3.4.1 Đặc tính của các cation nhĩm II
Gồm Ba2+,Sr2+,Ca2+đều là những kim loại kiềm thổ.
Các muối clorua, sunfua của chúng dễ tan trong nước nhưng muối sunfat, cacbonat, phosphat… và một số muối khác ít tan. Vì vậy cĩ thể dùng H2SO4 lỗng làm thuốc thử để tách các cation nhĩm II ra khỏi các cation khác dưới dạng kết tủa sunfat.
Những kết tủa sunfat của các cation nhĩm này lại khơng tan trong axit cũng như kiềm. Vì vậy để tách và nhận biết từng cation nhĩm này ta phải chuyển dạng kết tủa sunfat khĩ tan thành kết tủa cacbonat dễ tan trong axit.
Sau khi tách riêng được các cation nhĩm II và đã chuyển chúng vào dung dịch, dựa vào tính chất hố học của từng ion để tách và nhận biết chúng bằng các phản ứng đặc trưng.
3.4.2 Những phản ứng phân tích chính của cation nhĩm II
3.4.2.1. Tác dụng với H2SO4 lỗng và các dung dịch muối sunfat tan:
Cation nhĩm II tác dụng với SO42- tạo kết tủa trắng theo các phản ứng sau: Ba2+ + H2SO4 → BaSO4↓(màu trắng) + 2H+
Sr2+ + H2SO4 → SrSO4↓(màu trắng) + 2H+
Ca2+ + H2SO4 → CaSO4↓(màu trắng) + 2H+
Tất cả các kết tủa sunfat nhĩm II đều khơng tan trong axit và kiềm, nhưng độ tan của chúng trong nước khác nhau:
SBaSO4 = 0,0025g/l ; SSrSO4 = 0,097g/l; SCaSO4 = 2,0g/l TBaSO4 = 1,1.10-10 ; TSrSO4 = 3.10-7 ; TCaSO4 = 2.10-4
3.4.2.2. Tác dụng với Na2CO3 (hoặc các cacbonat tan):
Phản ứng tạo thành các kết tủa tinh thể màu trắng. Me2+ + Na2CO3 → MeCO3 + 2Na+
Kết tủa cacbonat nhĩm II ít tan trong nước nhưng tan được trong các axit HCl, HNO3, CH3COOH.
MeCO3 + 2HCl → MeCl2 + H2O + CO2
Độ tan các kết tủa MeCO3 trong nước xấp xỉ như nhau (BaCO3 = 8,9.10-5M, SrCO3 = 4.10-5M, CaCO3 = 6,9.10-4M).
3.4.2.3. Tác dụng với K2CrO4
Kalicromat tác dụng được với Ba2+ và Sr2+ tạo thành kết tủa tinh thể màu vàng theo các phản ứng sau:
Ba2+ + CrO42- → BaCrO4↓ (vàng) Sr2+ + CrO42- → SrCrO4↓ (vàng)
Nếu đun nĩng dung dịch trước khi thêm thuốc thử thì sẽ thu được kết tủa tinh thể lớn, dễ tách, lọc kết tủa.
Kết tủa BaCrO4, SrCrO4 ít tan trong nước, cịn CaCrO4 cĩ độ tan lớn (S=1,15M) nên khơng tạo được kết tủa.
Kết tủa BaCrO4 phụ thuộc vào pH của dung dịch: trong axit mạnh BaCrO4 sẽ tan, trong mơi trường axit yếu (axit axetic ) pH = 4-5 thì BaCrO4 vẫn kết tủa được, cịn SrCrO4 thì lại khơng kết tủa. Dựa vào sự khác biệt này, ta cĩ thể tách Ba2+ khỏi Sr2+
bằng K2CrO4 trong mơi trường axit axetic cĩ pH = 4-5.
3.4.2.4. Tác dụng với (NH4)2C2O4:
Amoni oxalat tác dụng với các cation nhĩm II tạo thành kết tủa tinh thể màu trắng.
Me2+ + (NH4)2C2O4 → MeC2O4↓(màu trắng) + 2NH4+
MeC2O4 tan trong HCl, HNO3, riêng BaC2O4 và SrC2O4 tan đượctrong cả axit axetic, cịn CaC2O4 thì khơng tan trong axit axetic.
Phản ứng tạo ↓CaC2O4 cĩ thể thực hiện trong mơi trường kiềm nhẹ, trung tính, hoặc CH3COOH. Phản ứng cĩ độ nhạy cao, đặc trưng dùng nhận biết Ca2+.
3.4.2.5. Tác dụng với Na2HPO4:
Natri hidrophotphat tác dụng với các cation nhĩm II tạo thành kết tủa tinh thể màu trắng ít tan trong nước.
Me2+ + Na2HPO4 → MeHPO4↓(màu trắng) + 2Na+
Kết tủa MeHPO4 tan được trong các axit HCl, HNO3 và cả axit axetic. Muối photphat tan cũng tạo kết tủa với hầu hết các cation kim loại nhĩm II.
3.4.2.6. Thử màu ngọn lửa:
Đây là một phương pháp khá đặc trưng để nhận ra các cation nhĩm II.
Lấy một ít muối dễ bay hơi của kim loại kiềm thổ chấm lên đầu đũa thuỷ tinh cĩ gắn dây Pt đã được rửa sạch. Đem đốt trên ngọn lửa đèn khơng màu, ngọn lửa sẽ nhuốm màu rất đặc trưng: muối Canxi sẽ cho ngọn lửa màu đỏ gạch, muối stronti cho ngọn lửa màu đỏ son, muối bari cho ngọn lửa màu vàng lục.
CHƯƠNG 4
PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CATION NHĨM III VÀ IV (Al3+, Cr3+, Zn2+, Sn2+, Sn4+, AsIII, AsV)
(Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Bi3+, Sb3+, Sb5+)