Philosophy

45 pages
54 views

A kationok és az anionok csoportosítása

of 45
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Share
Description
A kationok és anionok jellemző reakcióinak tanulmányozása és megismerése lehetőséget nyújt arra, hogy kémiai tudásunk alapján egyszerű kémiai reakciók felhasználásával azonosítsunk ismeretlen szervetlen anyagot. Az úgynevezett klasszikus szervetlen
Transcript
  A kationok és az anionok csoportosítása A kationok és anionok jellemz ő  reakcióinak tanulmányozása és megismeréselehet ő séget nyújt arra, hogy kémiai tudásunk alapján egyszer  ű  kémiai reakciók felhasználásával azonosítsunk ismeretlen szervetlen anyagot. Az úgynevezett klasszikusszervetlen kémiai analízis során az anyagban lév ő  elemek azonosításával foglalkozunk olymódon, hogy leggyakrabban vizes oldatot készítünk az anyagból, majd kémiai reakciók ésfizikai tulajdonságok alapján meghatározzuk, hogy milyen kationok és anionok találhatók az oldatban.Ha az anyag csupán csak egyetlen kationt és aniont tartalmaz, ezek azonosítása egyszer  ű feladat, két kation vagy anion megkülönböztetése, melyeknek hasonló kémiaitulajdonságuk van, már nem könny ű , és ez esetben a szokásosnál több kémiai kísérletet kellelvégezni, hogy az ionokat egyértelm ű en azonosítsuk. Ha az anyag több kationt és anionttartalmaz, a helyzet jóval bonyolultabb, mivel a különböz ő  ionok zavarhatják egymáskimutatását. Ezt a problémát úgy küszöbölhetjük ki, hogy a zavaró iont eltávolítjuk azoldatból, például csapadék formájában. Egy anyag ionjainak sikeres azonosítása azonalapszik, hogy a különböz ő  ionokat szisztematikusan csapadékként elválasztjuk olyankisebb ioncsoportokba, ahol az ionok már egymás reakcióit nem zavarják, azaz vannak olyan reakciók, melyekkel már egyértelm ű en azonosíthatók. Nyilvánvalóan sokkalkönnyebb 2-3 ionnal dolgozni, mint tízzel vagy annál többel. A különböz ő  ionok elválasztása általában azon alapszik, hogy hogyan képeznek vízben oldhatatlan csapadékotkülönböz ő  vegyületekkel. Természetesen sokféle lehet ő ség kínálkozhat arra, hogy akationokat csapadékos reakcióik alapján kisebb csoportokba soroljuk, és mindíg a kémiai probléma dönti el, hogy milyen elválasztási m ű veleteket alkalmazunk. Az általánosanhasználható módszerek közül az alábbiakban egyet ismertetünk.Mindmáig az egyik legjobb és legelterjedtebb kation elválasztási és azonosításirendszer az úgynevezett Fresenius-rendszer, amelynek többször módosított els ő  változatátR. Fresenius 1841-ben írta le. Ebben a rendszerben a kationokat öt csoportba soroljuk annak megfelel ő en, hogy hogyan viselkednek néhány kiválasztott reagenssel, úgynevezettcsoportreagenssel szemben. A csoportreagensek szisztematikus használatával eldönthetjük,hogy az anyagkeverék tartalmaz-e ionokat az adott kationcsoportból, valamint acsoportreagensek alkalmasak arra is, hogy az adott kationcsoport ionjait csapadék formájában leválasszuk, így a csoport kationjait eltávolítsuk az oldatból. A legfontosabbkationok azonosítására és elválasztására használt csoportreagensek a Fresenius-rendszerbena következ ő k: sósav, kénhidrogén, ammónium-szulfid és ammónium-karbonát.A csoportosítás tehát azon alapszik, hogy az adott kation képez-e csapadékot ezekkel areagensekkel, vagy sem. A Fresenius-rendszer a különböz ő  kloridok, szulfidok éskarbonátok vízben való oldhatósága közti különbséget használja fel az elválasztásra.  A kationok csoportosítása ∗  I.csoport  II.csoport  III.csoport  IV.csoport V.csoport  csoport-reagens HClH 2 S savas közegben (NH 4 ) 2 S lúgos közegben (NH 4 ) 2 CO 3 + NH 4 Cl semleges k. --------- Ag + Pb 2+ Hg 22+ a.)Hg 2+ Cu 2+ Cd 2+ Bi 3+ -------------- b.)As 3+ As 5+ Sb 3+ Sn 2+ Sn 4+ Al 3+ Zn 2+ Cr  3+ Mn 2+ Fe 2+ Fe 3+ Co 2+  Ni 2+ Ca 2+ Sr  2+ Ba 2+ Mg 2+  Na + K  +  NH 4+ ∗  A jegyzetben ismertetett ritkábban el ő forduló kationokat, melyeket az elemzési feladatok során nem tárgyalunk, ugyancsak besorolhatjuk ebbe a rendszerbe: pl. Ti 4+ →  III. csoport; Li + →  V. csoport. A kationok öt csoportja  és a csoportok f  ő  jellemz ő i az alábbiakban foglalhatók össze:  I. csoport Az ebbe a csoportba tartozó kationok csapadékot képeznek híg sósavval.A csoportba tartozó kationok: ólom(II), higany(I)  és  ezüst(I) .  II. csoport   A csoport kationjai nem reagálnak sósavval, de csapadékot képeznek kénhidrogénnel híg ásványi savas közegben.A csoportba tartozó kationokat két alcsoportba osztjuk aszerint, hogy szulfidjuk oldódik-eammónium-poliszulfidban, vagy sem.A II.a csoportba  tartozó kationok szulfidjai nem oldódnak ammónium-poliszulfidban. Azebbe az alcsoportba tartozó kationok:  higany(II), réz(II), bizmut(III), kadmium(II). A II.b csoportba  tartozó kationok szulfidjai oldódnak ammónium-poliszulfidban. Az ebbeaz alcsoportba tartozó kationok:  ón(II),   ón(IV) , arzén(III), arzén(V) és antimon(III) .  III. csoport   A csoportba tartozó kationok nem reagálnak híg sósavval, vagykénhidrogénnel híg ásványi savas közegben, de csapadékot adnak ammónium-szulfiddalsemleges, vagy gyengén ammóniás közegben. A csoportba tartozó kationok: vas(II),vas(III), kobalt(II), nikkel(II), mangán(II), króm(III), alumínium(III) és  cink(II) .   IV. csoport   A csoportba tartozó kationok nem reagálnak az els ő  három csoportcsoportreagensével, de semleges közegben ammónium-klorid jelenlétében csapadékotadnak ammónium-karbonáttal. Az ebbe a csoportba tartozó kationok: kalcium(II),stroncium(II)  és  bárium(II) . V. csoport   Azok a fontosabb kationok, melyek nem tartoznak az el ő z ő  csoportokbaalkotják a kationok utolsó, ötödik csoportját. A csoportnak csoportreagense nincs. Ebbe acsoportba tartoznak: magnézium(II)-, nátrium(I)-, kálium(I)-  és ammónium(I)- ion.Az anionok azonosítására  szolgáló módszerek közel sem olyan jók ésszisztematikusak, mint a kationok esetén a Fresenius-rendszer. Mindeddig még nemtaláltak olyan általános azonosítási szisztémát, melyben az anionok elválaszthatók lennének egymástól, hasonlóan a kationokhoz, csoportreagensek segítségével. A kémiai problémától,illetve a jelenlévõ anionoktól függ ő en, azonban lehet ő ség van a legtöbb esetben arra, hogyaz anionokat néhány lépésben elválasszuk és azonosítsuk.Az anionok vizsgálatánál el ő nyös, illetve szükséges, hogy valamennyi nehézfémeteltávolítsuk az oldatból, például oly módon, hogy a fémeket nátrium-karbonáttal karbonátformájában kicsapjuk. Ily módon az anionok az oldatban maradnak nátriumsó formájábanés kimutatásukat a nehézfémionok nem zavarják.A szódaoldat készítése a következ ő : az oldatot tömény nátrium-karbonát oldattalgyengén meglúgosítjuk, majd kb. öt percig enyhén forraljuk. A képz ő dött csapadékotlesz ű rjük. A szódás oldat természetesen CO 32 −  ionok kimutatására nem alkalmas, azokat azeredeti oldatból kell azonosítani. A szódaf  ő zetet anionokra való vizsgálat el ő tt pontosankell közömbösíteni, vagy esetleg gyengén megsavanyítani és utána a széndioxidotkiforralni.Az alábbiakban vázolunk egy anion azonosítási rendszert, mely igen jól használhatóa gyakorlatban annak ellenére, hogy az anionok egy részét (lásd I. csoport) nem lehetcsapadékként leválasztani. Ebben a rendszerben az anionokat négy csoportba soroljuk annak alapján, hogy hogyan reagálnak sósavval és milyen a bárium- és ezüstsóik vízoldhatósága.A négy anioncsoport  és ezek jellemz ő i a következ ő k:  I. csoport   Híg sósavval látható változás, gázfejl ő dés és/vagy csapadék képz ő dés történik.A csoportba tartozó ionok: karbonát, szilikát, szulfid, szulfit és tioszulfát .  II. csoport   A csoportba tartozó anionok nem reagálnak sósavval, de csapadékot képeznek semleges közegben bárium-ionokkal. A csoportba tartozó anionok: szulfát, foszfát,fluorid és  borát .  III. csoport   A csoportba tartozó anionok nem reagálnak sósavval és báriumionokkal semképeznek csapadékot semleges közegben, de csapadékot adnak ezüstionokkal hígsalétromsavas közegben. A csoportba tartozó anionok: klorid, bromid, jodid és tiocianát .  IV. csoport   Azok az anionok, melyek nem tartoznak az el ő z ő  három csoportba alkotják azanionok negyedik csoportját. Az ide tartozó anionok: nitrit , nitrát  és klorát .  Az anionok csoportosítása I. csoportII. csoportIII. csoportIV. csoportreagál HCl-el gázfejl ő dés, vagy csapadékképz ő dés csapadék Ag +  ionokkalcsapadék Ba 2+  ionokkal Ba 2+  pH=7 AgNO 3 + HNO 3 ------- nem reagál KIvagy I 2  oldattal CO 32–  SiO 32–  CO 32–  SiO 32–  SO 42–  PO 43–  F  –  BO 33–  Cl  –  Br  –  I  –  SCN  –  NO 3 –  elszinteleníti azI 2  oldatot S 2–  SO 32–  S 2 O 32–  SO 32–  S 2 O 32–  I 2 -t szabadít felKI oldatból (NO 2 –  )NO 2 –  ClO 3 –   Egyetlen kation azonosítása oldatban Ha csupán egyetlen kation van az oldatban, azonosítása egyszer  ű , de jó azonosításirendszer nélkül könnyen hibázhatunk, és túlságosan sok kísérletre van szükségünk ahhoz,hogy az iont azonosítsuk. (Ha minden ionra ismernénk egyértelm ű  azonosítási reakciót,amit más ion nem ad, szerencsés esetben egy, de kevésbé szerencsés esetben annyi reakciótkellene elvégeznünk, amennyi a lehetséges ionok száma.) Ahhoz, hogy a szükséges tesztek számát csökkentsük, fontos kidolgozni olyan azonosítási rendszert, ami a lehetséges ionok számát úgy csökkenti, hogy lépésenként mindíg kisebb csoportra sz ű kíti le a lehetségesionok körét. Sok lehet ő ség van ilyen rendszert kidolgozni, és mindenki tapasztalata éskémiai tudása alapján kifejlesztheti saját szisztémáját az oldatban lév ő  kation azonosítására.A kationok kisebb csoportokba sorolására természetesen a Fresenius-rendszerben használtcsoportreagensek is alkalmasak, és az alábbiakban egy ezen alapuló kation azonosításimódszert ismertetünk. Egyenl ő re feltételezzük, hogy ismeretlen oldattal dolgozunk, vagyszilárd minta esetén azt, hogy az anyag oldódik vízben, vagy híg salétromsavban. Természetesen, ha a kationt azonosítottuk, további, a kationra jellemz  ő   reakciókkal meg kell gy ő   z  ő  dni feltételezésünk helyességér  ő  l. A következ ő  kationok egyike lehet az oldatban: Pb 2+ , Ag + , Hg 22+ , Cu 2+ , Bi 3+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Bi 3+ , As 3+ , As 5+ , Sb 3+ , Sn 2+ , Sn 2+ , Al 3+ , Cr  3+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ , Sr  2+ , Ba 2+ , Na + , K  + , Mg 2+ , NH 4+ .( 1 ) I. csoport kationjaiAdjon az oldathoz híg sósavat feleslegben. Ha nincs változás, folytassa a ( 2a ) pontnál.A leváló fehér csapadék a következ ő  valamelyik ion kloridja: Pb 2+ , Hg2 2+ , Ag + .Szürje le és mossa a csapadékot, majd adjon hozzá NH3 oldatot. Ha a csapadék:nem változik:Pb2+ -ion megfeketedik:Hg22+ -ion oldódik: Ag+ -ion volt az oldatban. ( 2a ) IIa csoport kationjaiSavanyítsa meg az oldatot és vezessen bele H2S gázt feleslegben. Ha nincsváltozás, folytassa a ( 3 ) pontnál. Ha csapadék keletkezik, a következõ ionok egyike volt az oldatban:Hg2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, As3+, As5+, Sb3+, Sn2+, Sn4+. (Figyelje meg a csapadék színét!)Sz ű rje le a csapadékot, mossa híg sósavval, majd adjon hozzá ammónium- poliszulfidot, (NH4)2Sx feleslegben. Ha a csapadék feloldódik, folytassa a ( 2b )-nél.Ha a nem oldódó csapadék:sárga:Cd2+ volt az oldatban.
Related Documents
View more...
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks
SAVE OUR EARTH

We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

More details...

Sign Now!

We are very appreciated for your Prompt Action!

x