II rühma katioonide tõestamine (protokoll) (0)

Joonis. Teise rühma katioonide eraldamise ja tõestamise skeem. Punktiirjoonega näidatud analüüsi käik, juhul kui A ja B – alarühma uuritakse eraldi.
Teise rühma katioonide tõestusreaktsioonid
Käesolevas praktilises töös analüüsitakse II rühma katioonide A- ja B- alarühma
eraldi.
Tsentrifuugiklaasi võetakse 1-1,5 ml I rühma kloriidide sademe tsentrifuugimisel saadud tsentrifugaati või I rühma katioonide puudumisel alglahust, hapestatakse 3-4 tilga konts. HCl-ga, lisatakse 1 ml 1M tioatseetamiidi (CH3CSNH2, TAA) lahust ja hoitakse keevas vesivannis 5 min (TAA kasutamisel tuleb lahust alati kuumutada/keeta, sest toatemperatuuril on tema hüdrolüüs väga aeglane).
Sulfiidide sadenemine toimub nende lahustuvuse suurenemise järjekorras. Kuna mitmete sulfiidide värvused on üksteisest erinevad, siis võib juba sadestamise käigus teha märkmeid lahuses sisalduda võivate katioonide kohta.
Tsentrifuugitakse.
Sadenemise täielikkuse kontroll. Kuna CdS ja SnS on II rühma sulfiididest kõige paremini lahustuvad (kõige suurema lahustuvuskorrutisega), siis peale tsentrifuugimist lisatakse tsentrifuugiklaasi ~0,5 ml H2O nii, et vesi valguks mööda katseklaasi seina alla ja koguneks lahuse pinnale. Kui vee ja lahuse piirpinnal kollast CdS või pruunikat SnS rõngast ei teki, siis pole vaja lahjendada. Kui aga piirpinnal
tekib sade, siis lahjendatakse lahust veega kahekordse mahuni, lisatakse 5 tilka TAA ja hoitakse keeval vesivannil veel 2 min. CdS ja SnS täielikuks sadenemiseks.
Sulfiidide värvused
CuS – must
Bi2S3 – must
SnS – pruun
SnS2 – kollane
CdS – oranžikaskollane
Sb2S3, Sb2S5 – punakasoranžid
Sulfiidide sade eraldatakse tsentrifuugimisel ja sadet pestakse soolhappelise TAA sisaldava veega. Pesuvee valmistamiseks lisatakse 10 ml destilleeritud veele 2 tilka konts. HCl, 2 tilka TAA (ja kuumutada!). Pesemiseks lisatakse sademele 1-2 ml pesuvett, segatakse ja tsentrifuugitakse. Pesemine on vajalik järgnevate rühmade katioonide väljapesemiseks.
A-alarühma analüüs
Sulfiidide sade lahustatakse HNO3 -s. Selleks lisatakse pestud sademele tsentrifuugiklaasis lähtuvalt sademe kogusest mõned tilgad konts. HNO3 ja vett (~ sademega võrdse mahuni). Soojendatakse vesivannis keemiseni ja keedetakse seni, kuni kogu sade on reageerinud ning pruunikat NO2 enam ei eraldu (järele jääb kollakasvalge või sulfiidide tõttu must väävli sade, mis enamasti tõuseb pinnale).
3CuS + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O + 3S
3CdS + 8HNO3 → 3Cd(NO3)2 + 2NO + 4H2O + 3S
Bi2S3 + 8HNO3 → 2Bi(NO3)3 + 2NO + 4H2O + 3S
Lämmastikhappe liia eraldamiseks aurustatakse lahust mahuni 2-3 tilka, jahutatakse ja lahjendatakse veega ~1,5 ml-ni. Tekkinud väävel püüda klaaspulgaga eraldada.
Bi3+ - ioonide eraldamine Cu2+ ja Cd2+- ioonidest
Saadud lahusele lisatakse NH3·H2O tugevalt aluselise reaktsioonini, selge ammoniaagi lõhnani, ja soojendatakse. Sadestub valge Bi(OH)3 või Bi(OH)2NO3, lahusesse jäävad [Cu(NH3)4]2+ ja [Cd(NH3)4]2+ kompleksioonid. Tsentrifuugitakse.
Bi3+- ioonide tõestamine
Võtsin katseklaasi mõned tahke SnCl2 kristallid , lisasin 2M NaOH lahust esialgu tekkiva Sn(OH)2 sademe lahustumiseni.
SnCl2 + 2NaOH → Sn(OH)2 + 2NaCl
Sn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Sn(OH)4]
Saadud selget lahust lisada uuritavale sademele. Tekkis hall sade, mis tõestas Bi3+ - ioonide olemasolu lahuses.
3Na2[Sn(OH)4] + 2Bi(OH)3 → 2Bi + 3Na2[Sn(OH)6]
Cu2+ - ioonide tõestamine
Tsentrifugaat oli pärast Bi(OH)3 sademe eraldamist sinise värvusega, see on tingitud [Cu(NH3)4]2+- kompleksioonidest, mis tõestab Cu2+-ioonide olemasolu lahuses. Kuid see reaktsioon pole Cu2+-ioonide tõestamiseks eriti suure tundlikkusega. Seetõttu teostasin reaktsioon kaaliumheksatsüanoferraat (II)-ga ( K4[Fe(CN)6], kollane veresool ). Hapestasin 2-3 tilka tsentrifugaati CH3COOH-ga või HCl-ga ja lisasin 2-3 tilka K4[Fe(CN)6] lahust. Tekkis punakaspruun värvus, mis tõestas Cu2+-ioonide olemasolu lahuses.
[Cu(NH3)4]2+ + 4H+ → Cu2+ + 4NH4+
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4– → Cu2[Fe(CN)6]↓
Kuna uuritavas lahuses sisaldusid ka Cd2+- ioonid , siis moodustus K4[Fe(CN)6] toimel valget sadet.
[Cd(NH3)4]2+ + 4H+ → Cd2+ + 4NH4+
2Cd2+ + [Fe(CN)6]4– → Cd2[Fe(CN)6]↓
Cd2+- ioonide tõestamine koos Cu2+- ioonidega
Kui lahuses on nii Cu2+- kui Cd2+- ioonid , siis toimub nende tõestamine järgnevalt:
Ammoniakaalsest lahusest, mille sain pärast Bi(OH)3 sademe eraldamist, sadestasin TAA - ga CuS ja CdS. Tsentrifuugisin.
Sademele lisasin külma 2M HCl, reageerib CdS, sademesse jääb CuS. Sademe eraldasin tsentrifuugimisega. Tsentrifugaadi lahjendamisel veega (happelisuse vähendamiseks võib H2O asemel lisada mõne tilga ammoniaakhüdraati) sadestus kollane CdS, mis tõestas Cd2+- ioonide olemasolu.
B-alarühma analüüs
Kui B – alarühma uuritakse eraldi, siis sadestada B – alarühma katioone sisaldavast lglahusest katioonid sulfiididena lahust TAA-ga keetes nagu kirjeldatud eespool , eraldada sade tsentrifuugimisel ning lahustada kontsentreeritud soolhappes.
Happe edasisel lisamisel ja lahuse keetmisel moodustuvad klorokompleksid.
SnS2 + 6HCl → H2[SnCl6] + 2H2S ↑
Sb2S3 + 12HCl → 2H3[SbCl6] + 3H2S ↑
Sb2S5 + 12HCl → 2H3[SbCl6] + 3H2S ↑+ 2S
Sn4+- ja Sb3+- ioonide eraldamine ning Sb3+- ioonide tõestus
~10 tilgale lahusele lisasin tükikese raudtraati ja keetsin mõne minuti. Sn4+- ioonid redutseerusid Sn2+- ioonideks.
[SnCl6]2– + Fe → [SnCl4]2– + Fe2+ + 2Cl–
Sb3+-ioonid redutseerusid raua toimel vabaks antimon-metalliks, mis tõestabki Sb3+-ioonide olemasolu.
2[SbCl6]3– + 3Fe → 2Sb + 3Fe2+ + 12Cl–
Tsentrifuugisin eraldunud Sb.
Sb3+-ioone võib tõestada ka järgnevalt:
Tinagraanulile tilgutasin 1 tilga lahust, mille sain SnS2, Sb2S3 ja Sb2S5 reageerimisel HCl-ga, musta laigu (metallilise Sb) teke tõestas antimonioonide esinemist .
Sn2+- ioonide tõestamine
Tinaioonide tõestamisel kasutasin Sn2+- ioonide redutseerimisvõimet.
Tsentrifugaati, mis jäi järele peale Sb ja reageerimata raudtraadi eraldamist, leelistasin NaOH -ga ning eraldasin tekkinud Fe(OH)2 sademe tsentrifuugimisega. Lahusele lisasin 1 tilga Bi(NO3)3 lahust. Halli sademe teke tõestas Sn2+- ioonide olemasolu lahuses.
Tundmatu lahuse analüüs
Võtsin lahuse nr 17, mis oli algselt helesinist värvi.Värv andis põhjust arvata, et lahuses on Cu2+-ioonid. Pärast lahuse hapestamist tekkis kuumutamisel must sade, seega võis tegu olla kas CuS või Bi2S3 sademega.
Sulfiidide sademe lahustasin HNO3-s, eraldasin Bi3+ - ioonid Cu2+ ja Cd2+- ioonidest.
Teostasin Cu2+-ioonide tõestusreaktsioon kaaliumheksatsüanoferraat (II)-ga. Tekkis punakaspruun värvus, mis tõestas Cu2+-ioonide olemasolu lahuses.