analitiČka kemija 1 seminar - kationi - fkit.unizg.hrak_i... · - analiza kationa i aniona u...

ANALITIČKA KEMIJA

– ODREĐIVANJE KATIONA –

KVALITATIVNA ANALIZA ANORGANSKIH TVARI

1. ČVRSTI UZORAK - “reakcije suhim putem”

- prethodna dokazivanja, pomoćni dokaz

2. OTOPINA - “reakcije mokrim putem”

- temeljitija i sigurnija analiza

- Analiza kationa i aniona u otopini koji su u ravnoteži

- Reakcijom između dva iona nastaje produkt koji ovisi o:

- kemijsko-fizikalnoj prirodi iona

- uvjetima u kojima ioni reagiraju

- Kemijska ravnoteža

- promjenom uvjeta (pH, dodatak reagensa,

uklanjanjem spoja ili iona koji sudjeluje u ravnoteži)

ANALIZA OTOPINE UZORKA:

- Vizualno ispitivanje otopine:

1. boja (i miris)

2. pH

3. prisutstvo taloga ⇨ boja i izgled taloga (kristalan, želatinozan,

amorfan)

TEHNIKE RADA - makro, semi-mikro, mikro i ultra-mikro tehnika

- razlika: količina uzorka, volumen otopine uzorka i

reagensa, laboratorijski pribor

1. Prva zapažanja i pripremu uzoraka za analizu

Semi-mikro kvalitativna kemijska analiza anorganskog

uzorka obuhvaća:

2. Ispitivanje čvrstog uzorka


uzorka obuhvaća:

3. Sistematsko dokazivanje kationa


uzorka obuhvaća:

4. Dokazivanje aniona


uzorka obuhvaća:

SISTEMATSKA ILI SLIJEDNA ANALIZA KATIONA

- OTOPINA ČISTIH KATIONA (NJIHOVIH ČISTIH SOLI)

- OTOPINA SMJESE KATIONA

- TALOŽENJE

2 2

PT

2 2 2 2

PT

2 2

PT

2 2

MeS Me S NEZASIĆENA OTOPINA

MeS Me S Me S ZASIĆENA OTOPINA

MeS Me S PREZASIĆENA OTOPINA

STVARA SE TALOG

MeS Me S

K c c

K c c

K c c

SKUPINA ZAJEDNIČKI

TALOŽE SE KATIONI TALOŽNI REAGENS ION

I Razrijeđena otopina HCl Cl-

Ag+, Hg22+, Pb2+

II

(NH4)2S u kloridno kiseloj

otopini,

c(HCl)=0,3 mol/L

S2-

II A skupina

Sulfidi netopljivi u otopini (NH4)2S2

Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+

II B skupina

Sulfidi topljivi u otopini (NH4)2S2

As(III), As(V),

Sb3+, Sb5+, Sn2+, Sn4+

III Amonijska lužina

NH3-voda + NH4Cl OH

- Al3+, Fe3+, Cr3+, (Mn2+)

IV (NH4)2S S2- Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+

V (NH4)2CO3 CO32- Ba2+, Ca2+, Sr2+

VI Nema reagensa Na+, K+, Mg2+, NH4+

SISTEMATSKA ILI SLIJEDNA ANALIZA KATIONA

2+ 3+ 2+ 2

+ 2

+ 2+ 3+ 2+ 4+

2 4 2 3 2 4

2+ 2+ 2+ 2+

+ +

+ 2

2

3+ 2+ 3+ 3+ 2+

2+

4

2+ 2+

2+

Cu , Bi , Cd , Pb , Hg , Sb , H SbO , Sn , Sn , H AsO , H AsO

Ag , Pb , Hg

Al ,Fe , Fe ,Cr , Mn

B

Co , Ni , Zn , Mn

Na , K ,

a , C

Mg ,

a r

H

, S

N

2 2 2

GRUPA 1: Netopivi kloridi

AgCl, PbCl , Hg Cl

2+ 3+ 2+ 2+ 2+ 3

3+ 2+ 3+ 3+ 2+

2+ 2+ 2+

+ 2+ 4+

2 4 2 3 2 4

2+ 2+ 2+ 2+

+ + 2+

4

Al ,F

Cu , Bi , Cd , Pb , Hg , Sb , H SbO , Sn , Sn , H AsO , H AsO

Co , N

e , Fe , Cr ,Mn

Ba , Ca ,

i , Zn , Mn

Na , K , Mg ,

r

NH

S

6M HCl

4 2NH S pH 0,5

2+ 2+ 2+

3+ 2+ 3+ 3+ 2+

2

2+

+ + 2+

4

+ 2+ 2+

Co , Ni , Zn , M

Al ,Fe , Fe , C

n

Na , K

r ,Mn

Ba

, Mg

, Ca , Sr

, NH

2 3 2 3 2 2 3

GRUPA 2: Sulfidi u kiselom mediju

CuS, Bi S , CdS, PbS, HgS, Sb S , SnS , As S

4 x2NH S 4 4NH OH / NH Cl

… …

… … 2+ 2+ 2+

3+ 2+ 3+ 3+ 2+

2

2+

+ + 2+

4

+ 2+ 2+

Co , Ni , Zn , M

Al ,Fe , Fe , C

n

Na , K

r ,Mn

Ba

, Mg

, Ca , Sr

, NH

2 3 2 3 2 2 3

GRUPA 2: Sulfidi u kiselom mediju

CuS, Bi S , CdS, PbS, HgS, Sb S , SnS , As S

2+ 2+ 2

2+ 2+ 2+ 2+

+ + 2

+

+

4

Ba ,

Co , Ni , Zn , Mn

Na , K , M

Ca

g ,

, r

NH

S

3 3 3 2

GRUPA 3: Hidroksidi

Al OH ,Fe OH ,Cr OH ,Mn OH

3 3 3

GRUPA 5: Karbonati

CaCO , BaCO ,SrCO

2 3

GRUPA 2A:

CuS, Bi S , CdS, PbS, HgS 3 3 2

4 4 3

GRUPA 2B:

AsS , SbS SnS

4 x2NH S

4 4NH OH / NH Cl

4 2NH S pH 8

GRUPA 4: Sulfidi u alkalnom mediju

CoS, NiS, ZnS, MnS+ + 2+

4

2+ 2+ 2+

N

Ba ,

a , K , M

Ca ,

g

S

, NH

r

4 3 3 42NH CO uz NH i NH Cl pH 9,2

+ + 2+

4

GRUPA 6: Kationi bez taložnog reagensa

Na , K , Mg , NH

Pb2+

Ag+

Hg22+

KATIONI I SKUPINE taložni reagens HCl

PbCl2

Hg2Cl2

AgCl

teško topljivi kloridi

HCl (raz.)

2BIJELI

2 2BIJELI

BIJEL

2

2

2

I

PbCl

Hg Cl

A

Pb 2Cl

Hg 2C

Cl g

l

Ag Cl

Kationi I skupine

HCl 6 M

2 2 2BIJELI BIJELI BIJELI

Hg Cl , AgCl , PbCl ,

2 2

2Hg , Ag , Pb

CRNA BOJA TALOGA

2 4H SO 3 M2 2 7K Cr O NaAc

2Pb

2vruća H O

2 2BIJELI BIJELI

Hg Cl , AgCl

0

2CRNA BIJEL

Hg , HgNH Cl

3konc. NH -voda

3 2Ag NH

3konc. HNO

BIJELI

AgCl 4ŽUT

PbCrO 4

BIJEL

PbSO


2

2

2BIJELI

H O(vruća) 2

2

2 2

2 7 2 4ŽUTI

2 2

4 4BIJELI

Pb 2Cl PbCl

PbCl Pb 2Cl

2Pb Cr O H O 2PbCrO 2H

Pb SO PbSO

OLOVO Pb2+

3

3 3

Dodatak CH COONa:

H CH COO CH COOH

BIJELI

3 3 2

3 42BIJELI

Ag Cl AgCl

AgCl 2NH Ag NH Cl

Ag NH Cl 2H AgCl 2NH


SREBRO Ag+

3H iz HNO

2

2 2 2BIJELI

2 2 3 2 4CRNI BIJELI

Hg 2Cl Hg Cl

Hg Cl 2NH Hg HgNH Cl NH Cl


ŽIVA Hg22+

2 0 2+

2

Disproporcioniranje žive:

Hg Hg Hg

II A

II B

II B

II A

II B

Taložni reagens (NH4)2S

Talog + (NH4)2Sx

II A teško topljivi sulfidi

KATIONI II SKUPINE taložni reagens (NH4)2S


II A

II B

teško topljivi sulfidi

4 2NH S

II A

II B

2 3SMEĐ

2 2

CRNI

2 2 3 2

CRNI

2 2 2 2

CRNI

2

3 4 2

2

3 3 2

2

3 4

ŽUTI

2 5Ž

2 5NARAN

UTI

2 3Ž

2

3

Č

UTI

T

I

2

AS

Hg S HgS

Pb S PbS Bi S

Cu S CuS Cd S

2H AsO 5S 10H 8H O

2H AsO 3S 6H 6H O

Sb

CdS

As S

As S

2H SbO 5S 10H 8H O

2Sb

B

3S

i S

S

2 3NARANČA

4 2 2 2

SMEĐI2

S

UTI

T

Ž

SSn 2S Sn

Sb S

SnS SnS

4 2NH S

2 3CRN CRN CRN ŽUT SMEĐ

2 3 2 5 2 3 2 5 2SMEĐ ŽUT ŽUT ŽUT NARANČAST NARANČAST

HgS , PbS ,Bi S , CuS , CdS

As S ,As S , Sb S , Sb S , SnS , SnS

2 2 3 2 2

2 4

Hg ,Pb ,Bi ,Cu ,Cd

As III ,As V ,Sb III ,Sb V ,Sn ,Sn

4 x2NH S

3 3

4 4

2

3

AsS , SbS ,

SnS

2 3CRN CRN SMEĐ

CRN ŽUT

HgS , PbS ,Bi S ,

CuS , CdS

II A skupina

sulfobaze

II B skupina

sulfokiseline

Kationi II skupine


2

2

7

1

13

2

KUM

+

2

+ 2

+ 2

2

H S slaba dvoprotonska kiselina

=1·10 mol/L

=1,3·10 mol/L

U neutralnoj vodenoj otopini u kojoj je :

pH 7 H S 0,1 mol

H S H + HS

HS H + S

H S 2H

/L

+ S

K

c

K

K K

2+ 2

20

1 2

2

20KUM 22 7

2 2+ 7

2+ 2

pt

5 7 12 2 2 Taloži i II i IV skupina!!!

H S1,3·10

H S

H S 1,3·10 0,1S 1,3·10 mol/L

H 10

M S

1·10 1,3·10 1,3 10 mol /L

K

K

K

+

+

20KUM 22 20

2 2+

2+ 2

pt

5 20

+ 2

2

Uz dodatak jake kiseline HCl

H (iz HCl, 0,3 mol/L)

H HCl 0,3 mol/L

H S 1,3·10 0,1S 1,4·10 mol/L

0,3H

M S

1·10 1,

H S 2H +

4·10 1

S

,4

c

c c

K

K

25 2 2 Taloži sam10 mol /L o II skup in a!!!

Sulfidi I i II skupine kationa teže

topljivi (manja Kpt) od sulfida III i IV

skupine kationa (veća Kpt)


PT

53 19 11

PT PT PT

28 22

PT PT

–26 25

PT PT

PT

Usporedimo dvovalentnih kationa II., III. i IV. skupine:

II. SKUPINA III. SKUPINA IV. SKUPINA

HgS 2 10 FeS 8 10 MnS 3 10

PbS 3 10 CoS 5 10

SnS 1 10 ZnS 2 10

CdS 1 10

K

K K K

K K

K K

K

27 20

PT

37

PT

NiS 4 10

CuS 8 10

Kolike koncentracije sulfidnih iona su potrebne za njihovo taloženje?

K

K

PRIMJER

PT

53 19 11

PT PT PT

28 22

PT PT

–26 25

PT PT

PT

Usporedimo dvovalentnih kationa II., III. i IV. skupine:


HgS 2 10 FeS 8 10 MnS 3 10

PbS 3 10 CoS 5 10

SnS 1 10 ZnS 2 10

CdS 1 10

K

K K K

K K

K K

K

27 20

PT

37

PT

NiS 4 10

CuS 8 10

Kolike koncentracije sulfidnih iona su potrebne za njihovo taloženje?

K

K

PRIMJER

2 2

PT

PT2

2

2 2 MeS Me SMeS Me S

MeSS

Me

K

K

2 51 2 17 2 9

HgS FeS MnS

2 26 2 20

PbS CoS

2 –24 2 23

SnS ZnS

2 25 2 18

CdS NiS

2 35

CuS


S 2 10 M S 8 10 M S 3 10 M

S 3 10 M S 5 10 M

S 1 10 M S 2 10 M

S 1 10 M S 4 10 M

S 8 10 M

c c c

c c

c c

c c

c

241. Ukoliko podesimo koncentraciju sulfida malo iznad 10 M taložiti će odabrani

kationi druge skupine. Pri tim uvijetima ne talože ostali odabrani kationi.

2. Kada odvojimo katione druge skupine,

2+ 17

preostale katione možemo taložiti većim

koncentracijama sulfidnog iona.

3. Za Fe potrebno iznad 8 10 M. Pri tim uvjetima taložili bi i kationi četvrte

skupine. Zato je bilo potrebno pronać

i drugi taložni reagens za treću skupinu.

4. Kada odvojimo katione treće skupine, možemo taložiti katione četvrte skupine

visokim koncentracijama sulfidnog iona.

POSTUPAK TALOŽENJA SULFIDA KATIONA II

SKUPINE S (NH4)2S

1. Uliti u kivetu, koja ima skalu s oznakom volumena, 1 mL (ako

nema skale 30 kapi) otopine iza taloženja I. skupine ili

izvorne otopine ako nije bilo prve skupine.

2. Otopini zatim dodati nekoliko kapi (10) amonijevog sulfida

c((NH4)2S) = 3M protresajući kivetu.

3. Reagens dodavati do potpunog taloženja tj. dok se talog više

ne stvara.

4. Centrifugirati.

Kationi II A skupine

2 3CRN CRN CRN ŽUT SMEĐ

HgS , PbS ,Bi S , CuS , CdS

2 2 7K Cr O HAc

2 3 2 2Pb ,Bi ,Cu ,Cd 0

CRN

HgS S

3 3 23M HNO ili HNO (konc) : H O 1:3

2 2

3 34 4Cu NH , Cd NH

2 3BIJEL BIJEL

Pb OH ,Bi OH

3konc. NH voda

3

BIJEL

Bi OH 3

Pb OH

2M NaOH

0

CRNBi4

ŽUT

PbCrO

2 2K SnO

2 2

3 4Cu CN , Cd CN

ŽUT CdS

2H S

CRVENO-SME

2

Đ

6Cu Fe CN

64 Fe CNK HAc

KCN

4

2HgCl

2 2BIJEL

Hg Cl 0

CRNA MRLJA

Hg

3konc. HNO konc. HCl

2SnClCu-lim

KATIONI II A SKUPINE taložni reagens (NH4)2S

ŽIVA Hg2+

2 2

CRNI

2+ 0

3 4 2

+

3 2

2 0

2 0

3 2

Hg S HgS

3HgS 12Cl 2NO 8H 3 HgCl 3S 2NO 4H O

r : NO 4H 3e NO 2H O / ·2

o: S S 2e / ·3

2NO 8H 3S 2NO 4H O 3S


2

4 2 4 2 2BIJELI

0

2 2 2 4CRNA

2 HgCl SnCl SnCl Hg Cl 4Cl

Hg Cl +SnCl SnCl +2 Hg

0

2 2

2 4

0

2 2 2 4

r: Hg Cl +2e 2Hg +2Cl

o: SnCl +2Cl SnCl +2e

Hg Cl +SnCl 2Hg +SnCl

2

4 2 2

2 4

2

4 2 2 2 4

r: 2 HgCl 2e Hg Cl 6Cl

o: SnCl 2Cl SnCl 2e

2 HgCl SnCl Hg Cl SnCl 4Cl


2 2

4CRN

HgCl Cu Hg Cu 4Cl

ŽIVA Hg2+


0

+

3 2

+ 0

3 2

3 : 1

20 0

4

2 0

0

2- 0 0

ZLATOTOPKA:

o: Cl Cl e / ·3

r: NO 4H 3e NO 2H O

3Cl NO 4H NO 3Cl 2H O

HgS 2Cl 2Cl S HgCl

o: S S 2e

r: Cl e Cl / 2

S +2Cl S 2Cl

ŽIVA Hg2+

2 2

CRN

2 0

3 2

+

3 2

2 0

2 0

3 2

Pb S PbS

PbS H NO Pb S NO H O

r : NO 4H 3e NO 2H O / ·2

o: S S 2e / ·3

? ? ?

2NO 3S 8H 2NO 3S 4

?

O

? ? ?

H


OLOVO Pb2+

2 2

CRN

2 0

3 2

+

3 2

2 0

2 0

3 2

Pb S PbS

PbS H NO Pb S NO H O

r : NO 4H 3e NO 2H O / ·2

o: S S 2e / ·3

3 8 2

2NO 3S 8H 2NO 3S 4

3

O

3 2 4

H


OLOVO Pb2+

2

2BIJELI

2 3

2

2 7 4 23ŽUT

Pb 2OH Pb OH

Pb OH OH Pb OH

2Pb OH Cr O 2PbCrO H O 4OH


3Dodatak CH COOH pomiče

reakciju u desno!!!

OLOVO Pb2+

3 2

2 3SMEĐ

3 0

2 3 3 2

+

3 2

2 0

2 0

3 2

Bi S Bi S

Bi S 8H 2NO 2Bi 3S 2NO 4H O

r : NO 4H 3e NO 2H O / ·2

o: S S 2e / ·3

2NO 3S 8H 2NO 3S 4H O


BIZMUT Bi3+

3

2 2

2 3

Priprava Sn OH :

SnCl NaOH Sn OH 2Na 2Cl

Sn OH OH Sn OH


BIZMUT Bi3+

3

3BIJELI

20

3 3 6CRN

0

3

2

3 6

20

3 3 6CRN

Bi 3OH Bi OH

Bi OH Sn OH Bi Sn OH

r : Bi OH 3e Bi 3OH / ·2

o: Sn OH 3OH Sn OH 2e / ·3

2Bi OH 3Sn OH 3OH 2Bi 3Sn OH


2 2

CRN

2 0

3 2

+

3 2

2 0

2 0

3 2

22

3 3 4PLAV

2

3 44 6

Cu S CuS

3CuS 8H 2NO 3Cu 3S 2NO 4H O

r : NO 4H 3e NO 2H O / ·2

o: S S 2e / ·3


Cu 4NH Cu NH

2 Cu NH K Fe CN

2 36

CRVENO-SMEĐ

Cu Fe CN 8NH 4 K

BAKAR Cu2+


2 2

ŽUT

2 0

3 2

+

3 2

2 0

2 0

3 2

22

3 3 4BEZBOJAN

2

3 4

Cd S CdS

3CdS 8H 2NO 3Cd 3S 2NO 4H O

r : NO 4H 3e NO 2H O / ·2

o: S S 2e / ·3


Cd 4NH Cd NH

2 Cd NH 4C

2

34

2

24 ŽUT

N 2 Cd CN 8NH

Cd CN H S CdS 4CN 2H

KADMIJ Cd2+

KADMIJ Cd2+ uz BAKAR Cu2+

KATIONI II B SKUPINE taložni reagens (NH4)2S

2 22 2

3 3 3 34 4PLAV BEZBOJAN

2 2 2

3 3 3 34 2 4 4ŽUTBEZBOJAN BEZBOJAN

2 2BIJELI

PLIN DICIJAN

2

3

BE

Cu 4NH Cu NH Cd 4NH Cd NH

Cd NH 4CN Cu CN 4NH Cd NH 4CN Cd CN 4NH

1Cu CN CuCN CN

2

CuCN 2CN Cu CN

ZBOJAN

2

24

IZNIMNO STABILAN!!

T

!

ŽUCd CN H S CdS 2CN 2HCN

2DODAJE SE VODENA OTOPINA H S!

DODAJE SE KCN!

Kationi II B skupine

3 4Sb , Sn 2 5

ŽUT

As S

2 4H AsO

3HNO konc.

4 42NH MoO

BENZIDIN

4 42

2

NH MoO

SnCl

3 3 2

4 4 3ŽUTA OTOPINA

AsS , SbS , SnS

2 5 2 3 2ŽUT ŽUT NARANČAST

As S , Sb S , SnS

HCl 6 Mc

HCl konc.

MODRA OTOPINA

2KNO RODAMIN B

2Sn

MODRA OTOPINA

As As

LJUBIČASTA OTOPINA

Sb

CRNE MRLJESb

Sb

2 2BIJEL

Hg Cl

Sn

2HgCl

Al

ARSEN (V)


2

3 4 2 5 2ŽUT

2 3 0

2 5 2 4

2H AsO 5S 10H As S 8H O

As S 3S 2AsS 3S

ARSEN (V)


2

3 4 2 5 2ŽUT

2 3 0

2 5 2 4


As S 3S 2AsS 3S

5 2 52 3 0

2 5 2 4

1 2

2

1

2

2

1 0

2 0

2

2 2 0

2

2 2 0

2 0

2

As S S As S S

r : S

2e 2 S

o: S

? ? ? ?

2 S 2e

2S 2S 2S

: 2

S S S

ARSEN (V)

+ NASTAVAK


2

3 4 2 5 2ŽUT

2 3 0

2 5 2 4


As S 3S 2AsS 3S

2 5

3

4

Znamo da po jednoj molekuli As S trebaju nastati

dva iona kompleksa AsS , a zato su potrebna

tri dodatna atoma sumpora oksidacijskog stanja ( 2)!

To znači d a u su stavu dispro porc

2

2

2 3 0

2 5 2 4

2 2 0

2

ioniraju tri S iona.

3S 3S

As S 3S 2AsS 3

3

S

S

ARSEN (III)


2

3 3 2 3 2ŽUT

2 3 0

2 3 2 4


As S 3S 2AsS S

ARSEN (III)


2 2 3 0

2 3 2 4

2

1 2 0

3 2 52 3

2 3 4

1 2

2 2

2

3 5

As S S As S S

o: As S 5S 2As S 4e

r: S 2e 2 S 2

Ako izjednačimo elektrone vidimo da redukcijom nastaje

svega 4 i

? ? ?

?

ona

2

2 2 0

2

S . Očito postoji još jedna oksidoredukcija,

a to je disproporcioniranje disulfida: S S S .

2

3 3 2 3 2ŽUT

2 3 0

2 3 2 4


As S 3S 2AsS S


2 3 2 52 3

2 3 4

1 2

2 3

2 2

2

2 2 0

2

0

2 5 2 4As S 3S 2As

o: As

S 5S 2As S 4e1

r: S 2e 2 S 2

S S S 2

S 3

S

2

3 3 2 3 2ŽUT

2 3 0

2 3 2 4


As S 3S 2AsS S

ARSEN (III)

+ NASTAVAK


3

4 2 5 2

0

2 5 3 3 4 2 2

0 +

2 5 2 3 4

+

3 2 2

0

2 5 3 3 4 2 2

2AsS 6H As S 3H S

As S 10H 10NO 2H AsO 10NO 5S 2H O

o: As S 8H O 2H AsO 5S 10e 10H

r : NO 2H e NO H O / ·10

As S 10H 10NO 2H AsO 10NO 5S 2H O

H

2

3 4 4 4 4 12 40 23žuti amonij-dodekamolibdenato-arsenat

AsO 3NH 12MoO 21H NH AsMo O 12H O

NASTAVAK ZA ARSEN (III) I ARSEN (V)

Molibdat nastojati dodati u suvišku

jer se talog otapa u suvišku arsenata!!! + SnCl2

modra

otopina

3 2 2

3 4 2

2 3 0 2 3 0

2 4 2 4

2 3 2 5NARANČAST NARANČAST

2 3 2

3

4 2

5

2 3

0

2Sb 3S 2H SbO 5S 10H 8H O

3S 2SbS S 3S 2SbS 3S

2SbS 6H 3H

Sb S Sb S

Sb S Sb

S

S

S S 2Sb

ANTIMON (III) i ANTIMON (V)


3 2 2

3 4 2

2 3 0 2 3 0

2 4 2 4


2 3 2

3

4 2

5

2 3

0



2SbS 6H 3H

Sb S Sb S

Sb S Sb

S

S

S S 2Sb



3 0

4 2 3 2

5 3

5 3

2 0

2 0 5 5

2 0

5 2 3 0

2

2

Sb S Sb S H S S

r: Sb 2e Sb

o: S S 2e

Sb S Sb S

Očito uz svaki reducirani kation antimona oksidira jedan S io

? ? ? ?

n.

tat

Os

3 0

4 2 3 2

ak sulfidnih iona ne! Dakle, po kompleksnom ionu u sustavu

ostaju 3 neoksidirana sulfidna iona.

SbS H Sb S H S S2 6 3 2

3 2 2

3 4 2

2 3 0 2 3 0

2 4 2 4

3 0

4 2

3

2

3


2 3 2

0 0 3

CRNEKRPICE

5

2

2

2 3

3

3



2SbS 6H 3H S 2S

6H 2Sb 3H S

Sb Al Sb Al

Sb S Sb S

Sb S Sb S

S

Sb KNO RO

b S

Sb S

DAMIN B



ljubičasta otopina

KOSITAR Sn2+ i KOSITAR Sn4+


2 2 4 2

2SMEĐ ŽUT

2 2 2 2 0

2 3 2 2 3

2

3 2 2

4

2 2

4 0 2 3

2 4

2 2 2BIJEL

Sn S SnS Sn 2S SnS

SnS S SnS SnS S SnS S

SnS 2H SnS H S

SnS 4H Sn 2H S

3Sn 2Al 3Sn 2Al

Sn 2HgCl Sn Hg Cl 2Cl

2 4

2 2 2

2 4

2 2 2

o: Sn Sn 2e

r: 2HgCl 2e Hg Cl 2Cl

Sn 2HgCl Sn Hg Cl 2Cl

KATIONI III SKUPINE taložni reagens NH4OH/NH4Cl

Taložni reagens : NH3 + H2O (NH4OH)

KB=1,8·10-5

- dovoljno da se istalože hidroksidi III, IV skupine i Mg2+

- potrebna manja koncentracija OH- iona (niži pH)

NH4OH NH4+ + OH-

NH4+ (iz NH4Cl) potiskuje ionizaciju otopljenog amonijaka

- pufer sistem NH4OH / NH4Cl

Hidroksidi III skupine kationa teže topljivi

(manja Kpt) od ostalih hidroksida

4

B

4

NH OHOH

NHK

Kationi III skupine

2

4 4CrO , Al OH

3 2

BIJELI CRVENO-SMEĐI

Fe OH , Mn OH

3 2, Fe Mn

3 2 2konc. HNO H O 3 %w

2 3PbO ili NaBiO 4 6HCl K Fe CN

2 3 3 3 2Fe ,Fe ,Cr ,Al , Mn

2 3 2 3 3

PLAVO-ZELENI BIJELI CRVENO-SMEĐI SIVO-ZELENI BIJELI

Fe OH , Fe OH ,Mn OH ,Cr OH ,Al OH

4 4NH OH NH Cl

2 2NaOH 6 M H O 3 %w

BERLINSKO MODRILO

6

Fe CNKFe

4NH SCN

4LJUBIČASTA OTOPINA

MnO 3

CRVENA ZAMUĆENAOTOPINA

Fe SCN

2PbAc HAc4NH Cl

2 7ŽUTI

PbCr O 3

BIJELI

Al OH

ALIZARIN S

CRVENI

TALOG

Fe Fe Mn Cr Al Al


3

3CRVENO-SMEĐI

2

2PLAVO-ZELENI

2 22 3

3

23

6

BERLINSKO MODRILO

3CRVENI TALOG

6

3

3

4

Fe 3OH Fe OH

Fe 2OH Fe OH

2Fe OH H O 2Fe OH

Fe OH 3H Fe 3H O

Fe K Fe CN 3K

Fe SCN

KFe Fe

3 N

N

Fe SC

C

ŽELJEZO Fe2+ i Fe3+

3

32

6

Ovisno o količini dodanog tiocijanata umjesto Fe SCN taloga

mogu nastati kompleksi identičnog obojenja u rasponu od

FeSC

N d

o Fe S

CN

.


MANGAN Mn2+

2

2BIJELI TALOG

2

22

2

2 4

2

2 2

2

2

2 4LJUBIČAS A

2

T

Mn 2OH Mn OH

Mn OH 2H Mn 2H O

o: Mn 4H O MnO 8H 5e 2

r:

1. Ako Mn OH n

PbO 4H

e oksi

2e Pb 2H O 5

2Mn 5PbO 4H

Oksidac

dir

ija

2Mn

s Pb

a:

O

O :

2

2

OTOPINA

5Pb 2H O


MANGAN Mn2+

2

2 4

2 2

2 8 4

2 2 2

2 8 2 4 4LJUBIČASTA

OTOPINA

4 2 82

o: Mn 4H O MnO 8H 5e 2

r: S O 2e 2SO 5

2Mn 5S O 8H O 2MnO

Oksidacij

10SO 16H

a s NH S O :


MANGAN Mn2+

22 2SMEĐI TALOG

2

22

2

2 4

2

2 2

2 2

2 4LJUBIČASTA

OTO

2

PINA

Mn OH O MnO OH

MnO OH 2H MnO 2H O

oksidacija : MnO 3H O MnO 6H 3e 2

redukcija : PbO 4H 2e Pb 2H O

2. Ako Mn OH o

3

2MnO 3PbO 2MnO 3

ksidira:

Pb


MANGAN Mn2+

2

2 4

2 2

2 8 4

2 2 2

2 8 2 4 4LJUBIČASTA

OTOPINA

4 2 82

o: MnO 3H O MnO 6H 3e 2

r: S O 2e 2SO 5

2MnO 5S O 6H O 2MnO

Oksidacij

10SO 12H

a s NH S O :


KROM Cr3+

3

3PLAVO-ZELEN

3 4

SMARAGDNO-ZELENAOTOPINA (ORTOKROMIT)

2

2 2 4 24ŽUTA OTOPINA

2

4 24

2 2

4

Cr 3OH Cr OH

Cr OH OH Cr OH

2 Cr OH 3H O 2OH 2CrO 8H O

OKS.: Cr OH 4OH CrO 4H O 3e / 2

RED.: H O 2e 2O

2 Cr OH

H / 3

2 2

4 2 7 2ŽUTI TAL

2

2 2

O

4 2

G

Pb 2CrO 2H 2PbCr O

3H O 2OH 2

H O

CrO 8H O

POURBAIX DIJAGRAM


ALUMINIJ Al3+

Al3+ + 3OH- Al(OH)3

bijeli

Al(OH)3 + OH- [Al(OH)4 ]-

aluminat

[Al(OH)4 ]- + NH4

+ Al(OH)3 + NH4OH

[Al(OH)4 ]- + ALIZARIN S crveni talog

Kationi IV skupine

2 2+Mn , ZnCoS , NiS

2 2, Co Ni

3konc. HNO

2 2 2 2Co , Ni ,Mn ,Zn

CRN CRN RUŽIČAST BIJELI CoS , NiS , MnS , ZnS

4 2NH S

2HCl 2 M : H O 1:3

2 4Ekstrahiran u smjesu modri sloj.

H Co SCN

crveni kompleks

2

SMEĐI

MnO OH

BIJELI ZnS

3

Zn OH

Co Ni Mn Zn Zn

2 2NaOH 6 M H O 3%w

3razr. HNO

2+MnO

4LJUBIČASTA

OTOPINA

MnO

2 4 2 82PbO ili NH S O

RUŽIČASTA

OTOPINA

DITIZON 4 2NH S

4NH SCN

smjesa etera i amil-alkohola

3NH 3 M

dimetil-glioksim

KATIONI IV SKUPINE taložni reagens (NH4)2S

KOBALT Co2+

Co2+ + S2- CoS crni

CoS + H++ NO3- Co2+ + S0 + NO2 + H2O

r: NO3- + e- + 2 H+ NO2 + H2O / 2

o: S2- - 2e- S0

CoS + 4H++ 2NO3- Co2+ + S0 + 2NO2 + 2H2O

Co2++ NH4SCN H2[Co(SCN)4] +2NH3+2NH4+

- otapa se u smjesi amilnog

alkohola i etera

- modri prsten


NIKAL Ni2+

Ni2+ + S2- NiS crni

NiS + H++ NO3- Ni2+ + S0 + NO2 + H2O

r: NO3- + e- + 2 H+ NO2 + H2O / 2

o: S2- - 2e- S0

NiS + 4H++ 2NO3- Ni2+ + S0 + 2NO2 + 2H2O

Ni2++ NH3 + dimetil glioksim Ni-kompleks crvene boje

2 2

RUŽIČAST

2

2

2

2BIJEL

2 2 22 2SMEĐI TALOG

2

22

2 4 2 82

Mn S MnS

MnS 2H Mn H S

Mn 2OH Mn OH

Mn OH H O MnO OH H O

MnO OH 2H MnO 2H O

Daljnji dokaz s PbO ili NH S O kao i u trećoj skupini.


MANGAN Mn2+


CINK Zn2+

Zn2+ + S2- ZnS

bijeli

ZnS + 2H+ Zn2+ + H2S

Zn2+ +2OH- + Zn(OH)2

Zn(OH)2 + OH- [Zn(OH)3]-

[Zn(OH)3]- + H2S ZnS + OH- + 2H2O

bijeli

[Zn(OH)3]- + ditizon ružičasta otopina

KATIONI V SKUPINE taložni reagens (NH4)2CO3

Taložni reagens (NH4)2CO3

- podesiti koncentraciju karbonatnih iona u otopini

- prevelika koncentracija – istaložit će se Mg2+ (VI skupina)

- dodatak amonijevih soli – utječe na pH – veća ili manja konc. CO32-

- u otopini – pufer sistem NH4OH/NH4+

- otopina (NH4)2CO3 – pufer sistem

- hidroliza (NH4)2CO3

2NH4+ + CO3

2- + H2O HCO3-+ NH4

+ + NH4OH

- karbonati V skupine talože kod pH=9,2 (Mg taloži između pH=9,3 i 12)

- u otopini: amonijak, amonijska sol, CO32- i HCO3

-

HCO3-+ OH- CO3

2- + H2O

4

B

4

NH OHOH

NHK

4 3 3 42NH CO , NH i NH Cl

3 3 3BIJELI BIJELI BIJELI

BaCO , SrCO , CaCO

2 2 2Ba , Sr , Ca

2 2 2Ba , Sr , Ca

4 2 4 32NH C O NH

ZELENI

PLAMEN

KARMIN

PLAMEN

NARANČASTI

PLAMEN

4 42NH SO

2 2 7K Cr O NaAc

HAc

4ŽUTI

BaCrO 2 2Sr , Ca

4BIJEL

SrSO 2Ca

2 4BIJEL

CaC O

Kationi V skupine


BARIJ Ba2+

3

3 3

Dodatakom CH COONa uklanjamo protone:

H CH COO CH COOH

2 2

3 3BIJELI

2 2

3 2 3 2 2

2 2

2 7 2 4ŽUTI

Ba CO BaCO

BaCO 2H Ba H CO Ba H O CO

2Ba Cr O H O 2BaCrO 2H

HCl zele

n

2 2

4 4BIJELI

i

Ba SO BaSO

plamen


STRONCIJ Sr2+

2 2

3 3BIJELI

2 2

3 2 3 2 2

2 2

4 4BIJELI

Sr CO SrCO

SrCO 2H Sr

HCl karmin (c

H CO Sr

rvena) boja plamen

H O CO

Sr SO SrS

a

O


KALCIJ Ca2+

2 2

3 3BIJELI

2 2

3 2 3 2 2

2 2

2 4 2 4BIJELI

Ca CO CaCO

CaCO 2H Ca H CO Ca H O CO

Ca C O CaC O

HCl narančasto-crvena boja plamena

Kationi VI skupine

2Mg , Na , K

2 3 9ŽUTI TALOG

NaZn UO CH COO 2ŽUTI-SMEĐI

TALOG

Hg NI 2 2 6

ŽUTI TALOG

K Na Co NO

PAPIR

POLJUBIČASTI

Na4NH

K4NH

4UKLANJANJE NH SOLI

2 3 4CINK-URANIL ACETAT

ZnUO CH COO

2 4NESSLEROV REAGENS

K HgI NaOH

FENOLFTALEIN

3 2 6

Na Co NO

2Mg

4 4BIJELI TALOG

MgNH PO

2

4Mg , Na , K , NH

4 42NH HPO

IZVORNA OTOPINA

KATIONI VI SKUPINE

AMONIJ NH4+ (Određuje se u izvornoj otopini!!!)

MAGNEZIJ Mg2+

KALIJ K+

NATRIJ Na+

4 4 3 2

2

4 4 2 2 jodid Millonove baze

ŽUTO-SMEĐ

NH OH NH OH NH H O

NH 2 HgI 4OH Hg NI 7I 4H O

2 2

4 4 2 4 4 2BIJELI

Mg NH HPO 6H O MgNH PO ·6H O H

3 2 2 26 6

ŽUTI

2K Na Co NO K Na Co NO 2Na

2 2

2 3 3 2

2 3 3 9 2BLIJEDO-ŽUT

Na Zn 3UO 8CH COO CH COOH 6H O

NaZn(UO ) (CH COO) 6H O H

Literatura

Novo izdanje:

Z. Šoljić, Kvalitativna kemijska analiza anorganskih tvari, Fakultet

kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb,2003.

- sistematska analiza kationa (od 55. do 177. str.)

Staro izdanje:

I. Eškinja, Z. Šoljić, Kvalitativna anorganska kemijska analiza

- sistematska analiza kationa (od 38. do 169. str.)

analitiČka kemija 1 seminar - kationi - fkit.unizg.hrak_i... · - analiza kationa i aniona u...

Documents