PRAKTYCZNE WYKONANIE TOKU SYSTEMATYCZNEJ ANALIZY KATIONÓW
Przed rozpoczęciem analizowania roztworu zawierającego kationy grupy III, należy sprawdzić obecność jonów Fe2+ (reakcja
z Na3[Fe(CN)6]) i Fe3+ (reakcja z Na4[Fe(CN)6] lub NaSCN).
Przed rozpoczęciem analizowania roztworu zawierającego kationy grupy V, należy sprawdzić obecność jonu NH4+ (reakcja
z NaOH + ΔT lub z K2[HgI4]).
Rozdzielenie kationów I grupy
Wymieszać analizowany roztwór!
Do ~2 cm3 badanego roztworu dodać ~1 cm3 3M HCl, wymieszać, sprawdzić całkowitość wytrącenia, a następnie przesączyć przez karbowany sączek (może być podwójny).
Osad I: AgCl, Hg2Cl2, PbCl2 Osad na sączku przemyć gorącą wodą destylowaną (~5 cm3). |
Roztwór I: Pozostawić do analizy kationów grup II-V. |
||
Osad II: AgCl, Hg2Cl2 Do osadu na sączku dodać ~10 kropli stęż. NH3 · H2O.
|
Roztwór II: Pb2+, Cl- Roztwór podzielić na dwie części:
Wytrącenie powyższych osadów świadczy |
||
Osad III: HgNH2Cl + Hg0
Sczernienie osadu na sączku świadczy |
Roztwór III: [Ag(NH3)2]+, Cl-, nadmiar NH3 · H2O Do roztworu dodać 6M HNO3 (do odczynu kwaśnego)- wytrącenie białego osadu AgCl świadczy o obecności jonów Ag+. |
|
Rozdzielenie kationów II grupy
Roztwór I pozostały po oddzieleniu chlorków I grupy doprowadzić do pH ≈ 0,5 (papierek z fioletem metylowym powinien mieć barwę zieloną), dodać objętość 1 pipety (~1 cm3) roztworu AKT i ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając.
UWAGA! Jeżeli analiza mieszaniny kationów II grupy nie jest kontynuacją toku systematycznej analizy (badany roztwór zawiera tylko kationy II grupy), to wykonujemy ją następująco:
Wymieszać analizowany roztwór!
Do probówki wirówkowej wlać 2-3 cm3 badanego roztworu i doprowadzić go przy użyciu 3M HCl do pH ≈ 0,5 wobec papierka z fioletem metylowym (pojawienie się białego osadu może świadczyć o obecności jonów Pb2+)*. Następnie dodać objętość 1 pipety (~1cm3) roztworu AKT
i całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając. Osad odwirować. Aby stwierdzić całkowitość wytrącenia należy sprawdzić pH pozostałego roztworu, dodać 5 kropli AKT i ponownie ogrzewać przez 7-10 minut. Osad odwirować i połączyć z poprzednim.
Osad IV: HgS, CuS, Cu2S, Bi2S3, CdS, As2S3, Sb2S3, Sb2S5, SnS, SnS2, S0, (PbS)
Osad przemyć gorącym roztworem zawierającym 3M NH4Cl i AKT. Odwirować. |
Roztwór IV: Pozostawić |
|||
Osad V: Podgrupa IIa - HgS, CuS, Cu2S, Bi2S3, CdS, S0, (PbS) Do osadu dodać ~1 cm3 6M HNO3, ogrzewać przez ~3 minuty na łaźni wodnej, odwirować. |
Roztwór V: Pozostawić do analizy podgrupy IIb. |
|||
Osad VI: HgS lub HgS · Hg(NO3)2
Osad przemyć kilkoma kroplami wody destylowanej, dodać 6 kropli stęż. HCl i 2 krople stęż. HNO3 („woda królewska”). Całość ogrzewać na łaźni wodnej, do rozpuszczenia osadu.
|
Roztwór VI: Cu2+, Bi3+, Cd2+, (Pb2+), nadmiar H+ i NO3-
Jeżeli stwierdzono wcześniej obecność jonów Pb2+ - roztwór przenieść na parowniczkę, dodać 5 kropli stęż. H2SO4 i odparować nadmiar kwasów, aż do ukazania się białych Szafirowa barwa roztworu ([Cu(NH3)4]2+) świadczy o obecności jonów Cu2+. |
|||
|
Osad VII: Bi(OH)3
Osad przemyć wodą destylowaną |
Roztwór VII: [Cu(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+
Wytrącenie żółtego osadu CdS świadczy |
Roztwór V: AsO43-, SbO43-, SnO32-, SO42-, OH-, (możliwe również AsS43-, AsO3S3-, SbS43-, SbO3S3-, SnS32-, SnO2S2-) Roztwór zakwasić 3M HCl do pH ≈ 0,5 (wobec papierka z fioletem metylowym), dodać objętość 1 pipety (~1 cm3) AKT i ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut. Odwirować. Po sprawdzeniu całkowitości wytrącenia ciecz znad osadu wylać. Do osadu siarczków podgrupy IIb dodać 10 kropli stęż. HCl, ogrzewać przez 5 minut i odwirować. |
|
Osad VIII: As2S3, S0
Osad przemyć wodą destylowaną, dodać ~3 cm3 Powstanie żółtego osadu (NH4)3[As(Mo3O10)4] świadczy o obecności As. |
Roztwór VIII: SbCl4-, SbCl6-, SnCl42-, SnCl62-, nadmiar H+, Cl-, H2S Roztwór ogrzewać na łaźni wodnej do usunięcia H2S, a następnie podzielić na trzy części:
Biały lub szarzejący osad Hg2Cl2 → Hg0 świadczy o obecności jonów Sn2+.
Niebieskie zabarwienie (SnH4) wokół probówki świadczy o obecności Sn.
b) Jeżeli stwierdzono obecność Sn - roztwór zobojętnić stęż. NH3 · H2O, dodać stałego kwasu szczawiowego, 5 kropli AKT i ogrzewać. Powstanie pomarańczowego osadu Sb2S3 świadczy o obecności Sb. |
* Jeżeli podczas doprowadzania mieszaniny kationów II grupy do pH ≈ 0,5 pojawia się biały osad, to może to świadczyć o obecności w analizie jonów Pb2+. Osad ten należy odwirować, przemyć wodą destylowaną, a następnie zanalizować według toku I grupy kationów.
Rozdzielenie kationów III grupy
Roztwór IV przenieść na parowniczkę i odparować do objętości 2-3 cm3. Zagęszczony roztwór przelać do probówki, dodać ~1cm3
3M NH4Cl, parę kropli stęż. NH3 · H2O do pH ≈ 8,5 i objętość 1 pipety (~1 cm3) roztworu AKT. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając.
UWAGA! Jeżeli analiza mieszaniny kationów III grupy nie jest kontynuacją toku systematycznej analizy (badany roztwór zawiera tylko kationy III grupy), to wykonujemy ją następująco:
Wymieszać analizowany roztwór!
Wykonać próby na obecność jonów żelaza:
Do probówki wlać ~2 cm3 badanego roztworu i dodać kilka kropli 0,2M K3[Fe(CN)6]. Powstanie ciemnoniebieskiego osadu Fe3[Fe(CN)6]2 świadczy o obecności w analizie jonów Fe2+.
Do probówki wlać ~2 cm3 badanego roztworu i dodać kilka kropli 0,5M NaSCN- ciemnoczerwone zabarwienie roztworu ([Fe(SCN)6]3-) świadczy o obecności w analizie jonów Fe3+. Alternatywnie: do probówki wlać ~2 cm3 badanego roztworu i dodać kilka kropli 0,5M K4[Fe(CN)6]. Powstanie ciemnoniebieskiego osadu Fe4[Fe(CN)6]3 świadczy o obecności w analizie jonów Fe3+.
Do probówki wirówkowej wlać 2-3 cm3 badanego roztworu, dodać buforu amonowego (3M NH4Cl i 3M NH3 · H2O 1:1) utrzymującego pH≈8,5. Następnie dodać objętość 1 pipety (~1cm3) roztworu AKT i całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając.
Osad odwirować. Sprawdzić całkowitość wytrącenia siarczków.
Osad IX: CoS, NiS, MnS, ZnS, FeS, Al(OH)3, Cr(OH)3, S0 Osad przemyć ~1 cm3 roztworu zawierającego 3M NH4Cl i 3M NH3 · H2O (1:1) i kilka kropli AKT. Odwirować. Do osadu dodać 2-3 cm3 1M HCl, wymieszać bagietką i odwirować. |
Roztwór IX: Pozostawić |
|
Osad X: CoS, NiS, S0 |
Roztwór X: Mn2+, Zn 2+, Fe2+, Al3+, Cr3+, nadmiar H+, Cl-, H2S
|
|
Ciąg dalszy na następnej stronie!
Osad X: CoS, NiS, S0 Osad przemyć wodą, dodać ~1 cm3 6M HCl i ~0,5 cm3 H2O2. Całość ogrzewać na łaźni wodnej do rozpuszczenia osadu. Wydzieloną siarkę usunąć bagietką, a roztwór podzielić na dwie części:
|
Roztwór X: Mn2+, Zn 2+, Fe2+, Al3+, Cr3+, nadmiar H+, Cl-, H2S Roztwór ogrzewać na łaźni wodnej do usunięcia H2S, dodać 6M NaOH do odczynu obojętnego i 3 krople nadmiaru. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 3-5 minut. Odwirować na gorąco. |
||
|
Osad XI: Fe(OH)2, (Fe(OH)3), Mn(OH)2, (Mn(OH)3), Cr(OH)3
Do osadu dodać ~0,5 cm3 6M NaOH i ~0,5 cm3 3% H2O2. Wymieszać bagietką. Całość ogrzewać na łaźni wodnej |
Roztwór XI: AlO2-, ZnO22-
Do 1/3 silnie alkalicznego roztworu dodawać kroplami 3M NH4Cl (redukcja alkaliczności roztworu). Powstanie białego osadu Al(OH)3 świadczy o obecności
Pozostałe 2/3 silnie alkalicznego roztworu zakwasić 6M CH3COOH,
|
|
|
Osad XII: Fe(OH)3, MnO2
Niewielką część osadu przemyć wodą destylowaną, dodać stałego Pb3O4 lub PbO2 i ~2 cm3 stęż. HNO3. Całość ogrzewać
|
Roztwór XII: CrO42-
Do roztworu dodać 3M H2SO4 do odczynu lekko kwaśnego, ~0,5 cm3 alkoholu amylowego i 4-6 kropli 3% H2O2. Silnie wstrząsnąć probówką. Niebieskie zabarwienie alkoholu (CrO5) świadczy o obecności |
|
* W tej reakcji zamiast 0,02% CuSO4 można użyć 0,02% CoCl2. Wówczas o obecności w analizie jonów Zn2+ świadczy jasnoniebieski osad (ZnCo)[Hg(SCN)4]2.
UWAGA! Jeżeli analizowany roztwór zawiera tylko kationy III grupy, można je wykryć bezpośrednio z mieszaniny, stosując reakcje specyficzne wykorzystywane w toku. Jedynie jony Al3+ i Zn2+, które nie mają reakcji wybiórczych, wykrywamy po uprzednim oddzieleniu
od reszty kationów, za pomocą nadmiaru 3M NaOH na gorąco (patrz roztwór XI). Wykonując reakcję wykrywania jonów Mn2+ bezpośrednio z mieszaniny należy pamiętać, że jest to reakcja bardzo czuła i nadmiar jonów Mn2+ może zredukować powstające jony MnO4-!
Rozdzielenie kationów IV grupy
Roztwór IX przenieść na parowniczkę, odparować do sucha i ogrzewać aż do zaniku białych dymów soli amonowych.
Suchą pozostałość rozpuścić w 1 cm3 1M HCl i przelać do probówki. Do roztworu dodać buforu amonowego (3M NH4Cl i 3M NH3 · H2O 1:1) utrzymującego pH≈8,5 i ~1cm3 2M (NH4)2CO3. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez ~5 minut.
UWAGA! Jeżeli analiza mieszaniny kationów IV i V grupy nie jest kontynuacją toku systematycznej analizy (badany roztwór zawiera tylko kationy IV i V grupy), to wykonujemy ją następująco:
Wymieszać analizowany roztwór!
Wykonać próbę na obecność jonów amonowych - do probówki wlać ~2 cm3 badanego roztworu, dodać ~1 cm3 3M NaOH i całość ogrzewać
na łaźni wodnej. U wylotu probówki umieścić zwilżony wodą papierek uniwersalny (nie dotykać do ścianek probówki!). Niebieszczenie papierka wskaźnikowego (NH3↑, zapach!) świadczy o obecności jonów NH4+. Alternatywnie: do probówki wlać ~2 cm3 badanego roztworu, dodać ~1 cm3 3M NaOH i odwirować powstały osad. Do roztworu znad osadu dodać kilka kropli odczynnika Nesslera (K2[HgI4]+KOH). Pojawienie się pomarańczowo-czerwonego osadu [Hg2N]I świadczy o obecności jonów NH4+. UWAGA: reakcja bardzo czuła, wykrywa nawet niewielkie ilości jonów NH4+, które mogą występować jako zanieczyszczenie!
Do probówki wirówkowej wlać 2-3 cm3 badanego roztworu, dodać buforu amonowego (3M NH4Cl i 3M NH3 · H2O 1:1) utrzymującego pH≈8,5. Następnie dodać ~1 cm3 2M (NH4)2CO3 i całość ogrzewać na łaźni wodnej przez ~5 minut. Osad odwirować. Sprawdzić całkowitość wytrącenia węglanów.
Osad XIII: BaCO3, SrCO3, CaCO3
|
Roztwór XIII: Pozostawić |
Ciąg dalszy na następnej stronie!
Osad XIII: BaCO3, SrCO3, CaCO3 Do osadu dodawać kroplami 6M CH3COOH, aż do jego rozpuszczenia (unikać nadmiernego rozcieńczania analizy!). Do niewielkiej porcji kwaśnego roztworu dodać kilka kropli 0,1M K2CrO4. Powstanie żółtego osadu BaCrO4 świadczy o obecności w analizie jonów Ba2+. Jeżeli jony Ba2+ są obecne w analizie, do pozostałej części kwaśnego roztworu dodać 1-1,5 cm3 0,1M K2CrO4. Osad odwirować. Jeżeli nie stwierdzono obecności jonów Ba2+, roztwór badać tak jak roztwór XV.
|
Roztwór XIII: Pozostawić |
|
Osad XIV: BaCrO4
Osad przemyć wodą destylowaną.
|
Roztwór XIV: Sr2+, Ca2+, Cr2O72-, CH3COOH
Do roztworu dodawać kroplami stęż. NH3 · H2O, do zmiany zabarwienia roztworu z pomarańczowego na żółte i ~1 cm3 2M (NH4)2CO3. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez ~5 minut. Osad odwirować
|
|
|
Roztwór XV: Sr2+, Ca2+, CH3COOH
Do roztworu dodać ~0,5 cm3 3M NH4Cl i ~1 cm3 0,5M K4[Fe(CN)6]. Odczekać ~10 minut. Wytrącenie białego osadu Ca(NH4)2[Fe(CN)6] świadczy o obecności w analizie jonów Ca2+.
|
V grupa kationów nie posiada odczynnika grupowego. Jony Mg2+, Na+ i K+ wykrywa się analizując roztwór XIII. Należy zwrócić uwagę
na logiczną kolejność wykonywanych reakcji (wykrywanie jonów K+ obok NH4+).
4
4