Reacţii de identificare a cationilor

Reacţii de identificare a cationilor _______ £____________________________________________ Reacţii de identificare a ionului Pb2 + Ionul Pb2+ face parte din grupa I analitică. Reactivul de grupă al grupei I analitice este soluţia de HCl (2 mol/l). 1. Iodura de potasiu sau iodurile solubile interacţionează cu ionii de plumb cu formarea unui precipitat de culoare galbenă: Pb(NO3)2 + 2KI = Pbhţ + 2KNO3 Iodura de plumb se dizolvă în exces de reactiv. În apă fierbinte, PbI2 se dizolvă şi, la răcirea soluţiilor, se formează foiţe fine de culoare galbenă-aurie. Această reacţie este una dintre cele mai frumoase reacţii analitice. Prezintă interferenţe ionii Ag+, Hg22+, Cu2+, Fe3+. Efectuarea reacţiei: La câteva picături de soluţie de azotat sau acetat de plumb (II), se adaugă 1-2 picături de iodură de potasiu. Se observă formarea unui precipitat de culoare galbenă. La soluţia cu precipitat se adaugă 2-3 ml de apă şi eprubeta se încălzeşte pe baia de apă. Precipitatul de PbI2 se dizolvă. La răcirea soluţiei sub jetul de apă rece, se observă formarea unui precipitat cristalin auriu. Noţiune de analiză calitativă 150 2. Dicromatul de potasiu formează, cu ionii de Pb2+, un precipitat de culoare galbenă: 2Pb(NO3)2 + K2Cr2O7 + 2CH3COONa + H2O = 2PbCrO4| + 2CH3COOH + 2KNO3 + 2NaNO3 Reacţia se realizează în prezenţa acetatului de sodiu, care preîntâmpină eventuala formare a acidului tare, prezenţa căruia în concentraţii medii duce la dizolvarea precipitatului: Cr2O72- 3+ H2O = 2CrO42- + 2H+ **Cromatul de plumb este solubil în alcalii concentrate şi în acid azotic concentrat: PbCrO4 + 4NaOH = Na2[Pb(OH)4] + Na2CrO4 Această reacţie permite să deosebim cromatul de plumb de cel de bariu, care nu se dizolvă în NaOH. K i Efectuarea reacţiei: La 2-3 picături de soluţie neutră de Pb2+, se adaugă câte 3-4 picături de soluţie de acid acetic şi acetat de sodiu de 2 mol/l (soluţie tampon acetată) şi 2-3 picături de soluţie de K2Cr2O7. Se formează un precipitat de culoare galbenă. După separarea precipitatului de soluţie, acesta se tratează cu câteva picături de soluţie de NaOH de 2 mol/l. Precipitatul se dizolvă. arcini imediate Verificaţi solubilitatea cromatului de plumb obţinut în acizii azotic si clorhidric diluaţi. Reacţii de identificare a ionului Ba2 + Ionul Ba2+ face parte din grupa a Il-a analitică. Reactivul de grupă al cationilor grupei a II-a analitice este H2SO4 (1 mol/l). 1. Dicromatul de potasiu formează, cu ionii de bariu, un precipitat de culoare galbenă, solubil în acizi minerali şi insolubil în acid acetic: 2Ba(NO3)2 + 2CH3COONa + ^ C ^ + H2O = 2BaCrO4| + 2KNO3 + 2NaNO3 + 2CH3COOH Prezintă interferenţe ionul Pb2+. Soluţiile tampon se opun schimbării esenţiale a concentraţiei ionilor H+ la interacţiunea lor cu cantităţi moderate de acizi tari sau alcalii. 2. Apa de ghips formează, cu ionii de bariu, un precipitat de culoare albă, insolubil în acizi minerali tari şi în alcalii: Ba(NO3)2 + CaSO4 = BaSO4j + Ca(NO3)2 Prezintă interferenţe ionii Sr2+, Pb2+. Pentru înlăturarea interferenţelor ionilor de Sr2+ şi Pb2+, reacţia se efectuează în mediu de acid azotic concentrat. 3. Flacăra incoloră a arzătorului de gaz, în prezenţa sărurilor de bariu, se colorează în galben-verzui. Această proprietate a ionilor de bariu stă la baza fabricării focurilor de artificii de culoare verzuie. K Efectuarea reacţiei: La 2-3 ml de soluţie neutră care conţine ioni Ba2+ se adaugă 5-7 picături de soluţie tampon acetată (CH3COOH + CH3COONa) şi soluţie de dicromat de potasiu K2Cr2O7. Se observă formarea unui precipitat galben. Ionii de Ca2+ nu jenează această reacţie, deoarece cromatul de calciu este solubil în acid acetic. Soluţia tampon acetată se adaugă pentru transformarea acizilor minerali tari, eventual obţinuţi în urma reacţiei, în acid acetic CH3COOH. K Efectuarea reacţiei: La 5-7 picături de soluţie care conţine ioni Ba2+ se adaugă apă de ghips (soluţie saturată de sulfat de calciu CaSO4). Se formează un precipitat alb, solubilitatea căruia se verifică în porţiuni aparte, în acid azotic HNO3 şi în soluţie de hidroxid de sodiu NaOH. K Efectuarea reacţiei: Un inel de sârmă subţire din platină sau nicrom, sudat într-un tub de sticlă, se imersează în soluţie de acid clorhidric HCl (2 mol/l) şi se menţine în fla- 151 T arcini imediate Observaţi cum se schimbă culoarea flăcării arzătorului de gaz în prezenţa sărurilor de bariu. căra arzătorului de gaz până când flacăra devine incoloră. Apoi, pe sârmă se aplică soluţia unei sări solubile de bariu şi se introduce iarăşi în flacără. Aceasta se colorează în galben-verzui. Reacţii de identificare a ionului Ca2 + Ionul Ca2+ face parte din grupa a Il-a analitică 1. Acidul sulfuric şi sulfaţii solubili (ionul SO42 ) precipită ionii de calciu, formând un precipitat cristalin de culoare albă, solubil în acizi tari şi în soluţie concentrată de (NH4)2SO4: Ca(No3)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HNO3 2CaSO4 + 2HNO3 = Ca(HSO4)2 + Ca(NO3)2 Prezintă interferenţe ionii Ba2+, Pb2+, SF+. Realizarea reacţiei în varianta microcristaloscopică înlătură aceste interferenţe. Fig. 6.1. Cristale de CaSO4 ■ 2H2O 2. Oxalatul de amoniu sau potasiu în soluţii neutre sau slab bazice formează, cu ionii de calciu, un precipitat alb cristalin, solubil în acizi tari şi insolubil în acid acetic: Ca2+ + C2O42- = CaC2O4| Prezintă interferenţe ionii Ba2+, Pb2+. IE Efectuarea reacţiei: La soluţia care conţine ioni Ca2+, se adaugă câteva picături de soluţie de acid sulfuric H2SO4 (1 mol/l). Se formează un precipitat alb. Varianta microcristaloscopică a reacţiei: Pe o lamelă de sticlă, se aplică o picătură de soluţie a unei sări de calciu şi una de acid sulfuric diluat (1 mol/l) şi se vaporizează până la apariţia fazei solide pe marginea picăturii. La microscop se vizualizează cristale în formă de ace sau de fulgi (fig. 6.1). Reacţia microcristaloscopică permite identificarea ionului Ca2+ în prezenţa ionilor Ba2+, Pb2+, Sr2+. ,"S arcini imediate Desenaţi în caiete cristalele de CaSO4 • 2H2O, vizualizate la microscop. K . Efectuarea reacţiei: La soluţia neutră care conţine ioni Ca2+ se adaugă 5-7 picături de soluţie de oxalat de amoniu sau potasiu. Se formează un precipitat alb cristalin. arcini imediate Verificaţi solubilitatea precipitatului CaC2O4 în acizii azotic sau clorhidric cu concentraţiile de 2 mol/l. Reacţii de identificare a ionului Fe3 + Ionul Fe3+ face parte din grupa a IV-a analitică. Reactivul de grupă al cationilor grupei a IV-a analitice este NaOH în exces (6 mol/l). **1. Hexacianoferatul (II) de potasiu formează, cu ionii Fe3+, un precipitat de culoare albastră (albastru de Berlin). Reacţia se realizează în soluţii acide (pH = 2-3). În soluţii puternic K Efectuarea reacţiei: La 2-3 picături de soluţie care conţine ioni Fe3+ acidulată cu acid clorhidric (pH = 2-3) se adaugă 1-2 picături de soNoţiune de analiză calitativă 152 V O acidulate şi în exces de reactiv precipitatul se dizolvă, iar în alcalii se descompune, formând hidroxid de fier (III). În prezenţa ionului oxalat C2O42-, precipitat nu se formează: FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]| + 3KCl Prezintă interferenţe oxidanţii şi reducătorii. 2. Sulfocianura (tiocianatul) de amoniu sau potasiu, care generează anionii SCN-, formează, cu ionii de fier (III), în soluţii slab acide, un compus care colorează soluţia în roşu (intensitatea culorii depinde de concentraţia ionilor SCN- şi a Fe3+): FeCl3 + 3KSCN = Fe(SCN)3 + 3KCl Prezintă interferenţe ionii F-, PO43- şi sărurile acizilor oxalic, tartric, citric etc., care formează, cu fierul (III), compuşi mai stabili decât tiocianaţii sau reduc Fe3+ până la Fe2+. luţie de hexacianoferat (II) de potasiu K4[Fe(CN)6]. Se formează un precipitat colorat în albastru-intens. arcini imediate **Explicaţi de ce hexacianoferatul (II) de potasiu nu interacţionează cu ionii Fe3+, cu formarea precipitatului KFe[Fe(CN)6] în prezenţa ionilor oxalat C2O42-. K Efectuarea reacţiei: La câteva picături de soluţie ce conţine ioni Fe3+ se adaugă câteva picături de soluţie de tiocianat de potasiu KSCN sau de amoniu NH4SCN. Soluţia se colorează în roşu (culoarea sângelui). Reacţii de identificare a ionului NH4+ Grupa a VI-a analitică nu are reactiv de grupă. Ionul NH4+ face parte din grupa a VI-a analitică. 1. La încălzirea soluţiilor sărurilor de amoniu cu alcalii, se degajă un gaz cu miros specific înţepător: NH4CI + NaOH = NaCI + NH3Î + H2O Pentru identificarea amoniacului, în vaporii care se elimină din eprubetă se introduce hârtia de indicator universal umectată cu apă distilată (nu se admite atingerea hârtiei de indicator de pereţii eprubetei). Colorarea hârtiei în albastru confirmă prezenţa ionilor NH4+ în soluţie. **De asemenea, identificarea poate fi făcută cu o hârtie de filtru, îmbibată cu soluţie de Hg2(NO3)2, care se înnegreşte la interacţiunea cu amoniacul ce se degajă: 2NH3Î + Hg2(NO3)2 = [HgNH2](NO3)| + Hgj + NH4NO3 K Efectuarea reacţiei: La câteva picături de soluţie de NH4+ se adaugă soluţie de hidroxid de sodiu NaOH şi amestecul se încălzeşte pe baia de apă. Gazul care se degajă are miros caracteristic, înţepător. În vaporii care se degajă din eprubetă la încălzire se introduce o fâşie de hârtie de filtru îmbibată cu soluţie de nitrat de mercur (I) Hg2(NO3)2. Apariţia unei pete negre pe hârtie demonstrează prezenţa ionilor de amoniu în soluţie. S arcini imediate Determinaţi care dintre cele două reacţii de identificare a amoniacului în vapori este mai sensibilă. **2. Tetraiodomercuratul (II) de potasiu, în mediu bazic (reactivul Nessler), formează, cu ionii de amoniu, un precipitat caracteristic de culoare brună-cărămizie (la concentraţii mici ale ionilor de amoniu, nu se formează precipitat, doar soluţia se colorează în oranj): NH4CI + 2K2[Hgl4] + 4KOH = [OHg2NH2]Ii + 7KI + KCl + 3H2O. Prezintă interferenţe ionii metalelor grele. K Efectuarea reacţiei: La câteva ^ picături de soluţie care conţine ioni de amoniu, se adaugă reactivul Nessler. Se observă formarea unui precipitat de culoare brună-cărămizie. Reactivul Nessler prezintă soluţia de K2[HgI4] şi KOH. ’ _ _ Efectuarea reacţiilor de identificare LUCRAREA PRACTICĂ nr.4 ¥ a cationilor Pb2+, Ca2+, Ba2+, Fe2+, NH4+ Amintiţi-vă „Normele de lucru cu substanţele chimice" (pag. 20). Reactivi şi vase chimice necesare: • stativ cu set de eprubete cilindrice şi conice pentru centrifugare, pipetă, baghetă de sticlă, clemă pentru eprubete, inel de sârmă de nicrom sau platină sudat într-un tub de sticlă, lamele de sticlă, pisetă cu apă distilată, hârtie de indicator universal, baie de apă; • microscop pentru vizualizarea precipitatelor, centrifugă pentru eprubete, spirtieră sau arzător de gaz; • soluţiile reactivilor analitici cu concentraţiile de 0,5 mol/l, soluţiile acizilor şi alcaliilor cu concentraţiile indicate în condiţiile de realizare a reacţiilor de identificare a cationilor. Modul de lucru: Reacţiile de identificare a cationilor se efectuează, conform modalităţilor descrise anterior, în eprubete cilindrice. Cu soluţiile volatile se lucrează în nişa de evacuare a gazelor. Soluţiile folosite la efectuarea reacţiilor se colectează într-un vas şi, la sfârşitul lucrărilor practice, se neutralizează, iar cationii metalelor se precipită cu carbonat de sodiu sau de potasiu, se separă de soluţie, care poate fi aruncată în sistemul de evacuare a apelor uzate. Rezultatele experienţelor efectuate se notează în tabel, se analizează şi se trag concluziile respective. Reacţiile de identificare a cationilor, condiţiile de efectuare şi semnalele lor analitice Nr. Cationul cercetat Reactivul adăugat Semnalul analitic Ecuaţia reacţiei Condiţiile realizării reacţiei Proprietăţile produsului reacţiei Observaţii 1 Pb2+ KI, 0,5 M Precipitat cristalin mărunt de culoare galbenă Pb2+ + 2I- = PbI2i Mediu neutru, la rece Solubil la încălzire, în CH3COOH, HNO3 La răcirea soluţiilor saturate, se formează folii fine aurii 2 Pb2+ H2SO4, 1 M Precipitat cristalin de culoare albă Pb2+ + SO42- = = PbSO4i Mediu neutru Solubil în alcalii concentraţi şi în soluţie de CH3COONH4’ - 3 Rezultatele lucrării practice se analizează şi de ele se va ţine cont la efectuarea analizei unui amestec de cationi.