skanuj0026 (16)

3 grupa kationów

3.1. Warunki strącania 3 grupy kationów

Siarczki pierwszych trzech grup kationów są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie.

Typowe siarczki 1 i 2 grupy są tak słabo rozpuszczalne, że aby przeprowadzić je do roztworu, stosujemy mocny kwas utleniający (HNO3 lub wodę królewską) i mieszaninę reakcyjną ogrzewamy. Najbardziej znanym wyjątkiem od tej reguły jest omówiony już wcześniej CdS. Możemy roztworzyć go już w rozcieńczonym kwasie solnym.

Podobnie do CdS zachowują się świeżo strącone siarczki 3 grupy. Do rozpuszcenia ich wystarczy użyć rozcieńczonego kwasu solnego.

Siarczki 3 grupy kationów są znacznie lepiej rozpuszczalne w porównaniu z siarczkami 1 i 2 grupy. Konieczność przekroczenia „dużych” iloczynów rozpuszczalności siarczków trzeciej grupy, pociąga za sobą potrzebę wytworzenia dużego stężenia jonów S²" w analizowanym roztworze.

Do badanego roztworu dodajemy AKT, ale zamiast 0,3M HC1 (jak w drugiej grupie kationów), zastosujemy bufor amonowy. Jest to wodny roztwór zasady NH₃aq i sprzężonego z nią kwasu (zgodnie z teorią Broensteda) czyli kationu NH/ (w postaci NI-I4CI).

Równowaga opisująca ten układ buforowy, może być zapisana jako protolizajonu NH4⁺:

NlV +H₂0 2 NH3 + H3O' (krócej: NH/ 2 NHj + H') lub analogiczna reakcja cząsteczek amoniaku z wodą:

NHj + HjO żt NH/ + OH“

W pierwszym przypadku, sytuację opisuje stała dysocjacji kwasowej jonu NH/:

«5,6-10‘¹⁰

[H*]-[NH₃]

[hh₄⁺]

W drugim - stała dysocjacji zasadowej amoniaku NH₃:

K 1,8-10'⁵

_K Jnh:]-[H0~] ^b [NH₃]

Obie równowagi charakteryzują ten sam roztwór wodny.Pamiętając o stałości iloczynu sprzężonych stałych dysocjacji K_a K_b zapiszmy:

K_aK_b=[H^ł][HOT = 1,0 10‘¹⁴

^    V-**

iloczyn jonowy H₂0

Przedstawiona tu stałość iloczynu K_aK_b jest spełniona dla każdej sprzężonej pary kwas-zasada istniejącej w roztworze wodnym.

Weźmy pod uwagę roztwór buforu amonowego, w którym stężenie molowe [NH4⁺] ~ IM, a [NH₃] = 0,1M i wartości te podstawmy do równania definiującego K_a. Wartości [H*] i pH tego buforu wynoszą:

[H⁺] = K • 25?l! = 5,6 • I O '¹⁰ • — = 5,6 • 10’⁹ M * [NH₃]    0,1

pH = -log(5,610“⁹)~ 8,25

Przypomnijmy wyprowadzoną już wcześniej zależność pomiędzy stężeniem molowym jonów S²~ w danym roztworze, a jego wartością pH:

[S^2_] = J O"²³ *^2pH

51