INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI
	CHEMIA OGÓLNA LABORATORIUM
I ROK INŻYNIERII ŚRODOWISKA STUDIA DZIENNE GRUPA 17 C	23.04.2012 TYDZIEŃ 8
ANALIZA KATIONÓW GRUPY IIIa TEMAT 7 AUTORZY OPRACOWANIA: PIOTR WAŚKOWICZ ADRIAN MŁYŃCZYK

1. Część teoretyczna

Jakościowa analiza chemiczna, ma na celu określenie jakościowego składu badanego ciała, to znaczy jaki rodzaj materii w tym, ciele się znajduję. Klasyczna analiza jakościowa polega na tym, że do badanego roztworu dodaję się odpowiedniego odczynnika, pod wpływem którego zachodzi jakaś zauważalna, charakterystyczna reakcja analityczna: roztwór zabarwia się, powstaję lub rozpuszcza się osad lub też wydziela się gaz. Badane ciało lub mieszanina, jak i stosowany odczynnik znajdują się najczęściej w roztworze wodnym jako elektrolity w stanie zdysocjowanym – w związku z tym przeprowadzane reakcje zachodzą między jonami. Z tego powodu, znajomość podstawowych reakcji kilkudziesięciu kationów i anionów umożliwia przy użyciu odpowiednich odczynników, wykonanie analizy jakościowej większości substancji nieorganicznych i ich mieszanin.

Podstawą systematycznej analizy chemicznej, umożliwiającej wykrywanie poszczególnych jonów w określonym zespole innych jonów, są takie odczynniki grupowe jak na przykład: chlorowodór, kwas siarkowy (VI), siarkowodór, czy siarczek amonu. Zastosowanie właściwego odczynnika grupowego pozwala wykazać obecność jednego lub więcej jonów w danej grupie lub w przypadku próby z wynikiem negatywnym – stwierdzić ich nieobecność.

Odczynniki grupowe reagują z poszczególnymi jonami przede wszystkim w kierunku wytrącania odpowiednich, trudno rozpuszczalnych osadów i służą do oddzielania jonów poszczególnych grup analitycznych od siebie. Podziały na grupy różnią się nieznacznie u różnych autorów.

IIIa grupa kationów
Grupa
IIIa

Siarczki III grupy dzielą się na siarczki metali o właściwościach zasadowych, które nie rozpuszczają się w wodorotlenkach ani w siarczku amonu, i siarczki o właściwościach amfoterycznych rozpuszczalne w wodorotlenkach i siarczku amonu.

Właściwości te pozwalają rozdzielić siarczki grupy III na dwie podgrupy:

• podgrupę A: siarczki Hg, Cu, Cd i Bi

• podgrupę B: siarczki As, Sb i Sn.

Podgrupa A daje siarczki o charakterze zasadowym, tzw. tiozasady, natomiast podgrupa B to siarczki amfoteryczne o przeważającym charakterze kwasowym, tzw. tiokwasy.

II. Część eksperymentalna

Ćwiczenie I: Reakcje chemiczne z udziałem kationów grupy IIIa

Odczynniki: Hg²⁺, Bi³⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, H₂S, NaOH, NH₄OH, KI, Na₂CO₃,

Sprzęt laboratoryjny: probówki, pipety

Sposób wykonania: Przygotowano po pięć probówek dla każdego z badanych kationów grupy IIIa, a następnie do każdych z pięciu probówek dodawano po jednym z odczynników spośród następujących: AKT w HCl, NaOH, NH₄OH, KI, Na₂CO₃. Obserwowano zmiany zachodzące w probówkach. Wyniki obserwacji zamieszczono w poniższej tabelce:

odczynnik kation	1) AKT w HCl	2) NaOH	3) NH4OH	4) KI	5) Na2CO3,
Hg^2+	czarny osad	żółty osad	biały osad	żółty osad	czerwony osad
Bi^3+	brunatno- czarny osad	biały osad	biały osad	brunatno – czarny osad	biały osad
Cu^2+	czarny osad	niebieski osad	niebieski osad	biały, brunatniejący osad	niebieski osad
Cd^2+	żółty osad	biały osad	biały osad	nie wytrąca się osad	biały osad

Skrócony zapis przeprowadzonych reakcji chemicznych z Hg²⁺:

1. Hg²⁺ + S²⁻ → HgS↓

2. Hg²⁺ + 2OH⁻ → HgO ↓ +H₂O

3. HgCl + 2NH₃ * H₂O → HgNH₂Cl ↓ +NH₄Cl + 2H₂O

4. Hg²⁺ + 2I⁻ → HgI₂↓

5. Hg²⁺ + CO₃²⁻ → HgCO₃²⁻↓

Skrócony zapis przeprowadzonych reakcji chemicznych z Bi³⁺:

1. 2Bi³⁺ + 3S²⁻ → Bi₂S₃↓

2. Bi³⁺ + 3OH⁻ → Bi(OH)₃↓

3. Bi³⁺ + 3OH⁻ → Bi(OH)₃↓

4. Bi³⁺ + 3I⁻ → BiI₃↓

5. 2Bi³⁺ + 3CO₃²⁻ → Bi₂(CO₃)₃↓

Skrócony zapis przeprowadzonych reakcji chemicznych z Cu²⁺:

1. Cu²⁺ + S²⁻ → CuS↓

2. Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓

3. Cu²⁺ + 2NH₃ * H₂O → Cu(OH)₂ ↓ +2NH₄⁺

4. Cu²⁺ + 2I⁻ → CuI₂↓

5. Cu²⁺ +  CO₃²⁻ → CuCO₃↓

Skrócony zapis przeprowadzonych reakcji chemicznych z Cd²⁺:

1. Cd²⁺ + S²⁻ → CdS↓

2. Cd²⁺ + 2OH⁻ → Cd(OH)₂↓

3. Cd²⁺ + 2NH₄OH → Cd(OH)₂ ↓ +2NH₄⁺

4. Nie zachodzi reakcja straceniowa

5. Cd²⁺ + CO₃²⁻ → CdCO₃↓

III. Podsumowanie i wnioski

1. Znajomość charakterystycznych produktów powstających w reakcjach z kationami pozwala nam wskazać poprzez analizę, jakiego pierwiastka kation znajduję się w probówce.

2. Należy pamiętać, że w reakcjach z niektórymi kationami pojawienie się charakterystycznego osadu uzależnione jest od stężenia dodawanego odczynnika

3. Ewentualne różnice w kolorach w porównaniu do wzorcowych, mogą wynikać przykładowo z pomieszania pipet pomiędzy odczynnikami, czy niedokładnej obserwacji, np. za szybkim wlewaniu odczynnika do roztworu

4. Odczynnik grupowy H₂S pozwala nieomylnie określić obecność konkretnego kationu, jednak jedynie przy kontynuacji analizy poprzez rozpuszczanie osadów w różnych kwasach lub mieszaninach kwasów. Odczynnikiem, który pozwala bezpośrednio ustalić obecność konkretnego kationu jest KI, gdyż każdy z kationów grupy IIIa w jego obecności wytrąca osad innej barwy.

IV. Literatura:

• Zdzisław Stefan Szmal, Tadeusz Lipiec – Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, wydanie VI poprawione i uzupełnione, PZWL, Warszawa 1988