Na2CO3 i ogrzewa na wrzącej łaz
ni wodnej przez 10 minut, często mieszając
bagietką. Po schłodzeniu przenieść zawartość do probówki wirówkowej i odwirować.
Roztwór po odwirowaniu wylać do pojemnika na metale cię\
kie. Osad po odwirowaniu przenieść do
probówki szklanej, dodać ponownie 5 cm3 wody destylowanej oraz 2 3 ły\
eczki stałego Na2CO3. Ogrzewać
na wrzącej łaz
ni wodnej, mieszając bagietką.
Zawartość szklanej probówki przenieść, po schłodzeniu, do probówki wirówkowej i odwirować. Roztwór po
odwirowaniu wylać do pojemnika na metale cię\
kie.
Zaleca się wykonanie jeszcze trzeciej operacji ogrzewania ze stałym Na2CO3.
4
Osad II
BaSO4, SrSO4, CaSO4
+
Na2CO3(s), ogrzewanie
Osad III
BaCO3 , SrCO3, CaCO3
Osad III poddaje się dalszej analizie na wykrywanie kationów II grupy. W tym celu osad III roztwarza się w
6 M kwasie octowym.
Osad III
BaCO3 , SrCO3, CaCO3
+
6M CH3COOH
Roztwór 3
Ca2+, Sr2+, Ba2+
W niewielkiej części roztworu 3 (0,5 cm3) sprawdza się obecność jonów Ba2+ za pomocą roztworu K2CrO4.
Je\
eli zostanie stwierdzona obecność jonu Ba2+, do całego roztworu III dodajemy roztworu K2CrO4 i
odwirowuje.
Roztwór 3
Ca2+, Sr2+, Ba2+
+
r-r K2CrO4
Osad IV Roztwór 4
BaCrO4 Sr2+, Ca2+
Do osadu IV, BaCrO4 dodaje się w nadmiarze 3,0 M NaOH w celu ewentualnego usunięcia PbCrO4 i po
odwirowaniu i przemyciu rozpuszcza w 3,0 M HCl i bada na obecność Ba2+ wykonując reakcje z kwasem
siarkowym i barwienie płomienia palnika.
Do roztworu 4 zawierającego kationy Ca2+ i Sr2+ dodajemy kilka kropli NH4Cl i 8 10 kropli K4[Fe(CN)6].
Czeka się około 5 minut do wytrącenia białego osadu świadczącego o obecności jonów Ca2+.
Po odwirowaniu wytrąconego osadu dodaje się 1 cm3 (NH4)2SO4. Wytrącenie się białego, krystalicznego
osadu (najczęściej po pewnym czasie) świadczy o obecności jonów Sr2+.
Wytracony biały osad SrSO4 mo\
na przemyć wodą destylowaną, zwil\
yć stę\
onym HCl i bada na
zabarwienie płomienia palnika.
5