CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH pptx

Giới thiệu hệ thống các phân tích định tính • Hệ thống phân tích sunfua – Phân tích được hầu hết các ion – Độc hại • Hệ thống phân tích photphat - amoniac • Hê thống phân tích axit – ba

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

Giới thiệu hệ thống các phân tích

định tính

• Hệ thống phân tích sunfua

– Phân tích được hầu hết các ion

– Độc hại

• Hệ thống phân tích photphat - amoniac

• Hê thống phân tích axit – bazơ

– Được sử dụng rộng rãi

– Được áp dụng trong chương này

Nhóm axit

Nhóm I HCl loãng Ag + , Pb 2+ , Hg22+ AgCl , PbCl2 ,

Hg2Cl2 Nhóm II H2SO4 loãng Ba 2+ , Ca 2+ , Sr 2+

(Pb 2+ ) BaSOCaSO4, SrSO4,

Co 2+ , Ni 2+

Các phức amiacat [Me(NH3)4] 2+

NhómVI Không có thuốc

thử nhóm Na

+ , K + , NH4+

Phân tích định tính cation nhóm 1

• Đặc tính chung của cation nhóm 1

• Thuốc thử chung của nhóm 1

• Phân tích hệ thống cation nhóm 1

Đặc tính chung của cation nhóm 1

• Nhóm 1 cation gồm : Ag+ ; Hg22+; Pb2+, các nguyên tố này nằm trong các nhóm khác nhau của hệ thống tuần hoàn Chúng có 18 electron ở lớp ngoài cùng hoặc (18 + 2) electron ở 2 lớp ngoài cùng, đó là nguyên nhân tại sao chúng lại tác dụng giống nhau đối với các ion halozenua.

Thuốc thử chung của nhóm 1

• Các cation nhóm 1 phản ứng với HCl tạo kết tủa clorua màu trắng và HCl được xem như là thuốc thử nhóm cho các ion nhóm 1.

AgNO3 + HCl → AgCl ↓ + HNO3 Pb(NO3)2 + 2 HCl → PbCl2 ↓ + 2 HNO3 Hg2(NO3)2 + 2 HCl → Hg2Cl2 ↓ + 2 HNO3

• Các kết tủa của AgCl, Hg2Cl2 và PbCl2 có độ tan trong nước không giống nhau AgCl và Hg2Cl2 không tan trong nước nóng còn PbCl2 tan trong nước nóng Ta có thể lợi dụng tính chất này để tách riêng PbCl2 ra khỏi hỗn hợp cation nhóm 1.

• Trong dung dịch NH3, kết tủa Hg2Cl2 ↓ sẽ hoá đen do tạo thành NH2HgCl + Hg

• Kết tủa AgCl không tan trong axit vô cơ loãng và dung dịch kiềm nhưng tan trong NH3, ( NH4)2CO3, Na2S2O3 và KCN do tạo phức tan.

• AgCl và PbCl2 tan được trong dung dịch HCl đậm đặc, nhất là khi đun nóng Nhưng khi pha loãng dung dịch này, kết tủa lại xuất hiện.

• Kết tủa Hg2Cl2 ↓ chỉ tan trong HNO3 đặc và nước cường thuỷ

Dùng thuốc thử H2SO4 loãng

thể) Chỉ có Pb2+ kết tủa

• Dùng thuốc thử NaOH hay KOH :

Ag+ + OH = Ag(OH) ↓ màu trắng

– AgOH bị phân hủy rất nhanh:

– 2AgOH = Ag2O ↓ đen + H2O

– Ag2O không tan trong kiềm dư,

nhưng dễ tan trong HNO3,

NH4OH và bị ánh sáng phân

hủy thành Ag kim loại.

Pb2+ + 2OH-  Pb(OH)2 ↓ trắng

– Pb(OH)2 ↓ tan trong NaOH dư

do tạo thành plombit PbO

22-Hg22+ + 2OH- → Hg2O ↓ + H2O

•Dùng thuốc thử là dung dịch NH3 :

2Ag+ +2NH4OH=Ag2O ↓ + NH4++ H2O, kết tủa Ag2O tan trong thuốc thử dư

Ag2O + 2NH4OH = 2[Ag(NH4)2]OH + 3H2O 2Hg2(NO3)2 + 4NH3 + H2O = (NH2Hg2O)NH3 ↓ = 2Hg0 ↓ + 3NH4NO3

trong thuốc thử dư : Pb(NO3)2 + NH4OH = PbOHNO3 ↓ + NH 4NO3

Ag+(aq) + Cl-(aq) <==> AgCl(s)

2Ag+(aq) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) <==> Ag2O(s) + 2NH4+(aq) + H2O(l)

AgCl(s) + 2NH3(aq) <==> [Ag(NH3)2]+(aq) + Cl-(aq)

2Ag+(aq) + 2OH-(aq) <==> Ag2O(s) + H2O(l)

Phân tích hệ thống cation nhóm 1

Dung dịch phân tích + HCl loãng; Li tâm

Kết tủa 1 + H2O đun sôi, lọc nóng Nước lọc 1

Nước lọc 2 + KI (hoặc K2CrO4) Kết tủa 2 + NH4OH

PbI2↓ vàng (hoặc PbCrO4↓ vàng)

Kết tủa đen xám Hg +

NH2HgCl↓

Nước lọc 3 + HNO3AgCl↓ trắng

Phân tích định tính cation nhóm 2

• Đặc tính chung của cation nhóm 2

• Thuốc thử chung của nhóm

• Phân tích hệ thống cation nhóm 2

Đặc tính chung của cation nhóm 2

Nhóm 2 cation gồm: Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ là những nguyên tố thuộc nhóm hai trong hệ thống tuần hoàn, chúng có đầy đủ số electron lớp ngoài là 8, đó là cơ sở để chúng có những tính chất đinh tính gần giống nhau Hoạt tính hoá học của chúng tăng từ Ca đến Ba Các ion của chúng trong dung dịch nước đều không giống nhau.

Thuốc thử chung của nhóm

• Thuốc thử của nhóm là H2SO4 loãng và các muối sunfat

M2+ + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2H+

• Các kết tủa này không tan trong các axit vô cơ cũng như hưu cơ

Dùng thuốc thử CO 3

2-BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2 ↑

SrCO3 +2HNO3 = Sr(NO3)2 + H2O +CO2 ↑

CaCO3 + 2CH3COOH = Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2↑

Độ tan của các kết tủa BaCO3, SrCO3 và CaCO3 trong nước xấp xỉ như nhau (6,9 10-6 mol/L; Tt CaCO3 = 4,8 10-9)

Dùng thuốc thử CrO 4

2-• Tạo kết tủa tinh thể màu vàng BaCrO4, SrCrO4 ít tan trong nước (độ tan của chúng là S (BaCrO4 ) = 1,55.10-5 mol/L; S (SrCrO4 )= 4,0.10-4mol/L).

• Ba2+ + CrO42- = BaCrO4 ↓

• Sr2+ + CrO42- = SrCrO4 ↓

• Nếu đun nóng dung dịch trước khi thêm thuốc thử thì sẽ thu được kết tủa có tinh thể lớn dễ lọc.

• Ca2+ không tạo được kết tủa với K2CrO4 vì cromat canxi tan nhiều trong nước (S CaCrO4 = 1,15 gmol/L)

• Ngoài ra, ta có thể sử dụng các dicromat tan làm thuốc thử thay cho các cromat tan Dưới tác dụng của K2Cr2O7 lên hỗn hợp các cation nhóm 2 thì kết tủa BaCrO4 được tạo thành, Sr2+ và Ca2+ còn nằm lại trong dung dịch và không ảnh hưởng đến việc tím Ba2+

Ba2+(aq) + HSO4-(aq) <==> BaSO4(s) + H+(aq)

Ba2+(aq) + SO42-(aq) <==> BaSO4(s)

Ba2+(aq) + C2O42-(aq) + H2O(l) <==> BaC2O4.H2O(s)

Sr2+(aq) + SO42-(aq) <==> SrSO4(s)

Sr2+(aq) + CO32-(aq) <==> SrCO3(s)

Phân tích định tính cation nhóm 3

• Đặc tính chung của cation nhóm 3

• Thuốc thử chung của nhóm 3

• Phân tích hệ thống cation nhóm 3

Đặc tính chung của cation nhóm 3

• Cation nhóm 3 gồm Al3+ , Zn2+ , Cr3+ tương ứng với những nguyên tố là những kim loại lưỡng tính, khi tác dụng với dung dịch kiềm tạo thành các hydroxyt lưỡng tính kết tủa Các kết tủa này tan trong dung dịch kiềm đặc dư.

• Nhôm đứng ở phía đầu chu kỳ III của hệ thống tuần hoàn, có lớp sát lớp ngoài cùng và lớp ngoài cùng khi bão hoà gồm 8 electron Các nguyên

tố khác được sắp xếp ở phần giữa của chu kỳ lớn thứ tư, ở chúng có sự điền tiếp các electron vào lớp thứ 3 từ 8 đến 18 electron.

• Crôm là nguyên tố chuyển tiếp Nó đứng ở nửa chu kỳ 4, cuối hàng chẵn và có một số tính chất khác với tất cả các cation còn lại của nhóm này

Nó biểu hiện khả năng tạo phức Hydroxyt hydrat hoá của crom có những tính chất rất gần với hydroxyt hydrat hoá của nhôm

• Kẽm được sắp xếp ở nửa thứ hai của chu kỳ lớn thứ 4 và có lớp sát lớp ngoài là 18 electron Nhôm và kẽm có số oxy hoá không đổi, còn các nguyên tố còn lại trong nhóm có số oxy hoá thay đổi tuỳ theo môi trường, vào nhiệt độ v.v

Các phản ứng đặc trưng của Al 3 +

Phản ứng với aluminon

C O

COOH OH

C O

O Al/3

Phản ứng đặc trưng của Cr3+

2Cr(OH)3 +3 H2O2 +4NaOH 2Na2CrO4 +8H2O

2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O

Cr2O72-+ 2H+ +4H2O2 2H2CrO6 + 3H2O

(lớp rượu màu xanh)

Cơ chế phản ứng này cũng đang còn nghiên cứu: Có tác giả cho rằng sản phẩm là CrO5 Sau đó nó phân hủy cho Cr(III)

H2CrO6 tan trong dung môi hữu cơ, bị phân huỷ trong môi trường nước.

Cr3+ + PO43- CrPO4↓ không tan trong HAc.

2Cr(OH)3 +3 H2O2 +4NaOH 2Na2CrO4 +8H2O

CrO42- + 2 Ag+ Ag2CrO4↓

1.Zn2+ +OH- Zn(OH)2 Có tình lưỡng tính

2.3Zn2++2 K4[Fe(CN)6] K2 Zn3 [Fe(CN)6] ↓( tr) + 6K+

Ion cản trở: Ag(I), Bi(III), Pb(II), Cu(II) trong trường hợp này

Al 3+ (aq) + 3NH3(aq)+ 3H2O(aq) <==> Al(OH)3(s) + 3NH4+ (aq)

Al3+(aq)+ 3OH-(aq)<==> Al(OH)3(s)

Al(OH)3(s) + OH-(aq)<==> Al(OH)4-(aq)

Al(OH)3(s) + 3H+(aq) <==> Al3+(aq)+ 3H2O(l)

Al3+ + Alizarin

Cr 3+ (aq) + 3NH3(aq) + 3H2O(l) <==> Cr(OH)3(s) + 3NH4+ (aq)

2Cr(OH)4-(aq) + 3H2O2(aq) + 2OH-(aq) >

2CrO42-(aq) + 8H2O(l)

Zn 2+ (aq) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) <==> Zn(OH)2(s) + 2NH4+ (aq)

• http://www.public.asu.edu/~jpbirk/qual/qual.html