Czwarta grupa to Ca2+, Sr2+ i Ba2+. Tw. Nierozp. w wodzie węglany. Odcz. gr. jest węglan amonu w środowisku buforu amonowego. Siarczany baru i strontu są bardzo słabo rozpuszczalne, a siarczan wapnia słabo.
Ba2+ + CO32- = BaCO3 ↓ biały osad- dobrze rozp.w HLC,CH3COOH,HNO3
Sr2+ + CO32- = SrCO3 ↓ biały osad
Ca2+ + CO32- = CaCO3 ↓ biały osad
Reakcje char.
Ba2+ + CrO42- = BaCrO4 ↓ żółty osad nierozp. w kw. Oct. i sol.
Sr2+ + CrO42- = SrCrO4 ↓ żółty osad rozp. w kw. Sol.
Ca2+ nie tw. Os. z CrO42-
Ba2+ + Cr2O72- + H2O = BaCrO4 ↓ + 2H+
Sr2+ i Ca2+ nie reagują za jonami Cr2O72-
Nas. Roz. wodny CaSO4 ( woda gipsowa)
Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓ biały osad natychmiast po dodaniu-trudno rozp(tylko w stę.kwasach)
Sr2+ + SO42- = SrSO4 ↓ biały osad
Zabarwienie płomienia palnika
Ba2+ - żółto zielony
Sr2+ - karminowy
Ca2+ - ceglastoczerwony
V GR.Na+ , K+ , NH4+ , Mg2+ .
Reakcje char.
NH4+ + OH- = NH3 ↑ + H2O –pap.lak. na niebiesko
2[HgI4]2- + 4OH- + NH4+ = 7I- + 3H2O + O NH2 I ↓ brunatny osad
Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 ↓ biały , galaretowaty osad
.Próba płomieniowa
Na+ - żółty
K+ - różowofioletowy
odcz.Nesslera: (HgI2) rozp. się w rozt. KI. Otrz. roztwór Roz. się i dodaje st. lub 6M roztw.(KOH). Do (HgCl2) dodaje się KI do wytr. i dalej do rozp. osadu jodku rtęci(II). jodek zasady Millona:NH4+ + 2 [HgI4]2- + 4 OH- → [Hg2N]I + 7 I- + 4 H2O
I 3M HCl Ag+ , Hg22+ , Pb2+, Tl+ , W6+ Chlorki
II H2S w środowisku 1M HCl wprowadzany do roztworu jako gazowy H2S lub amin kwasu tiooctowegoCH2CSNH4 Hg2+ , Cu2+ , Cd2+ , Bi3+ , AsIII , AsV , SbIII , SbV , SnII , SnIV , Mo6+ Pt4+ , Au3+ , Se6+ Siarczki
III (NH4)2S w środowisku buforu amonowego (NH3aq + NH4Cl ) wprowadzany do roztworu jako roztwór (NH4)2 lub amin kwasu tiooctowegoCH2CSNH4 Ni2+ , Co2+ , Fe2+ , Fe3+ , Mn2+, Zn2+ , Al3+ , Cr3+ , V4+ , Ti4+ Zr4+ , Ge4+ , Be2+ Siarczki za wyjątkiem Al3+ i Cr3+ , które strącają się jako wodorotlenki
IV (NH4)2CO3 w środowisku buforu amonowego (NH3aq + NH4Cl ) Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ węglany
V brak Mg2+ , Na+ , K+ , NH4+ , Li+
W analizie systematycznej grupy V postępujemy w ten sposób, ze najpierw wykrywamy jony NH4+, następnie jon Mg2+ i po oddzieleniu tych 2 kationów wykonujemy reakcje charakterystyczne na jony K+ i Na+
Wykrywanie kationu rozpoczyna się od przeprowadzenia reakcji charakterystycznych dla kationów:
a) NH4+ - próbka zadana NaOH 2mol/l, ogrzana - wydzielający się NH3 świadczy o obecności jonu NH4+
b) Fe2+ - próbka zadana K4[Fe(CN)6] 0,125mol/l - pojawiające się niebieskie zabarwienie świadczy o obecności jonów Fe2+
c) Fe3+ - próbka zadana K3[Fe(CN)6] 0,125mol/l - wydzielający się granatowy osad świadczy o obecności jonu Fe3+
Sole trudno rozp.: AgCl,AgBr,AgI, HgI, BiI, Ag₂S, HgS, PbS, Bi₂S₃, CuS, SnS, NiS, ZnS, MnS, FeS, Fe₂S₃, Al₂S₃, Cr₂S₃.,BaSO₃, SrSO₃, HgSO₃, PbSO₃, NiSO₃, MnSO₃, Al₂(SO₃)₃,BaSO₄, SrSO₄, PbSO₄,Mg₃(PO₄)₂, Ba₃(PO₄)₂, Sr₃(PO₄)₂, Ag₃PO₄, Hg₃(PO₄)₂, Pb₃(PO₄)₂, BiPO₄, Cu₃(PO₄)₂,Sn₃(PO₄)₂, Ni₃(PO₄)₂, Zn₃(PO₄)₂, FePO₄, Fe₃(PO₄)₂, AlPO₄
Grupa I – z BaCl2 tworzą sole trudno rozpuszczalne w wodzie i należą do niej :
BO2- , CO32- , C2O42- , SiO32- , PO43- , AsO33- , AsO43- , SO32- , S2O32- , SO42- ,
F- , CrO42- , Cr2O72-
Grupa II –z AgNO3 tworzą sole trudno rozpuszczalne w wodzie oraz rozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym i należą do niej:
C4H4O62- , S2- , Cl- , ClO- , Br- , CN- , SCN- , [Fe(CN)6]4- , [Fe(CN)6]3- , I-
Grupa III - aniony, które tworzą trudno rozpuszczalne w wodzie sole srebra i baru i należą do niej :
CH3COO- , NO2- , NO3- , ClO3- , ClO4- , MnO4-
II. REAKCJE WYBRANYCH ANIONÓW Z AgNO3 oraz BaCl2
BO2- + Ag+ = AgBO2 ↓ biały osad rozpuszczalny w kwasach
C2O42- + Ag+ = Ag2 C2O4 ↓
biały, serowaty osad szczawianu srebra rozpuszczalny
w kwasach i NH3aq
PO43- + Ag+ = Ag3PO4 ↓ żółty osad rozpuszczalny w kwasach
C4H4O62- + Ag+= Ag2 C4H4O6 ↓
biały, serowaty osad winianu srebra rozpuszczalny w
NH3aq
SCN- + Ag+= AgSCN ↓ biały osad tiocyjanianu srebra
[Fe(CN)6]3- + 3Ag+= Ag3[Fe(CN)6] ↓
pomarańczowoczerwony osad sześciocyjano-
żelazianu (III) srebra
CH3COO- + Ag+= AgCH3COO ↓
w dużych stężeniach CH3COO- biały osad octanu srebra
dobrze rozpuszczalny w wodzie
NO2- + Ag+= AgNO2 ↓
w stężonych roztworach azotanów(III) wytrąca się biało-
żółty osad AgNO2 rozpuszczalny w gorącej wodzie
2BO2- + Ba2+ = Ba(BO2)2 ↓ biały osad m
C2O42- + Ba2+ = BaC2O4 ↓ biały osad szczawianu wapnia, rozpuszczalny w kwasach
HPO42- + Ba2+ = BaHPO4 ↓
biały, amorficzny osad wodorofosforanu(V) baru,
rozpuszczalny w kwasach
F- + Ba2+ = BaF2 ↓ biały osad fluorku baru, rozpuszczalny w stężonym HCl
CrO42- + Ba2+ = BaCrO4 ↓ żółty osad chromianu(VI) baru, rozpuszczalny w kwasach
S2O32- + Ba2+ = BaS2O3 ↓ biały osad tiosiarczanu baru
III. Reakcje charakterystyczne wybranych anionów.
SiO32-
SiO32- + 2H+ = H2SiO3 ↓ biały galaretowaty osad
H2SiO3 + 20HNO3 + 12(NH4)2MoO4 = (NH4)4[SiMo12O40] ↓ + 20NH4NO3 + 11H2O
Żółty osad
AsO43-
AsO43- + I- + 2H+ = AsO33- + I2 ↓ + H2O I2 zabarwia roztwór na kolor brunatny
SO32-
SO32- z Na2[Fe(CN)5NO] w środowisku obojętnym, tworzy z wiązek o intensywnie czerwonym zabarwieniu.
C4H4O62-
C4H4O62- + H2SO4 = CO ↑ + CO2 ↑ + 2C↓ + SO42- + 3H2O
Wytrącanie się węgla powoduje czernienie roztworu
Cl-
Cl- + Ag+ = AgCl ↓ ciemniejący pod wpływem światła
2Cl- + Hg22+ = Hg2Cl2 ↓
osad pod wpływem amoniaku rozkłada się z wydzieleniem metalicznej rtęci
I-
Pb2+ + I- = PbI2 ↓ wytrąca się żółty osad jodku ołowiu
[Fe(CN)6]3-
3Fe2+ + [Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2 ↓
Wytrąca się niebieski osad przechodzący w błękit pruski
CH3COO-
6CH3COO- + Fe3+ = [Fe(CH3COO)6]3-
w wyniku tej reakcji roztwór zabarwia się na cimnoczerwono
NO3-
8FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 = 2[FeNO]SO4 + 3Fe2(SO4)3 + 4H2O
Do umieszczony w probówce kryształka FeSO4 dodajemy badany roztwór i powoli dolewamy stężony H2SO4 . Jeśli roztwór zawiera NO3- na granicy warstw pojawi się brunatna obrączka.
Tlenki większości niemetali w reakcji z wodą tworzą kwasy:CO2 + H2O → H2CO3,SO3 + H2O → H2SO4. Tlenki metali alkalicznych i ziem alkalicznych (czyli litowce i berylowce bez berylu) w reakcji z wodą tworzą zasady:Na2O + H2O → 2NaOH, CaO + H2O → Ca(OH)2. Tlenki zasadowe reagują z kwasami:CaO + 2HCN → Ca(CN)2 + H2O, K2O + 2HNO2 → 2KNO2 + H2O. Tlenki kwasowe reagują z zasadami:Cl2O7 + 2NaOH → 2NaClO4 + H2O, CO2 + 2LiOH → Li2CO3 + H2O. Tlenki amfoteryczne mają właściwości kwasowe lub zasadowe w zależności od środowiska, w którym się znajdują. Np. tlenek glinu bądź tlenek cynku reaguje:z mocnymi kwasami:Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O, ZnO + 2HMnO4 → Zn(MnO4)2 + H2O oraz z mocnymi zasadami:Al2O3 + 6NaOH + 3H2O → 2Na3[Al(OH)6], ZnO + Sr(OH)2 + H2O → Sr[Zn(OH)4]. wodorotlenki metali alkalicznych LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH. Silne oraz bardzo silne zasady, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, aktywne chemicznie, dysocjujące na jednododatni jon (kation) metalu oraz anion OH−, wodorotlenki metali ziem alkalicznych (druga grupa układu okresowego pierwiastków), bez amfoterycznego wodorotlenku berylu: Mg(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2 i Ra(OH)2; dość mocne zasady, jednak niezbyt dobrze rozpuszczalne w wodzie; dysocjują na dwudodatni kation metalu oraz dwa aniony OH−., wodorotlenki amfoteryczne: Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2, Sn(OH)2, Al(OH)3, Sb(OH)3; słabo rozpuszczalne w wodzie związki amfoteryczne; W środowisku kwaśnym dysocjują na kation metalu oraz aniony OH−; w wodnym środowisku zasadowym na ogół na anion MOnn− oraz kationy H3O+.