CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH pptx

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

Giới thiệu hệ thống các phân tích
định tính
•
Hệ thống phân tích sunfua
–
Phân tích được hầu hết các ion
–
Độc hại
•
Hệ thống phân tích photphat - amoniac
•
Hê thống phân tích axit – bazơ
–
Được sử dụng rộng rãi
–
Được áp dụng trong chương này

HỆ THỐNG PHÂN TÍCH
AXIT-BAZƠ
Nhóm Thuốc thử nhóm Các cation thuộc
nhóm
Sản phẩm tạo
thành sau khi tác
dụng với thuốc
thử nhóm
Nhóm axit
Nhóm I HCl loãng Ag

+
, Pb
2+
, Hg
2
2+
AgCl , PbCl
2
,
Hg
2
Cl
2
Nhóm II H
2
SO
4
loãng Ba
2+
, Ca
2+
, Sr
2+

(Pb
2+
)
BaSO
4
, SrSO

4
,
CaSO
4
, PbSO
4

Nhóm bazơ
NhómIII NaOHdư + H
2
O
2
Al
3+
, Cr
3+
, Zn
2+
,… AlO
2
2-
, CrO
4
2-
,
ZnO
2
2-
,
Nhóm IV NH4OHdư Fe

3+
, Bi
3+
, Mn
2+
,
Mg
2+

Fe(OH)
3
, Bi(OH)
3
,
Mn(OH)
2
,Mg(OH)
2

Nhóm V NH4OHdư Cu
2+
, Cd
2+
, Hg
2+
,
Co
2+
, Ni
2+

Các phức amiacat
[Me(NH
3
)
4
]
2+

NhómVI Không có thuốc
thử nhóm
Na
+
, K
+
, NH
4
+


Phân tích định tính cation nhóm 1
•
Đặc tính chung của cation nhóm 1
•
Thuốc thử chung của nhóm 1
•
Phân tích hệ thống cation nhóm 1

Đặc tính chung của cation nhóm 1
•

Nhóm 1 cation gồm : Ag+ ; Hg
2
2+; Pb2+, các nguyên tố này nằm trong các nhóm khác nhau của hệ thống
tuần hoàn. Chúng có 18 electron ở lớp ngoài cùng hoặc (18 + 2) electron ở 2 lớp ngoài cùng, đó là nguyên
nhân tại sao chúng lại tác dụng giống nhau đối với các ion halozenua.

Thuốc thử chung của nhóm 1
•
Các cation nhóm 1 phản ứng với HCl tạo kết tủa clorua màu trắng và HCl được xem như là thuốc thử nhóm cho các ion nhóm 1.
AgNO
3
+ HCl → AgCl ↓ + HNO
3
Pb(NO
3
)
2
+ 2 HCl → PbCl
2
↓ + 2 HNO
3

Hg
2
(NO
3
)
2
+ 2 HCl → Hg
2

Cl
2
↓ + 2 HNO
3

•
Các kết tủa của AgCl, Hg
2
Cl
2
và PbCl
2
có độ tan trong nước không giống nhau . AgCl và Hg
2
Cl
2
không tan trong nước nóng còn PbCl
2
tan
trong nước nóng. Ta có thể lợi dụng tính chất này để tách riêng PbCl
2
ra khỏi hỗn hợp cation nhóm 1.
•
Trong dung dịch NH
3
, kết tủa Hg
2
Cl
2
↓ sẽ hoá đen do tạo thành NH

2
HgCl + Hg
•
Kết tủa AgCl không tan trong axit vô cơ loãng và dung dịch kiềm nhưng tan trong NH
3
, ( NH
4
)
2
CO
3
, Na
2
S
2
O
3
và KCN do tạo phức tan.
•
AgCl và PbCl
2
tan được trong dung dịch HCl đậm đặc, nhất là khi đun nóng. Nhưng khi pha loãng dung dịch này, kết tủa lại xuất hiện.
•
Kết tủa Hg
2
Cl
2
↓ chỉ tan trong HNO
3
đặc và nước cường thuỷ

Một số thuốc thử thường dùng
Dùng thuốc thử KI hay KBr:
•
Ag+ + I- = AgI ↓ vàng
•
Ag+ + Br-=AgBr↓vàng nhạt
•
Hg
2
2+ + 2I- = Hg
2
I
2
↓xanh lục
•
Pb2+ + 2I- = PbI
2
↓ vàng
Dùng thuốc thử H
2
SO
4
loãng
Pb2+ + SO
4
2- = PbSO
4
↓ (trắng tinh
thể)

Chỉ có Pb2+ kết tủa

•
Dùng thuốc thử NaOH hay KOH :
Ag+ + OH = Ag(OH) ↓ màu trắng
–
AgOH bị phân hủy rất nhanh:
–
2AgOH = Ag
2
O↓đen + H
2
O
–
Ag
2
O không tan trong kiềm dư,
nhưng dễ tan trong HNO
3
,
NH
4
OH và bị ánh sáng phân
hủy thành Ag kim loại.
Pb2+ + 2OH-  Pb(OH)
2
↓ trắng
–
Pb(OH)
2

↓ tan trong NaOH dư
do tạo thành plombit PbO
2
2-
Hg
2
2+ + 2OH- → Hg
2
O ↓ + H
2
O
•
Dùng thuốc thử là dung dịch NH3 :
2Ag+ +2NH
4
OH=Ag
2
O↓+ NH
4
++ H
2
O,
kết tủa Ag2O tan trong thuốc thử dư
Ag
2
O + 2NH
4
OH = 2[Ag(NH
4
)

2
]OH + 3H
2
O
2Hg
2
(NO
3
)
2
+ 4NH
3
+ H
2
O = (NH
2
Hg
2
O)NH
3
↓ =
2Hg0 ↓ + 3NH
4
NO
3
trong thuốc thử dư :
Pb(NO3)2 + NH4OH = PbOHNO3 ↓ + NH 4NO3

Ag+(aq) + Cl-(aq) <==> AgCl(s)
2Ag+(aq) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) <==> Ag2O(s) + 2NH4+(aq) + H2O(l)

AgCl(s) + 2NH
3
(aq) <==> [Ag(NH
3
)
2
]
+
(aq) + Cl
-
(aq)

2Ag
+
(aq) + 2OH
-
(aq) <==> Ag
2
O(s) + H
2
O(l)



Pb
2+
(aq) + 2Cl
-
(aq) <==> PbCl
2

(s)



PbCl
2
(s) + 2Cl
-
(aq) <==> [PbCl
4
]
2-
(aq)



Pb
2+
(aq) + SO
4
2-
(aq) <==> PbSO
4
(s)

PbSO
4
(s) + 4OH
-
(aq) <==> [Pb(OH)

4
]
2-
(aq) + SO
4
2-
(aq)
PbSO
4
(s) + 2CH
3
CO
2
-
(aq) <==> Pb(CH
3
CO
2
)
2
(aq) + SO
4
2-
(aq)


Hg
2
2+
(aq) + 2Cl

-
(aq) <==> Hg
2
Cl
2
(s)

Hg
2
Cl
2
(s) + 2NH
3
(aq) > Hg(l) + HgNH
2
Cl(s) + NH
4
+
(aq) + Cl
-
(aq)

2Hg
2
2+
(aq) + 4NH
3
(aq) + NO
3
-

(aq) + H
2
O(l)
> 2Hg(l) + Hg
2
ONH
2
NO
3
(s) + 3NH
4
+
(aq)

Hg
2
2+
(aq) + 2OH
-
(aq) > Hg(l) + HgO(aq) + H
2
O(l)





Phân tích hệ thống cation nhóm 1
Dung dịch phân tích + HCl loãng; Li tâm
Kết tủa 1 + H

2
O

đun sôi, lọc nóng Nước lọc 1
Nước lọc 2 + KI (hoặc K
2
CrO
4
) Kết tủa 2 + NH
4
OH
PbI
2
↓ vàng (hoặc PbCrO
4
↓ vàng)
Kết tủa đen xám Hg +
NH
2
HgCl↓
Nước lọc 3 + HNO
3
AgCl↓ trắng

Phân tích định tính cation nhóm 2
•
Đặc tính chung của cation nhóm 2
•
Thuốc thử chung của nhóm
•

Phân tích hệ thống cation nhóm 2

Đặc tính chung của cation nhóm 2
Nhóm 2 cation gồm: Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ là những nguyên tố thuộc nhóm hai trong hệ thống tuần hoàn, chúng có
đầy đủ số electron lớp ngoài là 8, đó là cơ sở để chúng có những tính chất đinh tính gần giống nhau. Hoạt tính
hoá học của chúng tăng từ Ca đến Ba. Các ion của chúng trong dung dịch nước đều không giống nhau.

Thuốc thử chung của nhóm
•
Thuốc thử của nhóm là H
2
SO
4
loãng và các muối sunfat
M2+ + H
2
SO
4
= BaSO
4
↓ + 2H+
•
Các kết tủa này không tan trong các axit vô cơ cũng như hưu cơ
BaSO4 SrSO4 CaSO4
•
S (g/L) 0,0025 0,097 2,0
•
Tt 1,1.10 -10 3.10-7 2.10-4

Dùng thuốc thử CO

3
2-
BaCO
3
+ 2HCl = BaCl
2
+ H
2
O + CO
2
↑
SrCO
3
+2HNO
3
= Sr(NO
3
)
2
+ H
2
O +CO
2
↑
CaCO
3
+ 2CH
3
COOH = Ca(CH
3

COO)
2
+ H
2
O + CO
2
↑
Độ tan của các kết tủa BaCO
3
, SrCO
3
và CaCO
3
trong nước xấp xỉ như nhau (6,9 . 10-6 mol/L; Tt CaCO
3
= 4,8 .
10-9)

Dùng thuốc thử CrO
4
2-
•
Tạo kết tủa tinh thể màu vàng BaCrO
4
, SrCrO
4
ít tan trong nước (độ tan của chúng là S (BaCrO
4
) = 1,55.10-5 mol/L; S (SrCrO
4

)= 4,0.10-4mol/L).
•
Ba2+ + CrO
4
2- = BaCrO
4
↓
•
Sr2+ + CrO
4
2- = SrCrO
4
↓
•
Nếu đun nóng dung dịch trước khi thêm thuốc thử thì sẽ thu được kết tủa có tinh thể lớn dễ lọc.
•
Ca2+ không tạo được kết tủa với K
2
CrO
4
vì cromat canxi tan nhiều trong nước (S CaCrO
4
= 1,15 gmol/L)
•
Ngoài ra, ta có thể sử dụng các dicromat tan làm thuốc thử thay cho các cromat tan . Dưới tác dụng của K
2
Cr
2
O
7

lên hỗn hợp các cation nhóm 2 thì kết
tủa BaCrO
4
được tạo thành, Sr2+ và Ca2+ còn nằm lại trong dung dịch và không ảnh hưởng đến việc tím Ba2+.

Ba
2+
(aq) + HSO
4
-
(aq) <==> BaSO
4
(s) + H
+
(aq)
Ba
2+
(aq) + SO
4
2-
(aq) <==> BaSO
4
(s)

Ba
2+
(aq) + CO
3
2-
(aq) <==> BaCO

3
(s)

Ba
2+
(aq) + CrO
4
2-
(aq) <==> BaCrO
4
(s)



2BaCrO
4
(s) + 2H
+
(aq) <==> 2Ba
2+
(aq) + Cr
2
O
7
2-
(aq) + H
2
O(l)

Ba
2+
(aq) + C
2
O
4
2-
(aq) + H
2
O(l) <==> BaC
2
O
4
.H
2
O(s)



Sr
2+
(aq) + SO
4
2-
(aq) <==> SrSO
4
(s)

Sr
2+

(aq) + CrO
4
2-
(aq) <==> SrCrO
4
(s)

Sr
2+
(aq) + C
2
O
4
2-
(aq) <==> SrC
2
O
4
(s)

SrC
2
O
4
(s) + 2H
+
(aq) <==> Sr
2+
(aq) + H
2

C
2
O
4
(aq)


Sr
2+
(aq) + CO
3
2-
(aq) <==> SrCO
3
(s)


Sơ đồ phân tích
nhóm II
Ca
2+
, Ba
2+
, Sr
2+
Ca
2+
, Sr
2+
BaCrO

4
kt vàng)
SrSO
4
↓( trắng)
+ CH
3
COOH + K
2
CrO
4
Ca
2+
CaC
2
O
4
↓( trắng)
+ (NH
4
)
2
C
2
O
4
Ly tâm
Ly tâm
+(NH
4

)
2
SO
4bh
+ t
0
C

Phân tích định tính cation nhóm 3
•
Đặc tính chung của cation nhóm 3
•
Thuốc thử chung của nhóm 3
•
Phân tích hệ thống cation nhóm 3

Đặc tính chung của cation nhóm 3
•
Cation nhóm 3 gồm Al3+ , Zn2+ , Cr3+ tương ứng với những nguyên tố là những kim loại lưỡng tính, khi tác dụng với dung dịch kiềm tạo
thành các hydroxyt lưỡng tính kết tủa. Các kết tủa này tan trong dung dịch kiềm đặc dư.
•
Nhôm đứng ở phía đầu chu kỳ III của hệ thống tuần hoàn, có lớp sát lớp ngoài cùng và lớp ngoài cùng khi bão hoà gồm 8 electron . Các nguyên
tố khác được sắp xếp ở phần giữa của chu kỳ lớn thứ tư, ở chúng có sự điền tiếp các electron vào lớp thứ 3 từ 8 đến 18 electron.
•
Crôm là nguyên tố chuyển tiếp. Nó đứng ở nửa chu kỳ 4, cuối hàng chẵn và có một số tính chất khác với tất cả các cation còn lại của nhóm này.
Nó biểu hiện khả năng tạo phức. Hydroxyt hydrat hoá của crom có những tính chất rất gần với hydroxyt hydrat hoá của nhôm
•
Kẽm được sắp xếp ở nửa thứ hai của chu kỳ lớn thứ 4 và có lớp sát lớp ngoài là 18 electron. Nhôm và kẽm có số oxy hoá không đổi, còn các
nguyên tố còn lại trong nhóm có số oxy hoá thay đổi tuỳ theo môi trường, vào nhiệt độ .v.v