Bài giảng Hóa phân tích - Phần thứ hai: Phân tích định tính

Nội dung text: Bài giảng Hóa phân tích - Phần thứ hai: Phân tích định tính

1. PH ẦN TH Ứ HAI PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH Ch ươ ng 1. M ỘT S Ố V ẤN ĐỀ C Ơ B ẢN 1.1. M ỘT S Ố KHÁI NI ỆM Hóa h ọc phân tích đị nh tính là m ột b ộ ph ận c ủa phân tích hóa h ọc, bao gồm c ơ s ở lí thuy ết và các ph ươ ng pháp để xác định thành ph ần định tính c ủa đối t ượng phân tích. Nhi ệm vụ c ủa phân tích đị nh tính là đề ra các ph ươ ng pháp xác định thành ph ần đị nh tính c ủa đối t ượng phân tích t ức là tr ả l ời các câu h ỏi đố i t ượng phân tích là ch ất gì, g ồm nh ững ch ất gì ho ặc g ồm nh ững nguyên t ố ho ặc nhóm nguyên t ố, ion nào. Hi ện nay chúng ta có các ph ươ ng pháp phân tích b ằng công cụ và các ph ươ ng pháp phân tích hóa h ọc. Sau đây chúng ta đề c ập đế n các ph ươ ng pháp phân tích hóa h ọc. 1.1.1. Ph ản ứng phân tích Ph ản ứng phân tích là ph ản ứng gi ữa ch ất c ần phân tích và thu ốc th ử nào đó dùng để xác định định tính ch ất đó. Yêu c ầu đối v ới ph ản ứng phân tích định tính là ph ải có hi ệu ứng nh ất đị nh nh ư: t ạo thành các s ản ph ẩm đặ c tr ưng có màu, mùi đặc bi ệt hay t ạo các ch ất khí, ch ất k ết t ủa, đặ c bi ệt là k ết t ủa có màu. 3+ - Ví d ụ: Fe + 3SCN → Fe(SCN) 3 đỏ máu 2+ - Pb + 2I → PbI 2 vàng t ươ i là nh ững ph ản ứng để nh ận bi ết Fe 3+ , Pb 2+ . Các dung d ịch ch ứa SCN -, I - g ọi là thu ốc th ử phân tích. 1.1.2. Phân tích theo ph ươ ng pháp khô và ph ươ ng pháp ướt Có hai ph ươ ng pháp để phân tích đị nh tính g ọi là phân tích theo ph ươ ng pháp khô và phân tích theo ph ươ ng pháp ướt. 46
2. Phân tích theo ph ươ ng pháp khô: Phươ ng pháp phân tích khô th ường ti ến hành theo hai cách: ph ươ ng pháp màu ng ọn l ửa và ph ươ ng pháp t ạo ng ọc màu. Trong ph ươ ng pháp màu ng ọn l ửa, ch ất phân tích th ường ở d ạng các mu ối dễ bay h ơi nh ư các mu ối clorua r ồi được chuy ển lên trên m ột vòng nh ỏ làm bằng Platin Pt và đốt nó trên m ột ng ọn l ửa đèn khí không màu. M ột s ố nguyên tố ở nhi ệt độ cao t ạo nên nh ững ng ọn l ửa có màu đặc tr ưng giúp ta nh ận ra nguyên t ố đó, ví d ụ: Na + cho ng ọn l ửa màu vàng; K+ cho ng ọn l ửa màu tím. Trong ph ươ ng pháp t ạo ng ọc màu, ng ười ta tr ộn ch ất phân tích v ới nh ững ch ất ch ảy thích h ợp r ồi đem nung ở nhi ệt độ cao, khi đó m ột s ố kim lo ại t ạo v ới ch ất ch ảy nh ững ng ọc màu đặc tr ưng, giúp ta nh ận ra nguyên t ố đó. Ví d ụ: v ới 3+ 2+ ch ất ch ảy là Borax Na 2B4O7, ion Cr cho ng ọc màu tím, Co cho ng ọc màu xanh. Các ph ươ ng ph ươ ng pháp phân tích khô đã có t ừ r ất lâu, ngày nay ít được sử d ụng vì không th ể dùng để phân tích các đố i t ượng ph ức t ạp ho ặc phân tích vi lượng. Phân tích theo ph ươ ng pháp ướt: Trong ph ươ ng pháp này đối t ượng phân tích được hoà tan trong các dung môi thích h ợp nh ư H2O, dung d ịch axit hay baz ơ để chuy ển ch ất phân tích sang tr ạng thái dung d ịch, khi này các nguyên t ố c ần nh ận bi ết ch ủ y ếu ở d ưới d ạng các ion. Để phân tích theo ph ươ ng pháp ướt, yêu c ầu c ủa ph ản ứng phân tích là ph ải r ất đặ c tr ưng và r ất ch ọn l ọc, tuy nhiên s ố các ph ản ứng đặ c tr ưng và ch ọn lọc là r ất ít để phân tích m ột nguyên t ố nào đó, vì v ậy ng ười ta ph ải s ử d ụng m ột hệ th ống phân tích nh ằm tách các ion t ươ ng t ự nh ư nhau, có m ột s ố tính ch ất gi ống nhau ra thành t ừng nhóm, sau đó trong m ỗi nhóm l ại tìm cách cô l ập t ừng ion m ột và dùng các ph ản ứng đặ c tr ưng của nó để nh ận bi ết. 47
3. 1.1.3. Phân tích hệ th ống Trong phân tích h ệ th ống, ng ười ta dùng nh ững thu ốc th ử nhóm để tách nh ững nhóm nguyên t ố mang tính ch ất gi ống nhau ra kh ỏi nhau. Khi đó, m ẫu phân tích được phân chia thành nh ững h ỗn h ợp ion đơ n gi ản h ơn. T ừ nh ững nhóm nh ận được chúng ta ti ếp t ục tách và nh ận bi ết t ừng ion có trong nhóm. Hi ện nay, đố i v ới các cation, ng ười ta đã tìm ra nhi ều h ệ th ống phân tích, mỗi h ệ th ống có nh ững ưu điểm và nh ược điểm riêng. Hai h ệ th ống th ường được dùng là h ệ th ống axit - baz ơ và h ệ th ống H 2S. Với các anion thì không có m ột h ệ th ống phân tích ch ặt ch ẽ nào mà ch ỉ có các ph ươ ng pháp phân tích riêng l ẻ cho từng anion m ột ho ặc t ừng nhóm nh ỏ mà thôi. Hệ th ống các cation theo phươ ng pháp H 2S: Vi ệc phân chia các cation thành t ừng nhóm theo ph ươ ng pháp H 2S được trình bày trong b ảng sau: Sơ đồ phân nhóm các cation theo ph ươ ng pháp H 2S Thu ốc th ử Các cation thu ộc Sản ph ẩm t ạo thành sau khi tác Nhóm nhóm nhóm dụng v ới thu ốc th ử + 2+ 2+ 1 HCl loãng Ag , Hg 2 , Pb AgCl, Hg 2Cl 2, PbCl 2 Kết t ủa các sunfua. Nhóm này chia thành hai ph ần nhóm: 2+ 4+ 3+ Sn , Sn , Sb , + Phân nhóm II A: G ồm các sunfua H2S trong môi 5+ 3+ 5+ Sb , As , As , tan trong (NH 4)2Sx và b ị oxi hoá II tr ường axit 2+ 2+ 2+ 3- 3- 2- Hg , Cu , Cd , AsS 4 , SbS 4 , SbS 3 (pH =0,5) Bi 3+ , (Pb 2+ ) + Phân nhóm II B: g ồm các sunfua không tan trong (NH 4)2Sx nh ư HgS, CuS, CdS, Bi 2S3, (PbS) 3+ 3+ 3+ III (NH 4)2S trong Al , Cr , Fe , Kết t ủa Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe(OH- 48
4. 2+ 2+ 2+ môi tr ường NH 3 Mn , Co , Ni , )3, MnS, CoS, NiS, ZnS. Nhóm này 2+ + NH 4Cl Zn cũng chia thành hai nhóm: + Phân nhóm III A: g ồm các k ết t ủa tan trong HCl nh ư Al(OH) 3, Cr(OH)3, Fe(OH)3, MnS, ZnS. + Phân nhóm III B: g ồm các k ết t ủa không tan trong HCl nh ư CoS, NiS. 2+ 2+ 2+ (NH 4)2CO 3 Ba , Sr , Ca BaCO 3, SrCO 3, CaCO 3 IV NaH 2PO 4 trong 2+ môi tr ường NH 3 Mg NH 4MgPO 4 + NH 4Cl Không có thu ốc + + + V Na , K , NH 4 th ử nhóm Ph ươ ng pháp phân tích theo đường l ối H2S có ưu điểm là cách phân chia các nhóm và cách ti ến hành phân tích r ất ch ặt ch ẽ, phù h ợp v ới vi ệc trình bày các s ơ sở lí thuy ết, đặc bi ệt là vi ệc phân chia các nhóm phân tích có nhi ều điểm phù hợp v ới vi ệc phân nhóm trong b ảng h ệ th ống tu ần hoàn Mendelêep, do đó liên hệ d ễ dàng gi ữa các ph ản ứng đã h ọc trong giáo trình hoá h ọc vô c ơ v ới ph ản ứng phân tích. Tuy nhiên, ph ươ ng pháp này có nh ược điểm là H 2S độc, nên ti ến hành phân tích b ằng ph ươ ng pháp này c ần ph ải có trang thi ết b ị b ảo hi ểm t ốt. Hệ th ống các cation theo phươ ng pháp axit - baz ơ: Để tránh ph ải ti ếp xúc với ch ất độ c H 2S, ng ười ta đã đư a ra ph ươ ng pháp không dùng H 2S, phươ ng pháp này d ựa trên tác d ụng c ủa các cation v ới các thu ốc th ử nhóm là các axit và các baz ơ nh ư HCl, H 2SO 4, NaOH, NH 4OH. Vi ệc phân chia các cation thành từng nhóm theo phươ ng pháp này được trình bày trong b ảng sau: 49
5. Sản ph ẩm t ạo thành sau Thu ốc th ử Các cation Nhóm khi tác d ụng v ới thu ốc nhóm thu ộc nhóm th ử nhóm + 2+ Ag , Pb , I HCl loãng 2+ AgCl, PbCl 2, Hg 2Cl 2 Nhóm Hg 2 axit 2+ 2+ Ba , Sr , BaSO 4, SrSO 4, CaSO 4, II H2SO 4 loãng 2+ 2+ Ca , (Pb ) PbSO 4 Al 3+ , Cr 3+ , 2+ 2+ 2- 2- 2- Zn , Sn , AlO 2 , CrO 4 , ZnO 2 , III NaOH + H O dư 2 2 4+ 3+ 2- 3- Sn , As , SnO 3 , AsO 4 As 5+ Fe 2+ , Fe 3+ , Fe(OH) 2, Fe(OH) 3, Sb 3+ , Sb 5+ , IV NaOH Sb(OH) 3, Bi(OH) 3, Nhóm Bi 3+ , Mn 2+ , Mn(OH) 2, Mg(OH) 2 Baz ơ Mg 2+ Cu 2+ Cd 2+ , , Các ph ức amoniacat 2+ 2+ V NH 4OH đặc d ư Hg , Co , [ ]2+ Me (NH 3 )4 Ni 2+ Không có thu ốc + + VI Na , K , NH 4 th ử nhóm Trong ph ươ ng pháp này các cation được phân thành 6 nhóm l ớn: + 2+ 2+ - Nhóm I g ồm Ag , Hg 2 , Pb , thu ốc th ử nhóm là dung d ịch HCl loãng và ngu ội. 50
6. - Nhóm II g ồm Ba 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , c ả Pb 2+ l ọt xu ống t ừ nhóm I, thu ốc th ử nhóm là H 2SO 4 loãng và r ượu C 2H5OH, thu ốc th ử t ạo v ới các cation này k ết t ủa màu tr ắng. - Nhóm III g ồm Cr 3+ , Al 3+ , Sn 2+ , Sn 4+ , Zn 2+ , As 5+ , thu ốc th ử nhóm là 3+ 2+ 4+ NaOH dư và H 2O2. Trong môi tr ường này Al , Sn , Sn , t ạo thành hi đroxit - - lưỡng tính tan trong ki ềm d ư: CrO2 s ẽ b ị oxi hoá thành CrO 4 màu vàng . - Nhóm IV g ồm Fe 3+ , Bi 3+ , Mn 2+ , Mg 2+ , Sb 3+ , thu ốc th ử nhóm là NaOH dư và H 2O2. Trong môi tr ường này các cation s ẽ ở d ạng các hi đroxit không tan. 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ - Nhóm V g ồm Cu , Co , Ni , Cd , Hg , thu ốc th ử nhóm là NH 4OH đặc. Các cation sẽ t ạo v ới thuốc th ử nhóm các ph ức amoniacat tan có màu. + + + - Nhóm VI g ồm K , Na , NH 4 , nh ững ion này không có thu ốc th ử nhóm bởi vì chúng không t ạo thành k ết t ủa khó tan v ới m ột thu ốc th ử nào. 1.2. M ột s ố k ỹ thu ật phân tích đị nh tính 1.2.1. Làm s ạch d ụng c ụ thí nghi ệm Nh ững d ụng c ụ th ủy tinh nh ư chai, l ọ, ống nh ỏ gi ọt, ống nghi ệm tr ước khi dùng phân tích ph ải được r ửa r ất s ạch. Bình được xem nh ư đã s ạch n ếu ng ấn nước trong bình đều đặ n và trên thành bình không còn nh ững gi ọt n ước. Nói chung, các d ụng c ụ th ủy tinh đã s ạch, tr ước khi s ử d ụng được r ửa bằng n ước máy và tráng 2, 3 l ần b ằng n ước c ất. Sau khi s ử d ụng để phân tích cũng ph ải được r ửa r ất s ạch, treo ng ược trên giá ( đáy lên trên, mi ệng xu ống dưới ) cho t ới khô. Để làm s ạch các d ụng c ụ th ủy tinh, có m ột s ố dung dịch r ửa sau: - Dung d ịch xà phòng nóng: hòa tan m ột ít xà phòng trong n ước nóng. - Dung d ịch ki ềm pemanganat: hòa tan 5g KMnO 4 trong 100ml dung d ịch ki ềm kali 10% nóng. 51
7. - Dung d ịch h ỗn h ợp sunfôcrômic: hòa tan 15g K 2Cr 2O7 đã được nghi ền nh ỏ trong 100ml n ước nóng, làm l ạnh dung d ịch r ồi v ừa khu ấy liên t ục, v ừa thêm r ất ch ậm 100ml axit K 2SO 4 đặc. Dung d ịch này được để trong l ọ th ủy tinh có nút nhám, có th ể s ử d ụng trong th ời gian dài nên sau khi s ử d ụng nên gi ữ l ại. Để r ửa các d ụng c ụ th ủy tinh t ốt nh ất là s ử d ụng dung d ịch xà phòng nóng vì dung d ịch ki ềm pemanganat có tác d ụng phá ho ại th ủy tinh, còn h ỗn h ợp sunfôcrômic thì khi s ử d ụng ph ải c ẩn th ận h ơn. 1.2.2. Đun Trong phân tích định tính b ằng ph ươ ng pháp hóa h ọc, th ường ph ải đun dung d ịch trong các ống nghi ệm trên đèn c ồn. Khi đun, phía ngoài ống ph ải khô để tránh b ị n ứt ho ặc v ỡ, m ới đầ u nên h ơ nóng nh ẹ ống nghi ệm b ằng cách di chuy ển trên ng ọn l ửa, sau đó m ới đun nóng m ạnh. N ếu đun ch ất l ỏng có ch ứa kết t ủa thì ph ải khu ấy đề u. Thông th ường khi đun ch ất l ỏng có ch ứa k ết t ủa nên đun trên b ếp các th ủy, không nên đun tr ực ti ếp trên ng ọn l ửa vì s ự sôi d ễ làm nảy sinh nh ững va ch ạm và ch ất l ỏng có th ể b ắn ra ngoài. Cần chú ý khi đun không để mi ệng ống nghi ệm h ướng v ề phía có ng ười, vì ch ất l ỏng sôi th ường là axit ho ặc ki ềm có th ể b ị b ắn m ạnh ra ngoài. Trong quá trình phân tích th ường c ần ph ải cô đặ c dung d ịch ho ặc ph ải làm bay h ơi đến khô, khi này có th ể s ử d ụng bát s ứ đặ t trên l ưới ami ăng ho ặc trên b ếp cách th ủy. 1.2.3. K ết t ủa Trong phân tích định tính b ằng ph ươ ng pháp hóa h ọc, ta th ường k ết t ủa các ch ất t ừ dung d ịch phân tích để tách và phát hi ện các ion. Vì v ậy c ần chú ý đến màu và d ạng bên ngoài c ủa k ết t ủa. Có th ể phân bi ệt k ết t ủa tinh th ể và k ết tủa vô đị nh hình: k ết t ủa tinh th ể th ường có d ạng hạt to ho ặc h ạt nh ỏ, th ường không t ạo thành ngay mà c ần m ột th ời gian để hình thành tinh th ể; l ắc m ạnh và dùng đũa th ủy tinh c ọ vào thành ống nghi ệm là nh ững độ ng tác giúp cho quá 52
8. trình hình thành tinh th ể nhanh h ơn. K ết t ủa tinh th ể th ường nhanh chóng l ắng xu ống đáy ống nghi ệm, nên vi ệc ly tâm tách k ết t ủa c ũng thu ận l ợi h ơn. K ết t ủa vô định hình th ường xu ất hi ện ngay sau khi thêm thu ốc th ử vào, nh ưng l ắng xu ống đáy ống nghi ệm m ột cách ch ậm ch ạp nên khó quay ly tâm để tách, chúng cũng th ường d ễ dàng t ạo thành dung d ịch keo. Vi ệc đun nóng và thêm ch ất điện li là để t ạo điều ki ện đông t ụ chúng. Nên k ết t ủa khi đun nóng dung d ịch, vì khi t ăng nhi ệt độ nh ững h ạt k ết tủa s ẽ l ớn h ơn, thu ận l ợi cho vi ệc r ửa và quay li tâm, nh ưng không nên đun t ới sôi vì khi thêm thu ốc th ử vào có th ể làm b ắn dung d ịch ra ngoài. N ếu k ết t ủa dạng tinh th ể thì thêm t ừ t ừ thu ốc th ử k ết t ủa và khu ấy đề u, còn n ếu k ết t ủa d ạng keo thì thêm toàn b ộ l ượng thu ốc th ử k ết t ủa c ần thi ết. Quá trình k ết t ủa th ực hi ện nh ư sau: L ấy vào ống nghi ệm để quay li tâm kho ảng 2-3ml dung d ịch nghiên c ứu ( n ếu ống nghi ệm để quay li tâm lo ại nh ỏ thì l ấy kho ảng 0,5ml ). T ạo môi tr ường pH phù h ợp theo h ướng d ẫn và t ăng nhi ệt độ . Ki ểm tra môi tr ường ph ản ứng b ằng gi ấy ch ỉ th ị b ằng cách: đặ t gi ấy ch ỉ th ị lên n ắp kính đồng h ồ s ạch, dùng đũa th ủy tinh khu ấy đề u dung d ịch r ồi đặt đầ u đũ a th ủy tinh lên gi ấy ch ỉ th ị. Sau khi t ạo môi tr ường pH phù h ợp, đun nóng c ẩn th ận r ồi v ừa khu ấy v ừa thêm thu ốc th ử k ết t ủa vào cho đến d ư để k ết tủa hoàn toàn. 1.2.4. Ly tâm, tách k ết t ủa, r ửa k ết t ủa Trong phân tích định tính bán vi l ượng, để tách k ết t ủa kh ỏi dung d ịch chúng ta th ường dùng ph ươ ng pháp quay li tâm b ằng máy quay li tâm. Ph ải l ưu ý tuân th ủ cách s ử d ụng máy quay li tâm nh ư h ướng d ẫn. Th ời gian li tâm ph ụ thu ộc vào đặc tính c ủa k ết t ủa, nh ững k ết t ủa d ạng tinh th ể l ắng xu ống đáy nhanh nên ch ỉ c ần quay 0,5 đế n 1,5 phút ở t ốc độ kho ảng 1000 vòng/phút; k ết tủa d ạng vô đị nh hình l ắng ch ậm nên ph ải quay t ừ 2 đế n 3 phút ở t ốc độ kho ảng 2000 vòng/phút. 53
9. Sau khi quay li tâm, toàn b ộ k ết t ủa l ắng xu ống đáy, n ước cái ở trên tr ở thành trong su ốt g ọi là n ước li tâm. C ũng có khi m ột s ố k ết t ủa khi quay li tâm lại n ổi lên trên m ặt ch ất l ỏng ho ặc l ắng xu ống r ất ch ậm. G ặp nh ững k ết t ủa này, mu ốn tách k ết t ủa ph ải l ọc qua gi ấy l ọc. Để ki ểm tra xem quá trình k ết t ủa đã hoàn toàn ch ưa, ta th ử ở ống nghi ệm vừa quay li tâm b ằng cách nh ỏ vài gi ọt thu ốc th ử k ết t ủa theo thành ống ngi ệm và quan sát ở v ị trí gi ọt thu ốc th ử r ơi xu ống n ước li tâm, n ếu không th ấy đụ c ở các v ị trí đó là quá trình k ết t ủa đã hoàn toàn. Sau khi quay li tâm, k ết t ủa l ắng ch ặt xu ống đáy đế n m ức có th ể rót d ễ dàng n ước li tâm ở trên, quá trình rót n ước li tâm ra kh ỏi k ết t ủa nh ư v ậy g ọi là quá trình g ạn. M ột cách khác để tách n ước li tâm ra kh ỏi k ết t ủa là: gi ữ ống nghi ệm b ằng tay trái ở v ị trí nghiêng, tay ph ải dùng ống nh ỏ gi ọt có ống bóp cao su hút n ước li tâm, chú ý khi đưa ống nh ỏ gi ọt tránh ch ạm vào k ết t ủa, làm đục dung d ịch. Tùy thu ộc vào l ượng k ết t ủa và tính ch ất c ủa nó mà s ử d ụng nh ững dung dịch r ửa khác nhau, nói chung ta r ửa k ết t ủa b ằng n ước c ất, v ới nh ững k ết t ủa có kh ả n ăng chuy ển thành tr ạng thái keo thì thêm vào n ước r ửa các ch ất điện li, ví dụ khi r ửa k ết t ủa s ắt hidroxyt, ng ười ta dùng dung d ịch amoni nitrat loãng. Để rửa k ết t ủa, ta thêm vài ml n ước c ất ho ặc ho ặc dung d ịch r ửa t ươ ng ứng, đậ y ống nghi ệm l ại r ồi l ắc ho ặc đặ t nghiêng ống nghi ệm để k ết t ủa được phân b ố trên di ện r ộng r ồi khu ấy, sau đó quay li tâm và b ỏ đi ph ần n ước r ửa. R ửa k ết t ủa kho ảng 3,4 l ần là đủ. 54
10. Ch ươ ng 2. PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC CATION NHÓM I + 2+ 2+ Ag , Hg 2 , Pb 2.1. Đặc tính chung + 2+ 2+ - Các cation nhóm I bao g ồm Ag , Hg 2 , Pb , chúng t ạo v ới anion Cl thành các mu ối clorua AgCl, Hg 2Cl 2, PbCl 2 ít tan. Vì v ậy, ng ười ta dùng HCl loãng, ngu ội làm thu ốc th ử nhóm để tách các cation Ag +, Hg +, Pb 2+ ra kh ỏi các cation khác có trong dung d ịch phân tích. Không dùng HCl đặc b ởi các k ết t ủa clorua c ủa các cation này tan trong HCl đặc và dung d ịch có ch ứa Cl - v ới n ồng độ l ớn vì t ạo ph ức, c ũng không dùng thu ốc th ử nóng vì ở nhi ệt độ cao độ tan c ủa PbCl 2 t ăng m ạnh, ảnh h ưởng đế n quá trình phân tích. AgCl, Hg 2Cl 2, PbCl 2 có nh ững tính ch ất chung và riêng nh ư sau: - Đều là k ết t ủa màu tr ắng. - AgCl và Hg 2Cl 2 có độ tan nh ỏ h ơn PbCl 2. - PbCl 2 tan nhi ều trong n ước nóng, do đó dùng cách đun nóng để tách 2+ + 2+ Pb ra kh ỏi Ag và Hg 2 . + - AgCl tan trong NH 3 loãng t ạo thành ph ức [Ag(NH 3)2] . L ợi d ụng tính + 2+ 2+ ch ất này để tách Ag ra kh ỏi Pb và Hg 2 . Khi tác d ụng v ới NH 3 thì Hg 2Cl 2 t ừ màu tr ắng bi ến thành màu đen vì ph ản 2+ ứng sinh ra Hg kim lo ại, ph ản ứng này dùng để nh ận bi ết Hg 2 . 2.2. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Ag + Ph ản ứng v ới HCl và KCl HCl loãng và c ả nh ững clorua tan tác d ụng v ới các dung d ịch mu ối b ạc đều t ạo ra k ết t ủa AgCl tr ắng : Ag + + Cl - → AgCl ↓ 55
11. AgCl b ị ánh sáng phân hu ỷ gi ải phóng ra b ạc kim lo ại, k ết t ủa có màu tím, sau đó s ẽ hoá đen. K ết t ủa AgCl không tan trong HNO 3 nh ưng d ễ tan trong HCl 2- đặc và trong các dung d ịch KCl, NaCl đặc do t ạo thành nh ững ph ức [AgCl 3] 3- và [AgCl 4] tan. AgCl + 2HCl → H2[AgCl 3] AgCl + 3HCl → H 3[AgCl 4] Các ph ức này không b ền nên khi pha loãng v ới n ước, kết t ủa AgCl s ẽ l ại được tạo thành và tách ra kh ỏi dung d ịch. H2[AgCl 3] → AgCl + 2HCl AgCl tan trong amoniac, trong các mu ối amoni, xianua và trong natri thiosunfat t ạo thành các ion ph ức. AgCl + 2NH 4OH → [Ag(NH 3)2]Cl + 2H 2O AgCl + 2KCl → K[Ag(CN) 2] + KCl Khi thêm HNO 3 vào dung d ịch [Ag(NH 3)2]Cl đến ph ản ứng axit thì dung dịch s ẽ hoá đụ c r ồi ti ếp đó k ết t ủa tr ắng AgCl l ại được tách ra: [Ag(NH 3)2]Cl + 2HNO 3 → AgCl + 2NH 4NO 3 + Ng ười ta s ử d ụng tính tan c ủa AgCl trong NH 4OH để tách Ag ra kh ỏi 2+ Hg 2 . Ph ản ứng v ới KBr và KI Các bromua và io đua đểu đẩ y được Ag + ra kh ỏi các dung d ịch mu ối b ạc tạo ra các k ết t ủa khó tan AgBr màu vàng nh ạt, AgI màu vàng. Ag + + Br - → AgBr ↓ Ag + + I - → AgI ↓ kết t ủa AgBr tan được trong KCN, Na 2S2O3 và NH 4OH; k ết t ủa AgI tan trong KCN và Na 2S2O3, nh ưng không tan trong NH 4OH. 56
12. Ph ản ứng v ới ki ềm và amoniac NaOH và KOH đều đẩ y b ạc ra kh ỏi dung d ịch mu ối b ạc d ưới d ạng k ết t ủa bạc oxit màu đen: AgNO 3 + NaOH → AgOH + NaNO 3 2AgOH → Ag 2O↓ + H 2O Ag 2O không tan trong thu ốc th ử d ư nh ưng tan trong HNO 3 loãng và trong NH 4OH. Tác d ụng v ới NH 4OH: khi thêm c ẩn th ẩn NH 4OH vào các dung d ịch mu ối bạc không loãng quá ta thu được k ết t ủa b ạc oxit d ễ tan trong thu ốc th ử d ư: + + 2Ag + 2NH 4OH → Ag 2O↓ + 2NH 4 + H 2O Ag 2O + 4NH 4OH → 2[Ag(NH 3)2]OH + 3H 2O Ph ản ứng v ới kali cromat K 2CrO 4 + K2CrO 4 tác d ụng v ới ion Ag cho ta k ết t ủa b ạc cromat màu nâu đỏ. + + 2Ag + K 2CrO 4 → Ag 2CrO 4↓ + 2K kết t ủa Ag 2CrO 4 tan trong amoniac, tan trong HNO 3 nh ưng không tan trong axit axetíc. Ph ản ứng v ới Na 2HPO 4 Natri hi đrophotphat tác d ụng v ới Ag + có trong dung d ịch cho k ết t ủa Ag 3PO 4 màu vàng, tan được trong NH 4OH, trong các dung d ịch mu ối amoni và trong axit: + 2+ + 3Ag + HPO 4 → Ag 3PO 4↓ + H Ag 3PO 4↓ + 6NH 4OH → [Ag(NH 3)2]3PO 4 + 6H 2O Ph ản ứng v ới K 4[Fe(CN) 6] và K 3[Fe(CN) 6] + Kali feroxianua tác d ụng v ới Ag trong dung d ịch chok ết t ủa Ag 4[Fe(CN)- 6] màu tr ắng. 57
13. + 4- 4Ag + [Fe(CN) 6] → Ag 4[Fe(CN) 6]↓ Kết t ủa này b ị phá hu ỷ khi đun sôi trong NH 4OH: Ag 4[Fe(CN) 6] + 3NH 4OH → 3AgCN + 3NH 4CN + Ag + Fe(OH) 3 + Kali ferixianua tác d ụng v ới Ag trong dung d ịch cho k ết t ủa Ag 3[Fe(CN)- 6] màu đỏ g ạch. + 3- 3Ag + [Fe(CN) 6] → Ag 3[Fe(CN) 6]↓ Ph ản ứng v ới KSCN Các thioxianat kim lo ại ki ềm đề u đẩ y b ạc ra kh ỏi mu ối cho ra k ết t ủa AgSCN màu tr ắng, tan trong thu ốc th ử d ư: Ag + + SCN - → AgSCN ↓ - - AgSCN ↓ + SCN → [Ag(SCN) 2] Vì HSCN là m ột axit m ạnh nên AgSCN không tan trong HNO 3 loãng nh ưng d ễ tan trong NH 4OH do t ạo ph ức. AgSCN ↓ + 2NH 4OH → [Ag(NH 3)2]SCN + 2H 2O Ph ản ứng v ới CH 2O + NH 4OH Nh ỏ CH 2O vào dung d ịch amoniac c ủa mu ối b ạc [Ag(NH 3)2]NO 3 r ồi đun nóng, ở thành ống nghi ệm s ẽ có m ột l ớp b ạc kim lo ại sáng nh ư g ươ ng, ph ản ứng này còn g ọi là ph ản ứng tráng g ươ ng + + 2[Ag(NH 3)2] + CH 2O + 2H 2O → 2Ag + HCOONH 4 + NH 4OH + 2NH 4 Ph ản ứng v ới H 2S Khi cho H 2S tác d ụng v ới các dung d ịch mu ối b ạc ta s ẽ thu được b ạc sunfua k ết t ủa màu đen. + + 2Ag + H 2S → Ag 2S↓ + 2H kết t ủa này không tan trong HCl và NH 4OH loãng nh ưng tan trong HNO 3 2N và trong KCN 1N nóng sôi: 58
14. 3Ag 2S↓ + 8HNO 3 → 6AgNO 3 + 3S ↓ + 2NO + 4H 2O - - 2- Ag 2S↓ + 4CN → 2[Ag(CN) 2] + S 2+ 2.3. M ột s ố ph ản ứng đặ c tr ưng của ion Hg 2 Ph ản ứng v ới HCl 2+ HCl loãng làm k ết t ủa t ừ các dung d ịch mu ối c ủa ion Hg 2 k ết t ủa b ột Hg 2Cl 2 màu tr ắng, không tan trong thu ốc th ử d ư nh ưng tan trong HNO 3 ( đây là điểm khác v ới k ết t ủa AgCl). Hg 2(NO 3)2 + 2HCl → Hg 2Cl 2↓ + 2HNO 3 3Hg 2Cl 2↓ + 8HNO 3 → 3HgCl 2 + 3Hg(NO 3)2 + 2NO + 4H 2O Hg 2Cl 2 b ị phân hu ỷ m ột ph ần theo: Hg 2Cl 2↓ → HgCl 2 + Hg Vì axit HNO 3 hoà tan được Hg kim lo ại nên đã làm cân b ằng chuy ển d ịch hoàn toàn sang ph ải, do đó hoà tan được k ết t ủa Hg 2Cl 2. Khi cho NH 4OH tác d ụng v ới k ết t ủa Hg 2Cl 2 ta s ẽ được NH 2HgCl màu tr ắng và Hg kim lo ại màu đen tách ra d ưới d ạng b ột: Hg 2Cl 2↓ + 2NH 3 → NH 2HgCl ↓ + Hg + NH 4Cl kết t ủa tan được trong HNO 3 đặc, nóng và c ả trong n ước c ường thu ỷ: 3NH 2HgCl + 3Hg + 14 HNO 3 → 6Hg(NO 3)2 + 2NO + 3NH 4Cl + 4H 2O Ph ản ứng v ới KI Hg 2I2 r ất khó tan, được điều ch ế b ằng cách cho KI tác d ụng v ới dung d ịch mu ối Hg(I). 2+ - Hg 2 + 2I → Hg 2I2↓ (màu vàng l ục) Nếu d ư nhi ều thu ốc th ử, Hg 2I2 s ẽ b ị phân hu ỷ. 59
15. Hg 2I2↓ → HgI 2 + Hg Ph ản ứng v ới H 2S H2S đẩy được t ừ các dung d ịch mu ối thu ỷ ngân (I) ra m ột k ết t ủa đen HgS lẫn Hg kim lo ại: 2+ + Hg 2 + H2S → HgS + Hg + 2H Ở đây không có k ết t ủa Hg 2S vì thu ỷ ngân (II) sunfua HgS khó tan h ơn nhi ều. Ph ản ứng v ới NaOH và KOH Ki ềm đẩ y được t ừ các dung d ịch mu ối thu ỷ ngân (I) ra m ột k ết t ủa đen Hg 2O theo ph ản ứng: 2+ - Hg 2 + 2OH → Hg 2O + H 2O Hg 2O tan được trong HNO 3 và CH 3COOH đặc t ạo thành nh ững mu ối tươ ng ứng. Ph ản ứng v ới NH 4OH 2+ Amoniac làm k ết t ủa Hg 2 từ dung d ịch d ưới d ạng mu ối mercuramoni và Hg kim lo ại màu đen: Hg O NH 2HgNO + 4NH + H O → 2 NO + 3NH NO + 3Hg 3 3 2 Hg 3 4 3 Ph ản ứng v ới K 2CrO 4 2+ Kali cromat làm k ết t ủa Hg 2 t ừ dung d ịch d ưới d ạng Hg 2CrO 4 màu đỏ, khó tan trong HNO 3: 2+ 2- Hg 2 + CrO 4 → Hg 2CrO 4 Ph ản ứng v ới K 4[Fe(CN) 6] và K 3[Fe(CN) 6] 60
16. 2+ Hg 2 t ạo v ới kali feroxianua k ết t ủa keo Hg 4[Fe(CN) 6] màu vàng nh ạt, còn v ới kali ferixianua t ạo k ết t ủa Hg 3[Fe(CN) 6] màu vàng l ục. 2+ Sự kh ử Hg 2 đến thu ỷ ngân kim lo ại Nh ững kim lo ại ho ạt độ ng m ạnh h ơn đẩy thu ỷ ngân ra kh ỏi h ợp ch ất c ủa nó: Cu + Hg 2(NO 3)2 → 2Hg + Cu(NO 3)2 2+ Ion Hg 2 c ũng được kh ử đế n thu ỷ ngân kim lo ại khi cho mu ối thu ỷ ngân (I) tác d ụng v ới thi ếc (II) clorua: SnCl 2 + Hg 2(NO 3)2 → Hg 2Cl 2↓ + Sn(NO 3)2 Sau đó: Hg 2Cl 2↓ + SnCl 2 → 2Hg + SnCl 4 2.4. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Pb 2+ Ph ản ứng v ới HCl HCl loãng đẩy được t ừ các dung d ịch mu ối chì ra m ột k ết t ủa tr ắng. 2+ - Pb + 2Cl → PbCl 2↓ kết t ủa này không hoàn toàn vì PbCl 2 có độ tan l ớn nên khi đun sôi v ới nước, k ết t ủa s ẽ tan h ết, sau khi để ngu ội s ẽ th ấy có tinh th ể PbCl 2 hình kim xu ất hi ện. Chì clorua tan trong HCl đặc t ạo thành ph ức H 2[PbCl 4]. PbCl 2↓ + 2 HCl → H2[PbCl 4] Ph ản ứng v ới KI 2+ KI tác d ụng v ới dung d ịch mu ối Pb cho k ết t ủa PbI 2 vàng, k ết t ủa này tan trong thu ốc th ử d ư: 2+ - Pb + 2I → PbI 2↓ 61
17. - 2- PbI 2↓ + 2I → [PbI 4] Kết t ủa PbI 2 tan hoàn toàn n ếu đun sôi trong n ước, sau khi để ngu ội s ẽ th ấy có tinh th ể PbCl 2 hình vẩy óng ánh r ất đặ c tr ưng. Kết t ủa PbI 2 cũng dễ tan trong axit CH 3COOH nóng. Ph ản ứng v ới NaOH và KOH Ki ềm đẩ y từ dung d ịch mu ối chì k ết t ủa hi đroxit tr ắng, tan trong thu ốc th ử dư: 2+ - Pb + 2OH → Pb(OH) 2↓ - 2- Pb(OH) 2↓ + 2OH → PbO 2 + 2H 2O Ph ản ứng v ới K2CrO 4 và K 2Cr 2O7 Kali cromat và kali dicromat tác d ụng v ới dung d ịch mu ối chì cho ta k ết tủa PbCrO 4 màu vàng. 2+ 2- Pb + CrO 4 → PbCrO 4↓ 2+ 2- 2- 2- 2Pb + Cr 2O7 + H 2O → PbO 2 + CrO 4 + 2H 2O Ph ản ứng v ới (NH 4)2MoO 4 Amoni molip đat tác d ụng v ới dung d ịch mu ối chì cho k ết t ủa tinh th ể tr ắng PbMoO 4 khó tan h ơn PbSO 4 Pb(NO 3)2 + (NH 4)2MoO 4 → PbMoO 4↓ + 2NH 4NO 3 Ph ản ứng v ới H 2S Cho dung d ịch mu ối Pb 2+ ( đã axit hoá, trung tính ho ặc ki ềm) tác d ụng v ới H2S thu được k ết t ủa PbS màu đen. 2+ + Pb + H2S → PbS ↓ + 2H với dung d ịch ch ứa HCl d ư, s ẽ được k ết t ủa Pb 2SCl 2 màu đỏ da cam (việc kết t ủa này không hoàn toàn) 2PbCl 2 + H2S → Pb 2SCl 2↓ + 2HCl 62
18. Tuy nhiên, n ếu ti ếp t ục cho H 2S tác d ụng thì k ết t ủa s ẽ hoá đen vì bi ến thành chì sunfua k ết t ủa hoàn toàn: Pb 2SCl 2 + H 2S → 2PbS ↓ + 2HCl PbS không tan trong HCl loãng và H2SO 4 loãng nh ưng tan được d ễ dàng trong HNO 3 loãng khi đun sôi: 3PbS ↓ + 8HNO 3 → 3Pb(NO 3)2 + 2NO + 3S + 4H2O 2- 2- Trong H2SO 4 đặc, PbS c ũng tan, nh ưng S b ị oxyhóa thành SO 4 do đó tạo thành k ết t ủa PbSO 4: 3PbS ↓ + 8HNO 3 → 3PbSO 4 + 8NO + 4H2O Chì sunfua c ũng b ị ôxi hoá b ởi FeCl 3, t ạo nên PbCl 2 và S PbS ↓ + 2FeCl 3 → PbCl 2 + 2FeCl 2 + S Ph ản ứng v ới H 2SO 4 Khi cho dung d ịch mu ối Pb 2+ tác d ụng v ới axit sunfuric ho ặc các sunfat tan, ta thu được PbSO 4 k ết t ủa tinh th ể tr ắng. 2+ 2- Pb + SO 4 → PbSO 4↓ kết t ủa tan trong H 2SO 4 đặc, trong các dung d ịch ki ềm và trong các dung dịch axetat, tactrat ho ặc xitrat amoni . PbSO 4↓ + H2SO 4 → Pb(HSO 4)2 PbSO 4↓ + 4HCl → H 2[PbCl 4] + H 2SO 4 Kết t ủa PbSO 4 s ẽ hoá đen khi cho tác d ụng v ới H 2S vì sunfat đã chuy ển thành sunfua ít tan h ơn. -8 -29 PbSO 4↓ + H 2S → PbS ↓ + H2SO 4 vì: T PbSO4 = 2.10 ; T PbS = 1.10 2.5. Phân tích h ệ th ống cation nhóm I ( xem trong giáo trình th ực hành) 63
19. Ch ươ ng 3. PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC CATION NHÓM II Ba 2+ , Sr 2+ , Ca 2+ 3.1. Đặc tính chung Các cation nhóm II, có th ể bao g ồm c ả ion Pb 2+ t ừ nhóm I l ọt xu ống, t ạo 2+ với ion SO 4 trong r ượu thành các mu ối BaSO 4, SrSO 4, PbSO 4, CaSO 4 không tan. Vi v ậy, ng ười ta dùng H 2SO 4 loãng và C 2H5OH làm thu ốc th ử nhóm để tách các cation Ba 2+ , Sr 2+ , Ca 2+ , Pb 2+ ra kh ỏi các cation khác có trong dung d ịch phân tích. Không dùng H 2SO 4 đặc vì sẽ tạo thành các sunfat axit Me(HSO 4)2 tan. Trong các mu ối sunfat thì BaSO 4 và CaSO 4 d ễ k ết t ủa nh ất, SrSO 4 khó k ết tủa h ơn c ần đun nóng nh ẹ. CaSO 4 có độ tan l ớn nh ất, r ất khó k ết t ủa, vì v ậy ng ười ta th ường thêm rượu vào để gi ảm b ớt độ tan c ủa nó, khi đó CaSO 4 d ễ k ết t ủa h ơn. Trong t ất c ả 4 k ết t ủa sunfat ch ỉ có PbSO 4 hoà tan trong NaOH t ạo thành 2- - ph ức PbO 2 ho ặc tan trong CH 3COONH 4, vì t ạo ph ức Pb(CH 3COO) 3 , ta lợi dụng tính ch ất này để tách chì ra kh ỏi h ỗn h ợp cation nhóm II. Các kết t ủa sunfat c ủa Ba 2+ , Sr 2+ , Ca 2+ không tan trong các axít vô c ơ loãng, để tách chúng ra kh ỏi nhau, chúng ta l ại ph ải chuy ển các sunfat thành h ợp ch ất tan, mu ốn v ậy đun k ết t ủa sunfat v ới dung d ịch Na 2CO 3 bão hoà nhi ều l ần để chuy ển kết t ủa sunfat thành kết t ủa cacbonnat r ồi hoà tan các k ết t ủa cácbonat đó b ằng axit CH- 3COOH, các cation c ủa nhóm II l ại tr ở v ề tr ạng thái ion trong dung d ịch. Trong môi tr ường CH 3COOH, khi thêm cromat ho ặc dicromat vào thì ch ỉ 2+ có Ba k ết t ủa d ưới d ạng BaCrO 4 màu vàng, ta lợi d ụng tính ch ất này để tách Ba 2+ ra kh ỏi h ỗn h ợp Sr 2+ và Ca 2+ , sau đó dùng dung d ịch này để tìm Ca 2+ và Sr 2+ . 3.2. M ột s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Ba 2+ 64
20. Ph ản ứng v ới H 2SO 4 và (NH 4)2SO 4 Axit sunfuric loãng và các mu ối sunfat tan đề u làm k ết t ủa Ba 2+ d ưới d ạng tinh th ể tr ắng BaSO 4, không tan trong các axit vô c ơ. 2+ 2- Ba + SO 4 → BaSO 4↓ Ph ản ứng v ới (NH 4)2CO 3, K 2CO 3, Na 2CO 3 Các thu ốc th ử này đều t ạo với Ba 2+ kết t ủa tinh th ể tr ắng, tan trong axit: 2+ + Ba + (NH 4)2CO 3 → BaCO 3↓ + 2NH 4 + 2+ BaCO 3↓ + 2H → Ba + H2O + CO 2↑ Ph ản ứng v ới K 2Cr 2O7; K 2CrO4 Kali cromat tác d ụng v ới dung d ịch ch ứa ion Ba 2+ cho k ết t ủa vàng BaCrO 4, tan trong HCl và không tan trong CH 3COOH 2+ 2- Ba + CrO 4 → BaCrO 4↓ Khi dùng K 2Cr 2O7 chúng ta c ũng thu được k ết t ủa BaCrO 4 màu vàng. Ph ản ứng v ới (NH 4)2C2O4 2+ Amoni oxalat tác d ụng v ới dung d ịch Ba cho k ết t ủa BaC 2O4 màu tr ắng, tan trong các axit vô c ơ loãng và tan cả trong axit axetíc: 2+ + Ba + (NH 4)2C2O4 → BaC 2O4↓ + 2NH 4 Ph ản ứng v ới Na 2HPO 4 2+ Thu ốc th ử Na 2HPO 4 tạo v ới ion Ba m ột k ết t ủa vô đị nh hình BaHPO 4 2+ 2- Ba + HPO 4 → BaHPO 4↓ Kết t ủa tan trong axit HCl, HNO 3 và CH 3COOH Ph ản ứng v ới natri rodisonat Na 2C6O6 Natri rodisonat tác d ụng v ới ion Ba 2+ trong môi tr ường trung tính cho k ết tủa bari rodisonat màu đỏ t ươ i: 65
21. CO – CO - CONa CO – CO - CONa BaCl 2 + → Ba ↓ + 2NaCl CO – CO - CONa CO – CO - CONa Ion Sr 2+ c ũng t ạo k ết t ủa màu nâu đỏ còn Ca 2+ thì không. Tuy nhiên, Stronti rodisonat tan trong HCl loãng ngu ội, còn ở điều ki ện này bari rodisonat chuy ển thành hi đrorodisonat màu đỏ t ươ i khó tan. 3.3. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Ca 2+ Các ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Ca 2+ cũng t ươ ng t ự nh ư c ủa ion Ba 2+ Ph ản ứng v ới H2SO 4 và các dung d ịch mu ối sunfat Axit sunfuric loãng và các dung d ịch sunfat tác d ụng v ới dung d ịch có 2+ ch ứa ion Ca t ạo ra k ết t ủa tinh th ể CaSO 4 màu tr ắng, có độ tan t ươ ng đối l ớn -4 so v ới các sunfat nhóm II khác, là 2g/l ( T CaSO4 = 2.10 ). 2+ 2- Ca + SO 4 → CaSO 4↓ Khác v ới các k ết t ủa SrSO 4 và BaSO 4 , k ết t ủa CaSO 4 tan được trong dung dịch amoni sunfat do t ạo thành ph ức tan theo ph ản ứng sau: CaSO 4↓ + 2 (NH 4)2SO 4 → (NH 4)2[Ca(SO 4)2] 2+ 2+ Vì v ậy, ta c ũng có th ể dùng (NH 4)2SO 4 để k ết t ủa Ba và Sr , tách ra kh ỏi Ca 2+ . Ph ản ứng v ới (NH 4)2C2O4 2+ Amoni oxalat tác d ụng v ới dung d ịch Ca cho k ết t ủa tinh th ể CaC2O4 màu tr ắng, tan trong các axit vô c ơ loãng nh ưng không tan trong axit axetíc, đây là điểm khác so v ới các oxalat nhóm II khác, nên ph ản ứng này được dùng để nh ận bi ết ion Ca2+ : 2+ 2- Ca + C 2O4 → C aC 2O4↓ 3.4. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Sr 2+ 66
22. Ph ản ứng v ới H 2SO 4 và (NH 4)2SO 4 Axit sunfuric loãng và amoni sunfat tác d ụng v ới dung d ịch có ch ứa ion 2+ Sr nóng t ạo ra k ết t ủa tinh th ể SrSO 4 màu tr ắng: 2+ 2- Sr + SO 4 → BaSO 4↓ 2+ + Sr + (NH 4)2SO 4 → SrSO 4↓ + 2NH 4 Ph ản ứng v ới (NH 4)2CO 3 2+ Khi cho (NH 4)2CO 3 tác d ụng v ới dung d ịch trung tính ch ứa ion Sr r ồi đun nóng, ta được k ết t ủa SrO 3 màu tr ắng tan trong axit vô c ơ và axit axetic: 2+ + Sr + (NH 4)2 CO 3 → SrCO 3↓ + 2NH 4 + 2+ SrCO 3 + 2H → Sr + H 2O + CO 2 Ph ản ứng v ới (NH 4)2C2O4 2+ Amoni oxalat tác d ụng v ới dung d ịch Sr cho k ết t ủa SrC2O4 màu tr ắng, tan trong các axit vô c ơ loãng và tan cả trong axit axetíc: 2+ + Sr + (NH 4)2C2O4 → SrC 2O4↓ + 2 NH 4 Màu ng ọn l ửa: Đây là ph ản ứng khá đặ c tr ưng để nh ận bi ết các cation nhóm II, các mu ối dễ bay h ơi c ủa bari trong ng ọn l ửa khí không màu t ạo thành ng ọn l ửa màu vàng lục; mu ối canxi có màu đỏ g ạch, mu ối stronti coa màu đỏ cacmin. 3.5. Phân tích h ệ th ống cation nhóm II ( xem trong giáo trình th ực hành) 67
23. Ch ươ ng 4. PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC CATION NHÓM III Al 3+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Zn 2+ , As 5+ , Cr 3+ 4.1. Đặc tính chung Hi đroxit c ủa các ion Al 3+ , Cr 3+ , Sn 4+ , Zn 2+ có tính ch ất l ưỡng tính, k ết tủa hidroxit c ủa chúng tan trong axit c ũng nh ư trong ki ềm m ạnh nh ư KOH, NaOH, vì v ậy khi thêm dung dịch NaOH d ư vào h ỗn h ợp các hidroxit thì có th ể tách được các cation này kh ỏi các cation nhóm sau: - Al(OH) 3↓ + NaOH dư → AlO 2 (aluminat) - Cr(OH) 3↓ + NaOH dư → CrO 2 (cromit) 2- Sn(OH) 4↓ + NaOH dư → SnO 2 (stanit) 2- Zn(OH) 2↓ + NaOH dư → ZnO 2 (Zincat) - Cần chú ý r ằng ion cromit CrO 2 th ường k ết h ợp v ới m ột s ố cation nh ư 2+ 3+ 2+ 2+ Mn , Fe , Mg , Zn t ạo thành nh ững kết t ủa MnCrO 2, MgCrO 2, ZnCrO 2 khó tan trong môi tr ường ki ềm d ư. Vì v ậy n ếu ch ỉ dùng riêng NaOH d ư làm thu ốc th ử thì một ph ần Cr 3+ có th ể vẫn còn ở l ại trong k ết t ủa v ới hi đroxit c ủa nhóm sau. Do đó, h ỗn h ợp NaOH dư + H 2O2 được dùng làm thu ốc th ử nhóm, khi 3+ 2- đó Cr s ẽ b ị oxi hoá thành CrO 4 theo ph ản ứng: 3+ - 2- 2Cr + 3H2O2 + 10 OH → 2 CrO 4 + 8H2O Ngoài ra c ũng c ần l ưu ý r ằng, các ion Pb 2+ ( nhóm II ), Sb 3+ ( nhóm IV ), Cu 2+ ( nhóm V ) c ũng t ạo thành mu ối tan trong ki ềm d ư: Pb(OH) 2↓ + 2 NaOH → Na 2PbO2 + 2H2O ( natri plombit ) Cu(OH) 2↓ + 2 NaOH → Na 2CuO2 + 2H2O ( natri cuprit ) Sb(OH) 2↓ + 2 NaOH → Na 2SbO2 + 2H2O ( natri stibit ) Các cation nhóm III sau khi tách kh ỏi các cation khác b ằng thu ốc th ử - - 2- 2- nhóm đều n ằm ở d ạng mu ối tan AlO 2 , CrO 2 , SnO 3 ( anion stanit SnO 2 b ị 68
24. 2- 2- + oxihóa thành stanat SnO 3 ), ZnO 2 . Ta có th ể dùng NH 4 là m ột axit y ếu, l ấy - bớt OH đi thì Al(OH) 3 và Sn(OH) 4 s ẽ k ết t ủa tr ở l ại, còn k ẽm s ẽ ở d ạng cation 2+ - ph ức tan amoniacat [Zn(NH 3)4 ] và crom v ẫn ở d ạng anion cromit CrO 2 , nh ư vậy s ẽ tách được nhóm III thành 2 ph ần: - + AlO 2 + NH 4 → Al(OH) 3↓ + NH 4OH 2- + SnO 3 + 2 NH 4 → Sn(OH) 4↓ + 2NH 4OH - + 2+ ZnO2 + 4NH 4 → Zn(NH 3)4 + NH 4OH 4.2. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Al 3+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm Thêm t ừ t ừ t ừng gi ọt dung d ịch ki ềm loãng vào dung d ịch ch ứa ion Al 3+ , kết t ủa vô định hình d ạng keo hidroxit Al(OH) 3 màu tr ắng được hình thành: 3+ - Al + 3OH → Al(OH) 3↓ Tính axit và tính baz ơ c ủa hidroxit nhôm đều y ếu, Al(OH) 3 ≡ H 3AlO 3 ≡ HAlO 2. H2O, trong môi tr ường axit: + 3+ Al(OH) 3 + 3 H → Al + 3H2O Còn trong môi tr ường ki ềm: - - Al(OH) 3 + OH → AlO 2 + 2H2O - Mu ốn cho kết t ủa Al(OH) 3 tan hoàn toàn t ạo thành AlO 2 thi ph ải thêm dư OH - , ở môi tr ường pH = 11, quá trình chuy ển là hoàn toàn, ng ược l ại mu ốn - - chuy ển AlO 2 thành k ết t ủa Al(OH) 3 thì ph ải l ấy b ớt OH trong dung d ịch, + mu ốn v ậy ta thêm m ột axit y ếu là NH 4 và đun nóng dung d ịch để NH 3 bay đi, cho cân b ằng chuy ển m ạnh v ề phía t ạo k ết t ủa. Ph ản ứng v ới Na 2CO 3 ho ặc K 2CO 3 3+ Ph ản ứng c ủa Al v ới các dung d ịch thu ốc th ử này cho k ết t ủa Al(OH) 3 2 AlCl 3 + 3Na 2CO 3 + 3H2O → 2Al(OH) 3↓ + 6NaCl + 3 CO 2 69
25. Ph ản ứng v ới Na 2HPO4 Ph ản ứng c ủa Al 3+ v ới các dung d ịch thu ốc th ử này cho k ết t ủa mu ối phootphat d ạng keo, màu tr ắng, khó tan: AlCl 3 + 3Na 2HPO4 → AlPO 4↓ + 3NaCl + NaH2PO4 Ph ản ứng v ới H 2S Ph ản ứng c ủa Al 3+ trong môi tr ường trung tính ho ặc amoni ắc thì ch ỉ t ạo thành Al(OH) 3 c ứ không t ạo thành sunfua nhôm vì sunfua nhôm ngay l ập t ức tác dụng v ới n ước: 2NH 4OH + H2S → (NH 4)2S + 2H2O AlCl 3 + (NH 4)2S → Al 2S3 + 2NH 4Cl Al 2S3 + 6H2O → 2Al(OH) 3↓ + 3H2S Ph ản ứng v ới thu ốc th ử h ữu c ơ alizazin đỏ S 3+ Trong môi tr ường NH 3, ion Al t ạo với thu ốc th ử h ữu c ơ alizazin S m ột kết tủa màu đỏ th ẫm g ọi là s ơn nhôm, đây là ph ản ứng r ất đặ c tr ưng và nh ạy để phát hi ện ion nhôm nh ưng không ph ải là ph ản ứng ch ọn l ọc vì các ion Sb 3+ , Sn 4+, Zn 2+ cũng t ạo được v ới alizazin các k ết t ủa màu xám, đỏ da cam và vàng nên ph ản ứng ph ải th ực hiên r ất c ẩn th ận nh ư sau: nh ỏ 3- 5 gi ọt dung d ịch alizazin 0,1% pha trong r ượu vào dung d ịch th ử, sau đó thêm dung d ịch NH 4OH loãng đến khi có ph ản ứng ki ềm, đun sôi 2-3 phút, quay li tâm để k ết t ủa l ắng xu ống đáy ống nghi ệm. Nghiêng ống nghiêm và nh ỏ t ừng gi ọt axit CH 3COOH loãng theo thành ống nghi ệm để axit hóa nh ẹ ph ần dung d ịch cho đến khi m ất màu tím c ủa alizazin S d ư s ẽ chuy ển thành màu vàng, n ếu có Al 3+ ta được k ết tủa màu đỏ son t ươ i r ất đẹ p, n ếu ít Al 3+ thì dung d ịch nhu ốm màu đỏ. 4.3. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Cr 3+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm 70
26. Thêm t ừ t ừ t ừng gi ọt dung d ịch ki ềm loãng vào dung d ịch ch ứa ion Cr 3+ , kết t ủa vô định hình d ạng keo hidroxit Al(OH) 3 màu l ục xám được hình thành: 3+ - Cr + 3OH → Cr(OH) 3↓ Cũng t ươ ng t ự nhôm hidroxyt, tính axit và tính baz ơ c ủa hidroxit crôm đều y ếu, Cr(OH) 3 ≡ H 3CrO 3 ≡ H CrO 2. H2O, trong môi tr ường axit: + 3+ Cr(OH) 3 + 3 H → Cr + 3H2O Còn trong môi tr ường ki ềm: - - Cr(OH) 3 + OH → CrO 2 + 2H2O Ion crômit có m ột s ố tính ch ất đặ c bi ệt mà khi phân tích ta c ần l ưu ý: - ion crômit r ất d ễ ph ản ứng v ới n ước, nh ất là khi đun nóng: - - CrO 2 + H2O
    Cr(OH) 3↓ + OH Cr(OH) 3 sinh ra trong ph ản ứng này thì l ại không tan trong ki ềm d ư được. - ion crômit k ết h ợp v ới các ion Mn 2+ , Fe 3+ , Mg 2+ , Zn2+ t ạo thành nh ững kết t ủa khó tan nên không th ể tách hoàn toàn nhóm III kh ỏi nhóm IV. M ặt khác, nếu có m ặt Fe 3+ không th ể dùng ki ềm d ư để tách nhóm III để tách nhóm III vì trong điều ki ện này s ẽ hình thành Fe(OH) 3 và Cr(OH) 3 sẽ cộng k ết cùng v ới Fe(OH) 3 , khi đó s ẽ không b ị tan trong ki ềm d ư n ữa. Chính vì v ậy, để tách hoàn toàn nhóm III kh ỏi các nhóm sau, ta dùng h ỗn h ợp NaOH và H2O2 để chuy ển crôm v ề d ạng ion crômat tan. Ph ản ứng v ới Na 2HPO4 Ph ản ứng c ủa Cr 3+ v ới các dung d ịch thu ốc th ử này cho k ết t ủa mu ối phootphat d ạng keo, màu l ục, khó tan: CrCl 3 + 3Na 2HPO4 → CrPO 4↓ + 3NaCl + NaH2PO4 Kết t ủa này tan trong ki ềm d ư và trong các axit vô c ơ và c ả trong axit axetic. 71
27. Ph ản ứng v ới H 2S và Na 2CO 3, K 2CO 3 : c ũng t ươ ng t ự nh ư c ủa ion nhôm Ph ản ứng đặ c tr ưng riêng bi ệt để tìm ion crôm Ph ản ứng đặ c tr ưng nh ất để tìm crôm chính là ph ản ứng oxihóa Cr 3+ thành 2- 2- 2- thành CrO 4 màu vàng hay Cr 2O7 màu da cam và ph ản ứng c ủa Cr 2O7 v ới H2O2 trong môi tr ường axit t ạo thành axit pecromic H2CrO 6 có màu xanh lam: 2- + Cr 2O7 + 4H 2O2 + 2H = 2H 2CrO 6 + 3H 2O 3+ Ph ản ứng được th ực hi ện nh ư sau: Trong môi tr ường NaOH + H 2O2, Cr 2- bị oxi hoá thành CrO 4 ; sau đó để tìm ion này, ph ải axit hoá dung d ịch b ằng 2- 2- H2SO 4 ho ặc HNO 3 (khi đó CrO 4 s ẽ chuy ển sang d ạng Cr 2O7 ); thêm vào đấy 5-7 gi ọt dietylete (hay r ượu amylic) và 1 gi ọt H 2O2 3% r ồi l ắc đề u mạnh, trên lớp ete (ho ặc l ớp r ượu amilic) là axit H 2CrO 6 có màu xanh lam. 4.4. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Zn 2+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm Thêm t ừ t ừ t ừng gi ọt dung d ịch ki ềm loãng vào dung d ịch ch ứa ion Zn 2+, kết t ủa vô định hình d ạng keo hidroxit Zn(OH) 2 màu tr ắng được hình thành: 2+ - Zn + 2OH → Zn(OH) 2↓ Kẽm hidroxit là ch ất điện li l ưỡng tính, tan trong axit và trong ki ềm d ư: + 2+ Zn(OH) 2↓ + 2 H → Zn + 2H2O - 2- Zn(OH) 2↓ + 2OH → ZnO 2 + 2H2O Ta có th ể thêm vào dung d ịch zincat m ột axit thì l ấy l ại được k ết t ủa + Zn(OH) 2, nh ưng khác v ới nhôm và thi ếc, không th ể dùng NH 4 vì s ẽ t ạo thành ph ức tan c ủa k ẽm: - + 2+ Zn(OH) 2↓ + 2OH + 4NH 4 → [Zn( NH 3)4] + 4H2O Ph ản ứng v ới Na 2CO 3 ho ặc K 2CO 3 72
28. Ph ản ứng c ủa Zn 2+ v ới các dung d ịch thu ốc th ử này t ạo thành mu ối cacbonat baz ơ có thành ph ần ph ụ thu ộc n ồng độ c ủa dung d ịch và nhi ệt độ : ZnCl 2 + 2Na 2CO 3 + H2O → Zn 2(OH) 2CO 3 + 4NaCl + CO 2 ZnCl 2 + 3Na 2CO 3 + H2O → Zn 3(OH) 2(CO 3)2 + 6NaCl + CO 2 Các k ết t ủa này tan trong ki ềm d ư, trong amonia và c ả trong dung d ịch mu ối amoni. Ph ản ứng v ới H 2S Ion Zn 2+ trong môi tr ường trung tính, ki ềm y ếu ho ặc có m ặt mu ối axetat natri thì tác d ụng v ới H 2S ho ặc (NH 4)2S tạo thành k ết t ủa sunfua k ẽm màu tr ắng: ZnCl 2 + H2S + 2CH 3COONa → ZnS↓ + 2NaCl + 2CH 3COOH Kết t ủa vô định hình ZnS tan trong các axit vô c ơ nh ưng không tan trong axit axetic và NaOH: + 2+ ZnS↓ + 2H → Zn + H2S Kho ảng pH thích h ợp nh ất để k ết t ủa ZnS là t ừ 1,5 đế n 3 nên mu ốn kết tủa hoàn toàn ZnS ph ải ti ến hành trong môi tr ường đệ m fomiat có pH = 2. Ph ản ứng đặ c tr ưng riêng bi ệt để tìm ion k ẽm Trong môi tr ường axit loãng, ion Zn 2+ t ạo v ới thu ốc th ử 2+ (NH 4)2[Hg(SCN) 4] khi có m ặt c ủa Co v ới n ồng độ r ất nh ỏ ( không v ượt quá 0,02% ) m ột k ết t ủa tinh th ể màu l ục r ất đặ c tr ưng có thành ph ần là 2+ 2+ Zn[Hg(SCN) 4]. Co[Hg(SCN) 4]. N ếu thay ion Co bằng ion Cu ( n ồng độ không v ượt quá 0,1% ) thì t ạo thành kết t ủa tinh th ể màu tím Zn[Hg(SCN) 4]. Cu[Hg(SCN) 4]. Ph ản ứng này b ị c ản tr ở b ởi các ion Co 2+ , Cu 2+ , Mn 2+ , Pb 2+ , Ag +, khi n ồng độ c ủa chúng v ượt quá n ồng độ c ủa ion Zn 2+ nên ph ải th ực hi ện ph ản ứng c ẩn th ận nh ư sau: L ấy 0,5ml dung d ịch nghiên c ứu vào ống nghi ệm s ạch, thêm vài 2+ gi ọt H 2SO 4 loãng để t ạo môi tr ường axit, thêm 0,5ml dung d ịch 0,1% Cu ho ặc 73
29. 2+ 0,02% Co và m ột vài gi ọt dung d ịch thu ốc th ử (NH 4)2[Hg(SCN) 4]. N ếu trong dung d ịch nghiên c ứu có m ặt ion Zn 2+ thì s ẽ có kết t ủa tinh th ể màu tím Zn[Hg(SCN) 4].Cu[Hg(SCN) 4] ho ặc kết t ủa tinh th ể màu l ục Zn[Hg(SCN) 4]. Co[Hg(SCN) 4]. 4.5. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Sn 2+, Sn 4+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm Thêm t ừ t ừ t ừng gi ọt dung d ịch ki ềm loãng vào dung d ịch ch ứa ion Sn 2+, kết t ủa vô định hình d ạng keo hidroxit Zn(OH) 2 màu tr ắng được hình thành: 2+ - Sn + 2OH → Sn(OH) 2↓ 2- - Sn(OH) 2↓ tan trong trong ki ềm d ư t ạo thành anion stanit SnO 2 : - 2- Sn(OH) 2↓ + 2OH → SnO 2 + 2H2O 2- Để lâu và khi đun nóng, SnO 2 ph ản ứng v ới n ước: 2- - - SnO 2 + H2O → HSnO 2 + OH - Trong môi tr ường ki ềm loãng, HSnO 2 bị phân h ủy t ạo thành k ết t ủa oxyt màu đen SnO: - - HSnO 2 → SnO ↓ + OH - Còn trong môi tr ường ki ềm đặ c, HSnO 2 bị phân h ủy t ạo thành Sn: - 2- 2HSnO 2 → Sn ↓ + SnO 3 + H2O - Sn(OH) 4 có tính ch ất t ươ ng đối đặ c bi ệt, k ết t ủa keo Sn(OH) 4↓ mới hình thành còn g ọi là axit α- stanic d ễ tan trong axit và trong ki ềm d ư: + 4+ Sn(OH) 4 + 4H → Sn + 4H2O - 2- Sn(OH) 4 + 2OH → SnO 3 + 3H2O Nh ưng n ếu để lâu và đun nóng thì có s ự trùng h ợp, tách b ớt m ột s ố phân t ử H2O để chuy ển thành H 2SnO 3, g ọi là axit β- stanic, không tan c ả trong axit và trong ki ềm, khi này thi ếc s ẽ b ị l ẫn xu ống các nhóm sau. 74
30. 4+ - Sn(OH) 4 th ể hi ện c ả tính baz ơ và axit y ếu nên các ion axit Sn và ion 2- baz ơ SnO 3 có kh ả n ăng ph ản ứng v ới H2O: 4+ + Sn + 4H2O
    Sn(OH) 4↓ + 4H 2- - SnO 3 + 3H2O
    Sn(OH) 4↓ + 2OH - 2- Nh ư v ậy, c ũng gi ống nh ư AlO2 , mu ốn chuy ển SnO 3 thành k ết t ủa Sn(OH) 4 ta + có th ể dùng 4NH 4 : 2- + SnO 3 + H2O + 2NH 4
    Sn(OH) 4↓ + 2NH 3 Dùng ph ản ứng này có th ể tách thi ếc và nhôm ra kh ỏi crôm và k ẽm. Ph ản ứng v ới Na 2HPO4 Khác v ới các ion c ủa nhóm III, ph ản ứng c ủa Sn 2+ v ới các dung d ịch thu ốc th ử này cho k ết t ủa hidroxit, tan trong ki ềm và axit vô c ơ: SnCl 2 + 4Na 2HPO4 → Sn 3(PO 4)2↓ + 6NaCl + 2NaH2PO4 Sn 3(PO 4)2↓ + 6H2O → Sn(OH) 4↓ + 2 H3PO4 Ph ản ứng v ới H 2S 2+ 4+ Ion Sn và Sn trong môi tr ường HCl thì tác d ụng v ới H 2S t ạo thành k ết tủa sunfua khó tan SnS màu sôcôla và SnS2 màu vàng t ươ i: + SnCl 2 + H2S → SnS↓ + 2H + SnCl 4 + 2H2S → SnS2↓ + 4H Kết t ủa SnS và SnS2 tan trong axit HCl đặc khi đun nóng, trong các dung dịch mu ối sunfua và polisunfua t ạo thành các mu ối thiô. Riêng SnS trong polisunfua tr ước tiên b ị oxihóa đế n SnS2 màu vàng, sau đó m ới tan t ạo thành 2- SnS3 : SnS↓ + (NH 4)2S2 → SnS2↓ + (NH 4)2S 2- 2- SnS2↓ + S2 → SnS3 + S Khi axit hóa dung d ịch mu ối thiô c ủa thi ếc thì SnS2 l ại k ết t ủa tr ở l ại: 75
31. 2- + SnS3 + 2H → SnS2↓ + H 2S SnS còn tan trong ki ềm khi có m ặt ch ất oxihóa, nh ư: SnS↓ + 6NaOH + 3H2O2 → Na 2SnS3 + Na 2SnO3 + 6H2O Khi đun sôi trong HNO 3 đặc, SnS chuy ển thành axit H 2SnO 3, β- stanic r ất khó tan: SnS↓ + 4HNO 3 + H2O → H 2SnO 3 + 4NO + 3S Ph ản ứng đặ c tr ưng riêng bi ệt để tìm ion thi ếc - Ph ản ứng v ới FeCl 3 trong môi tr ường axit: 2FeCl 3 + SnCl 2 → 2FeCl 2 + SnCl 4 Nh ỏ vào dung d ịch này m ấy gi ọt đimêtyl gliôxim thì s ẽ t ạo mu ối n ội ph ức màu hồng v ới ion Fe 2+. Ph ản ứng này b ị c ản tr ở b ởi m ột s ố ion nh ư Mn 2+, Co 2+, Ni 2+, Fe 2+, Cr 3+ Ph ản ứng v ới K 3[Fe(CN) 6]: 3- 2+ 4+ 4- 2[Fe(CN) 6] + Sn → Sn + 2[Fe(CN) 6] 3+ Sau đó nh ỏ vào dung d ịch này m ấy gi ọt Fe s ẽ t ạo thành Fe 4[Fe(CN) 6] có màu xanh đặc tr ưng. 4.6. Phân tích h ệ th ống cation nhóm III ( xem giáo trình th ực hành ) 76
32. Ch ươ ng 5. PHÂN TÍCH CATION NHÓM IV Fe 2+ , Fe 3+ , Sb 3+ , Sb 5+ , Mn 2+ , Bi 3+ , Mg 2+ 5.1. Đặc tính chung Đặc tính chung c ủa các cation nhóm IV là tạo với ki ềm hay amoniac các hi đroxit không tan: 2+ - Fe + 2OH → Fe(OH) 2↓ màu tr ắng 3+ - Fe + 3OH → Fe(OH) 3↓ màu đỏ nâu 2+ - Mg + 2OH → Mg(OH) 2↓ màu tr ắng 3+ - Sb + 3OH → Sb(OH) 3↓ màu tr ắng 5+ - Sb + 5OH → Sb(OH) 5↓ màu tr ắng 2+ - Mn + 2OH → Mn(OH) 2↓ màu tr ắng 2+ Trong môi tr ường NaOH d ư + H 2O2 thì Mn s ẽ b ị oxi hoá thành MnO 2 màu đen: Mn(OH) 2↓ + H2O2 → MnO 2 + 2H2O Trong các hidroxit c ủa nhóm IV thì Sb(OH) 3 tan được trong ki ềm d ư và cả trong cacbonat c ủa kim lo ại ki ềm, nên để antimon không l ọt xu ống nhóm III, 3+ 5+ cần đưa Sb lên Sb , chính vì v ậy thu ốc th ử nhóm v ẫn là NaOH d ư và H 2O2 . Nh ư v ậy v ới h ỗn h ợp cation sau khi tách nhóm I và nhóm II, ta dùng NaOH d ư + H 2O2 để tách nhóm III, khi này nhóm IV và nhóm V ở d ạng k ết t ủa hidroxit, riêng mangan ở d ạng MnO 2 . Ta l ại cho tác d ụng v ới NH 4OH d ư + H2O2, thì nhóm IV được tách ra ở d ạng k ết t ủa, còn nhóm V ở l ại trong dung dịch d ưới d ạng ph ức amoniacát 77
33. Sau khi tách riêng được nhóm IV, ta dùng axit để hoà tan các k ết t ủa này, dựa vào nh ững tính ch ất hóa h ọc khác nhau c ủa t ừng ion để tách và nh ận bi ết chúng. Các cation c ủa nhóm IV, đặ c bi ệt là các cation bitmut, s ắt, antimon đề u d ễ ph ản ứng v ới n ước để t ạo thành các k ết t ủa, cho nên mu ốn cho các cation này tồn t ại trong dung d ịch thì độ axit c ủa dung d ịch ph ải cao. 5.2. Các ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Fe 3+ và Fe 2+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm Các dung d ịch ki ềm t ạo v ới Fe 3+ và Fe 2+ các k ết t ủa hidroxit không tan: 2+ - Fe + 2OH → Fe(OH) 2↓ màu tr ắng 3+ - Fe + 3OH → Fe(OH) 3↓ màu đỏ nâu Thu ốc th ử nhóm là h ỗn h ợp NaOH d ư + H 2O2 nên Fe(OH) 2↓ màu tr ắng chuy ển thành Fe(OH) 3↓ màu đỏ nâu: 4Fe(OH) 2↓ + 2H2O2 → 4Fe(OH) 3↓ Để lâu trong không khí Fe(OH) 2↓ c ũng biến đổ i d ần t ừ màu tr ắng sang màu s ẫm r ồi sang màu đỏ nâu c ủa Fe(OH) 3↓: Fe(OH) 2↓ + H2O + O2 → 4Fe(OH) 3↓ Hidroxit s ắt là k ết t ủa vô đị nh hình, có kh ả n ăng h ấp ph ụ r ất m ạnh các ion khác có m ặt trong dung d ịch. Ph ản ứng v ới n ước ( ph ản ứng th ủy phân) Các ion Fe 3+ và Fe 2+ r ất d ễ ph ản ứng v ới n ước, nên ch ỉ t ồn t ại ở môi tr ường r ất axit: 3+ 2+ + Fe + H2O = Fe(OH) + H 2+ 2+ + Fe(OH) + H2O = Fe(OH) 2 + H 78
34. Khi mu ốn hòa tan mu ối c ủa s ắt, tr ước h ết ph ải t ẩm ướt mu ối khô b ằng axit đặc, sau đó m ới hòa tan. Ph ản ứng v ới dung d ịch cacbonat kim lo ại ki ềm: 2+ + Fe + Na 2CO 3 → 2Na + FeCO 3↓ k ết t ủa màu tr ắng 3+ + Fe + 3Na 2CO 3 + H2O → 6Na + CO 2 + FeOHCO 3↓ k ết t ủa đỏ nâu Khi để lâu trong không khí, k ết t ủa FeCO 3 b ị oxyhoa d ần và bi ến thành FeOHCO 3 màu đỏ nâu, m ặt khác khi đun nóng thì FeOHCO 3lại bi ến thành 4Fe(OH) 3: 4FeCO 3 + O2 + 2H2O → FeOHCO 3↓ FeOHCO 3↓ + H2O → Fe(OH) 3↓ + CO 2 Ph ản ứng v ới dung d ịch kali ferixianua K 3[Fe(CN) 6]: 2+ Kali ferixianua K 3[Fe(CN) 6] tác d ụng v ới ion Fe tạo thành k ết t ủa có màu xanh đặc tr ưng g ọi là xanh tuabin Fe 3[Fe(CN) 6]2, k ết t ủa này không tan trong axit nh ưng b ị ki ềm phân h ủy do t ạo thành hidroxit s ắt ba: 2+ 3- 3Fe + 2[Fe(CN) 6] → Fe 3[Fe(CN) 6]2 Khi n ồng độ c ủa ion Fe 2+ quá nh ỏ, s ẽ không t ạo thành k ết t ủa mà t ạo thành dung d ịch keo màu xanh. Ph ản ứng v ới dung d ịch kali feroxianua K 4[Fe(CN) 6]: 3+ Kali feroxianua K 4[Fe(CN) 6] tác d ụng v ới ion Fe t ạo thành k ết t ủa vô định hình có màu xanh đặc tr ưng g ọi là xanh ph ổ hay xanh Prusse Fe 4[Fe(CN) 6]3 không tan trong axit nh ưng b ị ki ềm phân h ủy do t ạo thành hidroxit s ắt ba ho ặc bị các ch ất có kh ả n ăng t ạo ph ức b ền v ới Fe 3+ phân h ủy : 3+ 3- 4Fe + 3[Fe(CN) 6] → Fe 4[Fe(CN) 6]3 79
35. 2+ Kali feroxianua K 2[Fe(CN) 6] c ũng tác d ụng v ới ion Fe , nh ưng t ạo thành kết t ủa có màu tr ắng Fe 2[Fe(CN) 6] ho ặc K2Fe[Fe(CN) 6]: 2+ + Fe + K4[Fe(CN) 6] → K2Fe[Fe(CN) 6] + 2K 2+ 4- Ho ặc: 2Fe + [Fe(CN) 6] → Fe 2[Fe(CN) 6] Để lâu trong không khí, k ết t ủa d ần d ần s ẽ hóa xanh, đặ c bi ệt khi có m ặt ch ất oxyhoas nó s ẽ bi ến thành xanh đậm r ất nhanh vì Fe 2+ bị oxyhoa thành Fe 3+ và tạo thành k ết t ủa Fe 4[Fe(CN) 6]2: Fe 2[Fe(CN) 6] + 3O 2 + 6H2O → 2Fe 4[Fe(CN) 6]2↓ + 4Fe(OH) 3↓ Ph ản ứng v ới dung d ịch kali hay amoni thioxianat v ới ion Fe 3+ : Đây là ph ản ứng r ất đặ c tr ưng c ủa ion Fe 3+ , t ạo thành nh ững ph ức ch ất tan màu đỏ máu có thành ph ần thay đổ i ( s ố ph ối t ử SCN - thay đổi t ừ 1 đế n 6 ) tùy thu ộc vào n ồng độ c ủa ion SCN - trong dung d ịch. Ph ản ứng này khá nh ạy, tuy nhiên r ất d ễ b ị ảnh h ưởng b ởi các ch ất t ạo ph ức b ền v ới ion Fe 3+ hay các ch ất có kh ả n ăng t ạo k ết t ủa hay h ợp ch ất kém phân li v ới ion SCN - . 3+ Ph ản ứng v ới dung d ịch axit salixilic C 6H4(OH)COOH v ới ion Fe : Axit salixilic vi ết t ắt là H 2Sal, trong môi tr ường axit m ạnh pH ~ 1 t ạo v ới ion Fe 3+ một ion ph ức có màu tím nh ạt, thành ph ần c ủa ph ức là 1:1, [Fe(Sal)] +; khi t ăng pH c ủa dung d ịch, thành ph ần và màu c ủa ph ức s ẽ thay đổ i: trong môi - tr ường axit y ếu pH ~ 4 là ph ức [Fe(Sal) 2] có màu da cam, trong môi tr ường 3- ki ềm y ếu pH ~ 9 là ph ức [Fe(Sal) 3] có màu vàng. Khi thay axit salixilic b ằng m ột d ẫn xu ất d ễ tan h ơn c ủa nó là axit sunfosalixilic thì ph ản ứng c ũng x ảy ra t ươ ng t ự nh ưng nh ạy h ơn r ất nhi ều. Ph ản ứng được s ử d ụng để xác đị nh s ắt b ằng ph ươ ng pháp đo quang, th ường được th ực hi ện ở môi tr ường ki ềm pH trong kho ảng 9 – 11 cho h ợp ch ất ph ức có màu vàng. 80
36. 5.3. Các ph ản ứng c ủa ion Mn 2+ Mangan có th ể t ồn t ại trong các h ợp ch ất v ới nhi ều hóa tr ị khác nhau nh ư 2, 3, 4, 6, 7, trong đó ion Mn 2+ t ươ ng đối b ền, dung d ịch n ước c ủa ion Mn 2+ có màu h ồng nh ạt, có ph ản ứng axit y ếu. Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm: Khi ki ềm hóa dung d ịch Mn 2+ thì có k ết t ủa tr ắng tách ra ở pH > 8,8 ( dung d ịch Mn 2+ 0,01M), k ết t ủa này d ễ tan trong axit loãng và mu ối amoni, tan một ít trong ki ềm d ư do t ạo thành ph ức hidroxo: + 2+ Mn(OH) 2↓ + 2NH 4
    Mn + 2NH 3 + 2H2O - Mn(OH) 2↓ + OH-
    Mn(OH) 3 Kết t ủa Mn(OH) 2↓ dễ b ị oxyhóa trong không khí làm cho màu bi ến đổ i dần đỏ g ạch và cu ối cùng là nâu đen c ủa oxit mangan, ho ặc n ếu có m ặt ch ất oxyhóa thì Mn(OH) 2↓ sẽ b ị oxyhóa nhanh h ơn. Ph ản ứng v ới dung d ịch cacbonat kim lo ại ki ềm: 2+ + Mn + Na 2CO 3 → 2Na + MnCO 3↓ k ết t ủa màu tr ắng Ph ản ứng v ới dung d ịch amoni pesunfat ( NH 4)2S2O8 trong môi tr ường axit Đây là ph ản ứng r ất đặ c tr ưng để tìm Mn 2+ , ph ản ứng x ảy ra trong môi + - tr ường axit và được xúc tác b ởi ion Ag , t ạo ra ion MnO 4 có màu tím r ất đặ c tr ưng: 2+ 2- - 2- + Mn + 5S 2O8 + 8H2O → 2MnO 4 + 10SO4 + 16H cơ ch ế c ủa ph ản ứng này cho đến nay v ẫn có nhi ều gi ả thi ết khác nhau, ph ổ bi ến nh ất là theo c ơ ch ế sau: + 2- 2+ 2- Ag + S 2O8 → 2 Ag + 2SO 4 2+ 2+ - + + 2Mn + 10Ag + 8H 2O → 2MnO 4 + Ag + 16H Ph ản ứng v ới dioxit chì PbO 2 trong môi tr ường axit: 81
37. Đây c ũng là ph ản ứng r ất đặ c tr ưng th ường dùng để nh ận bi ết mangan , 2+ - ion Mn không màu b ị oxyhóa thành ion MnO 4 có màu tím. Khi th ực hi ện ph ản ứng ph ải ti ến hành c ẩn th ận, n ồng độ ion Mn 2+ ph ải nh ỏ, n ếu dung d ịch ch ứa 2+ - 2+ lượng l ớn ion Mn thì MnO 4 mới sinh s ẽ tác d ụng v ới Mn dư t ạo thành MnO 2 kết t ủa l ẫn v ới PbO 2 màu đen nên không nh ận được: 2+ + - 2+ 2Mn + 5PbO2 + 4H → 2MnO 4 + 5Pb + 2H2O 5.4. Các ph ản ứng c ủa ion Mg 2+ Dung d ịch n ước c ủa ion Mg 2+ không màu, có ph ản ứng g ần nh ư trung tính, pH c ủa dung d ịch Mg 2+ 0,01M vào kho ảng 7 Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm: Khi ki ềm hóa dung d ịch Mg 2+ thì có k ết t ủa tr ắng tách ra ở pH = 10 ( dung dịch Mg 2+ 0,01M) và k ết t ủa hoàn toàn ở pH = 12,5; k ết t ủa này d ễ tan trong axit loãng và mu ối amoni + 2+ Mg(OH) 2↓ + 2NH 4
    Mg + 2NH 3 + 2H 2O Ph ản ứng v ới Na 2HPO 4: 2+ 2- Dung d ịch ion Mg khi tác d ụng v ới HPO 4 s ẽ t ạo thành k ết t ủa màu tr ắng: 2+ 2- Mg + HPO 4 → MgHPO 4↓ kết t ủa màu tr ắng Kết t ủa này không hoàn toàn, n ếu có m ặt NH 4Cl và NH 4OH trong dung d ịch thì sẽ t ạo thành k ết t ủa MgNH 4PO 4 màu tr ắng hoàn toàn h ơn, đây là ph ản ứng r ất đặc tr ưng, được s ử dụng để nh ận bi ết ion Mg 2+ khi không có các thu ốc th ử h ữu cơ Vàng titan C 28 H19 O6N5Na 2 hay Magneson I ( p-nitrobensolazoresocsin ) và Magneson II ( p-nitrobenzolazo-α-naphtol) để tìm ion Mg 2+ bằng các ph ản ứng đặc tr ưng. 5.5. Phân tích h ệ th ống cation nhóm IV: xem giáo trình th ực hành 82
38. Ch ươ ng 6. PHÂN TÍCH CATION NHÓM V Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ 6.1. Đặc tính chung Các cation nhóm này là các ion kim lo ại chuy ển ti ếp, vì v ậy tính ch ất điển hình c ủa nhóm là kh ả n ăng t ạo ph ức khá m ạnh, hi đroxit c ủa chúng tan trong h ỗn + hợp NH 4 và NH 3 để t ạo thành ph ức tan amoniacat có s ố ph ối t ử NH 3 từ 4 đế n 6. Ph ức c ủa đồ ng có màu xanh da tr ời, c ủa coban và niken có màu xanh h ơi xám, của ca đimi và thu ỷ ngân không có màu. Vì v ậy, thu ốc th ử nhóm là h ỗn h ợp NH 4Cl + NH 3. Các cation c ủa nhóm V t ạo được các k ết t ủa sunfua khó tan v ới H2S hay (NH4)2S, độ tan c ủa các sunfua ph ụ thu ộc vào độ axit c ủa môi tr ường, vì v ậy tính ch ất này được s ử d ụng để tách riêng, cô l ập t ừng cation trong nhóm, sau đó sử d ụng các ph ản ứng đặ c tr ưng để nh ận bi ết. 6.2. Các ph ản ứng đặ c tr ưng c ủa ion Cu 2+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm: Amôniac t ạo được v ới dung d ịch ion Cu 2+ k ết t ủa mu ối baz ơ màu xanh lục nh ạt, d ễ tan trong thu ốc th ử d ư. Lúc này dung d ịch có màu xanh lam đậm do 2+ tạo thành ion ph ức [Cu(NH 3)4] : + 2CuSO 4 + 2NH 4OH → Cu 2(OH) 2SO 4↓ + 2 NH 4 + 2+ 2- Cu 2(OH) 2SO 4↓ + 2 NH 4 + 6NH 3 → 2[Cu(NH 3)4] + SO 4 + 2H 2O Ph ản ứng v ới ki ềm: Các dung d ịch ki ềm tác d ụng v ới ion Cu 2+ khi ngu ội cho k ết t ủa xanh l ục, dễ tan trong axit loãng, trong NH 3 và tan m ột ph ần trong các dung d ịch ki ềm đặ c tạo thành cuprit màu xanh xám, d ễ b ị phá h ủy khi pha loãng: 83
39. 2+ - Cu + 2OH → Cu(OH) 2↓ - 2- Cu(OH) 2↓ + 2OH
    CuO 2 + 2H 2O Khi đun nóng lâu, hidroxit đồng m ất n ước, t ạo thành oxit đồng CuO màu đen: Cu(OH) 2 → CuO + H 2O Ph ản ứng v ới H2S hay (NH 4)2S: 2+ H2S tác d ụng v ới Cu t ạo thành k ết t ủa đồ ng sunfua CuS màu đen t ừ các dung d ịch axit c ủa mu ối đồ ng. CuS không tan trong H 2SO 4 , HCl đặc nh ưng tan trong HNO 3: 3CuS + 8HNO 3 → Cu(NO 3)2 + 3S + 2NO + 4H2O Ph ản ứng v ới dung d ịch kali feroxianua K 4[Fe(CN) 6]: Kali feroxianua tạo được k ết t ủa Cu 2[Fe(CN) 6] màu đỏ g ạch t ừ các dung dịch trung tính ho ặc axit y ếu. Đây là ph ản ứng khá đặ c tr ưng để nh ận bi ết đồ ng, mu ối này không tan trong axit loãng nh ưng bị ki ềm phân h ủy thành đồng hidroxit màu xanh ho ặc tan trong amôniac do t ạo ph ức amôniacat: - 4- Cu 2[Fe(CN) 6] + 2OH → Cu(OH) 2↓ + [Fe(CN) 6] 2+ 4- Cu 2[Fe(CN) 6] + 8NH 3 → 2[Cu(NH 3)4] + [Fe(CN) 6] Ph ản ứng v ới thiosunfat: Trong môi tr ường axit, khi đun sôi, thiosunfat tác d ụng v ới Cu 2+ t ạo thành kết t ủa đồ ng sunfua Cu 2S màu đen: 2+ 2- 2- + 2Cu + 2S 2O3 + 2H2O → Cu 2S↓ + S ↓ + 2SO 4 + 4H Ph ản ứng v ới iodua kali: KI tác d ụng v ới Cu 2+ t ạo thành k ết t ủa đồ ng(I) iodua màu tr ắng: 2+ - 2Cu + 4I → 2CuI ↓ + I 2 84
40. Ph ản ứng này th ường được s ử d ụng để đị nh l ượng đồ ng theo ph ươ ng pháp chu ẩn độ iod-thiosunfat. 6.3. Các ph ản ứng c ủa ion Cd 2+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm: Một l ượng nh ỏ amôniac k ết t ủa được Cd 2+ t ạo thành hidroxit cadimi, r ất 2+ dễ tan trong thu ốc th ử d ư do t ạo thành ion ph ức không màu [Cd(NH 3)4] : 2+ - Cd(OH) 2↓ + 4NH 3 → [Cd (NH 3)4] + 2OH Dưới tác d ụng c ủa H2S ho ặc ki ềm, ph ức này b ị phá h ủy và t ạo thành k ết tủa vàng t ươ i CdS ho ặc Cd(OH) 2: 2+ + [Cd(NH 3)4] + 2H2S → CdS + (NH 4)2S + 2NH 4 2+ - [Cd(NH 3)4] + 2OH → Cd(OH) 2↓ + 4NH 3 Ph ản ứng v ới ki ềm: Các dung d ịch ki ềm tác d ụng v ới ion Cd 2+ cho k ết t ủa màu tr ắng, không tan trong thu ốc th ử d ư nh ưng d ễ tan trong các dung d ịch axit vô c ơ loãng, trong NH 3 d ư và tan trong các dung d ịch xyanua c ủa các kim lo ại ki ềm: 2+ - Cd + 2OH → Cd(OH) 2↓ 2+ - Cd(OH) 2↓ + 4NH 3 → [Cd(NH 3)4] + 2OH - 2- - Cd(OH) 2↓ + 4CN → [Cd(CN)4] + 2OH Ph ản ứng v ới H2S: 2+ H2S tác d ụng v ới Cd trong môi tr ường axit t ạo thành k ết t ủa cadimi sunfua CuS màu vàng t ươ i. Đây là ph ản ứng r ất đặ c tr ưng để nh ận bi ết ion Cd 2+ . Màu c ủa k ết t ủa ph ụ thu ộc môi tr ường, trong môi tr ường trung tính đế n axit y ếu ( đến pH = 0,5 ), cadimi sunfua có màu vàng t ươ i, n ếu môi tr ường axit m ạnh hơn ( đến pH < 0,5 ) và đun nóng, cadimi sunfua có màu thay đổi t ừ da cam đế n nâu. 85
41. Ph ản ứng v ới KCN: Khi thêm t ừ t ừ dung d ịch KCN vào dung d ịch ion Cd 2+ , tr ước tiên th ấy xu ất hi ện k ết t ủa Cd(CN)2 nh ưng sau đó k ết t ủa tan ngay trong thu ốc th ử d ư t ạo thành ion ph ức: 2+ - Cd + 2CN → Cd(CN) 2↓ - 2- Cd(CN) 2↓ + 2CN → [Cd(CN )4] Ph ức xyanua c ủa cadimi là kém b ền nh ất trong các ph ức xyanua c ủa các 2+ ion kim lo ại nhóm V, vì v ậy có th ể dùng H2S để phát hi ện ion Cd trong điều ki ện có các cation nhóm này n ếu dùng KCN để c ản: 2- - [Cd(CN)4] + 2H2S → CdS ↓ + 2HCN + 2CN 6.4. Các ph ản ứng c ủa ion Ni 2+ Ph ản ứng v ới thu ốc th ử nhóm: Cũng gi ống nh ư đồng và cadimi, l ượng nh ỏ amôniac k ết t ủa được Ni 2+ t ạo thành hidroxit cadimi d ạng keo, có màu xanh l ục nh ạt, r ất d ễ tan trong thu ốc th ử 2+ dư do t ạo thành ion ph ức [Ni(NH 3)4] : 2+ - Ni(OH) 2↓ + 4NH 3 → [Ni(NH 3)4] + 2OH Ph ản ứng v ới ki ềm: Các dung d ịch ki ềm tác d ụng v ới ion Ni 2+ cho k ết t ủa d ạng keo màu l ục nh ạt, không tan trong thu ốc th ử d ư nh ưng d ễ tan trong các dung d ịch axit vô c ơ loãng, mu ối amôni và trong NH 3 d ư : 2+ - Ni + 2OH → Ni(OH) 2↓ Khi có m ặt ki ềm, n ước brôm ho ặc n ước clo oxyhóa hidroxit niken(II) thành hidroxit niken(III) có màu đen: - - Ni(OH) 2↓ + Br 2 + 2OH → Ni(OH) 3↓ + 2Br Ph ản ứng v ới dung d ịch kali feroxianua K 4[Fe(CN) 6]: 86
42. Kali feroxianua tạo được k ết t ủa Ni 2[Fe(CN) 6] màu vàng nâu v ới dung dịch ion Ni 2+ . Ph ản ứng v ới dimetylglyoxim- thu ốc th ử Sugaeep: Trong dung d ịch amôniac, dimetylglyoxim t ạo v ới Ni 2+ mu ối n ội ph ức màu h ồng t ươ i dimetylglyoximat niken, r ất ít tan trong n ước: Đây là ph ản ứng r ất đặ c tr ưng để nh ận bi ết niken. Các cation t ạo hidroxit không tan trong n ước c ản tr ở ph ản ứng. 6.5. Phân tích h ệ th ống cation nhóm V: xem giáo trình th ực hành 87
43. Ch ươ ng 7. PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC ANION Đối v ới vi ệc phân tích, xác đị nh các anion, ng ười ta c ũng tìm cách chia chúng thành t ừng nhóm r ồi m ới nh ận bi ết t ừng ion m ột. Vi ệc phân chia d ựa trên tính oxyhoa-kh ử; tính axit-baz ơ ho ặc tính t ạo các h ợp ch ất ít tan, tuy nhiên vi ệc phân chia này c ũng ch ưa được hoàn ch ỉnh. Th ực t ế ng ười ta hay dùng bari clorua BaCl 2 ho ặc canxi clorua CaCl 2 và bạc nitrat AgNO 3 làm thu ốc th ứ nhóm để phân các anion thành 3 nhóm nh ư trong b ảng d ưới đây. Nhóm Các anion Đặc tính c ủa thu ốc th ử phân tích nhóm nhóm 2- Ion sunfat SO 4 Mu ối bari c ủa các BaCl 2 trong 2- anion này ít tan môi tr ường Ion sunfít SO 3 2- trong n ước nh ưng trung tính hay Ion thiosunfat S 2O3 tan trong axit ki ềm y ếu 2- I Ion các bonat CO 3 loãng (tr ừ 2- Ion phot phat PO 4 BaSO 4) 2- Ion silicat SiO 3 - 2- Ion borat BO 2 hay B 4O7 - Ion clorua Cl mu ối b ạc c ủa các AgNO 3 khi có Ion bromua Br - anion này it tan mặt HNO 3 II trong n ước và Ion io đua I - trong HNO3 Ion sunfua S 2- 88
44. - Ion nitrat NO 3 Mu ối bari và Không có - mu ối b ạc c ủa các thu ốc th ử nhóm III Ion nitrit NO 2 anion này tan trong n ước Việc tìm m ột s ố l ớn các anion d ựa trên s ự s ử d ụng các ph ản ứng gi ống nh ư đã s ử d ụng để phát hi ện các cation. Nh ư khi phát hi ện cation Ba 2+ có th ể 2- 2- 2+ dùng ion SO 4 , vì th ế để tìm SO 4 có th ể s ử d ụng ion Ba . Phân tích các anion có nh ững đặ c điểm riêng khác v ới các cation, do các anion th ường không c ản tr ở nhau. Chính vì v ậy, đố i v ới nhi ều anion, ta có th ể sử d ụng các ph ản ứng đặ c tr ưng để tìm chúng ngay trong các ph ần riêng c ủa dung d ịch nghiên c ứu. Vi ệc s ử d ụng phân tích h ệ th ống ch ỉ th ực hi ện trong các tr ường h ợp ph ức t ạp khi trong dung d ịch có m ặt các anion c ủa các ch ất kh ử hay của các ch ất oxi hoá. 7.1. Phân tích anion nhóm I 2- 2- 3- 2- 2- 2- Nhóm I bao g ồm các anion SO 4 , CO 3 , PO 4 , SiO 3 , hay B 4O7 , SO 3 , 2- 2+ S2O3 Các anion nhóm này có các đặc điểm là t ạo v ới Ba các mu ối ít tan trong n ước, nh ưng d ễ b ị hòa tan trong các axit vô c ơ loãng (tr ừ BaSO 4), vì v ậy, thu ốc th ử nhóm bari clorua BaCl 2 ch ỉ k ết t ủa các anion nói trên trong môi tr ường trung tính ho ặc y ếu. Các ph ản ứng quan tr ọng c ủa các anion nhóm I được trình bày ở b ảng 7.1 Bảng 7.1. Một s ố phản ứng đặc tr ưng c ủa các anion nhóm I 2- 2- 2- 3- 2- - Thu ốc th ử SO 4 SO 3 S2O3 CO 3 PO 4 SiO 3 BO 2 BaCl 2 trong môi Kêt Kết Kết t ủa Kết Kết t ủa Kết t ủa Kết t ủa tr ường trung tính tủa tủa màu tủa màu tr ắng màu màu 89
45. hay ki ềm y ếu màu màu tr ắng màu BaHPO 4 tr ắng tr ắng tr ắng tr ắng BaS 2O3 tr ắng BaSiO 3 Ba(BO 2)2 BaSO 4 BaSO 3 BaCO 3 Tan Tan và Tác d ụng c ủa Tan và Không và có Tan và có HCl đối v ới các có Tan Tan tan khí có CO 2 H2SiO 3 mu ối bari CO 2 SO 2 tách ra Kết t ủa Hỗn h ợp MgCl 2 Kết t ủa màu + NH 4OH - - - - MgNH 4PO 4 - tr ắng +NH 4Cl màu tr ắng MgSiO 3 Dung d ịch molip đat Kết t ủa - - - - - - (NH 4)2MO 4 - màu vàng HNO 3 Có SO 2 Khí Khí Các axit - và S - - - SO 2 CO 2 tách ra + Các mu ối NH 4 , NH 4Cl, (NH 4)- - - - - - - 2SO 4 Dung Natrinitropruxua dịch - - - - - Na 2[Fe(CN) 5NO] màu hồng 90
46. Lam mất Fucxin - - - - - màu hồng Màu ng ọn l ửa - - - - - - Xanh l ục Bari clorua BaCl 2 k ết t ủa c ả các anion c ủa nhóm này d ưới d ạng k ết t ủa tinh th ể màu tr ắng. Trong các k ết t ủa này ch ỉ có k ết t ủa BaSO 4 không tan trong 2- axit HCl, nh ư th ế có th ể dùng ph ản ứng này để tìm ion SO 4 . Kết t ủa bari cacbonat BaCO 3 tan trong axit HCl, có khí CO 2 thoát ra còn với kết t ủa sunfit và thiosunfat BaSO 3 và BaS 2O3 thì có khí SO 2 thoát ra. Các k ết tủa bari metaborat và bari hi đrophotphat khi tan trong HCl không có khí thoát ra. Axit HCl phân hu ỷ bari silicat và t ạo thành k ết t ủa c ủa vô đị nh hình c ủa axit silicic. 3- Với dung d ịch molip đat ch ỉ có ion PO 3 cho k ết t ủa màu vàng amoni photphomoli đat. Từ dung d ịch silicat, các mu ối amoni làm tách ra k ết t ủa vô đị nh H 2SiO 3 7.2. Phân tích anion nhóm II Các anion nhóm II g ồm Cl -, Br -, I -, S 2- và m ột s ố ion khác. Mu ối c ủa các + anion này v ới Ag không tan trong n ước và trong NH 3 khi có m ặt axit HNO 3 loãng. Đa s ố các anion nhóm I c ũng t ạo v ới AgNO 3 nh ững mu ối không tan trong nước. Tuy nhiên, t ất c ả các mu ối này đều tan trong HNO 3 vì th ế chúng không cản tr ở vi ệc tìm các anion nhóm II. Một s ố ph ản ứng đặ c tr ưng quan tr ọng nh ất đố i v ới các anion nhóm II được trình bày ở b ảng 7.2. 91
47. Bảng 7.2. Một s ố phản ứng đặc tr ưng của các anion nhóm II Thu ốc th ử Cl - Br - I- S2- Kết t ủa AgNO 3 khi có kết t ủa màu Kết t ủa màu Kết t ủa màu đen màu vàng mặt HNO 3 tr ắng AgCl vàng AgBr Ag 2S AgI Tác d ụng c ủa các Tan, t ạo Tan rõ r ệt, t ạo Th ực t ế mu ối b ạc v ới thành thành không b ị Không tan dung dịch NH 3 [Ag(NH 3)2]Cl [Ag(NH 3)2]Br hòa tan Các ch ất oxihoa Thoát ra mạnh (KMnO 4, Thoát ra Cl 2 Thoát ra Br 2 Thoát ra S I2 K2Cr 2O7) Nước clo (khi có Màu tím - Màu nâu Br 2 - mặt c ủa benzen) I2 NaNO 2 hay Thoát ra KNO 2 khi có m ặt - - - I2 của H 2SO 4 H2SO 4 - - - Thoát ra khí H 2S Tinh th ể Pb(CH 3COO) 2 - - màu vàng - PbI 2 CbCO 3 - - - Kết t ủa vàng 92
48. CbS Màu h ồng Màu đỏ Fluorecxon - - eosin eosin Axit - Màu tím đỏ - - fucxinsunfua Màu tím Na 2[Fe(CN) 5NO] - - - Na 2[Fe(CN) 5NO] 7.3. Phân tích anion nhóm III - - Ion NO 3 , NO 2 và m ột s ố các anion khác thu ộc nhóm III. Mu ối c ủa các anion này trong đó có c ả mu ối c ủa b ạc và c ủa bari đề u tan t ốt trong n ước. Anion nhóm III không có thu ốc th ử nhóm. M ột s ố ph ản ứng c ủa anion nhóm III được trình bày trong b ảng 7.3. Bảng 7.3. M ột s ố phản ứng đặc tr ưng của các anion nhóm III - - Thu ốc th ử NO 3 NO 2 FeSO 4 trong môi tr ường Vòng màu nâu của ph ức Vòng màu nâu của ph ức axit [Fe(NO)SO 4] [Fe(NO)SO 4] Điphenylamin Tạo dung dịch màu xanh Tạo dung d ịch màu xanh Màu đỏ rõ c ủa nitro- Màu xanh l ục rõ c ủa Antipyrin antipyrin nitrozo – antipyrin Cu + H 2SO 4 Tách khí NO 2 - Axit loãng HCl, H 2SO 4 - Tách khí NO 2 93
49. KI khi có m ặt H 2SO 4 - Tách I 2 KMnO 4 khi có m ặt - Làm m ất màu tím H2SO 4 Thu ốc th ử Grigg - Tạo dung d ịch màu đỏ Đun nóng v ới NH 4Cl - Tách N 2 hay (NH 4)2SO 4 Nói chung, việc phân tích tìm các anion th ường th ực hi ện trong t ừng ph ần dung d ịch riêng, không nh ất thi ết ph ải theo m ột quy trình nghiêm ng ặt. Ng ười ta ch ỉ s ử d ụng các ph ản ứng tách trong m ột s ố tr ường h ợp ph ức t ạp, ví d ụ nh ư khi - - - 2- 2- 2- 2- đồng th ời có m ặt các anion Cl , Br , I , hay S , SO 3 , S 2O3 và SO 4 . Th ường ti ến hành th ử tr ước các dung d ịch phân tích để xác đị nh trong dung d ịch v ắng m ặt các anion nào. Sau đó, ti ến hành tìm các anion riêng bi ệt có mặt trong dung d ịch. 94