ANALIZA JAKOÅšCIOWA
Opracowanie: Krystyna Moskwa, Emil Zieliński
Analiza roztworu pojedynczej substancji.
Przystępując do badania roztworu należy zwrócić uwagę na jego barwę i zapach. Szereg kationów i
anionów ma określone zabarwienie, które przy roztworach pojedynczych substancji może wskazać na
skład jakościowy roztworu.
Barwy pospolitych jonów są następujące:
Cu 2+ niebieska Fe 2+ jasnozielona
3+
Mn 2+ jasnoróżowa Fe żółtobrunatna
Co 2+ czerwona CrO42- żółta
Ni 2+ zielona Cr2O7 2- pomarańczowa
Cr 3+ zielona lub fioletowa MnO 4- fioletowa
Jeżeli wiadomo, że w roztworze znajduje się tylko pojedynczy anion i kation, to zawsze należy
przeprowadzić najpierw badania na kationy. Wykrycie kationu pozwala na łatwiejszą identyfikację
anionów, gdyż obecność pewnych kationów wyklucza obecność niektórych anionów w roztworze.
Badaną próbkę dzieli się na trzy części. Jedna część służy do badania na kationy, druga na aniony, a
trzecia część pozostaje w rezerwie.
Ustalenie przynależności grupowej.
Kationy można podzielić na grupy analityczne ze względu na wytrącanie się osadów z odczynnikami
grupowymi. Przy omawianiu przynależności kationów do poszczególnych grup uwzględniono tylko te,
które częściej spotyka się w praktyce hutniczej.
Grupa I. Odczynnik grupowy: 2n HCl . Należą tu kationy: Ag+, Hg22+, i Pb2+, które z kwasem solnym
dają białe chlorki AgCl, Hg2Cl2 i PbCl2. Jeżeli z odczynnikiem grupy I nie otrzymamy osadu, to dodaje
się bezpośrednio odczynnik grupy II.
Grupa II. Odczynnik grupowy : roztwór wodny H2S (obecnie stosowany jest tioacetamid AKT) w
obecności 2n HCl. Należą tu kationy: Pb2+, Cu2+, Hg2+, Bi3+, Cd2+, Sn2+, Sn4+, Sb3+, As5+, które w
razie obecności w roztworze dają osady o następujących barwach:
PbS czarny Sb2S3 pomarańczowy
CuS czarny As2S5 żółty
HgS czarny SnS brunatny
Bi2S3 brunatny SnS2 żółty
CdS żółty
Grupa III. Odczynnik grupowy: (NH4)2S (obecnie stosowany jest tioacetamid AKT) w obecności
NH4OH i NH4Cl. Przy badaniu pojedynczych roztworów należy odczynniki te dodawać do nowej porcji
próbki. Należą tu kationy: Ni2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Cr3+ i Al3+, które w razie obecności dają
następujące osady :
NiS czarny MnS cielisty
CoS czarny ZnS biały
FeS czarny Cr(OH)3 zielony
Fe2S3 czarny Al(OH)3 biały
Grupa IV. Odczynnik grupowy : (NH4)2CO3 w obecności NH4OH i NH4Cl. Jeżeli odczynniki grupy III
nie wytrącają osadu to do nowej próbki dodaje się NH4OH, NH4Cl i (NH4)2CO3. Mogą się wytrącić białe
węglany wapnia, strontu lub baru ( CaCO3, SrCO3, BaCO3).
Grupa V. Jeżeli żaden z poprzednio użytych odczynników grupowych nie spowodował wytrącenia
osadu, to próbka może zawierać jony Mg2+, NH4+, Na+, K+Grupa V nie posiada odczynnika grupowego.
 I grupa analityczna kationów
1. Reakcje kationu Ag+
1. Kwas solny wytrąca z roztworów soli srebra biały serowaty osad chlorku srebra :
Ag+ + Cl- = AgCl“! np AgNO3 + HCl = AgCl“! + HNO3
Chlorek srebra rozpuszcza się w roztworze NH4OH dzięki tworzeniu się jonów zespolonych:
AgCl + 2NH4OH = [ Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
Z tego roztworu kwasy strÄ…cajÄ… z powrotem chlorek srebra :
[Ag(NH3)2]Cl + 2H+ = Ag+ + 2NH4+ + Cl -
Ag+ + Cl- = AgCl“!
Chlorek i pozostałe halogenki srebra są światłoczułe i stosowane w fotografii.
2. Siarkowodór (obecnie stosujemy tiocetamid AKT) wytrąca z roztworów soli srebra czarny osad siarczku
srebra, który jest najtrudniej rozpuszczalną solą srebra:
2Ag+ + S2- = Ag2S“! np 2AgNO3 + H2S = Ag2S + 2HNO3
3. Wodorotlenek sodu wytrąca z roztworów soli srebra brunatny osad tlenku srebra :
2 AgNO3 + 2 NaOH = Ag2O“! + 2NaNO3 + H2O
Osad ten roztwarza siÄ™ w amoniaku, dajÄ…c wodorotlenek dwuaminosrebra :
Ag2O + 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2]OH
4. Dwuchromian(VI) potasu wytrąca z roztworów srebra brunatno-czerwony osad dwuchromianu(VI)
srebra : 2AgNO3 + K2Cr2O7 = Ag2Cr2O7“! + 2KNO3 lub jonowo: 2Ag+ + Cr2O72- = Ag2Cr2O7 “!
5. Jodek potasu wytrąca z roztworów soli srebra żółtawy osad jodku srebra, nierozpuszczalny w kwasie
azotowym(V), ani też w amoniaku:
Ag+ + I- = AgI“! np AgNO3 + KI = AgI“! + KNO3
Osad jest białawy, a przechodzi w żółtawy po dodaniu większej ilości wody. Ze wszystkich halogenków
srebra tylko jodek srebra jest nierozpuszczalny w amoniaku.
6. Chlorek i bromek srebra rozpuszczają się w tiosiarczanie sodu, według reakcji:
AgCl +2Na2S2O3 = NaCl + Na3[Ag(S2O3)2]
Reakcja ta ma duże znaczenie w fotografii, gdzie tiosiarczan sodu stosuje się do utrwalania obrazów
na filmach i kliszach fotograficznych.
7. Sześciocyjanożelazian(II) potasu wytrąca z roztworów soli srebra kremowo biały osad
sześciocyjanożelazianu(II) srebra:
4AgNO3 + K4[Fe(CN)6] = Ag4[Fe(CN)6]“! + 4KNO3
Osad ten pod wpływem działania amoniaku rozkłada się i ciemnieje.
2. Reakcje kationu Hg22+
W związkach zawierających rtęć na stopniu utlenienia +1 występuje zawsze dwuwartościowa
grupa -Hg-Hg-, a w roztworach wodnych znajduje się jon Hg22+. Dlatego wzory soli rtęciawych pisze się
np. Hg2Cl2 lub Hg2(NO3)2.
1. Kwas solny wytrąca z roztworów soli rtęci(I) biały osad chlorku rtęci(I), tzw. kalomelu:
Hg22+ + 2Cl - = Hg2Cl2 np Hg2(NO3)2 + 2HCl = Hg2Cl2 “! + 2HNO3
Osad ten pod wpływem amoniaku czernieje z powodu wydzielania się rozdrobnionej rtęci (czarnej) i
amidochlorku rtęci (biały):
Hg2Cl2 + 2NH3 = Hg + HgNH2Cl + NH4Cl
Reakcja ta Hg22+ Hg2+ + Hgo nazywa siÄ™ dysproporcjonowaniem i zachodzi praktycznie momentalnie.
2. Siarkowodór (AKT) wytrąca z roztworów soli rtęci(I) czarną mieszaninę siarczku rtęci(II) i metalicznej
rtÄ™ci: Hg2(NO3)2 + H2S = Hg“! + HgS“! + 2HNO3
3. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca z roztworów soli rtęci(I) czarny osad subtelnie rozdrobnionej
rtęci metalicznej i tlenku rtęci(II) - HgO:
Hg2(NO3)2 + 2 KOH = Hg“! + HgO“! + H2O + 2KNO3
4. Jodek potasu wytrąca z roztworów soli rtęci zielony osad jodku rtęci(I):
Hg22+ + 2I- = Hg2I2 “!
(Często sole rtęci(I) są nieco utlenione, co powoduje mieszane zielono-żółtawe zabarwienie). Osad ten
rozpuszcza się w nadmiarze odczynnika wskutek powstania zespolonego anionu cterojodortęcianowego.
Wydziela się równocześnie rtęć wolna:
Hg2I2 + 2 KI = K2HgI4 + Hg“!
5. Chromian(VI) potasu strąca z roztworów soli rtęci(I) brudno czerwony osad chromianu(VI) rtęci(I):
Hg2(NO3)2 + K2CrO4 = Hg2CrO4“! + 2KNO3 lub jonowo: Hg22+ + CrO42- = Hg2CrO4“!
6. Sześciocyjanożelazian(II) potasu wytrąca z roztworów soli rtęci(I) biały ciemniejący po pewnym czasie
osad sześciocyjanożelazianu(II) rtęci(I):
2Hg2(NO3)2 + K4[Fe(CN)6] = Hg4[Fe(CN)6]“! + 4KNO3
lub jonowo: 2Hg2 2+ + Fe(CN)64- = Hg4[Fe(CN)6]“!
3. Reakcje kationu Pb2+
1. Kwas solny wytrąca z roztworów soli ołowiu(II) biały osad chlorku ołowiu(II):
Pb2+ + 2Cl- = PbCl2“! np Pb(NO3)2 + 2HCl = PbCl2“! + 2HNO3
Iloczyn rozpuszczalności chlorku ołowiu(II) szybko wzrasta wraz z temperaturą, co powoduje
rozpuszczanie się chlorku ołowiu(II) w większej ilości wody po ogrzaniu. Oziębienie roztworu powoduje
wydzielenie się chlorku ołowiawiu(II) w postaci długich igieł.
2. Kwas siarkowodorowy (tioacetamid) wytrąca z roztworów soli obojętnych lub słabo zakwaszonych
czarny osad siarczku ołowiawego, którego iloczyn rozpuszczalności jest znacznie mniejszy od iloczynu
rozpuszczalności PbCl2, co powoduje przesunięcie ołowiu do II grupy analitycznej:
Pb2+ + S2- = PbS“! np Pb(NO3)2 + H2S = PbS“! + 2HNO3
PbS roztwarz się w rozcieńczonym kwasie azotowym(V) z wydzieleniem wolnej siarki:
3 PbS + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 3So“! + 2NO + 4H2O
3. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca biały osad wodorotlenku ołowiu(II), który posiada własności
amfoteryczne i roztwarza się w nadmiarze wodorotlenku, jak również kwasie:
Pb(NO3)2 + 2NaOH = Pb(OH)2 + 2NaNO3 lub jonowo: Pb2+ + 2 OH- = Pb(OH)2“!
Dla wodorotlenków amfoterycznych można napisać następującą równowagę jonową:
Pb2+ + 2 OH- Ô! Pb(OH)2“! Ô! 2H+ + PbO22-
reakcja z zasadÄ…: Pb(OH)2 + NaOH = Na[Pb(OH)3] lub H2PbO2 + 2NaOH = Na2PbO2 + 2H2O
reakcja z kwasem: Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + 2H2O
4. Kwas siarkowy(VI) wytrąca z roztworów soli ołowiu(II) biały osad siarczanu(IV) ołowiu(II):
Pb(NO3)2 + H2SO4 = PbSO4“! lub jonowo: Pb2+ + SO42- = PbSO4“!
5. Chromian(VI) potasu wytrąca z roztworów soli ołowiu(II) żółty osad chromianu(VI) ołowiu:
Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4“! + 2KNO3 lub jonowo: Pb2+ + CrO42- = PbCrO4“!
Osad ten roztwarza siÄ™ w kwasie azotowym i wodorotlenku sodowym.
6. Jodek potasu wytrąca z roztworów soli ołowiu(II) żółty krystaliczny osad jodku ołowiu(II):
Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2“! + 2KNO3 lub jonowo: Pb2+ + 2I- = PbI2“!
7. Sześciocyjanożelazian(II) potasu wytrąca z roztworów soli ołowiu(II) kremowo biały osad
sześciocyjanożelazianu(II) ołowiu(II):
2Pb(NO3)2 + K4[Fe(CN)6] = Pb2[Fe(CN)6]“! + 4 KNO3
lub jonowo: 2Pb2+ + Fe(CN)64- = Pb2[Fe(CN)6]“!
II grupa analityczna kationów
Odczynnik grupowy : H2S w obecności HCl, pH < 0,5
Obecnie nie stosuje się siarkowodoru w postaci gazowej, lecz wytwarza się go przez rozkład
hydrolityczny z tioacetamidu CH3CSNH2 (AKT) w temperaturze ok. 90oC na łażni wodnej.
CH3CSNH2 + 2H2O = CH3COO- + NH4+ + H2S
Szybkość hydrolizy tioacetamidu zwiększa się z podwyższeniem temperatury i stężenia jonów H+ lub
OH-. Hydroliza w środowisku zasadowym jest znacznie szybsza niż w kwaśnym. Wykorzystując te
własności można rozdzielić kationy II i III gr. w zależnosci od pH roztworu, podobnie jak przy stosowaniu
siarkowodoru i siarczku amonu.
Otrzymany H2S rozpuszcza się w wodzie. Powstały kwas siarkowodorowy dysocjuje wg równania:
H2S "! H+ + HS- K1 = 5,7 Å"10-8
HS- "! H+ + S2- K2 = 1,2 Å" 10-15
Z porównania stałych dysocjacji K1 i K2 wynika, że stężenie jonów S2- jest bardzo małe, co można obliczyć
+ -2
[H ][S ]
= 1210-15
, .
-
[HS ]
Przy założeniu, że wartości [H+] i [HS-] są w przybliżeniu równe, skracając te wielkości w liczniku i
mianowniku uÅ‚amka po lewej stronie równania otrzymujemy [S2-] = 1,2Å"10-15. JeÅ›li zaÅ‚ożymy, że stężenie
analizowanego roztworu wynosi 10-1 (0,1 mol/dm3) to iloczyny jonowe wszystkich rozważanych przez nas
siarczków będą wynosiły:
[Me+]Å"[S2-] = 10-1Å"1,2Å"10-15 = 1,2Å"10-16
Do wytrącenia osadu siarczku konieczne jest, aby iloczyn jonowy był większy od iloczynu
rozpuszczalności danego siarczku. Iloczyny rozpuszczalności siarczków kationów II grupy wahają się w
granicach od ok. 10-53 do ok.10-29 , a więc z łatwością zostaną przekroczone.
Po dodaniu HCl do roztworu H2S (a więc jonów H+) dysocjacja kwasu siarkowodorowego cofa się
zgodnie z regułą przekory. Maleje stężenie jonów S2-, ale iloczyny rozpuszczalności siarczków kationów II
grupy zostaną przekroczone i siarczki te strącą się. Nie strącą się natomiast siarczki kationów III grupy,
które maja znacznie większe iloczyny rozpuszczalności i małe stężenie jonów S2- nie wystarcza do ich
przekroczenia. W ten sposób można rozdzielić kationy II i III grupy.
Stopień kwasowości roztworu odgrywa ważną rolę przy strącaniu siarczków kationów grupy IIb.
Siarczki arsenu, antymonu i cyny stracaja się tylko z silnie zakwaszonego środowiska, gdyż wtedy
stężenia jonów As3+, As5+, Sb3+, Sn2+, Sn4+ sa na tyle wysokie, że mogą zostać przekroczone iloczyny
rozpuszczalności siarczków tych kationów. W środowisku kwaśnym aniony np. AsO33- lub AsO43-
przechodzÄ… w kationy A3+ i As5+.
Siarczki arsenu, antymonu i cyny (gr IIb) rozpuszczają się w wielosiarczku amonu, jak równiez w
siarczkach alkalicznych tworząc siarkosole. Mają one budowę podobną do soli tlenowych. Różnią się
tym, że zamiast tlenu w cząsteczce zawierają pokrewny mu pierwiastek - siarkę.
siarkosole sole tlenowe kwasy tlenowe
(NH4)3AsS3 (NH4)3AsO3 H3AsO3
Na3AsS4 Na3AsO4 H3AsO4
(NH4)3SbS4 (NH4)3SbO4 H3SbO4
K2SnS3 K2SnO3 H2SnO3
Kationy grupy IIa nie tworzÄ… siarkosoli.
Własności wodorotlenków i tlenków kationów II gr analitycznej są także różne. Wodorotlenki kationów
grupy IIb są amfoteryczne, przy czym wyższe wartościowości wykazują silniejszy charakter kwasowy.
Wodorotlenki bizmutu(III), kadmu i miedzi(II) są słabymi zasadami, a wodorotlenek rtęci(II) rozkłada się
natychmiast na tlenek rtęci i wodę. Jony miedzi(II) i kadmu mogą tworzyć z amoniakiem jony zespolone
(kompleksowe), dzięki czemu wodorotlenki miedzi(II) i kadmu rozpuszczają się w amoniaku tworząc jon
czteroaminomiedzi(II) [Cu(NH3)42+ i czteroaminokadmu [Cu(NH3)42+.
Postępowanie przy pojedynczym kationie:
Około 1cm3 próbki zakwaszamy 0,5 cm3 2 molowego HCl. Jeśli nie wytracił sie osad w I gr można
wykorzystać ten roztwór do badania na obecność kationow II gr. Ogrzać na łażni wodnej do ok. 90oC i
dodać 1 cm3 tioacetamidu. Ogrzewać dalej przez ok. 5 minut. Wytracony osad świadczy o obecności
kationów II grupy analitycznej.
1. Reakcje kationu Hg2+.
1. Kwas solny nie wytrąca osadu z roztworów soli rtęci(II) .
2. Siarkowodór (AKT) wytrąca z roztworów soli rtęci(II) czarny osad:
HgCl2 + H2S = HgS“! lub jonowo: Hg2+ + S2- = HgS“!
W niedomiarze H2S osad może być początkowo żółty. HgS rozpuszcza się w wodzie królewskiej (HNO3
stęż. + 3HCl stęż.)
3. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca z roztworów soli rtęci(II) żółty osad tlenku rtęci(II):
HgCl2 + 2NaOH = HgO“! + 2NaCl +H2O lub jonowo: Hg2+ + 2OH- = HgO“! + H2O
4. Jodek potasu wytrąca z roztworów soli rtęci(II) ceglastoczerwony osad jodku rtęci(II):
HgCl2 +2KI = HgI2“! + 2KCl lub jonowo: Hg2+ + 2I- = HgI2“!
Jodek rtęci(II) rozpuszcza się w nadmiarze jodku potasu wskutek tworzenia się zespolonego anionu
czterojodortęciowego(II):
HgI2 + 2KI = K2[HgI4]
Roztwór alkaliczny K2[HgI4] służy do wykrywania jonów amonowych (tzw. odczynnik Nesslera).
5. Chlorek cyny(II) wytrąca z roztworów soli rtęci(II) biały osad chlorku rtęci(II), a sam utlenia się do soli
cyny(IV). Przy ogrzewaniu tego osadu z nadmiarem SnCl2 otrzymać można czarną metaliczną rtęć:
2Hg2+ + SnCl2 = Hg2Cl2 “! + Sn4+
2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2 “! + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg“! + SnCl4
6. ReakcjÄ™ specyficznÄ… podano przy jonie Hg22+.
2. Reakcje kationu Bi3+.
1. Kwas solny nie wytrąca osadu z roztworów soli bizmutu(III).
2.Siarkowodór (AKT) wytrąca z roztworów soli bizmutu(III) czarnobrunatny osad siarczku bizmutu(III).:
2Bi(NO3)3 + 3H2S = Bi2S3 “! +6HNO3 lub jonowo: 2Bi3+ + 3S2- = Bi2S3“!
3. Wodorotlenki alkaliczne wytrącają z roztworów soli bizmutu(III) biały osad wodorotlenku bizmutu(III):
BiCl3 + 3NaOH = Bi(OH)3“! + 3NaCl lub jonowo: Bi3+ + 3OH- = Bi(OH)3“!
Wodorotlenek bizmutu podczas ogrzewania zmienia barwę na żółtawą, gdyż traci wodę i przechodzi w
wodorotlenek bizmutylu BiO(OH):
Bi(OH)3“! BiO(OH)“! + H2O
Grupa -Bi=O nosi nazwÄ™ grupy bizmutylowej.
4. Cynian(II) sodu lub potasu reaguje z solami bizmutu(III) redukujÄ…c jony Bi3+ do bizmutu metalicznego
strącającego się w postaci czarnego osadu. Cynian(II) sodu przygotowuje się tuż przed użyciem działając
nadmiarem NaOH na chlorek cyny(II) tak, aby powstający początkowo osad Sn(OH)2 roztworzył się w
nadmiarze NaOH:
SnCl2 + 2NaOH = Sn(OH)2“! + 2NaCl
Sn(OH)2“! + 2NaOH = Na2SnO2 + H2O
Redukcji jonów Bi3+ do Bi0 towarzyszy utlenienie jonów Sn2+ do Sn4+ . Zachodzą następujące reakcje:
BiCl3 + 3NaOH = Bi(OH)3“! + 3NaCl
2Bi(OH)3“! + 3Na2SnO2 = 2Bi“! + 3 Na2SnO3 + 3H2O
2Bi3+ + 3Sn2+ = 2Bi0 + 3Sn4+
5. Jodek potasu wytrąca z roztworów soli bizmutu(III) brunatno czarny osad jodku bizmutu(III), który
roztwarza się w nadmiarze odczynnika z utworzeniem pomarańczowego związku kompleksowego:
Bi(NO3)3 + 3KI = BiI3“! + 3KNO3 lub jonowo: Bi3+ + 3I- = BiI3“!
BiI3“! + KI = K[BiI4]
6. Chromian(VI) potasu wytrąca z roztworów soli bizmutu(III) żółty osad chromianu(VI) bizmutylu:
2Bi3+ + CrO42- + H2O = (BiO)2CrO4“! + 4H+
7. Sześciocyjanożelazian(II) potasu wytrąca z roztworów soli bizmutu(III) żółto zielony osad
sześciocyjanożelazianu(II) bizmutu(III):
4BiCl3 + 3 K4[Fe(CN)6] = Bi4[Fe(CN)6]3“! + 12 KCl
lub jonowo: 4Bi3+ + 3Fe(CN)64- = Bi4[Fe(CN)6]3“!
3. Reakcje kationu Cu2+.
Sole miedzi(II) w roztworach wodnych majÄ… zabarwienie niebieskie.
1. Kwas solny nie wytrąca osadu z roztworów soli miedzi(II).
2. Siarkowodór wytrąca z kwaśnych roztworów soli miedzi(II) czarny siarczek miedzi(II).
CuSO4 + H2S = CuS“! + H2SO4 lub jonowo: Cu2+ + S2- = CuS“!
3. Wodorotlenek sodu lub potasu wytrąca z roztworów soli miedzi(II) niebieskozielony osad wodorotlenku
miedzi(II). Wodorotlenek ten ogrzany do temp. ok. 10ooC traci wodÄ™ i przechodzi w brunatnoczarny tlenek
miedzi(II):
CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2“! + K2SO4
Cu(OH)2 CuO + H2O
4. Wodorotlenek amonu wytrÄ…ca niebieskozielony osad wodorotlenku miedzi(II) rozpuszczajÄ…cy siÄ™ bardzo
Å‚atwo w nadmiarze amoniaku:
Cu2+ + 2NH4OH = Cu(OH)2 “! + 2NH4+
Cu(OH)2 “! + 4NH4OH = [Cu(NH3)42+ + 2OH- + 4H2O
Jony czteroaminomiedzi(II) majÄ… silnie niebieskie zabarwienie.
5. Sześciocyjanożelazian(II) potasu -K4[Fe(CN)6] wytrąca z roztworów soli miedzi(II) czerwono brunatny
osad sześciocyjanożelazian(II) miedzi(II)
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- = Cu2[Fe(CN)6] “!
6. K2CrO4 wytrąca z roztworów soli miedzi(II) brunatno czerwony osad chromianu(VI) miedzi(II):
CuCl2 + K2CrO4 = CuCrO4“!+ 2KCl lub jonowo: Cu2+ + CrO42- = CuCrO4“!
7. Cynk lub żelazo wytrąca z roztworów soli miedzi(II) czerwoną, gąbczastą masę metalicznej miedzi:
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu“! lub jonowo: Cu2+ + Zn0 = Zn2+ + Cu0“!
4. Reakcje kationu Cd2+.
1. Kwas solny nie wytrÄ…ca osadu z soli kadmu .
2. Siarkowodór wytrąca z roztworów soli kadmu żółty osad siarczku kadmu :
CdCl2 + H2S = CdS“! + 2HCl lub jonowo: Cd2+ + S2- = CdS“!
Osad nie rozpuszcza się w żółtym siarczku amonu (odróżnienie od Sn4+, As3+ i As5+).
3. Wodorotlenek sodu wytrąca z roztworów soli Cd2+ biały osad Cd(OH)2 (nieamfoteryczny):
Cd2+ + 2OH- = Cd(OH)2“!
4. Amoniak wytrąca z roztworów soli kadmu biały osad wodorotlenku kadmu (dodawać mało NH4OH):
Cd2+ + 2NH4OH = Cd(OH)2 “! + 2NH4+
Osad ten rozpuszcza się w nadmiarze amoniaku, wskutek tworzenia się jonów zespolonych - powstaje
wodorotlenek czteroaminokadmu :
Cd(OH)2“! + 4NH4OH = [Cd(NH3)4](OH)2 + 4H2O
5. Reakcje kationu Sn2+
1.Kwas solny nie wytrąca osadów z roztworu soli cyny(II).
2.Siarkowodór wytrąca z kwaśnych roztworów soli cyny(II) brunatno-czarny osad siarczku cyny(II):
SnCl2 + H2S = SnS“! + 2HCl lub jonowo: Sn2+ + S2- = SnS“!
Osad ten roztwarza się w żółtym siarczku amonu na siarkocynian(IV) amonu :
SnS + (NH4)2S2 = (NH4)2SnS3
Z tego roztworu kwasy strącają żółty siarczek cyny(IV) :
(NH4)2SnS3 + 2HCl = SnS2 + 2NH4Cl + H2S
3. Wodorotlenek sodu strąca z roztworów soli cyny(II) biały osad wodorotlenku cyny(II) :
SnCl2 + 2NaOH = Sn(OH)2 + 2NaCl lub jonowo: Sn2+ + 2OH- = Sn(OH)2“!
Wodorotlenek cyny(II) ma własności amfoteryczne, roztwarzając się zarówno w kwasach jak i w zasadach
Sn(OH)2 + 2HCl = SnCl2 + 2H2O
Sn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Sn(OH)4] lub H2SnO2 + 2NaOH = Na2SnO2 + 2H2O
W przypadku reakcji wg ostatniego równania sugeruje się równowagę :
2Sn2+ + 2OH- Ô! Sn(OH)2 Ô! H2SnO2 Ô! 2H+ + SnO22-
4. Sole rtęci(II) pod wpływem chlorku cyny(II) ulegają redukcji do soli rtęci(I) i powstaje biały osad zwany
kalomelem - chlorek rtęci(I):
2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2“! + SnCl4
Przy ogrzewaniu tego osadu z nadmiarem SnCl2 reakcja postępuje dalej, aż do wydzielenia się
metalicznej rtęci :
SnCl2 + Hg2Cl2 = SnCl4 + 2Hgo“!
Sn2+ + Hg22+ = Sn4+ + 2Hgo
6 . Reakcje kationu Sn4+
1. Kwas solny nie wytrąca osadu z roztworów soli cyny(IV).
2. Siarkowodór wytrąca ze słabo kwaśnych roztworów soli cyny(IV) żółty osad siarczku cyny(IV):
SnCl4 + 2H2S = SnS2“! + 4HCl lub jonowo: Sn4+ + 2S2- = SnS2“!
Osad ten roztwarza siÄ™ w siarczku amonu tworzÄ…c siarkocynian(IV) amonu :
SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3
z którego kwasy wytrącają na powrót żółty siarczek :
(NH4)2SnS3 + 2HCl = SnS2“! + 2NH4Cl + H2S
3. Wodorotlenki alkaliczne strącają z roztworów soli cyny(IV) biały osad wodorotlenku cyny(IV):
Sn4+ + 4OH- = Sn(OH)4“!
Wodorotlenek cyny(IV) jest amfoteryczny:
Sn(OH)4 Ô! H4SnO4 Ô! H2SnO3 + H2O
kw. ortocynowy(IV) kw. metacynowy(IV)
4. Żelazo metaliczne redukuje sole Sn4+ do soli Sn2+ a samo utlenia się do soli żelaza(II):
Sn4+ + Feo = Sn2+ + Fe2+
jony Sn2+ można wykryć opisaną już reakcją z chlorkiem rtęci(II).
7. Reakcje kationu Sb3+.
1. Kwas solny nie wytrąca osadów z roztworów soli antymonu(III).
2. Siarkowodór wytrąca z roztworów soli antymonu(III) pomarańczowy osad siarczku antymonu(III):
2SbCl3 + 3H2S = Sb2S3 + 6HCl lub jonowo: 2Sb3+ + 3S2- = Sb2S3“!
Osad ten roztwarza siÄ™ w siarczku amonu:
3(NH4)2S + Sb2S3 = 2(NH4)3SbS3
Z roztworu tego w środowisku kwasnym wytraca się ponownie pomarańczowy siarczek
2(NH4)3SbS3 + 6HCl = 6HN4Cl + Sb2S3“! + 3H2S
Przy wykonywaniu tych reakcji należy pamiętać o pH roztworu.
3. Wodorotlenki alkaliczne wytracają z roztworów soli antymonu(III) biały osad wodorotlenku:
Sb3+ + 3OH- = Sb(OH)3“!
Wodoroltenek antymonu(III) jest amfoteryczny tzn. roztwarza się on zarówno w kwasach jak i w zasadach.
Można zapisać następującą równowagę:
Sb3+ + 3OH- Ô! Sb(OH)3 Ô! HSbO2 + H2O Ô! H+ + SbO2-
4. Sole antymonu(III) ulegają pod wpływem wody hydrolizie. Powstają przy tym sole zasadowe
(hydroksosole) wydzielajace się w postaci białego osadu:
SbCl3 + 2H2O Ô! Sb(OH)2Cl “! + 2HCl
Sb(OH)2Cl SbOCl + H2O
Jednowartościowa grupa -Sb=O nazywa się antymonylem.
8. Kationy arsenu
Arsen może występować jako kation 3 lub 5-wartościowy, lecz jego związki nie będą
przedmiotem ćwiczeń.
Tabela 1.
Zestawienie reakcji katinów I i II grupy analitycznej z podstawowymi odczynnikami
Ag+ Hg22+ Pb2+ Hg2+ Bi3+ Cu2+ Cd2+ Sn2+ Sn4+ Sb3+
“!AgCl biaÅ‚y “!Hg2Cl2 biaÅ‚y “!PbCl2 biaÅ‚y
HCl
“!Ag2S czarny “!Hg2S czarny “!PbS czarny “!HgS czarny “!Bi2S3 brunatno “!CuS czarny “!CdS żółty “!SnS “!SnS2 żółty “!Sb2S3
H2S
czarny czarny pomarańcz.
“!Ag2O “!HgO +“!Hg “!Pb(OH)2 “!HgO żółty “!Bi(OH)3 biaÅ‚y, “!Cu(OH)2 “!Cd(OH)2 biaÅ‚y “!Sn(OH)2 “!Sn(OH)4 “!Sb(OH)3 biaÅ‚y,
NaOH lub
brunatny czarny biały, roztw. się niebieski, po biały, roztw. biały, roztw. roztw. w
po ogrzaniu
KOH
w nadmiarze w w nadmiarze NaOH
ogrzaniu CuO
“!BiO(OH) żółty
NaOH nadmiarze nadmiarze
czarny SbO2-
[Pb(OH)4]2- NaOH NaOH
[Sn(OH)4]2- [Sn(OH)6]2-
“!Ag2O “!HgNH2Cl biaÅ‚y “!Pb(OH)2 biaÅ‚y “!HgO żółty “!Bi(OH)3 biaÅ‚y “!Cu(OH)2 “!Cd(OH)2 biaÅ‚y, “!Sn(OH)2 “!Sn(OH)4 “!Sb(OH)3 biaÅ‚y
NH4OH
brunatny, roztw. niebieski, roztw. roztw. się w biały biały
+ czarny “!Hg
siÄ™ w siÄ™ w nadmiarze
nadmiarze
nadmiarze [Cu(NH3)2]2+ [Cd(NH3)2]2+
[Ag(NH3)2]OH
“!AgI kremowo “!Hg2I2 “!PbI2 żółty “!HgI2 czerwono “!BiI3 brunatno “!CuI2 biaÅ‚y
KI
żółty żólto zielony pomarańcz. czarny, roztw. się (+ I2 brunatny)
w nadmiarz
[BiI4]-
“!Ag2CrO4 “!Hg2CrO4 “!PbCrO4 żółty “!HgCrO4 “!(BiO)2CrO4 “!CuCrO4 “!CdCrO4 żółty
K2CrO4
brunatno brunatny pomarańczowy żółty brunatno (reakcja nie
czerwony czerwony zachodzi
natychmiast)
“!Ag4[Fe(CN)6] “!Hg4[Fe(CN)6] “!Pb2[Fe(CN)6] “!Hg2[Fe(CN)6] “!Bi4[Fe(CN)6]3 “!Cu2[Fe(CN)6] “!Cd2[Fe(CN)6] “!Sb4[Fe(CN)6]3
K4[Fe(CN)
kremowo biały biały ciemniejący kremowo biały biały ciemniejący żółto zielony czerwono kremowy biały
6
brunatny
“! strzaÅ‚ka pionowa obok wzoru oznacza, że zwiÄ…zek jest nierozpuszczalny w wodzie
strzałka pozioma oznacza, że związek przechodzi w inną postać