PRAKTYCZNE WYKONANIE TOKU SYSTEMATYCZNEJ ANALIZY KATIONÓW

• Przed rozpoczęciem analizowania roztworu zawierającego kationy grupy III, należy sprawdzić obecność jonów Fe²⁺ (reakcja
  z Na₃[Fe(CN)₆]) i Fe³⁺ (reakcja z Na₄[Fe(CN)₆] lub NaSCN).

• Przed rozpoczęciem analizowania roztworu zawierającego kationy grupy V, należy sprawdzić obecność jonu NH₄⁺ (reakcja
  z NaOH + ΔT lub z K₂[HgI₄]).

Rozdzielenie kationów I grupy

Wymieszać analizowany roztwór!

Do ~2 cm³ badanego roztworu dodać ~1 cm³ 3M HCl, wymieszać, sprawdzić całkowitość wytrącenia, a następnie przesączyć przez karbowany sączek (może być podwójny).

Osad I: AgCl, Hg2Cl2, PbCl2 Osad na sączku przemyć gorącą wodą destylowaną (~5 cm^3).		Roztwór I: Pozostawić do analizy kationów grup II-V.
Osad II: AgCl, Hg2Cl2 Do osadu na sączku dodać ~10 kropli stęż. NH3 · H2O.			Roztwór II: Pb^2+, Cl^- Roztwór podzielić na dwie części: Do roztworu dodać 0,1M KI - wytrąca się żółty osad PbI2, który po ogrzaniu częściowo ulega rozpuszczeniu, a po ochłodzeniu wytrąca się ponownie, ale w postaci dość dużych kryształów ("złote blaszki"). Do roztworu dodać 0,1M K2CrO4 - wytrąca się żółty osad PbCrO4. Wytrącenie powyższych osadów świadczy o obecności jonów Pb^2+.
Osad III: HgNH2Cl + Hg^0 Sczernienie osadu na sączku świadczy o obecności jonów Hg2^2+.	Roztwór III: [Ag(NH3)2]^+, Cl^-, nadmiar NH3 · H2O Do roztworu dodać 6M HNO3 (do odczynu kwaśnego)- wytrącenie białego osadu AgCl świadczy o obecności jonów Ag^+.

Rozdzielenie kationów II grupy

Roztwór I pozostały po oddzieleniu chlorków I grupy doprowadzić do pH ≈ 0,5 (papierek z fioletem metylowym powinien mieć barwę zieloną), dodać objętość 1 pipety (~1 cm³) roztworu AKT i ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając.

UWAGA! Jeżeli analiza mieszaniny kationów II grupy nie jest kontynuacją toku systematycznej analizy (badany roztwór zawiera tylko kationy II grupy), to wykonujemy ją następująco:

Wymieszać analizowany roztwór!

Do probówki wirówkowej wlać 2-3 cm³ badanego roztworu i doprowadzić go przy użyciu 3M HCl do pH ≈ 0,5 wobec papierka z fioletem metylowym (pojawienie się białego osadu może świadczyć o obecności jonów Pb²⁺)*. Następnie dodać objętość 1 pipety (~1cm³) roztworu AKT
i całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając. Osad odwirować. Aby stwierdzić całkowitość wytrącenia należy sprawdzić pH pozostałego roztworu, dodać 5 kropli AKT i ponownie ogrzewać przez 7-10 minut. Osad odwirować i połączyć z poprzednim.

Osad IV: HgS, CuS, Cu2S, Bi2S3, CdS, As2S3, Sb2S3, Sb2S5, SnS, SnS2, S^0, (PbS) Osad przemyć gorącym roztworem zawierającym 3M NH4Cl i AKT. Odwirować. Do osadu dodać ~1-2 cm^3 1M KOH i 0,5-1 cm^3 3% H2O2. Wymieszać bagietką! Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez ~3 minuty, odwirować. Osad przemyć wodą destylowaną, którą dołączamy do roztworu V.				Roztwór IV: Pozostawić do analizy kationów grup III-V.
Osad V: Podgrupa IIa - HgS, CuS, Cu2S, Bi2S3, CdS, S^0, (PbS) Do osadu dodać ~1 cm^3 6M HNO3, ogrzewać przez ~3 minuty na łaźni wodnej, odwirować.			Roztwór V: Pozostawić do analizy podgrupy IIb.
Osad VI: HgS lub HgS · Hg(NO3)2 Osad przemyć kilkoma kroplami wody destylowanej, dodać 6 kropli stęż. HCl i 2 krople stęż. HNO3 („woda królewska”). Całość ogrzewać na łaźni wodnej, do rozpuszczenia osadu. Oddzielić wydzieloną siarkę. Roztwór przenieść na parowniczkę i odparować prawie do sucha. Pozostałość rozcieńczyć ~1 cm^3 wody destylowanej i przelać do probówki. Do probówki dodać kilka kropli 1M SnCl2 - wytrącenie białego, szarzejącego osadu Hg2Cl2 → Hg^0świadczy o obecności jonów Hg^2+. Do pozostałości w parowniczce dodać po ściance 1 kroplę 0,1M KI - powstanie „koralowego” osadu HgI2 świadczy o obecności jonów Hg^2+.	Roztwór VI: Cu^2+, Bi^3+, Cd^2+, (Pb^2+), nadmiar H^+ i NO3^- Jeżeli stwierdzono wcześniej obecność jonów Pb^2+ - roztwór przenieść na parowniczkę, dodać 5 kropli stęż. H2SO4 i odparować nadmiar kwasów, aż do ukazania się białych dymów SO3. Po ostudzeniu rozcieńczyć dwukrotnie wodą i odwirować powstały osad PbSO4. Do roztworu po oddzieleniu PbSO4 dodać stęż. NH3 · H2O, aż do odczynu zasadowego (sprawdzić za pomocą papierka uniwersalnego). Odwirować. Szafirowa barwa roztworu ([Cu(NH3)4]^2+) świadczy o obecności jonów Cu^2+.
		Osad VII: Bi(OH)3 Osad przemyć wodą destylowaną i dodać świeżo przygotowany roztwór Na2[Sn(OH)4] (Na2SnO2). Natychmiastowe sczernienie osadu (Bi^0) świadczy o obecności jonów Bi^3+.	Roztwór VII: [Cu(NH3)4]^2+, [Cd(NH3)4]^2+ Do roztworu dodać 10 kropli AKT i ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut. Odwirować. Do osadu (CuS, CdS) dodać 10 kropli 6M HCl, wymieszać na zimno i odwirować. Roztwór zobojętnić stęż. NH3 · H2O, dodać 10 kropli AKT i ogrzewać na łaźni wodnej. Wytrącenie żółtego osadu CdS świadczy o obecności jonów Cd^2+.

Roztwór V: AsO4^3-, SbO4^3-, SnO3^2-, SO4^2-, OH^-, (możliwe również AsS4^3-, AsO3S^3^-, SbS4^3-, SbO3S^3-, SnS3^2-, SnO2S^2-) Roztwór zakwasić 3M HCl do pH ≈ 0,5 (wobec papierka z fioletem metylowym), dodać objętość 1 pipety (~1 cm^3) AKT i ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut. Odwirować. Po sprawdzeniu całkowitości wytrącenia ciecz znad osadu wylać. Do osadu siarczków podgrupy IIb dodać 10 kropli stęż. HCl, ogrzewać przez 5 minut i odwirować.

Osad VIII: As2S3, S^0 Osad przemyć wodą destylowaną, dodać ~3 cm^3 stęż. HNO3, ogrzać na łaźni wodnej i oddzielić wydzieloną siarkę. Do roztworu zawierającego H3AsO4 dodać ~20 kropli nasyconego roztworu molibdenianu amonu i ogrzać całość do wrzenia. Powstanie żółtego osadu (NH4)3[As(Mo3O10)4] świadczy o obecności As.

Roztwór VIII: SbCl4^-, SbCl6^-, SnCl4^2-, SnCl6^2-, nadmiar H^+, Cl^-, H2S Roztwór ogrzewać na łaźni wodnej do usunięcia H2S, a następnie podzielić na trzy części: Do pierwszej części roztworu dodać opiłków metalicznego żelaza i ogrzewać na łaźni wodnej. Odwirować (Sb^0) i do roztworu dodać 2 krople nasyconego roztworu HgCl2. Biały lub szarzejący osad Hg2Cl2 → Hg^0świadczy o obecności jonów Sn^2+. Drugą część roztworu przelać na parowniczkę, dodać ~2 cm^3 stęż. HCl i sproszkowanego metalicznego cynku. Całość zamieszać czystą probówką napełnioną zimną wodą destylowaną. Koniec probówki umieścić w płomieniu palnika. Niebieskie zabarwienie (SnH4) wokół probówki świadczy o obecności Sn. a) Jeżeli nie stwierdzono obecności Sn - roztwór rozcieńczyć dwukrotnie, dodać 5 kropli AKT i całość ogrzewać. b) Jeżeli stwierdzono obecność Sn - roztwór zobojętnić stęż. NH3 · H2O, dodać stałego kwasu szczawiowego, 5 kropli AKT i ogrzewać. Powstanie pomarańczowego osadu Sb2S3 świadczy o obecności Sb.

* Jeżeli podczas doprowadzania mieszaniny kationów II grupy do pH ≈ 0,5 pojawia się biały osad, to może to świadczyć o obecności w analizie jonów Pb²⁺. Osad ten należy odwirować, przemyć wodą destylowaną, a następnie zanalizować według toku I grupy kationów.

Rozdzielenie kationów III grupy

Roztwór IV przenieść na parowniczkę i odparować do objętości 2-3 cm³. Zagęszczony roztwór przelać do probówki, dodać ~1cm³
3M NH₄Cl, parę kropli stęż. NH₃ · H₂O do pH ≈ 8,5 i objętość 1 pipety (~1 cm³) roztworu AKT. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając.

UWAGA! Jeżeli analiza mieszaniny kationów III grupy nie jest kontynuacją toku systematycznej analizy (badany roztwór zawiera tylko kationy III grupy), to wykonujemy ją następująco:

Wymieszać analizowany roztwór!

Wykonać próby na obecność jonów żelaza:

1. Do probówki wlać ~2 cm³ badanego roztworu i dodać kilka kropli 0,2M K₃[Fe(CN)₆]. Powstanie ciemnoniebieskiego osadu Fe₃[Fe(CN)₆]₂ świadczy o obecności w analizie jonów Fe²⁺.

2. Do probówki wlać ~2 cm³ badanego roztworu i dodać kilka kropli 0,5M NaSCN- ciemnoczerwone zabarwienie roztworu ([Fe(SCN)₆]^3-) świadczy o obecności w analizie jonów Fe³⁺. Alternatywnie: do probówki wlać ~2 cm³ badanego roztworu i dodać kilka kropli 0,5M K₄[Fe(CN)₆]. Powstanie ciemnoniebieskiego osadu Fe₄[Fe(CN)₆]₃ świadczy o obecności w analizie jonów Fe³⁺.

Do probówki wirówkowej wlać 2-3 cm³ badanego roztworu, dodać buforu amonowego (3M NH₄Cl i 3M NH₃ · H₂O 1:1) utrzymującego pH≈8,5. Następnie dodać objętość 1 pipety (~1cm³) roztworu AKT i całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 7-10 minut, co jakiś czas mieszając.
Osad odwirować. Sprawdzić całkowitość wytrącenia siarczków.

Osad IX: CoS, NiS, MnS, ZnS, FeS, Al(OH)3, Cr(OH)3, S^0 Osad przemyć ~1 cm^3 roztworu zawierającego 3M NH4Cl i 3M NH3 · H2O (1:1) i kilka kropli AKT. Odwirować. Do osadu dodać 2-3 cm^3 1M HCl, wymieszać bagietką i odwirować.		Roztwór IX: Pozostawić do analizy kationów grup IV-V.
Osad X: CoS, NiS, S^0	Roztwór X: Mn^2+, Zn ^2+, Fe^2+, Al^3+, Cr^3+, nadmiar H^+, Cl^-, H2S

Ciąg dalszy na następnej stronie!

Osad X: CoS, NiS, S^0 Osad przemyć wodą, dodać ~1 cm^3 6M HCl i ~0,5 cm^3 H2O2. Całość ogrzewać na łaźni wodnej do rozpuszczenia osadu. Wydzieloną siarkę usunąć bagietką, a roztwór podzielić na dwie części: Dodać stęż. NH3 · H2O aż do odczynu zasadowego i 5 kropli dimetyloglioksymu. Różowo-czerwony osad Ni(HDMG)2 świadczy o obecności w analizie jonów Ni^2+. Dodać kilka kropli 5M NaSCN. W razie powstania czerwonego zabarwienia ([Fe(SCN)6]^3-), dodać stałego NH4F do odbarwienia roztworu, a następnie kilka kropli alkoholu amylowego. Silnie wstrząsnąć probówką. Niebieskie zabarwienie alkoholu ([Co(SCN)4]^2-) świadczy o obecności w analizie jonów Co^2+.	Roztwór X: Mn^2+, Zn ^2+, Fe^2+, Al^3+, Cr^3+, nadmiar H^+, Cl^-, H2S Roztwór ogrzewać na łaźni wodnej do usunięcia H2S, dodać 6M NaOH do odczynu obojętnego i 3 krople nadmiaru. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez 3-5 minut. Odwirować na gorąco.
		Osad XI: Fe(OH)2, (Fe(OH)3), Mn(OH)2, (Mn(OH)3), Cr(OH)3 Do osadu dodać ~0,5 cm^3 6M NaOH i ~0,5 cm^3 3% H2O2. Wymieszać bagietką. Całość ogrzewać na łaźni wodnej do rozłożenia H2O2 i odwirować.		Roztwór XI: AlO2^-, ZnO2^2- Do 1/3 silnie alkalicznego roztworu dodawać kroplami 3M NH4Cl (redukcja alkaliczności roztworu). Powstanie białego osadu Al(OH)3 świadczy o obecności w analizie jonów Al^3+. Pozostałe 2/3 silnie alkalicznego roztworu zakwasić 6M CH3COOH, aż do uzyskania pH ≈ 4-5 i podzielić na dwie części: Dodać 4-5 kropli aluminonu i ogrzać na łaźni wodnej. Powstanie czerwonego osadu świadczy o obecności w analizie jonów Al^3+. Dodać 2-3 krople 0,02% CuSO4* i ~0,5 cm^3 (NH4)2[Hg(SCN)4]. Ścianki probówki potrzeć bagietką. Wolno powstający, jasnofioletowy osad (ZnCu)[Hg(SCN)4]2 świadczy o obecności w analizie jonów Zn^2+.
		Osad XII: Fe(OH)3, MnO2 Niewielką część osadu przemyć wodą destylowaną, dodać stałego Pb3O4 lub PbO2 i ~2 cm^3 stęż. HNO3. Całość ogrzewać do wrzenia przez ~1min, a następnie uzupełnić probówkę wodą destylowaną. Nie mieszać. Czerwono-fioletowe zabarwienie roztworu (MnO4^-) widoczne nad osadem świadczy o obecności w analizie jonów Mn^2+.	Roztwór XII: CrO4^2- Do roztworu dodać 3M H2SO4 do odczynu lekko kwaśnego, ~0,5 cm^3alkoholu amylowego i 4-6 kropli 3% H2O2. Silnie wstrząsnąć probówką. Niebieskie zabarwienie alkoholu (CrO5) świadczy o obecności w analizie jonów Cr^3+.

* W tej reakcji zamiast 0,02% CuSO₄ można użyć 0,02% CoCl₂. Wówczas o obecności w analizie jonów Zn²⁺ świadczy jasnoniebieski osad (ZnCo)[Hg(SCN)₄]₂.

UWAGA! Jeżeli analizowany roztwór zawiera tylko kationy III grupy, można je wykryć bezpośrednio z mieszaniny, stosując reakcje specyficzne wykorzystywane w toku. Jedynie jony Al³⁺ i Zn²⁺, które nie mają reakcji wybiórczych, wykrywamy po uprzednim oddzieleniu
od reszty kationów, za pomocą nadmiaru 3M NaOH na gorąco (patrz roztwór XI). Wykonując reakcję wykrywania jonów Mn²⁺ bezpośrednio z mieszaniny należy pamiętać, że jest to reakcja bardzo czuła i nadmiar jonów Mn²⁺ może zredukować powstające jony MnO₄^-!

Rozdzielenie kationów IV grupy

Roztwór IX przenieść na parowniczkę, odparować do sucha i ogrzewać aż do zaniku białych dymów soli amonowych.
Suchą pozostałość rozpuścić w 1 cm³ 1M HCl i przelać do probówki. Do roztworu dodać buforu amonowego (3M NH₄Cl i 3M NH₃ · H₂O 1:1) utrzymującego pH≈8,5 i ~1cm³ 2M (NH₄)₂CO₃. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez ~5 minut.

UWAGA! Jeżeli analiza mieszaniny kationów IV i V grupy nie jest kontynuacją toku systematycznej analizy (badany roztwór zawiera tylko kationy IV i V grupy), to wykonujemy ją następująco:

Wymieszać analizowany roztwór!

Wykonać próbę na obecność jonów amonowych - do probówki wlać ~2 cm³ badanego roztworu, dodać ~1 cm³ 3M NaOH i całość ogrzewać
na łaźni wodnej. U wylotu probówki umieścić zwilżony wodą papierek uniwersalny (nie dotykać do ścianek probówki!). Niebieszczenie papierka wskaźnikowego (NH₃↑, zapach!) świadczy o obecności jonów NH₄⁺. Alternatywnie: do probówki wlać ~2 cm³ badanego roztworu, dodać ~1 cm³ 3M NaOH i odwirować powstały osad. Do roztworu znad osadu dodać kilka kropli odczynnika Nesslera (K₂[HgI₄]+KOH). Pojawienie się pomarańczowo-czerwonego osadu [Hg₂N]I świadczy o obecności jonów NH₄⁺. UWAGA: reakcja bardzo czuła, wykrywa nawet niewielkie ilości jonów NH₄⁺, które mogą występować jako zanieczyszczenie!

Do probówki wirówkowej wlać 2-3 cm³ badanego roztworu, dodać buforu amonowego (3M NH₄Cl i 3M NH₃ · H₂O 1:1) utrzymującego pH≈8,5. Następnie dodać ~1 cm³ 2M (NH₄)₂CO₃ i całość ogrzewać na łaźni wodnej przez ~5 minut. Osad odwirować. Sprawdzić całkowitość wytrącenia węglanów.

Osad XIII: BaCO3, SrCO3, CaCO3

Roztwór XIII: Pozostawić do analizy kationów grupy V.

Ciąg dalszy na następnej stronie!

Osad XIII: BaCO3, SrCO3, CaCO3 Do osadu dodawać kroplami 6M CH3COOH, aż do jego rozpuszczenia (unikać nadmiernego rozcieńczania analizy!). Do niewielkiej porcji kwaśnego roztworu dodać kilka kropli 0,1M K2CrO4. Powstanie żółtego osadu BaCrO4 świadczy o obecności w analizie jonów Ba^2+. Jeżeli jony Ba^2+ są obecne w analizie, do pozostałej części kwaśnego roztworu dodać 1-1,5 cm^3 0,1M K2CrO4. Osad odwirować. Jeżeli nie stwierdzono obecności jonów Ba^2+, roztwór badać tak jak roztwór XV.		Roztwór XIII: Pozostawić do analizy kationów grupy V.
Osad XIV: BaCrO4 Osad przemyć wodą destylowaną. Do osadu dodawać kroplami 3M HCl, aż do jego rozpuszczenia. Do roztworu dodać 1-2 krople 3M H2SO4. Wytrącenie białego osadu BaSO4, nierozpuszczalnego w 6M HCl, świadczy o obecności w analizie jonów Ba^2+.	Roztwór XIV: Sr^2+, Ca^2+, Cr2O7^2-, CH3COOH Do roztworu dodawać kroplami stęż. NH3 · H2O, do zmiany zabarwienia roztworu z pomarańczowego na żółte i ~1 cm^3 2M (NH4)2CO3. Całość ogrzewać na łaźni wodnej przez ~5 minut. Osad odwirować i przemyć wodą destylowaną. Następnie rozpuścić go w 6M CH3COOH.
		Roztwór XV: Sr^2+, Ca^2+, CH3COOH Do roztworu dodać ~0,5 cm^3 3M NH4Cl i ~1 cm^3 0,5M K4[Fe(CN)6]. Odczekać ~10 minut. Wytrącenie białego osadu Ca(NH4)2[Fe(CN)6] świadczy o obecności w analizie jonów Ca^2+. Osad odwirować. Do roztworu po odwirowaniu osadu dodać ~1 cm^3 nasyconego (NH4)2SO4. Odczekać ~10 minut. Wytrącenie białego osadu SrSO4 świadczy o obecności w analizie jonów Sr^2+. Można to potwierdzić badając zabarwienie płomienia: osad SrSO4 odwirować, przemyć gorącą wodą destylowaną, zwilżyć stęż. HCl i na druciku platynowym wprowadzić do płomienia. Karminowa barwa płomienia potwierdza obecność jonów Sr^2+ w analizie.

V grupa kationów nie posiada odczynnika grupowego. Jony Mg²⁺, Na⁺ i K⁺ wykrywa się analizując roztwór XIII. Należy zwrócić uwagę
na logiczną kolejność wykonywanych reakcji (wykrywanie jonów K⁺ obok NH₄⁺).

4

4