1
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska
Katedra Systemów Inżynierii Środowiska
LABORATORIUM ANALIZY
JAKOÅšCIOWEJ
 2
OBOWI
ZUJ
CY ZAKRES MATERIAA
U
Podstawowe wiadomości z chemii wymagane od studentów, niezbędne do rozpoczęcia
laboratorium
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.
I. Kolokwium
1. WÅ‚asnoÅ›ci kwasów i zasad. PojÄ™cie kwasu i zasady wg Arheniusa i Brönsteda - Lowry.
Dysocjacja elektrolityczna kwasów, zasad i soli. Stopień dysocjacji. Mocne i słabe
elektrolity. Hydroliza soli
2. Charakterystyka kwasu siarkowego, azotowego, solnego oraz zasad: sodowej, potasowej i
amonowej.
3. Reakcje umożliwiające wykrycie kwasów: siarkowego, azotowego, solnego i octowego
oraz zasad: sodowej, potasowej i amonowej /równania reakcji, barwy i rozpuszczalność
osadów/.
4. Cel i metody analizy jakościowej.
5. Rodzaje odczynników w analizie .
II. Kolokwium
1. Podział kationów na grupy analityczne - odczynniki grupowe. Tioacetamid.
2. Reakcje charakterystyczne I, II, grupy kationów /równania reakcji, kolory osadów,
rozpuszczalność osadów/.
III. Kolokwium
1. III grupa kationów - odczynnik grupowy i reakcje charakterystyczne /równania reakcji,
barwy i rozpuszczalność osadów/.
2. Reakcja hydrolizy siarczku amonu i jej konsekwencje dla toku analizy.
IV. Kolokwium
1. IV i V grupa kationów - odczynnik grupowy i reakcje charakterystyczne /równania reakcji,
barwy i rozpuszczalność osadów
2. Reakcja hydrolizy węglanu amonowego i jej konsekwencje dla toku analizy.
 3
V. Kolokwium
1. Podział anionów na grupy analityczne.
2. Reakcje charakterystyczne chlorków, siarczanów(VI), azotanów(V) i fosforanów(V).
Materiały do przygotowania
1. Instrukcja:  Laboratorium chemii jakościowej
2. B.Jankiewicz, I. Ludomirska, A.Korczyński - Analiza jakościowa. Skrypt
PolitechnikiA
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 analityczne z elementami analizy instrumentalnej. PZWL,
Warszawa 1972.
5. W.N.Aleksiejew - Analiza Jakościowa. /IV wydanie/, PWN, Warszawa 1968.
6. J. Masłowska, R. Sołoniewicz  Schematy analizy jakościowej kationów /III wydanie/, .
Skrypt Politechniki A
ódzkiej, A
ódz
1994.
7. F. Domka, J. Jasiczak  Chemia ogólna: analiza jakościowa, (II wydanie),
Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań 2004.
Wiadomości wstępne
JAKOÅšCIOWA ANALIZA NIEORGANICZNA
Przedmiot chemii analitycznej. Cel i metody analizy jakościowej
Definicja chemii analitycznej:
Jest to nauka stosowana, zajmująca się odkrywaniem i formułowaniem praw,
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… i
·ð AnalizÄ™ instrumentalnÄ….
Metody analizy chemicznej i instrumentalnej stosuje siÄ™ do:
·ð identyfikacji skÅ‚adników badanej substancji (analiza jakoÅ›ciowa)
 4
·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.
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/×ðcm3. 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,
·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.
Podział analizy jakościowej na analizę kationów i anionów, a tych - na grupy
analityczne, stanowi duże ułatwienie w przebiegu analizy.
 5
ĆWICZENIE NR 1:
Identyfikacja i własności podstawowych kwasów i zasad.
Zagadnienia teoretyczne - własności kwasów i zasad, dysocjacja elektrolityczna
kwasów i zasad, stała i stopień dysocjacji, mocne i słabe kwasy i zasady.
Wiadomości ogólne
Za podstawę klasyfikacji różnych substancji chemicznych na kwasy i zasady oraz
takie które nie są kwasami ani zasadami początkowo przyjęto spostrzeżenia z badań
doświadczalnych. Badania substancji ujawniły wspólne charakterystyczne cechy kwasów i
zasad. Za typowe własności kwasowe przyjęto: kwaśny smak roztworów, zmiany
zabarwienia barwników roślinnych (np. lakmusu) oraz specyficzne działanie na metale i
alkalia połączone często z wydzieleniem gazowego wodoru. Także roztwory wodne
wodorotlenków posiadają typowe własności np. gorzki smak, są śliskie w dotyku i
zobojętniają kwasy.
Istnieje wiele substancji o własnościach podobnych do własności kwasów lub zasad,
które jednakże nimi nie są. Obecnie klasyfikacja substancji na kwasy i zasady opiera się na
powiązaniu własności kwasowo-zasadowych ze strukturą cząsteczkową i jonową. Istnieje
szereg teorii kwasów i zasad. Najstarszą z nich jest teoria Arrheniusa (1884) definiująca
kwasy jako substancje odszczepiajÄ…ce w roztworach wodnych jony wodorowe H+ zaÅ› zasady
odszczepiajÄ… jony wodorotlenowe OH-. Obecnie powszechnÄ… jest teoria Brönsteda -
Lowry ego (1923) wg której kwasy określa się jako substancje zdolne do oddawania protonu
H+ (donory protonu), natomiast zasady jako substancje zdolne do przyłączenia protonu
(akceptory protonu). Kwas HA odajÄ…c proton H+ staje siÄ™ zasadÄ….
HA Ûð H+ + A-
kwas zasada
W przemyśle chemicznym jak również w laboratorium chemicznym stosuje się wiele
różnych kwasów i zasad. Do najważniejszych z nich należą kwasy: siarkowy, solny i azotowy
oraz zasady: sodowa, potasowa i amonowa. Oczywiście w procesach przemysłowych nie
zawsze są potrzebne roztwory o wysokiej czystości, jaka jest wymagana dla odczynników
laboratoryjnych.
Krótka charakterystyka niektórych kwasów i zasad.
Kwas siarkowy H2SO4 jest gęstą, oleistą cieczą o gęstości 1.84 g/cm3. W przemyśle
używany jest jako stężony kwas siarkowy 93.2% -owy. Laboratoryjny czysty kwas jest
 6
ok. 98% owym roztworem. Bardziej stężony roztwór kwasu tj. 100%- owy H2SO4 istnieje pod
nazwą oleum i zawiera wolny trójtlenek siarki.
Wszelkie operacje z kwasem siarkowym należy wykonywać z dużą ostrożnością
z uwagi na jego silne właściwości żrące.
Stężony kwas siarkowy jest odczynnikiem utleniającym (zwłaszcza na gorąco)
i doskonałym środkiem odwadniającym.
Kwas solny HCl jest roztworem chlorowodoru w wodzie. Stężony kwas solny jest
38 %- owym roztworem o gęstości 1.19 g/cm3. Podczas ogrzewania stężenie kwasu obniża się
do ok. 20 % HCl, co odpowiada mieszaninie azeotropowej o temperaturze wrzenia 110oC.
Kwas solny jest kwasem nieutleniajÄ…cym; rozpuszcza metale aktywne chemicznie
takie jak np.: Fe, Zn, Al, Mg.
Mieszanina stężonych kwasów solnego i azotowego (w stosunku objętościowym 3:1)
tzw. woda królewska jest silnym środkiem utleniającym.
Kwas solny tak silnie koroduje metale, że musi być przepompowywany przez rury
szklane lub plastikowe i w takich naczyniach należy go przechowywać. Handlowy kwas solny
jest zwykle zabarwiony na kolor żółtobrunatny wskutek obecności żelaza oraz innych
zanieczyszczeń.
Kwas azotowy HNO3 stężony jest 68 %-owym roztworem HNO3 w wodzie
o gęstości 1.4 g/cm3. Jest nietrwały, rozkłada się już w temperaturze pokojowej wydzielając
NO2. Tlenek ten nadaje roztworowi brunatno-żółte zabarwienie, które jest charakterystyczne
dla kwasu azotowego przechowywanego przez pewien okres czasu. Stężony kwas azotowy
ma silne własności utleniające i rozpuszcza m.in. Ag, As, Bi, Cu. Stężony kwas azotowy nie
rozpuszcza żelaza, glinu i chromu, ponieważ na powierzchni tych metali powstaje cienka
warstewka tlenku chroniąca metal przed działaniem kwasu (pasywacją).
Stężony kwas azotowy działa silnie żrąco na ciało ludzkie powodując trudno gojące
się oparzenia. Rozcieńczony reaguje z białkami skóry tworząc tzw. kwasy ksantoproteinowe
barwiące skórę na kolor żółtobrunatny. Natomiast tlenki azotu są silnie trujące i działają
drażniąco na przewód oddechowy.
Wodorotlenek sodowy NaOH jest dostarczany do laboratorium w postaci lasek lub
granulek. W obu postaciach chłonie wilgoć z powietrza i na jego powierzchni tworzy się
szybko nasycony roztwór wodorotlenku sodowego o własnościach silnie żrących.
Roztwór nasycony w wodzie o stężeniu 20 mol/dm3 posiada gęstość 1.55 g/cm3.
Wodorotlenek sodowy nazywa się potocznie sodą żrącą, a jego roztwór ługiem sodowym.
Mają one wiele cennych zastosowań zarówno w laboratorium jak i w przemyśle
 7
(np. do produkcji mydła i środków piorących, oczyszczania olejów roślinnych, w przemyśle
papierniczym).
Wodorotlenek potasowy KOH ze względu na stosunkowo wysoką cenę ma
mniejsze zastosowanie w przemyśle chemicznym, natomiast jest powszechnie używany
w laboratorium. Jest silnie higroskopijny i bardzo dobrze pochłania dwutlenek węgla.
Nasycony roztwór wodorotlenku potasowego w wodzie (ok. 52%-owy) posiada gęstość
1.53 g/cm3.
Woda amoniakalna NH3"H2O dawniej nazywana niepoprawnie zasadÄ…
amonową NH4OH powstaje w wyniku wychwytywania protonów przez amoniak i tworzenia
jonów amonowych dlatego w roztworze powstaje nadmiar jonów wodorotlenowych.
NH3 + H2O ®ð NH4+ + OH-
Amoniak jest wrzÄ…cym gazem w temperaturze - 33.4°C. Pod ciÅ›nieniem ok. 10 atm.
skrapla siÄ™ w temperaturze 25°C. Dobrze rozpuszcza siÄ™ w wodzie. Stężony roztwór wodny
amoniaku zwany wodÄ… amoniakalnÄ… (NH3·H2O) o gÄ™stoÅ›ci 0.88 g/cm3 zawiera ok. 34 %mas.
NH3 co odpowiada stężeniu 17.7 mol/dm3.
Wykonanie ćwiczenia
Do probówki pobrać po kilka kropli roztworów rozcieńczonych kwasów HCl, HNO3,
H2SO4 i CH3COOH oraz zasad NaOH, KOH i NH3"H2O.
1) sprawdzić odczyn za pomocą wskaz
nika pH (papierka wskaz
nikowego)
2) przeprowadzić reakcje wg schematu (str.4) zapisując jednocześnie równania
zachodzących w roztworze reakcji wg załączonej tabeli.
Uwaga: Równania reakcji odpowiednich kationów (dla zasad) i anionów
(dla kwasów) są podane przy następnych ćwiczeniach.
 8
Kwas lub Odczynniki i czynności Obserwacje i równanie reakcji
zasada
2 krople 1) 2 krople r-ru AgNO3
1) Cl- + Ag+ ®ð AgCl“! biaÅ‚y osad
2 M HCl 2) wytrącony osad rozpuścić w r-rze
2) AgCl + 2 NH3"H2O
NH3"H2O (ok. 6 kropli) i ponownie
[Ag(NH3)2]Cl
wytrącić za pomocą 6 M. HNO3
[Ag(NH3)2]Cl + 2 HNO3
ok. (2 krople)
AgCl“! + 2 NH4NO3
1-2 krople 1-2 krople r-ru BaCl2 SO42- + Ba2+ BaSO4“!
2 M H2SO4
1-2 krople 2 wiórki metalicznej miedzi 3 Cu + 2 NO3- + 8 H+ 3 Cu2+ +
(1:1) HNO3 zwrócić uwagę na barwę roztworu i 2 NO + 4 H2O
zapach wydzielających się tlenków azotu 2 NO + O2 NO2
3 krople 1-3 krople stęż. H2SO4 kwas siarkowy wypiera z roztworu
stęż octanów wolny kwas octowy
CH3COOH zapach octu
3 M.NaOH r-r NaOH wprowadzony na druciku trwałe, intensywnie żółte
platynowym do płomienia palnika zabarwienie płomienia.
gazowego
1-2 krople 1) 1 kropla azotynokobaltanu 1) żółty osad
6 M KOH sodowego reakcja str. 24
. 2) próba na zabarwienie płomienia 2) jasnofioletowy kolor płomienia
analogicznie do próby na NaOH
2 M 1) 5-6 kropli NH3"H2O + 3 krople mocnej 1) zapach gazowego amoniaku
NH3"H2O zasady np. 6 M. KOH/
2) 1-2 krople azotynokobaltanu sodowego 2) żółty osad
+ 1-2 krople NH3"H2O reakcja str.25
3) 2 krople NH3"H2O + 10 kropli wody + 3) pomarańczowo-brunatny osad
2 krople odczynnika Nesslera/ rekcja str.25
 9
ĆWICZENIE NR 2:
Identyfikacja kationów I i II grupy analitycznej:Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Bi3+
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, w
obecnoÅ›ci 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.4
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, a mianowicie: Pb2+, Cu2+, Hg2+, Bi3+,
Ni2+, Al3+, Mn2+, Cr3+, Fe3+, Zn2+, Ca2+, Mg2+, NH4+ i K+.
Szczegółowy podział kationów na grupy analityczne przedstawiono jest na
poniższym schemacie.
4
Pomimo, mniejszej toksyczności prace z tiacetamidem powinny być wykonywane ostrożnie
i pod wyciągiem, ponieważ tiacetamid jest klasyfikowany jako substancja niebezpieczna o
potencjalnym działaniu rakotwórczym. Podczas analizy pojedynczych kationów reakcje
charakterystyczne z tioacetamidem, siarkowodorem i siarczkiem amonowym nie powinny być
wykonywane przez studentów i można je pominąć.
 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 + 2 M HCl
wytrÄ…canie
Grupa II nierozpuszczalne w rozcień. 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 2 M roztwór kwasu
chlorowodorowego. 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 + 2 NH3·H2O [Ag(NH3)2]Cl + 2 H2O
2. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca nietrwały wodorotlenek srebra
rozkładający się na tlenek srebra i wodę
2 Ag+ + 2 NaOH 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 NH3"H2O wytrąca biały osad wodorotlenku srebra, który
rozkłada się do tlenku srebra, rozpuszczalnego w nadmiarze odczynnika z utworzeniem
wodorotlenku diaminasrebra
Ag2O + 4 NH3·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. 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 kwasu chlorowodorowego HCl (odczynnik grupy I) wytrąca osad chlorku
ołowiu(II)
Pb2+ + 2 Cl- 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, rozpuszczalny jest w nadmiarze odczynnika i w
kwasach
Pb2+ + 2 OH- Pb(OH)2“!
biały
Pb(OH)2 + 2 NaOH Na2PbO2 + 2 H2O
ołowin sodowy
Pb(OH)2 + 2 NaOH Na2[Pb(OH)4]
tetrahydroksyołowian(II) sodowy
Pb(OH)2 + 2 HNO3 Pb(NO3)2 + 2 H2O
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaje siÄ™ 1-2 krople 3 M NaOH do wytrÄ…cenia osadu.
3. Roztwór amoniaku NH3"H2O wytrąca osad wodorotlenku ołowiu(II) nierozpuszczalny w
nadmiarze odczynnika
Pb2+ + 2 NH3"H2O Pb(OH)2“! + 2 NH4+
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+ + 2 I- 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+, kadmu Cd2+ 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 (lub 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.).
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
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+ + 2 OH- ®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 + 2 NH3 H2O®ð HgNH2Cl“! + NH4Cl + 2 H2O
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+ + 2 I- ®ð HgI2“!
czerwony
HgI2 + 2 KI ®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.
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
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
przy podgrzaniu przechodzi w tlenek
Cu2+ + 2 OH- Cu(OH)2“!
niebieskozielony
Cu(OH)2 CuO“! + H2O
brunatnoczerwony
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+ + 2 NH3·H2O Cu (OH)2“! + 2 NH4+
niebieskozielony
Cu(OH)2 + 4 NH3·H2O [Cu(NH3)4](OH)2 + 4 H2O
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
2 Cu2+ + 4 I- ®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)
2 Cu2+ + [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
Reakcje jonu bizmutu(III) Bi3+
1. Siarkowodór H2S wytrąca osad siarczek bizmutu(III) rozpuszczalny w gorącym
rozcieńczonym HNO3 i gorącym stężonym HCl,
2 Bi3+ + 3 S2- Bi2S3“!
brunatny
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
Wykonanie: Do 3 - 5 kropli badanego roztworu dodaj 1 kroplÄ™ 2 M. roztworu HCl i 2-3 krople roztworu AKT.
Mieszaninę należy ogrzać na łaz
ni z wrzÄ…cÄ… wodÄ… ok. 5 min.
2. Roztwory wodne chlorku bizmutu(III) BiCl3 lub azotanu(V) bizmutu(III) Bi(NO3)3
ulegają hydrolizie, mętnieją, wytrąca się biały osad soli zasadowej odpowiednio
hydroksychlorek bizmutu(III) Bi(OH)Cl lub azotan bizmutylu BiONO3.
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli roztworu soli Bi(III) dodaj 2-3 krople wody destylowanej. Roztwór mętnieje.
3. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca biały osad wodorotlenku bizmutu(III)
rozpuszczalny w kwasach, nierozpuszczalny w zasadach, który po podgrzaniu odwadnia
się przechodząc w żółty wodorotlenek bizmutylu.
Bi3+ + 3 OH- Bi(OH)3“!
biały
Bi(OH)3“! BiO OH + H2O
Żółty
BiO+ - jon bizmutylu
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli roztworu soli Bi(III) dodaj 2 - 3 krople 3M roztworu NaOH. WytrÄ…cony osad
ogrzać na łaz
ni wodnej
4. Roztwór amoniaku NH3·H2O wytrÄ…ca biaÅ‚y osad soli zasadowych, których skÅ‚ad
zmienia się w zależności od stężenia roztworu i temperatury.
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli roztworu soli Bi(III) dodaj 2 - 3 krople roztworu NH3·H2O. WytrÄ…cony osad ogrzać
na Å‚az
ni wodnej
5. Roztwór jodku potasu KI wytrąca z roztworów soli bizmutu (III) ciemnobrunatny jodek
Bil3, rozpuszczajÄ…cy siÄ™ w nadmiarze odczynnika.
Bi(NO3)3 + 3 KI BiI3 + 3 KNO3
ciemnobrunatny
BiI3 + KI K[BiI4]
tetrajodobizmutan(III) potasu
pomarańczowy
Przy rozcieńczaniu roztworu powstałego związku kompleksowego wytrąca się z powrotem
Bil3, który z kolei ulega hydrolizie, przechodząc w pomarańczowy jodek bizmutylu.
BiI3 + H2O BiOI + 2 HI
pomarańczowy
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli roztworu soli Bi(III) dodaj 2 - 3 krople roztworu KI. WytrÄ…ca siÄ™ ciemnobrunatny
osad. Po dodaniu nadmiaru roztworu KI osad rozpuszcza się i tworzy się pomarańczowy kompleks
 17
6. Roztwory dichromianu(VI) potasu K2Cr2O7 powodują wytrącanie żółtego osadu
dichromianu (VI) ditlenku dibizmutu (III) (dwuchromianu bizmutylu), rozpuszczalnego w
kwasach, nierozpuszczalnego w zasadach (odróżnienie od Pb)
2 Bi(NO3)3 + K2Cr2O7 + 2 H2O (BiO)2Cr2O7 + 2 KNO3 + 4 HNO3
żółty
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli roztworu soli Bi(III) dodaj 2 - 3 krople roztworu K2Cr2O7. Powstaje żółty osad.
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
Należy zapoznać się ze wszystkimi reakcjami kationów odpowiednich grup
przedstawionych w instrukcji wykonujÄ…c samodzielnie reakcje grupowe (dla
zidentyfikowania grupy) i charakterystyczne dla tych kationów. Potrzebne roztwory znajdują
się 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.
W 3 probówkach otrzymanych od asystenta (każda zawiera roztwór jednej soli)
należy zidentyfikować znajdujące się w nich kationy. Identyfikację 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 + 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 + Czerwonobrunatny osad Cu2+
K4[Fe(CN)6]
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
 18
ĆWICZENIE NR 3:
Identyfikacja kationów III grupy analitycznej: Ni2+, Cr3+, Al3+, Fe3+, Zn2+i
Mn2+
1. 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 rozpuszczalności5 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 amoniakuj 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 niklu (II) Ni2+
1. Roztwór siarczku amonu (NH4)2S wytrąca osad siarczku niklu(II)
Ni2+ + S2-®ð NiS“!
czarny
Osad nie rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach.
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 4-5 kropli 2 M r-ru NH4Cl i 1 kroplÄ™ 2 M r-ru NH4OH do
odczynu zasadowego (sprawdz
odczyn roztworu papierkiem uniwersalnym). Do przygotowanej mieszaniny
dodać 3-4 krople AKT i całość ogrzewać na łaz
ni z wrzÄ…cÄ… wodÄ… 10-15 min.
2. Roztwory NaOH lub KOH wytrÄ…cajÄ… osad wodorotlenku niklu (II)
Ni2+ + 2 OH- Ni(OH)2“!
zielony
5
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.
 19
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 5-6 kropli roztworu NaOH lub KOH i 4-5 kropli wody
chlorowej. Mieszaninę ogrzać.
3. Woda amoniakalna NH3"H2O wytrÄ…ca osad soli zasadowych, rozpuszczalny w nadmiarze
odczynnika z utworzeniem kompleksowego jonu heksaaminaniklu (II), np.
NiCl2 + NH3"H2O ®ð Ni(OH)Cl“! + NH4Cl
zielony
Ni(OH)Cl + 6 NH3"H2O [Ni(NH3)6]2+ + OH- + Cl- + 6 H2O
szafirowofioletowy
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli badanego roztworu dodawaj kroplami rozcieńczony roztwór NH4OH.
5. Dimetyloglioksym wytrąca w środowisku obojętnym, octanowym lub amoniakalnym osad
wewnątrzkompleksowej soli niklu (II). Jest to najważniejszy, specyficzny odczynnik
wykrywajÄ…cy jony Ni2+.
Wykonanie: Do 1 2 kropli badanego roztworu dodać 1-2 krople 1% roztworu dimetyloglioksymu w alkoholu
metylowym. Powstaje różowy osad.
Reakcje jonu chromu (III) Cr3+
1. Roztwór siarczku amonu (NH4)2S wytrąca osad wodorotlenku chromu (III)
2 Cr3+ + 3 S2- + 6H2O ®ð 2 Cr(OH)3“! + 3 H2S
Szarozielony
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodać 3-4 krople roztworu AKT oraz kilka kropli roztworu
buforu amonowego. Mieszaninę ogrzewać na łaz
ni z wrzÄ…cÄ… wodÄ… 15-20 min.
2. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca osad wodorotlenku chromu(III)
Cr3+ + 3 OH- Cr(OH)3“!
szarozielony
Wodorotlenek chromu(III) ma właściwości amfoteryczne, rozpuszcza się w nadmiarze
roztworu zasady i w kwasach.
Cr(OH)3 + NaOH NaCrO2 + 2H2O
chromin sodowy (zielony)
lub Cr(OH)3 + NaOH- Na[Cr(OH)4] (inny zapis powyższej reakcji)
Cr(OH)3 + 3 HCl CrCl3 + 3 H2O
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodać 3-4 krople NaOH lub KOH. Mieszaninę ogrzewać przez
ok.10 min. na Å‚az
ni wodnej.
3. Roztwór wodny amoniaku wytrąca osad wodorotlenku chromu (III). Osad rozpuszcza się
nieznacznie w nadmiarze amoniaku, ale nie rozpuszcza siÄ™ w solach amonowych. Dlatego do
wytrÄ…cenia można użyć bufor amonowy (NH3·H2O + NH4Cl)
Cr3+ + 3 NH3·H2O Cr(OH)3“! + 3 NH4+
szarozielony
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplÄ™ 3 M NH3·H2O. Powstaje zielonkawy osad.
4. Woda utleniona H2O2 w środowisku zasadowym utlenia jony Cr3+ do CrO42-
2 CrO2- + 2 OH- + 3 H2O2 2 CrO42- + 4H2O
zielony żółty
 20
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 2 krople 3 M roztworu NaOH i 2 krople 3% roztworu H2O2.
Powstające żółte zabarwienie roztworu jest specyficzne dla powstającego chromianu (VI).
Nie wylewać otrzymanego roztworu!
5. Difenylokarbazyd w środowisku kwaśnym daje z jonami CrO42- (otrzymanymi w
poprzedniej reakcji) zabarwienie czerwonofioletowe.
W środowisku kwaśnym jony chromianowe(VI) CrO42- przechodzą w dichromianowe(VI)
2 CrO42- + 2 H+ Ûð Cr2O72- + H2O
Mechanizm reakcji difenylokarbazydu z chromem jest prawdopodobnie następujący: chrom
(VI) redukuje siÄ™ do chromu (III), utleniajÄ…c przy tym difenylokarbazyd do
difenylokarbazonu. Difenylokarbazon tworzy z powstajÄ…cymi (in statu nascendi) jonami
Cr3+czerwonofioletowe zabarwienie (z samymi jonami Cr3+ reakcja nie zachodzi).
Reakcja jest czuła i stosowana w analizie wody do oznaczania chromu.
Wykonanie: Do 3 kropli roztworu (otrzymanego w reakcji 4) dodać 2 krople 2 M H2SO4 i 2-3 krople
1 % - owego alkoholowego roztworu difenylokarbazydu. Powstaje czerwonofioletowe zabarwienie.
Reakcje jonu glinu Al3+
1. Roztwór (NH4)2S wytrąca galaretowaty osad wodorotlenku glinu (III)
2 Al3+ + 3 S2- + 6 H2O 2 Al(OH)3“! + 3 H2S
Biały
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodać 5-6 kropli AKT. Dodatek buforu amonowego Mieszaninę
ogrzewać na łaz
ni z wrzÄ…cÄ… wodÄ… 25 - 30 min.
2. Roztwory NaOH, KOH wytrÄ…cajÄ… galaretowaty osad wodorotlenku glinu
Al3+ + 3 OH- Al(OH)3“!
biały
Wodorotlenek glinu(III) jest amfoteryczny. Rozpuszcza siÄ™ w nadmiarze odczynnika i w
kwasach
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2 H2O lub
Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4]
Al(OH)3 + 3 HCl ®ð A1C13 + 3 H2O
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę 3 M. roztworu NaOH /wytrąci się osad/ i następnie
dalsze 2 -3 krople do rozpuszczenia powstałego osadu.
3. Wodny roztwór amoniaku NH3"H2O wytrąca galaretowaty osad wodorotlenku glinu,
rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika
Al3+ +3 NH3"H2O Al(OH)3“! + 3 NH4+
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę 2 M. roztworu NH4OH /wytrąci się osad/ i
następnie ok. 1 ml roztworu wodorotlenku amonu do rozpuszczenia powstałego osadu.
4. Aluminon - sól amonowa kwasu aurynotrikarboksylowego, tworzy z jonami A13+ w
środowisku zbuforowanym octanem amonu (optymalne pH 5,3) związek
wewnątrzkompleksowy o różowoczerwonym zabarwieniu. Jest to czuła reakcja,
wykorzystywana w analizie wody do oznaczania glinu.
 21
Wykonanie: Do 5 kropli badanego roztworu dodaj 1 krople roztworu aluminionu. Powstaje pomarańczowo -
czerwona barwa kompleksu, który podczas ogrzewania przechodzi w intensywną barwę różowo-czerwona..
Jeśli w badanym roztworze jest obecny jon Zn2+ (a brak jonu Al3+ to po dodaniu aluminonu powstaje kompleks
słabo różowy, ciemniejący po ogrzaniu.
Reakcje jonu żelaza(III) Fe3+
1. Roztwór (NH4)2S wytrąca osad siarczku żelaza(III)
2 Fe3+ + 3 S2- Fe2S3“!
czarny
Osad Å‚atwo rozpuszcza siÄ™ w kwasach, np. w 2M HCl
Fe2S3 + 4 HCl 2 FeCl2 + S“! + 2 H2S
biały koloidalny osad siarki
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplÄ™ 2 M roztworu NH3·H2O (do odczynu sÅ‚abo
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+ + 3 OH- Fe(OH)3“!
brunatny
Osad ten rozpuszcza siÄ™ w kwasach, np.
Fe(OH)3 + 3 HCl ®ð FeCl3 + 3 H2O
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 tiocyjanianu (rodanku) potasu KSCN tworzy rozpuszczalne związki
kompleksowe o zabarwieniu krwistoczerwonym
Fe3+ + SCN- [Fe(SCN)]2+
Fe3+ + 2 SCN- [Fe(SCN)2]+
Fe3+ + 3 SCN- 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™
 22
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 cynku(II) Zn2+
1. Roztwór (NH4)2S wytrąca koloidalny biały osad siarczku cynku(II)
Zn2+ + S2- ZnS“!
biały
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodać 2 krople 2 M. NH4OH, 4 krople 0.5 M. NH4Cl i 3 krople
AKT. Mieszaninę ogrzewać na łaz
ni z wrzÄ…cÄ… wodÄ… ok.5 min.
2. Roztwory NaOH lub KOH wytrÄ…cajÄ… osad wodorotlenku cynku (II)
Zn2+ + 2 OH- Zn(OH)2“!
biały
Wodorotlenek cynku(II) jest amfoteryczny; rozpuszcza siÄ™ w nadmiarze odczynnika i w
kwasach
Zn(OH)2 + 2 NaOH Na2ZnO2 + 2 H2O lub
Zn(OH)2 + 2 NaOH- Na2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 2 HCl ZnCl2 + 2H2O
Wykonanie: Do 3 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę (wstrząsając probówką) 3 M. roztworu NaOH do
wytrącenia osadu i następnie 1 kroplę w celu jego rozpuszczenia.
3. Roztwór wodny amoniaku NH3·H2O wytrÄ…ca osad wodorotlenku cynku(II),
rozpuszczalnego w nadmiarze odczynnika na skutek tworzenia kompleksowych
związków - wodorotlenków tetraamina- i heksaaminacynku(II)
Zn2++ 2 NH3·H2O ®ð Zn(OH)2Å»ð + 2 NH4+
biały
Zn(OH)2 + 4 NH3·H2O ®ð[Zn(NH3)4](OH)2 + 4 H2O
Zn(OH)2 + 6 NH3·H2O ®ð[Zn(NH3)6](OH)2 + 6 H2O
Wykonanie: Identyczne jak przy reakcji z NaOH.
4. Roztwór K3[Fe(CN)6] wytrąca osad heksacyjanożelazianu(III) cynku(II)
3 Zn2+ + 2 K3Fe(CN)6 ®ð Zn3 [Fe(CN)6]2 Å»ð + 6 K+
żółtobrunatny
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę K3[Fe(CN)6].
5. K4 [Fe(CN)]6 wytrąca osad heksacyjanożelazianu(II) potasowo-cynkowego(II)
3 Zn2+ + 2 K4[Fe(CN)6] ®ð K2Zn3 [Fe(CN)6]2 Å»ð + 6 K+
biały
Wykonanie: Do 1 kropli badanego roztworu dodać 1 kroplę K4[Fe(CN)6].
6. Wykrywanie Zn2+ z rodanortęcianem amonowym w obecności jonów Co2+
 23
Przygotowujemy odczynnik rodanortęcian amonowy (NH4)2[Hg(SCN)4], w tym celu do 2 kropli HgCl2
dodajemy nadmiar tiocyjanianu am0nowego (NH4)SCN.
Do próbówki z rodanortęcianem dodajemy kroplę rozcieńczonego roztworu soli Co2+. Pocieramy ścianki
próbówki bagietką  stwierdzamy, że nie powstaje niebieski osad. Do tej samej próbówki dodajemy 2 krople soli
Zn2+ i pocieramy bagietką ścianki próbówki nie dłużej niż 30 sek. W trakcie tego wytrąca się niebieski lub
błekitny osad zawierający Co[Hg(SCN)4] i Zn[Hg(SCN)4] .
Zachodzi reakcja:
CoCl2 + (NH4)2[Hg(SCN)4] = Co[Hg(SCN)4]Å»ð
ZnCl2 + (NH4)2[Hg(SCN)4] = Zn[Hg(SCN)4]Å»ð
Tworzony przez jony cynku biały osad Zn[Hg(SCN)4] przyspiesza wytrącenie niebieskiego
Co[Hg(SCN)4], który w nieobecności Zn[Hg(SCN)4] może nie wytrącić się w przeciągu
godziny.
Reakcje jonu manganu (II) Mn2+
1. Roztwór siarczku amonu (NH4)2S wytrąca cielisty osad siarczku manganu(II)
Mn2+ + S2- ®ð MnSÅ»ð
cielisty
Osad ten Å‚atwo rozpuszcza siÄ™ w kwasach.
Uwaga! Wykonanie reakcji pominąć!
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 wodorotlenku NaOH lub KOH wytrąca osad wodorotlenku manganu(II)
Mn2+ + 2 OH- ®ð Mn(OH)2
biały
Mn(OH)2 rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach oraz solach amonowych
Wodorotlenek manganu(II) utlenia siÄ™ tlenem z powietrza do kwasu manganowego(IV), a
następnie manganianu(IV) manganu(II)
2 Mn(OH)2 + O2 ®ð2 H2MnO3
H2MnO3 + Mn(OH)2 ®ð MnMnO3Å»ð+ 2 H2O
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 + 2 OH- 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.
 24
4. Roztwór heksacyjanożelazianu(III) potasu K3[Fe(CN)6] wytrąca osad
heksacyjanożelazianu(III) manganu(II)
3 Mn2+ + [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 heksacyjanożelazianu(II) potasu K4[Fe(CN)6] wytrąca osad
heksacyjanożelazianu(II) manganu(II)
2 Mn2+ + [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
2 Mn2+ + 5 S2O82- + 8 H2O 2 HMnO4 + 10 SO42- + 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.
CZ
ŚĆ PRAKTYCZNA ANALIZY
Identyfikacja kationów III grupy w roztworach pojedynczych soli.
Część I: Należy zapoznać się ze wszystkimi reakcjami kationów tej grupy wykonując
samodzielnie reakcję grupową i reakcje charakterystyczne tych kationów. Potrzebne roztwory
znajdują się 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 kationy. Identyfikację należy
przeprowadzić wg opisanych zasad. Do probówek wlewać po kilka kropli badanego roztworu
i kroplami dodawać roztwory poszczególnych odczynników. Wyniki analizy przedstawić wg
podanego wyżej schematu ( tak jak w ćwiczeniu 2).
 25
ĆWICZENIE NR 4:
Identyfikacja kationów IV i V grupy analitycznej: Ca2+, Mg2+, K+, NH4+.
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 + 2 H+ ®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 wodorotlenku NaOH i 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.
 26
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 obecnoÅ›ci NH3·H2O wytrÄ…ca biaÅ‚y
osad fosforanu(V) wapnia
3 Ca2+ + HPO42- + 2 NH3·H2O ®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. Roztwór wodorotlenku NaOH lub KOH wypiera 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
2 NH4+ + 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].
 27
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. Roztwór NaOH lub KOH nie wytrąca 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.
Reakcje jonu magnezu Mg2+
l. Roztwory NaOH lub KOH wytrÄ…cajÄ… osad wodorotlenku magnezu
Mg2+ + 2 OH- ®ð Mg(OH)2Å»ð
galaretowaty, biały
Wodorotlenek magnezu łatwo rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach i w solach
amonowych
Mg(OH)2 + 2 H+ ®ð Mg2+ + 2 H2O
Mg(OH)2 + 2 NH4+ ®ð Mg2+ + 2 NH3"H2O
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli badanego roztworu dodaj 2 3 krople 3 M. NaOH.
2. Roztwór wodny amoniaku NH3"H2O wytrąca z obojętnych roztworów, niezawierających
soli amonowych, osad wodorotlenku magnezu. Wytrącenie jest niecałkowite (powstaje
nikły osad, zmętnienie).
 28
Mg2+ + 2 NH3"H2O ®ð Mg(OH)2Å»ð + 2 NH4+
galaretowaty, biały
Uwaga: W obecności nadmiaru soli amonowych osad wodorotlenku magnezu może się w ogóle nie wytrącić,
gdyż zwiększenie stężenia kationów NH4+ powoduje zmniejszenie stężenia anionów OH- tak dalece, że może nie
zostać przekroczony iloczyn rozpuszczalności wodorotlenku magnezu.
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 2 krople 2 M. NH4OH.
3. Roztwór Na2HPO4 w obecności NH3"H2O i NH4Cl wytrąca osad soli podwójnej fosforanu
amonowo-magnezowego
Mg2+ + HPO42- + NH3"H2O ®ð Mg NH4PO4Å»ð + H2O
biały
Roztwory fosforanu amonowomagnezowego sÄ… podatne na osiÄ…ganie stanu przesycenia,
dlatego też w czasie przeprowadzania reakcji należy bagietką pocierać ścianki probówki.
MgNH4PO4 dobrze rozpuszcza siÄ™ w kwasach.
Mg NH4PO4 + H+ ®ð Mg2+ + HPO42- + NH4+
Wykonanie: Do 2 - 3 kropli badanego roztworu dodaj 3 krople 0.5 M NH4Cl i 3-4 krople roztworu Na2HPO4.
CZ
ŚĆ PRAKTYCZNA ANALIZY
Identyfikacja kationów IV i V grupy w roztworach pojedynczych soli
Przebieg i postępowanie analogiczne jak w przypadku ćwiczenia 2 i 3
 29
ĆWICZENIE NR 5
Identyfikacja wybranych anionów: chlorków, azotanów(V), siarczanów(VI)
i fosforanów(V).
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
 30
Reakcje jonu chlorkowego Cl-
1. Roztwór azotanu(V) srebra AgNO3 wytrąca biały 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+ 2 HNO3 ®ð AgClÅ»ð + 2 NH4NO3
Wykonanie: Do 2-3 kropli badanego roztworu dodaj 2-3 krople 0.1 M. roztworu AgNO3.
2. Roztwór BaCl2 nie wytrąca osadu.
3. Roztwór azotanu(V) ołowiu(II) Pb(NO3)2 wytrąca z niezbyt rozcieńczonych roztworów
chlorków krystaliczny osad chlorku ołowiu(II)
Pb2+ + 2 Cl- ®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)
2 MnO4- + 10 Cl- +16 H+ ®ð 5 Cl2­ð+ 2 Mn2+ + 8 H2O
Wykonanie: Do 4 kropli badanego roztworu dodaj kroplę stężonego KMnO4 i 1kroplę stęż. H2SO4. Mieszaninę
należy ogrzać ok. 10-15 min. (pod wyciągiem!).
Reakcje jonu azotanowego(V) NO3-
1. Roztwór azotanu(V) srebraAgNO3 nie wytrąca osadu.
2. Roztwór chlorku baru BaCl2 nie wytrąca osadu.
3. Roztwór siarczanu(VI) żelaza(II) FeSO4 daje z azotanami(V), tzw.  reakcję
obrÄ…czkowÄ… .
Reakcja 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:
2 NaNO3 + 8 FeSO4 + 4 H2SO4 2 Fe(NO)SO4 + Na2SO4 + 3 Fe2(SO4)3 + 4 H2O
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
 31
4. Reakcja z Cu i kwasem siarkowym
Miedz
redukuje rozcieńczony kwas azotowy do tlenku azotu NO
3 Cu + 8 H+ + 2 NO3- ®ð 3 Cu2+ + 2 NO­ð + 4 H2O
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 daje 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-.
Reakcje jonu siarczanowego (VI) SO42-
1. Roztwór azotanu(V) srebra AgNO3 wytrąca osad tylko ze stężonych roztworów
siarczanów(VI)
2 Ag+ + 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 + 4 OH- ®ð PbO22- + SO42- + 2 H2O
PbSO4 + H2SO4 ®ð Pb2+ + 2 HSO4-
Wykonanie: Do 2 kropli badanego roztworu dodaj 2 krople roztworu Pb(NO3)2
 32
Reakcje jonu fosforanowego (V) PO43-
Jon fosforanowy PO43- jest anionem kwasu ortofosforowego H3PO4. Jest to kwas średniej
mocy i jako kwas trójzasadowy tworzy 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
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:
3 Ba2+ + 2 PO43-®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 amonu (NH4)2MoO4 w HNO3 (1:1) wytrąca z roztworów
fosforanów charakterystyczny, żółty krystaliczny osad fosforomolibdenianu amonu 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- + 3 NH4+ + 12 MoO42- + 24 H+ (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]“! + 10 H2O
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.
CZ
ŚĆ PRAKTYCZNA ANALIZY
Ćwiczenie 5 polega na identyfikacji wybranych czterech anionów.
Część I: Należy zapoznać się ze wszystkimi reakcjami oznaczanych 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 aniony. Identyfikację należy przeprowadzić
wg opisanych zasad. Do probówek wlewać po kilka kropli badanego roztworu i kroplami
 33
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