scrieți câte o reacție de identificare pentru cationii NH4+, Fe3+, Ca2+, Cu2+.
propune schema de analiză a amestecului de cationi: Ag+; Cu2+; Ca2+. scrieți ecuațiile reacțiilor de depistare și identificare afiecarui cation.
Răspunsuri la întrebare
Răspuns: Propunerea mea,de rezolvare, este din Chimia Analitică, Analiza calitativă a cationilor.
1)Rezolvare:Reacții de identificare pentru cationii dați, în enunț
Vă propun reacții chimice specifice, fiecărui cation:
a)ionul NH₄⁺ , face parte din grupa analitică, a V-a, fără reactiv.
Se identifică la analiza preliminară, prin reacția cu NaOH soluție 2N și la cald, după mirosul degajat, înțepător, caracteristic amoniacului, NH₃:
NH₄⁺ + NaOH →Na⁺+ NH₃↑ + H₂O
O altă reacție de identificare cunoscută este reacția cu reactivul Nessler, din care rezultă un precipitat brun amorf de iodură oxiamido-mercurică, dacă este NH₄⁺, în probă. O hârtie de filtru îmbibată cu reactivul Nessler (K₂(HgI₄) se ține deasupra eprubetei încălzite cu proba de amoniu, în care
s-a introdus și NaOH:
NH₃gaz(din descompunere NH₄⁺)+ 2K₂(HgI₄) + 3KOH → NH₃Hg₂OI↓ (brun) + 2H₂O + 7KI
b) Ionul Fe³⁺, face parte gin grupa III analitică, grupa (NH₄)₂S.
Identificarea ionului Fe³⁺ se poate face și cu sulfocianura de potasiu (tiocianat de potasiu)-KSCN, care permite depistarea urmelor de Fe³⁺ din probă. Se formează un precipitat de sulfocianură (tiocianat) feric (Fe III), de culoare roșu sânge.
Fe³⁺ + 3 KSCN = Fe³⁻(SCN)⁻₃ ↓ roșu sânge + 3K⁺
Un reactiv specific, cunoscut este K⁺¹₄( Fe⁺² (CN₆)⁻¹)⁻⁴, care reacționează cu ionul Fe⁺³ și formează complexul Fe⁺³₄ (Fe(CN)⁶)⁻⁴₃, numit albastru de Berlin, sau albastru de Prusia.
c) ionul Ca⁺² face parte din grupa a IV-a analitică, grupa reactivului de grupă ( NH₄)₂ CO₃.
Un reactiv specific pentru Ca⁺² este H₂SO₄, fiindcă se formează un precipitat alb, solubil în (NH₄)₂SO₄:
Ca⁺² + H₂SO₄ = CaSO₄↓ alb + 2H⁺
d) Ionul Cu⁺² face parte din grupa a II-a analitică, grupa H₂S, reactivul de grupă.
O reacție de identificare, puțin studiată este reacția dintre Cu⁺² cu pyridină (Py), în prezență de KSCN, introdusă în Analiza calitativă de către chimistul român, Gheorghe Spacu.
Cu⁺² + 2Py + 2KSCN = CuPy₂(SCN)₂culoare verde-mazăre + 2K⁺
2) Analiza calitativă a amestecului de cationi: Ag⁺, Cu²⁺, Ca²⁺.
Etape de lucru:
2.1)stabilim, în ce grup analitică se află fiecare cation, pentru că trebuie separați din amestec, prin precipitare cu reactivul de grupă. Dacă, nu s-ar face separarea, rezultatele identificării lor vor fi eronate, fiindcă apar efecte secundare (precipitări, complexări, etc.)
⇒din tabelul grupelor analitice de cationi rezultă:
Ag(+) este în grupa I analitică, grupa HCl
Cu(2+) este în grupa II analitică, grupa H₂S
Ca(2+) este în grupa IV analitică, grupa( NH₄)₂CO₃
2.2) începe precipitarea pe rând a cationilor, cu reactivul de grupa, în ordinea Ag⁺, Cu²⁺, Ca²⁺, astfel:
2.2.a) soluția cu acești ioni se tratează cu soluție HCl 0,1N-1N. Apare precipitatul AgCl. Se filtrează și se obțin:
-precipitat 1-AgCl, pe hârtia de filtru;
-filtrat 1 cu Cu²⁺ și Ca²⁺
Ag(+)soluție + HClsoluție = AgCl↓ alb+ H(+)soluție
Precipitatul de AgCl se dizolvă în NH₃ soluție 2N, când se formează complexul solubil: (Ag⁺(NH₃)⁰₂) Cl⁻. Dacă se adaugă HNO₃ în soluția cu acest complex, reapare AgCl precipitat.
2.2.b) filtrat 1 se aduce la pH=0,5, prin acidulare cu HCl 0,3N. Se barbotează H₂S (din aparatul Kipp) și se observă formarea de CuS, precipitat negru, solubil în acizi.
Cu²⁺soluție + H₂S gaz = CuS↓(negru) + 2H⁺soluție
Se filtrează și se obțin: precipitat 2, CuS și filtrat 2 cu ionul Ca²⁻.
CuS este o sulfură cu caracter bazic, face parte din subgrupa sulfobazelor și este insolubilă în mediu alcalin sau de amoniu.
CuS se dizolvă în soluție HNO₃ părți HNO₃: părți masă H₂O=1: 1, la cald.
CuS precipitat + 2HNO₃ soluție (cald) = H₂S gaz + Cu(NO₃)₂soluție
Soluția de Cu(NO₃)₂ are culoarea albastră, caracteristică ionului Cu²⁺.
2.2.c) A rămas filtratul 2 cu ionul Ca²⁺. Se poate identifica:
-cu reactivul de grupă (NH₄)₂CO₃, la 70grade C, mediu bazic, pH=9, când apare un precipitat alb cristalin de carbonat de calciu:
Ca²⁺ + (NH₄)₂CO₃ = CaCO₃↓ alb + 2 NH₄⁺
Precipitatul este solubil în CH₃COOH, reacția de efervescență.
-cu soluția de K₂CrO₄, 3%, când apare un precipitat galben de CaCrO₄:
Ca²⁺ + K₂CrO₄ = CaCrO₄ ↓ galben + 2 K⁺
Explicație: