Anyagismereti feladat! A laborgyakorlatok anyagát összeállította: dr. Pasinszki Tibor egyetemi tanár

Átírás

1 Meghatározandó egy ionos szervetlen anyag. Anyagismereti feladat! A laborgyakorlatok anyagát összeállította: dr. Pasinszki Tibor egyetemi tanár Lehetséges ionok: NH 4, Li, Na, K, Mg 2, Ca 2, Sr 2, Ba 2, Al 3, Sn 2, Sn 4, Pb 2, Bi 3 CO 3 2-, SO 4 2-, Cl -, NO 3 -. Feladat végrehajtása: 1. szemrevételezés szín, szag, kristályos, porszerű 2. elővizsgálat lángfestés, lumineszcencia próba 3. oldatkészítés vízoldható? hidrolizál? oldódik híg salétromsavban gázfejlődés? 4. kation meghatározása 5. anion meghatározása A kation azonosítása az oldatban Minden kísérletet az ismeretlen vegyület oldatának új részletével végezzen! (1) Adjon az oldathoz híg sósavat feleslegben. Ha nincs változás, folytassa a (2) pontnál. A leváló fehér csapadék a következő ion kloridja lehet: Pb 2. (2) Savanyítsa meg az oldatot és vezessen bele H 2 S gázt feleslegben (vagy adjon hozzá kénhidrogénnel telített vizet). Ha nincs változás, folytassa a (3) pontnál. Ha csapadék keletkezik, a következő ionok egyike volt az oldatban: Bi 3, Sn 2, Sn 4. (Figyelje meg a csapadék színét!) A csapadék színe: barna: sárga csapadék: fekete: Sn 2 -ion Sn 4 -ion Bi 3 -ion. (3) Adjon az oldathoz kevés, majd sok NaOH oldatot! Ha nincs változás folytassa a (4) pontnál. Ha csapadék keletkezik, a következő ionok egyike volt az oldatban: Al 3, Mg 2, Ba 2, Sr 2, vagy Ca 2 (Figyelje meg a csapadék színét!) Ha a csapadék feloldódik a NaOH oldat feleslegében: Al 3 -ion

2 Friss mintához adjon (NH 4 ) 2 CO 3 oldatot: Ha csapadék keletkezik, Ba 2, Sr 2, vagy Ca 2 lehet az oldatban Ha nem keletkezik csapadék: Mg 2 -ion (Ellenőrzés: vizsgálja meg az oldatot NaHCO 3 reagenssel - amellyel a Mg 2 csak forralás után ad csapadékot) Friss mintához adjon négyszeres mennyiségű telített CaSO 4 oldatot: azonnal fehér csapadék keletkezik: lassan, melegítésre fehér csapadék: csapadék nem keletkezik: Ba 2 -ion Sr 2 -ion Ca 2 -ion volt az oldatban. Lángfestés: téglavörös Ca 2 -ion vörös Sr 2 -ion halványzöld Ba 2 -ion nincs lángfestés: Mg 2 és Al 3 ion (4) Óvatosan melegítsen egy friss mintát NaOH oldattal: a kémcső szája fölé tartott nedves indikátorpapír lúgos kémhatást jelez: NH 4 -ion Ellenőrzés: Vizsgálja meg az oldatot Nessler reagenssel! Végezze el a lángfestési próbát az eredeti oldattal: sárga: Na -ion vörös: Li -ion fakó ibolya: K -ion volt az oldatban. nincs lángfestés: NH 4 - ion Az anion azonosítása az oldatban 1. CO 3 2 szokásos módon (sorrend!!!!!!!!!) 2. SO Cl 4. NO 3

3 Tanulmányozza az alábbi reakciókat! A króm (VIb csoport) és legfontosabb ionjai A króm fontosabb kationjai és anionjai vizes közegben: (Cr 2 krómo ion)* 2 CrO 4 kromát Cr 3 krómi ion 2 Cr 2 O 7 dikromát * a króm(ii)-ionok nem stabilak vizes közegben, mivel erős redukálószerek. A levegő oxigénje gyorsan oxidálja őket króm(iii)-ionokká. A króm(iii)-ionok reakciói, Cr 3 A króm(iii)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M króm(iii)-klorid, CrCl 3 vagy króm(iii)-szulfát, Cr 2 (SO 4 ) 3 oldatot. 1. Amónia oldat: kocsonyás króm(iii)-hidroxid csapadék válik le, amely hidegen kis mértékben oldódik a reagens feleslegében króm(iii)-hexaammin-ionok keletkezése közben, ami az oldat színét megváltoztatja. (Ahhoz, hogy a króm(iii)-hidroxidot teljesen leválasszuk, az oldatot fel kell forralni és nem szabad a reagenst feleslegben használni.) Cr 3 3 NH 3 3 H 2 O Cr(OH) 3 3 NH 4 Ammóniumsók jelenlétében a reagens feleslege a csapadékot ammin-komplex képződése közben könnyen oldja. Cr(OH) 3 6 NH 3 [Cr(NH 3 ) 6 ] 3 3 OH 2. Nátrium-hidroxid oldat: króm(iii)-hidroxid csapadék keletkezik: Cr 3 3 OH Cr(OH) 3 A reagens feleslegében a csapadék könnyen oldódik tetrahidroxo-kromát(iii)-ionok keletkezése közben: Cr(OH) 3 OH [Cr(OH) 4 ] Ha az oldathoz hidrogén-peroxidot adunk, a króm(iii) kromáttá oxidálódik: 2 [Cr(OH) 4 ] 3 H 2 O 2 2 OH 2 CrO H2 O A felesleges hidrogén-peroxid forralással történő eltávolítása után a kromátionok valamely jellemző reakciójuk alapján azonosíthatók (lásd a következő oldalakon).

4 4. Ammónium-szulfid oldat: króm(iii)-hidroxid csapadék keletkezik: 2 Cr 3 3 S 2 6 H 2 O 2 Cr(OH) 3 3 H 2 S 5. Kromát teszt. A króm(iii)-ionok kromáttá oxidálhatók és a kromátionok azonosíthatók jellemző reakcióik alapján. 1. A króm(iii)-ionok oxidálása kromáttá: egyik legjobb módszer erre a célra az, ha króm(iii)-ionok oldatához először feleslegben nátrium-hidroxidot, majd néhány ml 3%-os hidrogén-peroxid oldatot adunk. 2 [Cr(OH) 4 ] 3 H 2 O 2 2 OH 2 CrO H2 O A H 2 O 2 feleslegét néhány perces forralással eltávolíthatjuk az oldatból. 2. A kromát ionok azonosítása: a. Bárium-klorid teszt. Az oldat ecetsavval történő megsavanyítása után bárium-klorid hatására báriumkromát csapadék válik le: Ba 2 CrO 4 2 BaCrO4 b. Króm(VI)-peroxid (króm-pentoxid) teszt. A króm-pentoxid keletkezik, ha az eredeti oldatot híg kénsavval megsavanyítjuk, 2-3 ml étert vagy amilalkoholt, végül hidrogén-peroxidot adunk hozzá. A króm-pentoxid a szerves fázisba extrahálható a kémcső gyengéd rázogatásával. CrO H 2 H2 O 2 CrO 5 3 H 2 O O O Cr O O O Vizes oldatban a króm-pentoxid színe gyorsan eltűnik, mert a króm-pentoxid króm(iii)- ionokra és oxigénre bomlik. A kromát- (CrO 4 2 ) és a dikromát- (Cr2 O 7 2 ) ionok reakciói A kromátok általában színes szilárd anyagok, melyek vízben oldva sárga oldatot eredményeznek. Híg ásványi savak jelenlétében a kromátok részben dikromátokká alakulnak és az oldat narancssárga színű lesz: 2 CrO H Cr2 O 7 2 H2 O A kromát és dikromát ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M kálium-kromát, vagy kálium-dikromát oldatot.

5 1. Bárium-klorid oldat: bárium-kromát csapadék válik le. Oldhatósági szorzat: L(BaCrO 4 )= 1,17x10 10 : CrO 4 2 Ba 2 BaCrO4 A csapadék nem oldódik vízben, nátrium-hidroxidban és ecetsavban, de oldódik ásványi savakban. Dikromát oldattal ugyanaz a csapadék keletkezik, de mivel a csapadék leválása közben erős sav képződik (lásd kromát - dikromát egyensúly) a kromát csapadék leválása csak részleges: Cr 2 O Ba 2 H2 O 2 BaCrO 4 2 H 2. Ezüst-nitrát oldat: semleges oldatból ezüst-kromát csapdék keletkezik, L(Ag 2 CrO 4 )= 1,12x10 12 : CrO Ag Ag2 CrO 4 Osszuk a csapadékos oldatot 4 részre: A csapadék oldódik híg salétromsavban és ammónia oldatban is, de nem oldódik ecetsavban. Sósav hatására a csapadék ezüst-kloriddá alakul, L(AgCl)= 1,77x10 10 : 2 Ag 2 CrO 4 2 H 4 Ag Cr 2 O 7 2 H2 O Ag 2 CrO 4 4 NH 3 2 [Ag(NH 3 ) 2 ] CrO 4 2 Ag 2 CrO 4 2 Cl 2 AgCl CrO Tömény dikromát oldattal az ezüst-dikromát is leválasztható, de vízzel forralva a csapadék átalakul a rosszabbul oldódó ezüst-kromáttá: Cr 2 O Ag Ag2 Cr 2 O 7 Ag 2 Cr 2 O 7 H 2 O Ag 2 CrO 4 CrO H 3. Ólom-acetát oldat: ólom-kromát csapadék keletkezik. Oldhatósági szorzat: L(PbCrO 4 )= 1,77x10 14 : CrO 4 2 Pb 2 PbCrO4

6 A csapadék nem oldódik ecetsavban, de oldódik híg salétromsavban és nátrium-hidroxid oldatban: 2 PbCrO 4 2 H 2 Pb 2 2 Cr 2 O 7 H2 O PbCrO 4 4 OH [Pb(OH) 4 ] 2 2 CrO 4 Mangán (VIIb csoport) és legfontosabb ionjai A mangán fontosabb ionjai vizes közegben oxidációfok kationok anionok 2 Mn 2 3 (Mn 3 )* 4 (Mn 4 )* 4 2 (MnO 4 vagy MnO3 )* 5 3 (MnO 4 )** 6 MnO 2 4 *** 7 MnO 4 * a mangán(iii)- és mangán(iv)-kation, valamint a manganát(iv)-anion nem stabil vizes közegben, mivel könnyen mangán(ii)-ionokká redukálhatók. ** nem stabil vizes közegben, diszproporcionálódik Mn(VII) és Mn(IV) vegyületté. *** stabil lúgos közegben, de az oldat semlegesítésére diszproporcionálódik. A mangán(ii)-ionok reakciói, Mn 2 A mangán(ii)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M mangán(ii)-klorid, vagy mangán(ii)-szulfát oldatot. 1. Nátrium-hidroxid oldat: mangán(ii)-hidroxid csapadék válik le. Oldhatósági szorzat: L(Mn(OH) 2, 25 C)= 2,06x10 13 : Mn 2 2 OH Mn(OH) 2 A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik savakban. A csapadék levegőn oxidálódik és lassan megbarnul, miközben hidratált mangán(iv)-dioxid keletkezik, MnO 2.yH 2 O ( (Mn(OH) 2 /MnO 2 )= 0,05 V): 2 Mn(OH) 2 O 2 2 MnO 2.H 2 O Oxidáló szerek, pl. hidrogén-peroxid hatására a csapadék azonnal hidratált mangán(iv)- dioxiddá alakul: Mn(OH) 2 H 2 O 2 MnO 2.H 2 O H 2 O

7 2. Ammónia oldat: semleges és ammóniumsóktól mentes oldatból mangán(ii)-hidroxid válik ki: Mn 2 2 NH 3 2 H 2 O Mn(OH) 2 2 NH 4 A csapadék levegőn oxidálódik, miközben hidratált mangán(iv)-dioxid keletkezik, MnO 2.yH 2 O. Ammóniumsók jelenlétében a reagens hatására csapadék nem válik le, de az oldatból oxidáció folytán lassan hidratált mangán-dioxid válik ki. NH 4 Cl NH 3 oldatban ugyanis az Mn(OH) 2 oldódik, de az oxidációkor keletkező MnO 2.H 2 O nem. 3. Ammónium-szulfid oldat: semleges, vagy gyengén lúgos oldatból mangán(ii)-szulfid csapadék válik ki, L(MnS, 25 C)= 4,65x10 14 : Mn 2 S 2 MnS A csapadék könnyen oldódik ásványi savakban és ecetsavban: MnS 2 H Mn 2 H 2 S 4. Nátrium-karbonát oldat: mangán(ii)-karbonát csapadék válik le, oldhatósági szorzat: L(MnCO 3, 25 C)= 2,24x A csapadék leválását ammóniumsók nem gátolják meg, ezért ammónium-karbonáttal is leválasztható anélkül, hogy a kémszer feleslegében oldódnék. Mn 2 2 CO 3 MnCO3 A csapadék oldódik híg ásványi savakban és ecetsavban.

8 Permanganátok, MnO 4 Az alkáli-permanganátok stabil vegyületek, melyek vízben oldva ibolyaszínű oldatot kapunk. Valamennyi alkáli-permanganát erős oxidálószer és oldódik vízben. A permanganátionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,01 M kálium-permanganát, KMnO 4 oldatot. 1. Hidrogén-peroxid. Ha híg kénsavas kálium-permanganát oldathoz hidrogén-peroxidot adunk az oldat elszíntelenedik és oxigén gáz fejlődik: (Mn 2 /MnO 4 )= 1,51 V (H 2 O 2 /O 2 )= 0,70 V 2 MnO 4 5 H2 O 2 6 H 5 O 2 2 Mn 2 8 H 2 O 2. Kálium-jodid oldat: kénsavas közegben jód képződése közben a permanganátot redukálja. 2 MnO 4 10 I 16 H 5 I 2 2 Mn 2 8 H 2 O A permanganát ionoknak igen erős oxidáló hatásuk van, de az oxidáció másképpen játszódik le savas és lúgos közegben. Ha kénsav helyett nátrium-hidroxidot adunk az oldathoz, a következő reakció megy végbe: 2 MnO 4 I H2 O 2 MnO 2 IO 3 2 OH A VIIIb csoport elemei (Fe, Co, Ni) és fontosabb ionjaik A vas, kobalt és nikkel fontosabb kationjai Fe 2 Co 2 Ni 2 Fe 3 (Co 3 )* * Kobalt(III)-ionok nem stabilak vizes közegben, de a kobalt(iii) komplexek már stabilak oldatban és kristályos formában is.

9 A vas(ii)-ionok reakciói, Fe 2 A vas(ii)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M vas(ii)-szulfát, vagy vas(ii)- ammónium-szulfát (Mohr só) oldatot. 1. Nátrium-hidroxid oldat: a levegő teljes kizárása mellett fehér vas(ii)-hidroxid csapadék keletkezik. Oldhatósági szorzat: L(Fe(OH) 2, 25 C)=4,87x A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik savakban. Levegőn a vas(ii)-hidroxid gyorsan oxidálódik vas(iii)-hidroxiddá, miközben a színe jellegzetesen változik. L(Fe(OH) 3, 25 C)= 2,64x Közönséges körülmények között egy piszkos-zöld csapadékként válik le, amely pl. hidrogénperoxiddal azonnal vas(iii)-hidroxiddá oxidálható. Fe 2 2 OH Fe(OH) 2 4 Fe(OH) 2 2 H 2 O O 2 4 Fe(OH) 3 2 Fe(OH) 2 H 2 O 2 2 Fe(OH) 3 2. Ammónia oldat: vas(ii)-hidroxid csapadék keletkezik. (Nagyobb mennyiségű ammónium ion jelenlétében csapadék nem válik le.) Fe 2 2 NH 3 2 H 2 O Fe(OH) 2 2 NH 4 3. Ammónium-szulfid oldat: semleges közegből vas(ii)-szulfid, FeS csapadék válik le, L(FeS, 25 C)= 1,59x10 19 : Fe 2 S 2 FeS A FeS könnyen oldódik savakban, kénhidrogén fejlődése közben. FeS 2 H Fe 2 H 2 S A nedves FeS csapadék levegőn oxidáció következtében bázikus vas(iii)-szulfáttá alakul: 4 FeS 9 O 2 2 Fe 2 O(SO 4 ) 2 4. Nátrium-karbonát oldat: a levegő kizárása mellett fehér vas(ii)-karbonát csapadék keletkezik, amely levegőn, majd vas(iii)-hidroxid képződése közben megbarnul: Fe 2 CO 3 2 FeCO3 4 FeCO 3 6 H 2 O O 2 4 Fe(OH) 3 4 CO 2

10 A vas(iii) ionok reakciói, Fe 3 A vas(iii)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M vas(iii)-klorid, FeCl 3 oldatot. Nátrium-hidroxid oldat: vas(iii)-hidroxid csapadék keletkezik, L(Fe(OH) 3, 25 C)= 2,64x A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de könnyen oldódik savakban. (Borkősav jelenlétében a csapadék nem választható le, mert a vas(iii)-ionok vízben oldódó stabil komplexet képeznek a tartarátionokkal.) Fe 3 3 OH Fe(OH) 3 A vas(iii)-hidroxid hevítve vas(iii)-oxiddá alakítható. A hevített oxid híg savakban nehezen oldódik, de tömény sósavval forralva feloldható. 2 Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 3 H 2 O Fe 2 O 3 6 H 2 Fe 3 3 H 2 O 2. Ammónia oldat: vas(iii)-hidroxid csapadék keletkezik, amely nem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik savakban. (Oldhatósági szorzata olyan kicsi (2,64x10 39 ), hogy még ammóniumionok jelenlétében is teljesen leválik ez eltérés a vas(ii)-ionoktól.) Fe 3 3 NH 3 3 H 2 O Fe(OH) 3 3 NH 4 3. Ammónium-szulfid oldat: semleges, vagy gyengén lúgos közegben csapadék keletkezik, amely a vas(ii)-szulfid és kén keveréke: 2 Fe 3 3 S 2 2 FeS S A vas(ii)-szulfid csapadék sósavban feloldódik és a fehér kén láthatóvá válik: FeS 2 H Fe 2 H 2 S Lúgos oldatból (ammónium szulfid meglúgosított oldatával) vas(iii)-szulfid keletkezik: 2 Fe 3 3 S 2 Fe 2 S 3

11 4. Ammónium-tiocianát oldat: gyengén savas oldatban jellegzetes elszíneződés észlelhető (eltérés a vas(ii)-ionoktól), a vízben csak nagyon kevéssé disszociáló vas(iii)-tiocianát keletkezése következtében. (A Fe(SCN) 3 molekulán kívül a komplex ionok egész sora keletkezik, a legegyszerűbb Fe(SCN) 2 komplex kationtól kezdve egészen a Fe(SCN) 6 3 komplex anionig.): Fe 3 3 SCN Fe(SCN) 3 A fluorid- és foszfát-ionok hatására a szín eltűnik (az oldat elszíntelenedik), mivel a tiocianáto komplexnél jóval stabilabb fluoro és foszfáto komplexek keletkeznek: Fe(SCN) 3 6 F [FeF 6 ] 3 3 SCN Fe(SCN) 3 3 PO 4 3 [Fe(PO4 ) 3 ] 6 3 SCN A kobalt(ii)-ionok reakciói, Co 2 A kobalt(ii)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M kobalt-nitrát, vagy kobalt-klorid oldatot. 1. Nátrium-hidroxid oldat: hideg oldatból kék színű bázisos kobalt(ii)-nitrát (vagy kobalt(ii)-klorid) csapadék válik ki: Co 2 OH NO 3 Co(OH)NO3 A csapadékos oldatot a kémszer feleslegével melegítve (vagy a kémszer feleslegével állás közben) a bázisos só átalakul rózsaszín kobalt(ii)-hidroxid csapadékká, oldhatósági szorzat: L(Co(OH) 2, 25 C)= 1,09x Co(OH)NO 3 OH Co(OH) 2 NO 3 A csapadék levegőn lassan, nátrium-hipoklorit hatására azonnal kobalt(iii)-hidroxiddá alakul: 4 Co(OH) 2 O 2 2 H 2 O 4 Co(OH) 3 2 Co(OH) 2 NaOCl H 2 O 2 Co(OH) 3 NaCl A kobalt(ii)-hidroxid csapadék könnyen oldódik ammónia oldatban vagy ammóniumsók tömény oldatában kobalt(ii)-hexaammin komplex keletkezése közben. Co(OH) 2 6 NH 3 [Co(NH 3 ) 6 ] 2 2 OH

12 2. Ammónia oldat: ammóniumsók távollétében kevés ammóniával bázisos só válik ki: Co 2 NH 3 H 2 O NO 3 Co(OH)NO3 NH 4 A reagens feleslege feloldja a csapadékot, kobalt(ii)-hexaammin komplex ionok keletkeznek: Co(OH)NO 3 6 NH 3 [Co(NH 3 ) 6 ] 2 NO 3 OH (A bázisos só kiválása nem történik meg, ha az oldat nagyobb mennyiségű ammóniumiont tartalmaz, mivel azonnal az amminkomplex képződik.) 3. Ammónium-szulfid oldat: semleges vagy gyengén lúgos oldatból kobalt(ii)-szulfid csapadék válik ki. (A csapadék nem oldódik sósavban vagy ecetsavban.) Co 2 S 2 CoS 4. Ammónium-tiocianát: ha kevés szilárd ammónium-tiocianátot adunk kobalt(ii) ionok semleges, vagy savas oldatához, az oldat színe megváltozik tetratiocianato-kobaltát(ii)- ionok keletkezése miatt: Co 2 4 SCN [Co(SCN) 4 ] 2 Ha amilalkoholos étert adunk az oldathoz, a szabad sav, H 2 [Co(SCN) 4 ] kiextrahálható a szerves fázisba. (A teszt érzékenyebb, ha az oldatot tömény sósavval megsavanyítjuk, mert ekkor az alábbi reakció jobbra, a szabad sav képződésének irányába tolódik. - Ha a kobalt(ii) ion tartalmú oldathoz nem szilárd NH 4 SCN-ot, hanem csak NH 4 SCN oldatot adtunk, a színváltozás a vizes oldatban nem mindig észlelhető, de amilalkoholos éter hozzáadására a szerves fázisban igen. ) 2 H [Co(SCN) 4 ] 2 H 2 [Co(SCN) 4 ]

13 A nikkel(ii)-ionok reakciói, Ni 2 A nikkel(ii)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M nikkelszulfát, vagy nikkel-klorid oldatot. 1. Nátrium-hidroxid oldat: nikkel(ii)-hidroxid csapadék keletkezik, oldhatósági szorzat: L(Ni(OH) 2, 25 C)= 5,47x Ni 2 2 OH Ni(OH) 2 A csapadék a reagens feleslegében nem oldódik és levegőn nem változik. A csapadék savakban és ammónia oldatban oldódik. Ni(OH) 2 2 H Ni 2 2 H 2 O Ni(OH) 2 6 NH 3 [Ni(NH 3 ) 6 ] 2 2 OH A nikkel(ii)-hidroxid csapadék nátrium-hipoklorit oldattal oxidálható nikkel(iii)-hidroxiddá: 2 Ni(OH) 2 ClO H 2 O 2 Ni(OH) 3 Cl (Hidrogén-peroxiddal (ellentétben a vas(ii)- és kobalt(ii)-hidroxiddal) a nikkel(ii)-hidroxid nem oxidálható, de a csapadék katalizálja a hidrogén-peroxid bomlását oxigénre és vízre.) 2. Ammónia oldat: kevés reagenssel nikkel(ii)-hidroxid csapadék keletkezik. Ni 2 2 NH 3 2 H 2 O Ni(OH) 2 2 NH 4 A csapadék a reagens feleslegében nikkel(ii)-hexaammin ionok képződése közben intenzív színváltozás közben oldódik (Ammóniumsók jelenlétében csapadék nem keletkezik, hanem azonnal a komplex alakul ki.) Ni(OH) 2 6 NH 3 [Ni(NH 3 ) 6 ] 2 2 OH 3. Ammónium-szulfid oldat: semleges vagy gyengén lúgos oldatból nikkel-szulfid csapadék válik le, L(NiS, 25 C)= 1,07x10 21 (Ha a reagenst feleslegben adjuk sötétbarna kolloid oldat keletkezik, amely nem szűrhető. Ha a kolloid oldatot forraljuk, a nikkel-szulfid kicsapódik és szűrhető lesz.) A csapadék nem oldódik sósavban és ecetsavban.: Ni 2 S 2 NiS

14 Az Ib csoport elemei (Cu, Ag, Au) és fontosabb ionjaik A réz, ezüst és arany fontosabb kationjai: (Cu ) * Ag (Au ) ** Cu 2 (Ag 2 )*** Au 3 * A réz(i) ionok nem stabilak vizes oldatban, könnyen diszproporcionálódnak, vagy oxidálódnak réz(ii)-vé pl. a levegő oxigénjének hatására. Réz(I) vegyületek színtelenek és a legnagyobb részük vízben oldhatatlan. ** Az Au(I) ionok rendkívül instabilak és könnyen diszproporcionálódnak Au és Au(III) ionokká. *** Az ion nem stabil vizes közegben, oxidálja a vizet, miközben redukálódik Ag(I) ionná. A réz(ii)-ionok reakciói, Cu 2 A réz(ii)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M réz-szulfát oldatot. 1. Kénhidrogén oldat: savas oldatból réz(ii)-szulfid csapadék válik le, oldhatósági szorzat: L(CuS, 25 C)= 1,27x (Semleges, vagy gyengén savanyú oldatból a CuS kolloidálisan válik le, ezért az oldatnak savasnak kell lennie, hogy jól szűrhető csapadékot kapjunk.) A csapadék nem oldódik sósavban, forró és híg kénsavban, nátrium-hidroxid oldatban, ammónium-szulfidban, nátrium-szulfidban és elhanyagolható mértékben oldódik poliszulfidokban. Cu 2 H 2 S CuS 2 H 2. Ammónia oldat: ha lassan adjuk az oldathoz, először bázisos réz-szulfát csapadék keletkezik: 2 Cu 2 SO NH3 2 H 2 O Cu(OH) 2.CuSO 4 2 NH 4 A csapadék oldódik a reagens feleslegében jellegzetes színváltozás közben, (réz(ii)- tetraammin komplex ionok képződése következtében): Cu(OH) 2.CuSO 4 8 NH 3 2 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2 SO OH (Ha az oldat ammónium sókat tartalmaz, a csapadék nem válik le, hanem azonnal amminkomplex keletkezik. - A reakció jellemző a réz(ii)-ionokra nikkel(ii)-ionok távollétében.)

15 3. Nátrium-hidroxid oldat: hideg oldatban réz(ii)-hidroxid csapadék keletkezik: Cu 2 2 OH Cu(OH) 2 A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik ammónia oldatban: Cu(OH) 2 4 NH 3 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2 2 OH Ha a csapadékot hevítjük, vízvesztéssel fekete réz(ii) oxiddá alakul: Cu(OH) 2 CuO H 2 O 4. Kálium-jodid oldat: fehér réz(i)-jodid csapadék keletkezik (oldhatósági szorzat: L(CuI, 25 C)= 1,27x10 12 ), de az oldat intenzív barna színű a trijodid ionok keletkezése következtében (a keletkező jód oldódik a reagens feleslegében): 2 Cu 2 5 I 2 CuI I 3 Ha nátrium-tioszulfátot adunk feleslegben a csapadékos oldathoz, a trijodidionok redukálódnak színtelen jodidionokká és a csapadék színe láthatóvá válik: I 3 2 S2 O I S4 O Lángfestés: zöld színűre festi a Bunsen-lángot. Az ezüst(i)-ionok reakciói, Ag Az ezüst(i)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M ezüst(i)-nitrát oldatot. 1. Híg sósav (vagy klorid oldat): ezüst-klorid csapadék válik le, oldhatósági szorzat: L(AgCl, 25 C)= 1,77x Ag Cl AgCl Nátrium-tioszulfát oldat az AgCl csapadékot oldja komplex ionok keletkezése közben: AgCl 2 S 2 O 3 2 [Ag(S2 O 3 ) 2 ] 3 Cl

16 2. Kénhidrogén oldat: semleges vagy savas közegben ezüst-szulfid csapadék válik le, oldhatósági szorzat: L(Ag 2 S, 25 C)= 6,69x Ag H 2 S Ag 2 S 2 H 3. Ammónia oldat: ezüst-oxid csapadék keletkezik (A reakció egyensúlyra vezet, így az ezüst-oxid kicsapódása nem teljes): 2 Ag 2 NH 3 H 2 O Ag 2 O 2 NH 4 A csapadék oldódik híg salétromsavban és a reagens feleslegében is: Ag 2 O 2 HNO 3 2 Ag 2 NO 3 H2 O Ag 2 O 4 NH 3 H 2 O 2 [Ag(NH 3 ) 2 ] 2 OH 4. Nátrium-hidroxid oldat: ezüst-oxid csapadék válik le: 2 Ag OH Ag 2 O H 2 O A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében. A csapadék oldódik ammónia oldatban és salétromsavban is: Ag 2 O 4 NH 3 H 2 O 2 [Ag(NH 3 ) 2 ] 2 OH Ag 2 O 2 HNO 3 2 Ag 2 NO 3 H2 O 5. Kálium-jodid oldat: ezüst-jodid csapadék válik ki az oldatból, oldhatósági szorzat: L(AgI, 25 C)= 8,51x Ag I AgI A csapadék nem oldódik híg vagy tömény ammónia oldatban, de könnyen oldódik nátriumtioszulfát oldatban: AgI 2 S 2 O 3 2 [Ag(S2 O 3 ) 2 ] 3 I

17 6. Nátrium-karbonát oldat: ezüst-karbonát csapadék keletkezik, oldhatósági szorzat: L(Ag 2 CO 3, 25 C)= 8,45x Ag CO 3 2 Ag2 CO 3 A csapadék oldódik salétromsavban és ammónia oldatban: Ag 2 CO 3 2 HNO 3 2 Ag 2 NO 3 CO2 H 2 O Ag 2 CO 3 4 NH 3 2 [Ag(NH 3 ) 2 ] CO 3 2 Ha az oldatot forraljuk, az ezüst-karbonát csapadék elbomlik és ezüst-oxid csapadék keletkezik: Ag 2 CO 3 Ag 2 O CO 2 A IIb csoport elemei (Zn, Cd, Hg) és fontosabb ionjaik A cink, kadmium és higany fontosabb kationjai Zn 2 Cd 2 Hg 2 2 Hg 2 A cink(ii)-ionok reakciói, Zn 2 A cink(ii)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M cink(ii)-szufát oldatot. 1. Kénhidrogén oldat: savas közegben (ph: 0 6) csapadék nem válik ki, semleges közegben is csak részben válik ki kolloidális eloszlású cink-szulfid. Lúgos közegben, pl. nátrium-acetátos oldatban a cink(ii)-szulfid kicsapódása csaknem teljes. Oldhatósági szorzat: L(ZnS, 25 C)= 2,93x Zn 2 H 2 S ZnS 2 H A cink-szulfid a lúgos tetrahidroxo-cinkát oldatból is kiválik: [Zn(OH) 4 ] 2 H 2 S ZnS 2 OH 2 H 2 O

18 2. Ammónium-szulfid: semleges vagy lúgos oldatból cink-szulfid csapadék válik ki: Zn 2 S 2 ZnS A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, ecetsavban és lúgokban, de oldódik híg ásványi savakban. 3. Ammónia oldat: cink-hidroxid csapadék keletkezik (oldhatósági szorzat: L(Zn(OH) 2, 25 C)= 6,86x10 17 ): Zn 2 2 NH 3 2 H 2 O Zn(OH) 2 2 NH 4 A csapadék könnyen oldódik a reagens feleslegében és ammóniumsó oldatokban cink(ii)- tetraammin-ionok keletkezése közben: Zn(OH) 2 4 NH 3 [Zn(NH 3 ) 4 ] 2 2 OH 4. Nátrium-hidroxid: kocsonyás cink(ii)-hidroxid csapadék keletkezik: Zn 2 2 OH Zn(OH) 2 A csapadék oldódik savakban és a reagens feleslegében is: Zn(OH) 2 2 H Zn 2 2 H 2 O Zn(OH) 2 2 OH [Zn(OH) 4 ] 2 A kadmium(ii)-ionok reakciói, Cd 2 A kadmium(ii)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M kadmium(ii)-szufát oldatot. 1. Kénhidrogén oldat: savas közegben kadmium-szulfid csapadék válik le. Oldhatósági szorzat: L(CdS, 25 C)= 1,40x Cd 2 H 2 S CdS 2 H A reakció reverzibilis. Ha az erős sav koncentrációja nagyobb, mint 0,5 M, a csapadék kiválása nem teljes. Ugyanezen okok miatt tömény savak oldják a csapadékot.

19 2. Ammónia oldat: ha a reagenst cseppenként adjuk, kadmium(ii)-hidroxid csapadék keletkezik. Oldhatósági szorzat: L(Cd(OH) 2, 25 C)= 5,27x10 15 : Cd 2 2 NH 3 2 H 2 O Cd(OH) 2 2 NH 4 A csapadék oldódik savakban, amikor az egyensúly balra tolódik. A reagens feleslege ugyancsak oldja a csapadékot színtelen kadmium(ii)-tetraammin komplex ionok képződése közben (eltérés a bizmut(iii)-tól): Cd(OH) 2 4 NH 3 [Cd(NH 3 ) 4 ] 2 2 OH 3. Nátrium-hidroxid oldat: kadmium(ii)-hidroxid csapadék keletkezik, ami nem oldódik a reagens feleslegében. Híg savak a csapadékot oldják. Cd 2 2 OH Cd(OH) 2 A higany(i)-ionok reakciói, Hg 2 2 A higany(i)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M higany(i)- nitrát oldatot, ami a hidrolízis visszaszorítására kevés salétromsavat tartalmaz. 1. Híg sósav, vagy oldható kloridok: higany(i)-klorid csapadék válik ki (kalomel). Oldhatósági szorzat: L(Hg 2 Cl 2, 25 C)= 1,45x Hg Cl Hg2 Cl 2 A csapadék oldhatatlan híg savakban. Ammónia oldattal a csapadék reagál és higany(ii)-amidoklorid és fémhigany keverékéből álló csapadék keletkezik. A higany(ii)-amidoklorid fehér színű csapadék, de a finom eloszlású higany miatt fekete (a reakció során a higany(i) diszproporcionálódik higany(ii)-vé és fémhigannyá): Hg 2 Cl 2 2 NH 3 Hg Hg(NH 2 )Cl NH 4 Cl 2. Kénhidrogén oldat: semleges vagy híg savas közegben csapadék keletkezik, ami higany(ii)-szulfid és fémhigany keveréke. Mivel a higany(ii)-szulfid oldhatósági szorzata rendkívül kicsi (6,44x10 53 ), a reakció nagyon érzékeny. Hg 2 2 H2 S Hg HgS 2 H

20 3. Ammónia oldat: csapadék keletkezik, ami bázisos higany(ii)-amidonitrát és fémhigany keveréke. (Maga a higany(ii)-amidonitrát fehér csapadék.) 2 Hg 2 2 NO3 4 NH3 H 2 O 2 Hg HgO.Hg(NH 2 )NO 3 3 NH 4 4. Nátrium-hidroxid: higany(i)-oxid csapadék keletkezik. Hg OH Hg2 O H 2 O A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de jól oldódik híg salétromsavban. Ha a csapadékos oldatot forraljuk, a higany diszproporcionálódik és a csapadék megszürkül, miközben higany(ii)-oxid és fémhigany keletkezik: Hg 2 O HgO Hg 5. Kálium-jodid oldat: ha a reagenst lassan adjuk hideg oldathoz, zöld színű higany(i)-jodid csapadék keletkezik: Hg I Hg2 I 2 Ha a reagenst feleslegben adjuk, a higany(i) diszproporcionálódik és vízben oldódó tetrajodomerkurát(ii)-ionok és fekete, finom eloszlású fémhigany csapadék keletkezik: Hg 2 I 2 2 I [HgI 4 ] 2 Hg Ha a higany(i)-jodid csapadékot vízzel forraljuk, a higany diszproporcionálódik és vörös higany(ii)-jodidból és fekete, finom eloszlású higanyból álló csapadék keletkezik: Hg 2 I 2 HgI 2 Hg...

21 A higany(ii)-ionok reakciói, Hg 2 A higany(ii) ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M higany(ii)-nitrát oldatot. 1. Kénhidrogén oldat: gyengén savanyú oldatból higany(ii)-szulfid csapadék válik le. Oldhatósági szorzat: L(HgS, 25 C)= 6,44x Hg 2 H 2 S HgS 2 H Híg sósav jelenlétében először egy fehér higany(ii)-kloroszulfid, (HgCl 2 ) x.(hgs) y csapadék válik le, amely elbomlik, ha több kénhidrogént vezetünk az oldatba és higany(ii)-szulfid csapadék keletkezik: 3 Hg 2 2 Cl 2 H 2 S Hg 3 S 2 Cl 2 4 H Hg 3 S 2 Cl 2 H 2 S 3 HgS 2 H 2 Cl (A HgS csapadék nem oldódik vízben, forró és híg salétromsavban, alkáli-hidroxidokban vagy ammónium-szulfidban.) 2. Ammónia oldat: változó összetételű, bázisos higany(ii)-amidonitrát csapadék válik ki, ami tulajdonképpen higany(ii)-oxid és higany(ii)- amidonitrát keveréke: 2 Hg 2 NO 3 4 NH3 H 2 O HgO.Hg(NH 2 )NO 3 3 NH 4 2. Nátrium-hidroxid oldat: ha a reagenst lassan adjuk az oldathoz, barnásvörös változó összetételű csapadék válik le. Ha sztöchiometrikus mennyiségű nátrium-hidroxidot adunk, a csapadék sárga lesz és higany(ii)-oxid keletkezik. (A csapadék nem oldódik a nátriumhidroxid feleslegében. A csapadék savakban oldódik.) Hg 2 2 OH HgO H 2 O 4. Kálium-jodid oldat: ha a reagenst lassan adjuk az oldathoz higany(ii)-jodid csapadék keletkezik, L(HgI 2, 25 C)= 2,82x10 29 : Hg 2 2 I HgI 2 A csapadék oldódik a reagens feleslegében tetrajodo-merkurát(ii) ionok keletkezése közben: HgI 2 2 I [HgI 4 ]