Klasyczna chemiczna analiza jakościowa związków nieorganicznych to przede wszystkim analiza jonów występujących w roztworze. Do roztworu dodaje się różnych odczynników i obserwuje się zmiany koloru roztworu, wytrącanie osadów, oraz inne charakterystyczne reakcje, które świadczą o obecności pewnych jonów oraz grup jonów.

W skład klasycznej analizy jakościowej wchodzi też barwienie płomienia palnika. Różne jony barwią płomień na różne i zwykle łatwo rozróżnialne kolory.

Ze względu na właściwości jony zostały pogrupowane w grupy. Zwykle najpierw określa się występowanie w roztworze jonów danej grupy, a dopiero po stwierdzeniu że występują przystępuje się do testów na obecjość konkretnych jonów.

Podziały na grupy różnią się nieznacznie u różnych autorów. Ponieważ grupy są wydzielone na podstawie zachodzących reakcji, większość rzadziej występujących jonów można z łatwością przyporządkować do którejś z istniejących grup po przeprowadzeniu zaledwie kilku reakcji.

= Wykrywanie kationów =

Kationy zostały podzielone na 5 grup. Do roztworu dodaje się odpowiedni odczynik grupowy. Jeśli nastąpiło strącenie osadu, oznacza to że jakieś kationy z danej grupy są obecne w roztworze.

Po wykryciu kationów z danej grupy dalsze reakcje to zwykle alkalizacja roztworu, dodanie amoniaku oraz barwienie płomienia. W pewnych przypadkach użyteczne może być też odbarwianie MnO₄^-.

I grupa kationów

Piewsza grupa kationów zawiera Ag⁺, Pb²⁺ i Hg₂²⁺.

Chlorki tych kationów są nierozpuszczalne i białe, podczas gdy prawie wszystkie inne chlorki są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Odczynnikiem grupowym jest więc kwas solny.

Poszczególne jony można rozróżnić po kolorach różnych ich soli. Np. fosforan srebra jest żółty, podczas gdy fosforany Pb²⁺ i Hg₂²⁺ są białe.

II grupa kationów

Druga grupa to Cd²⁺, Bi³⁺, Cu²⁺, As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺ oraz Hg²⁺.

Tworzą one siarczki nierozpuszczalne w wodzie i w kwasach. Odczynnkiem grupowym może być dowolne źródło anionów S^2- w środowisku kwaśnym, przy czym najwygodniejszym jest AKT (tioacetamid - CH₃CSNH₂) w środowisku rozcieńczonego HCl.

III grupa kationów

Trzecia grupa to Zn²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ oraz Cr³⁺.

Tworzą one siarczki nierozpuszczalne w wodzie, ale rozpuszczalne w kwasach. Podobnie jak w grupie II, odczynnkiem grupowym może być dowolne źródło anionów S^2- w środowisku obojętnym lub słabo zasadowym. Często stosuje się tioacetamid w środowisku bufora amonowego.

IV grupa kationów

Czwarta grupa to Ca²⁺, Sr²⁺ i Ba²⁺.

Tworzą one nierozpuszczalne w wodzie węglany. Odczynikiem grupowym jest więc węglan amonu w śrdowisku buforu amonowego. Ponieważ węglany kationów grup I, II i III są również nierozpuszczalne, należy je najpierw oddzielić.

Bardziej specyficzną reakcją jest strącanie siarczanów.

Siarczany baru i strontu są bardzo słabo rozpuszczalne, a siarczan wapnia słabo choć o rząd wielkości lepiej niż dwa pozostałe. Przewagą tej metody jest dobra rozpuszczalność kationów grup II i III. Wciąż jednak przeszkadzają kationy grupy I, w szczególności Pb²⁺.

Najłatwiej rozróżnić je metodą barwienia płomienia palnika, o ile w roztworze nie występują kationy grupy V:

• Ca²⁺ barwi płomień na ceglastoczerwony
• Sr²⁺ barwi płomień na karminowoczerwony
• Ba²⁺ barwi płomień na żółtozielony

V grupa kationów

W skład tej grupy wchodzą Mg²⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺ oraz NH₄⁺, przy czym właściwości Mg²⁺ odbiegają trochę od właściwości innych kationów tej grupy.

Kationy tej grupy nie tworzą prawie żadnych trudno rozpuszczalnych związków, grupa ta nie ma więc żadnego odczynnika grupowego.

NH₄⁺ w środowisku zasadowym wydziela charakterystyczny zapach amoniaku. Mg²⁺ w środowisku zasadowym tworzy galaretowaty wodorotlenek magnezu.

Pozostałe jony trudno rozróżnić metodami chemicznymi i zwykle stosuje się w tym celu barwienie płomienia palnika:

• Li⁺ barwi płomień na intensywny wiśniowo-czerwony
• Na⁺ barwi płomień na intensywny żółty
• K⁺ barwi płomień na słaby różowo-fioletowy. Można wykorzystać też wytrącanie z ClO₄^-, z którym K⁺ w przeciwieństwie do Li⁺ ani Na⁺ tworzy z tym anionem biały osad.

= Wykrywanie anionów =

Aniony zostały podzielone na 7 grup. Nie ma tu niestety prostych odczyników grupowych.

Grupy zostały wydzielone w zależności od osadów powstających w reakcjach z kationami z IV grupy kationów (przede wszystkim Ba²⁺) oraz Ag⁺.

Testy na konkretne aniony to zakwaszanie roztworu oraz odbarwianie MnO₄^-.

I grupa anionów

Pierwsza grupa anionów to Cl^-, Br^-, I^-, CN^-, SCN^- | Fe(CN)₆^3- oraz Fe(CN)₆^4-.

Aniony I grupy tworzą z Ag⁺ białe osady nierozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym.

Nie tworzą one osadu z Ba²⁺.

W środowisku kwaśnym z roztworów zawierających CN^- oraz S^2- wydziela się gaz o charakterystycznym zapachu. Jest to odpowiednio HCN o zapachu migdałów oraz H₂S o zapachu zgniłych jaj.

Uwaga: cyjanowodór (HCN) jest silną trucizną, należy więc zachować dużą ostrożność przy doświadczeniach z nim!

Fe³⁺ zabiarwia roztwór zawierający SCN^- na kolor krwistoczerwony.

II grupa anionów

Druga grupa anionów to S^2- NO₂^- i CH₃COO^-.

Podobnie jak aniony grupy I tworzą one białe osady z Ag⁺, nie tworzą natomiast osadów z Ba²⁺. Można je jedna odróżnić po tym, że osady z Ag⁺ rozpuszczają się w rozcieńczonym kwasie azotowym.

CH₃COO^- w środowisku kwaśnym wydziela charakterystyczny zapach octu i nie odbarwia MnO₄^-.

NO₂^- natomiast odbarwia MnO₄^- (utleniając się do NO₃^-) i wydziela w środowisku kwaśnym tlenki azotu.

III grupa anionów

Trzecia grupa anionów to SO₃^2-, CO₃^2-, C₂O₄^2- oraz BO₂^-.

Podobnie jak aniony II grupy tworzą z Ag⁺ osady rozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym.

W przeciwieństwie do nich tworzą białe osady z Ba²⁺.

W środowisku kwaśnym CO₃^2- bardzo intensywnie rozkłada się z wydzieleniem dwutlenku węgla, który zmętnia wode wapienną. Wydzielający się gaz nie ma zapachu. Ze względu na dużą intensywność rozkładu tworzą się bąbelki i może dojść nawet do powstania piany.

SO₃^2- również rozkładają się w środowisku kwaśnym z wydzieleniem dwutlenku siarki, jednak zachodzi to znacznie wolniej. Dwutlenek siarki ma ostry, duszący zapach. SO₃^2- odbarwia MnO₄^- utleniając się do SO₄^2-.

IV grupa anionów

Czwarta grupa to PO₄^3-, AsO₄^3-, AsO₃^3-, S₂O₃^2- oraz CrO₄^2-.

Podobnie jak aniony III grupy tworzą one osady z Ag⁺ oraz Ba²⁺.

Ich osady z Ba²⁺ są białe (z wyjątkiem CrO₄^2-, który daje osad żółty) i rozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie azotowym.

Ich osady z Ag⁺ są barwne.

V grupa anionów

Piąta grupę stanowią NO₃^- oraz MnO₄^-.

Nie tworzą one prawie żadnych osadów. Przede wszystkim nie tworzą one osadów z Ag⁺ ani Ba²⁺.

MnO₄^- można poznać po intensywnym foletowym zabarwieniu, które znika po dodaniu reduktora.

NO₃^- można wykryć za pomocą próby obrączkowej.

VI grupa anionów

Szóstą grupę tworzą SO₄^2- oraz F^-.

Tworzą one osady z Ba²⁺, nie tworzą natomiast osadów z Ag⁺.

SO₄^2- w przeciwieństwie do F^- tworzy osad z Pb²⁺.

VII grupa anionów

Siódmą grupę anionów stanowi jedynie SiO₃^2-.

W środowisku kwaśnym tworzy on charakterystyczny żel krzemionkowy, o galaretowatej konsystencji, przez co łatwo go rozpoznać.

Tworzy też osady z Ag⁺ i Ba²⁺.

SiO₃^2- nie odbarwia MnO₄^-. Chemia analityczna Chemia nieorganiczna

Qualitative Analyse | Qualitative inorganic analysis | 定性分析 | 定性分析