REAKCJE CHEMICZNE
HCl - kwas solny (kwas chlorowodorowy)
a) Zn + 2H
+
→ Zn
2+
+ H
2
Mg + 2H
+
→ Mg
2+
+ H
2
Fe + 2H
+
→ Fe
2+
+ H
2
b) Sn + 2H
+
+ 4Cl
-
→ SnCl
4
2-
+ H
2
Cr + 2H
+
+ 4Cl
-
→ CrCl
4
2-
+ H
2
c) MgCO
3
+ 2H
+
→ Mg
2+
+ H
2
O + CO
2
CaCO
3
+ 2H
+
→ Ca
2+
+ H
2
O + CO
2
BaCO
3
+ 2H
+
→ Ba
2+
+ H
2
O + CO
2
d) Hg
Ag nie reagują z kwasem solnym, reakcja może zajść tylko w obecności
Cu silnych utleniaczy np. H
2
O
2
HNO
3
- kwas azotowy
a) 3Cu + 8H
+
+ 2NO
3
-
→ 3Cu
2+
+ 4H
2
O + 2NO
3Ag + 4H
+
+ NO
3
-
→ 3Ag
+
+ 2H
2
O + NO
3Hg + 8H
+
+ 2NO
3
-
→ 3Hg
2+
+ 4H
2
O + 2NO
Au + HNO
3
→ reakcja nie zachodzi!!! Złoto nie roztwarza się w kwasie azotowym!!!
b) Fe, Cr, Al.
Al + 2H
+
2NO
3
-
→ Al
2
O
3
+ H
2
O + 2NO
→ Cr
2
O
3
→ Fe
x
O
y
zachodzi tylko na powierzchni metali, PASYWACJA POWIERZCHNIOWA!!!
c) Sn, Sb
3Sn + 4H
+
+ 4NO
3
-
+ H
2
O → 3H
2
SnO
3
+ NO
3Sb + 5H
+
+ 5NO
3
-
→ 3HSbO
3
+ 5NO +H
2
O
Białe osady kwasów, aby zapobiec ich powstawaniu dodajemy winiany np. NaHC
4
H
4
O
6
d) 3CuS + 8H
+
+ 2NO
3
-
→ 3S + 3Cu
2+
+ 2NO + 4H
2
O
Cu
2
S
3As
2
S
3
+ 4H
+
+ 28NO
3
-
+ 4H
2
O → 6H
2
AsO
4
-
+ 9SO
4
2-
+ 28NO
As
2
S
5
AsO
4
3-
HSO
4
-
H
3
AsO
4
HgS + H
+
+ NO
3
-
→ NIE ZACHODZI!!!
Kwas azotowy jest także stosowany do rozkładania selenków i tellurków niektórych
pierwiastków.
HCl + HNO
3
- woda królewska
a) 3HgS + 8H
+
+ 12Cl
-
+ 2NO
3
-
→ 3HgCl
4
2-
+ 2NO + 4H
2
O + 3S
b) Au + 4 Cl
-
+ NO
3
-
+ 4H
+
→ AuCl
4
-
+ NO + 2H
2
O
Tworzą się trwałe kompleksy chlorkowe
H
2
SO
4
- kwas siarkowy
* rozcieńczony
Zn + 2H
+
→ Zn
2+
+ H
2
Fe + 2H
+
→ Fe
2+
+ H
2
Ni + 2H
+
→ Ni
2+
+ H
2
* stężony na gorąco
a) Cu + 4H
+
+ SO
4
2-
→ Cu
2+
+ 2H
2
O + SO
2
Hg + 4H
+
+ SO
4
2-
→ Hg
2+
+ 2H
2
O + SO
2
2Ag + 4H
+
+ SO
4
2-
→ 2Ag
+
+ 2H
2
O + SO
2
b)Al, Cr
2Al + 6H
+
+ 3SO
4
2-
→ Al
2
O
3
+ 3H
2
O + 3SO
2
PASYWACJA POWIERZCHNIOWA!!!!!!!!!!
Cr Cr
2
O
3
H
3
PO
4
- kwas fosforowy
a) Zn + 2H
+
→ Zn
2+
+ H
2
(Me
x
(PO
4
)
y
)
b) Cu + H
3
PO
4
→ NIE ZACHODZI!!!
Ag, Pt, Au
HF – kwas fluorowodorowy
a) Ti + 6HF → TiF
6
2-
+ 2H
2
+ 2H
+
Zr + 6HF → ZrF
6
2-
+ 2H
2
+ 2H
+
Hf + 6HF → HfF
6
2-
+ 2H
2
+ 2H
+
b) 2Nb + 12HF → 2NbF
6
-
+ 5H
2
+ 2H
+
SiO
2
+ 4HF → SiF
4
+ 2H
2
O
(H
2
SiF
6
)
przejściowe, rozkłada się
NaOH, KOH – zasady sodowa i potasowa
a) roztwarzają metale amfoteryczne: Al, Zn
2Al + 2OH
-
+ 6H
2
O → 2Al(OH)
4
-
+ 3H
2
Zn + 2OH
-
+ 2H
2
O → Zn(OH)
4
2-
+ H
2
Cu- nieamfoteryczna, reakcja nie zachodzi
b) tlenki metali amfoterycznych w stężonych zasadach ulegają roztworzeniu:
Al
2
O
3
+ 2OH
-
+ 3H
2
O → 2Al(OH)
4
-
AlO
2
-
AlO
3
3-
Podczas roztwarzania tlenków nie wydziela się wodór!!!
Związki kompleksujące CN
-
; S
2-
; Cl
-
Ag
2
S + 4CN
-
= 2[Ag(CN)
2
]
-
+ S
2-
CdS + 4Cl
-
(KCl) = CdCl
4
2-
+ S
2-
As
2
S
5
+ 3S
2-
(K
2
S) = 2AsS
4
3-
As
2
S
3
+ 3S
2-
= 2AsS
3
3-
Działanie gazami jako metoda rozkładu O
2
; H
2
; Cl
2
2ZnS + 3O
2
→ 2ZnO + 2SO
TiC + 2O
2
→ TiO
2
+ CO
2
Zr, Hf, Mo, W
Ti + 2Cl
2
→ TiCl
4
ZrO
2
+ H
2
→ Zr + 2H
2
O
Hf, Ti
Przykłady reakcji stapiania
Na
2
CO
3
(reakcje tak samo w przypadku K
2
CO
3
)
topnik (zasadowy)
Na
2
CO
3
+ CaSiO
3
→ CaCO
3
+ Na
2
SiO
3
Na
2
CO
3
+ BaSO
4
→ BaCO
3
+ Na
2
SO
4
NIE STAPIA SIĘ ŻADNYCH ROZTWORÓW!!!
Na
2
CO
3
+ Al
2
O
3
→ 2NaAlO
2
+ CO
2
KCN – topnik zasadowy
(KOH)
2KCN + SnO
2
→ Sn + 2KOCN
K
2
S
2
O
7
– topnik kwasowy
3K
2
S
2
O
7
+ Al
2
O
3
→ 3K
2
SO
4
+ Al
2
(SO
4
)
3
K
2
S
2
O
7
+ BeO → BeSO
4
+ K
2
SO
4
2 K
2
S
2
O
7
+ TiO
2
→ Ti(SO
4
)
2
+ 2K
2
SO
4
2 K
2
S
2
O
7
+ ZrO
2
→ Zr(SO
4
)
2
+ 2K
2
SO
4
Metody rozdzielania składników złożonych próbek.
Większość próbek które analizujemy to próbki złożone dla których obserwujemy interferencję
(zakłócenia) przy oznaczeniu poszczególnych składników.
Interferencję nazywamy czasami efektami matrycowymi albo oddziaływaniami
międzypierwiastkowymi.
Główne cele stojące przed procesem rozdzielania:
a) oddzielenie analitu tzn. składnika oznaczanego od składników interferujących lub
otrzymanie jak najprostszej matrycy badanej substancji.
b) zagęszczenie analitu co jest szczególnie istotne w przypadku analizy śladowej.
c) przeprowadzenie analitu w postać najbardziej odpowiednią dla danej metody
pomiarowej.
Specjalne przypadki rozdzielenia to:
1) Wzbogacenie.
2) Maskowanie.
1) Wzbogacenie polega na niepełnym (niecałkowitym) rozdzieleniu oznaczanych składników
i matrycy.
2) Maskowanie- polega na związaniu przeszkadzających jonów (z reguły kationów) w trwałe
połączenia z odczynnikami maskującymi zazwyczaj dobrze rozpuszczone w wodzie trwałe
kompleksy.
Do maskowania używamy (najczęściej) jonów cyjankowych (CN
-
) i fluorkowych (F
-
). Jonów
cyjankowych (CN
-
) używa się do związania w trwałe kompleksy jonów: Hg
2+
, Cd
2+
, Co
2+
,
Zn
2+
, Fe
2+
. Jony fluorkowe (F
-
) najczęściej wykorzystuje się przy maskowaniu jonów: Al
3+
,
Be
2+
, Ti
4+
, Fe
3+
.
Maskowanie zwiększa selektywność metod analitycznych bez konieczności rozdzielania
składników.
Przykłady zastosowania:
• aby oznaczyć w wodzie stężenie wapnia i magnezu za pomocą EDTA, ciężkie metale
przeprowadza się w kompleksy za pomocą jonów CN
-
• mamy oznaczyć kadm w obecności miedzi w postaci siarczku
Cd
2+
Cu
2+
Cu
2+
Cd
2+
S
2-
CN
-
, S
2-
CdS, CuS CdS
W metodach rozdzielania możemy wyróżnić:
a) rozdzielanie układów jednofazowych
b) rozdzielanie układów wielofazowych
Często dobrym sposobem na efektywne rozdzielenie jest przeprowadzenie układów
jednofazowych w układy wielofazowe.
Rozdzielenie układów wielofazowych odbywa się na podstawie następujących elementów:
a) różnice w wielkości i masie rozdzielanych cząstek, przykłady metod: sedymentacja,
flotacja, wirowanie, sączenie.
b) różnice we właściwościach elektrycznych i magnetycznych, przykłady metod:
separacja elektrostatyczna, elektrofiltracja.
c) różnice w prężnościach par składników, np. sublimacja, odparowanie.
METODY ROZDZIELANIA- podział
a) oparte na procesach chemicznych (strącanie trudno rozpuszczalnych osadów).
b) oparte na procesach elektrochemicznych (elektroliza).
c) oparte na różnicach w masie, wielkości i kształcie cząstek składników (dializa,
osmoza odwrócona).
d) oparte na różnicach ładunku cząstek (elektroforeza, elektrodializa)
e) oparte na różnicach prężności par składników (destylacja, sublimacja, topienie
strefowe).
f) oparte na procesach podziału (ekstrakcja, chromatografia).
Najczęściej stosowane (najważniejsze) metody rozdzielania:
• wytrącanie w postaci trudno rozpuszczalnego osadu
• współwytrącanie (= wytrącanie następcze = wytrącanie na nośniku)
• chromatografia
• wymiana jonowa (chromatografia jonowymienna)
• elektroliza
• ekstrakcja
• metody wykorzystujące lotność substancji.