A. MỞ ĐẦU.............................................................................................................2
B. NỘI DUNG.........................................................................................................3
Chương 1. Tổng quan............................................................................................3
1. Các phương pháp định tính...........................................................................3
2. Một số kỹ thuật phân tích định tính..............................................................4
Chương 2. Nội Dung.............................................................................................6
1. Phân tích các cation nhóm I Ag+, Pb2+ và Hg22+:...........................................8
2. Phân tích các cation nhóm II: Ba2+, Sr2+, Ca2+ (Pb2+)..................................14
3. Phân tích các cation nhóm III: Al3+, Cr3+,Sn2+, Sn4+, Zn2+...........................17
4. Phân tích các cation nhóm IV : Fe3+, Sb5+, Mn2+, Bi3+, Mg2+.......................19
5. Phân tích các cation nhóm V: Cu2+, Co2+, Ni2+, Cd2+, Hg2+.........................21
C. KẾT LUẬN.......................................................................................................23
TÀI LIỆU KHAM KHẢO:.....................................................................................24
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
A. MỞ ĐẦU
Hoá học phân tích là khoa học về các phương pháp xác định thành phần định tính và
thành phần định lượng của các chất và hỗn hợp của chúng.
Hoá học phân tích nghiên cứu lí thuyết về các vấn đề chung của phân tích, về các
phương pháp phân tích hoá học, phát triển các phương pháp phân tích đã có, hoàn thiện
chúng và xây dựng các phương pháp mới nhằm đáp ứng các yêu cầu phát triển của các
khoa học và các ngành khoa học khác.
Sự phân tích các chất được tiến hành với mục đích xác định thành phần định tính hoặc
định lượng chúng.
Phân tích định tính, ta xác định được chất hay mẫu phân tích gồm những nguyên tố
hoá học nào, những ion, những nhóm nguyên tử hoặc phân tử nào hoặc các phần tử nào
tham gia vào thành phần phân tích.
Phân tích định tính thường dựa vào sự chuyển chất phân tích thành một chất mới nào đó
có những tính chất đặc trưng như có màu, có trạng thái vật lí xác định, có cấu trúc tinh
thể hoặc vô định hình, có mùi đặc trưng... khi đó chuyển biến hoá học xảy ra gọi là phản
ứng phân tích định tính và các chất gây ra sự chuyển hoá đó gọi là thuốc thử.
Với mục đích nhằm phục vụ cho việc học bộ môn Hóa phân tích 1 và các môn chuyên
ngành sau này, nhóm chúng em đã chọn đề tài “Thiết kế phương pháp nhận biết và tách
các ion trong hỗn hợp Ag, Cu(II), Ba, Al, Fe(III) theo 2 dạng sơ đồ khối và bảng” để
nghiên cứu.
Trong quá trình làm đề tài chúng em còn gặp nhiều khó khăn về việc tìm kiếm thông
tin, tư liệu phục vụ cho việc nghiên cứu, thiếu thốn về thời gian. Do đó, trong đề tài này
không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy có ý kiến đóng góp để đề tài của chúng
em được hoàn thiện hơn.
B.NỘI DUNG
Chương 1.
Tổng quan
1. Các phương pháp định tính
Mục đính của phân tích định tính là xác định thành phần nguyên tố và phân tử của mẫu
đem phân tích. Để đạt được mục đích đó ta sử dụng các phương pháp hoá học, vật lí và
Trang 2
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
hoá lí. Trong các phương pháp phân tích định tính đó để phát hiện, nhận biết sự có mặt
của một nguyên tố, một chất ( dưới dạng ion hoặc phân tử) ta sử dụng các tính chất vật lí
hoặc hoá học đặc trưng của chất đó. Sau đây chúng ta đề cập đén các phương pháp phân
tích hóa học
Phản ứng phân tích là phản ứng giữa chất cần phân tích và thuốc thử nào đó dung để xác
định định tính chất đó. Yêu cầu đối với phản ứng phân tích định tính là phải có hiệu ứng
nhất định như: tạo thành các sản phẩm đặc trưng có màu, mùi đặc biệt hay tạo các chất
khí, chất kết tủa, đặc biệt kết tủa có màu
Các phản ứng hoá học gây ra các dấu hiệu phân tích gọi là phản ứng phân tích định tính.
Các hoá chất được dùng dưới dạng rắn hoặc dung dịch để gây ra các phản ứng phân tích
gọi là thuốc thử phân tích.
2. Một số kỹ thuật phân tích định tính
a. Làm sạch dụng cụ thí nghiệm
Những dụng cụ thủy tinh như chai, lọ, ống nhỏ giọt, ống nghiệm…trước khi dùng
phân tích phải được rửa rất sạch. Bình được xem như đã sạch nếu ngấn nước trong bình
đều đặn và trên thành bình không còn những giọt nước.
Nói chung, các dụng cụ thủy tinh đã sạch, trước khi sử dụng được rửa bằng nước
máy và tráng 2, 3 lần bằng nước cất. Sau khi sử dụng để phân tích cũng phải được rửa rất
sạch, treo ngược trên giá ( đáy lên trên, miệng xuống dưới ) cho tới khô.
Để làm sạch các dụng cụ thủy tinh, có một số dung dịch rửa sau:
- Dung dịch xà phòng nóng: hòa tan một ít xà phòng trong nước nóng.
- Dung dịch kiềm pemanganat: hòa tan 5g KMnO 4 trong 100ml dung dịch kiềm
kali 10% nóng.
- Dung dịch hỗn hợp sunfôcrômic: hòa tan 15g K2Cr2O7 đã được nghiền nhỏ trong
100ml nước nóng, làm lạnh dung dịch rồi vừa khuấy liên tục, vừa thêm rất chậm 100ml
acid K2SO4 đặc. Dung dịch này được để trong lọ thủy tinh có nút nhám, có thể sử dụng
trong thời gian dài nên sau khi sử dụng nên giữ lại.
Để rửa các dụng cụ thủy tinh tốt nhất là sử dụng dung dịch xà phòng nóng vì dung
dịch kiềm pemanganat có tác dụng phá hoại thủy tinh, còn hỗn hợp sunfôcrômic thì khi
sử dụng phải cẩn thận hơn.
Trang 3
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
b. Đun
Trong phân tích định tính bằng phương pháp hóa học, thường phải đun dung dịch
trong các ống nghiệm trên đèn cồn. Khi đun, phía ngoài ống phải khô để tránh bị nứt
hoặc vỡ, mới đầu nên hơ nóng nhẹ ống nghiệm bằng cách di chuyển trên ngọn lửa, sau đó
mới đun nóng mạnh. Nếu đun chất lỏng có chứa kết tủa thì phải khuấy đều. Thông
thường khi đun chất lỏng có chứa kết tủa nên đun trên bếp cách thủy, không nên đun trực
tiếp trên ngọn lửa vì sự sôi dễ làm nảy sinh những va chạm và chất lỏng có thể bắn ra
ngoài.
Cần chú ý khi đun không để miệng ống nghiệm hướng về phía có người, vì chất
lỏng sôi thường là acid hoặc kiềm có thể bị bắn mạnh ra ngoài.
Trong quá trình phân tích thường cần phải cô đặc dung dịch hoặc phải làm bay hơi
đến khô, khi này có thể sử dụng bát sứ đặt trên lưới amiăng hoặc trên bếp cách thủy.
c. Kết tủa
Trong phân tích định tính bằng phương pháp hóa học, ta thường kết tủa các chất từ
dung dịch phân tích để tách và phát hiện các ion. Vì vậy cần chú ý đến màu và dạng bên
ngoài của kết tủa. Có thể phân biệt kết tủa tinh thể và kết tủa vô định hình: kết tủa tinh
thể thường có dạng hạt to hoặc hạt nhỏ, thường không tạo thành ngay mà cần một thời
gian để hình thành tinh thể; lắc mạnh và dùng đũa thủy tinh cọ vào thành ống nghiệm là
những động tác giúp cho quá trình hình thành tinh thể nhanh hơn. Kết tủa tinh thể thường
nhanh chóng lắng xuống đáy ống nghiệm, nên việc ly tâm tách kết tủa cũng thuận lợi
hơn. Kết tủa vô định hình thường xuất hiện ngay sau khi thêm thuốc thử vào, nhưng lắng
xuống đáy ống nghiệm một cách chậm chạp nên khó quay ly tâm để tách, chúng cũng
thường dễ dàng tạo thành dung dịch keo. Việc đun nóng và thêm chất điện li là để tạo
điều kiện đông tụ chúng. Nên kết tủa khi đun nóng dung dịch, vì khi tăng nhiệt độ những
hạt kết tủa sẽ lớn hơn, thuận lợi cho việc rửa và quay li tâm, nhưng không nên đun tới sôi
vì khi thêm thuốc thử vào có thể làm bắn dung dịch ra ngoài. Nếu kết tủa dạng tinh thể thì
thêm từ từ thuốc thử kết tủa và khuấy đều, còn nếu kết tủa dạng keo thì thêm toàn bộ
lượng thuốc thử kết tủa cần thiết.
Quá trình kết tủa thực hiện như sau: Lấy vào ống nghiệm để quay li tâm khoảng 23ml dung dịch nghiên cứu ( nếu ống nghiệm để quay li tâm loại nhỏ thì lấy khoảng
0,5ml ). Tạo môi trường pH phù hợp theo hướng dẫn và tăng nhiệt độ. Kiểm tra môi
trường phản ứng bằng giấy chỉ thị bằng cách: đặt giấy chỉ thị lên nắp kính đồng hồ sạch,
dùng đũa thủy tinh khuấy đều dung dịch rồi đặt đầu đũa thủy tinh lên giấy chỉ thị. Sau khi
tạo môi trường pH phù hợp, đun nóng cẩn thận rồi vừa khuấy vừa thêm thuốc thử kết tủa
vào cho đến dư để kết tủa hoàn toàn.
Trang 4
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
d. Ly tâm, tách kết tủa, rửa kết tủa
Trong phân tích định tính bán vi lượng, để tách kết tủa khỏi dung dịch chúng ta
thường dùng phương pháp quay li tâm bằng máy quay li tâm. Phải lưu ý tuân thủ cách sử
dụng máy quay li tâm như hướng dẫn. Thời gian li tâm phụ thuộc vào đặc tính của kết
tủa, những kết tủa dạng tinh thể lắng xuống đáy nhanh nên chỉ cần quay 0,5 đến 1,5 phút
ở tốc độ khoảng 1000 vòng/phút; kết tủa dạng vô định hình lắng chậm nên phải quay từ 2
đến 3 phút ở tốc độ khoảng 2000 vòng/phút.
Sau khi quay li tâm, toàn bộ kết tủa lắng xuống đáy, nước cái ở trên trở thành
trong suốt gọi là nước li tâm. Cũng có khi một số kết tủa khi quay li tâm lại nổi lên trên
mặt chất lỏng hoặc lắng xuống rất chậm. Gặp những kết tủa này, muốn tách kết tủa phải
lọc qua giấy lọc.
Để kiểm tra xem quá trình kết tủa đã hoàn toàn chưa, ta thử mở ống nghiệm vừa
quay li tâm bằng cách nhỏ vài giọt thuốc thử kết tủa theo thành ống ngiệm và quan sát ở
vị trí giọt thuốc thử rơi xuống nước li tâm, nếu không thấy đục ở các vị trí đó là quá trình
kết tủa đã hoàn toàn.
Sau khi quay li tâm, kết tủa lắng chặt xuống đáy đến mức có thể rót dễ dàng nước
li tâm ở trên, quá trình rót nước li tâm ra khỏi kết tủa như vậy gọi là quá trình gạn. Một
cách khác để tách nước li tâm ra khỏi kết tủa là: giữ ống nghiệm bằng tay trái ở vị trí
nghiêng, tay phải dùng ống nhỏ giọt có ống bóp cao su hút nước li tâm, chú ý khi đưa ống
nhỏ giọt tránh chạm vào kết tủa, làm đục dung dịch.
Tùy thuộc vào lượng kết tủa và tính chất của nó mà sử dụng những dung dịch rửa
khác nhau, nói chung ta rửa kết tủa bằng nước cất, với những kết tủa có khả năng chuyển
thành trạng thái keo thì thêm vào nước rửa các chất điện li, ví dụ khi rửa kết tủa sắt
hidroxyt, người ta dùng dung dịch amoni nitrat loãng. Để rửa kết tủa, ta thêm vài ml nước
cất hoặc hoặc dung dịch rửa tương ứng, đậy ống nghiệm lại rồi lắc hoặc đặt nghiêng ống
nghiệm để kết tủa được phân bố trên diện rộng rồi khuấy, sau đó quay li tâm và bỏ đi
phần nước rửa. Rửa kết tủa khoảng 3,4 lần là đủ.
Chương 2. Nội Dung
Hiện nay, đối với các cation, người ta đã tìm ra nhiều hệ thống phân tích, mỗi hệ thống có
những ưu điểm và nhược điểm riêng. Hai hệ thống thường được dùng là hệ thống acid –
baz và hệ thống H2S
Hệ thống các cation theo phương pháp H2S:
Trang 5
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Việc phân chia các cation thành từng nhóm theo phương pháp H2S được trình bày trong
bảng sau:
Sơ đồ phân nhóm các cation theo phương pháp H2S
Nhóm
Thuốc thử
nhóm
Các cation thuộc
nhóm
Sản phẩm tạo thành sau khi tác
dụng với thuốc thử
1
HCl loãng
Ag+, Hg22+, Pb2+
AgCl, Hg2Cl2, PbCl2
Kết tủa các sunfua. Nhóm này chia
thành hai phần nhóm:
II
H2S trong môi
trường acid
(pH =0,5)
III
(NH4)2S trong
môi trường NH3
+ NH4Cl
Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, + Phân nhóm IIA: Gồm các sunfua tan
As3+, As5+, Hg2+,
trong (NH4)2Sx và bị oxi hoá AsS43-,
Cu2+, Cd2+, Bi3+,
SbS43-, SbS32(Pb2+)
+ Phân nhóm IIB: gồm các sunfua
không tan trong (NH4)2Sx như HgS,
CuS, CdS, Bi2S3, (PbS)
Al3+, Cr3+, Fe3+,
Mn2+, Co2+, Ni2+,
Zn2+
Kết tủa Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe(OH)3,
MnS, CoS, NiS, ZnS. Nhóm này cũng
chia thành hai nhóm:
+ Phân nhóm IIIA: gồm các kết tủa tan
trong HCl như Al(OH)3, Cr(OH)3,
Fe(OH)3, MnS, ZnS.
+ Phân nhóm IIIB: gồm các kết tủa
không tan trong HCl như CoS, NiS.
IV
V
(NH4)2CO3
Ba2+, Sr2+, Ca2+
BaCO3, SrCO3, CaCO3
NaH2PO4 trong
môi trường NH3
+ NH4Cl
Mg2+
NH4MgPO4
Không có thuốc
thử nhóm
Na+, K+, NH4+
Phương pháp phân tích theo đường lối H 2S có ưu điểm là cách phân chia các nhóm và
cách tiến hành phân tích rất chặt chẽ, phù hợp với việc trình bày các sơ sở lí thuyết, đặc
biệt là việc phân chia các nhóm phân tích có nhiều điểm phù hợp với việc phân nhóm
trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendelêep, do đó liên hệ dễ dàng giữa các phản ứng đã
học trong giáo trình hoá học vô cơ với phản ứng phân tích. Tuy nhiên, phương pháp này
Trang 6
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
có nhược điểm là H2S độc, nên tiến hành phân tích bằng phương pháp này cần phải có
trang thiết bị bảo hiểm tốt.
Phân tích định tính một số nhóm cation theo hệ thống acid - baz:
Hệ thống các cation theo phương pháp acid- baz: Để tránh phải tiếp xúc với chất độc
H2S, người ta đã đưa ra phương pháp không dùng H 2S, phương pháp này dựa trên tác
dụng của các cation với các thuốc thử nhóm là các acid và các baz như HCl, H 2SO4,
NaOH, NH4OH. Việc phân chia các cation thành từng nhóm theo phương pháp này được
trình bày trong bảng sau:
Nhóm
acid
AgCl, PbCl2, Hg2Cl2
Nhóm
Thuốc thử nhóm
I
HCl loãng
Ag+, Pb2+, Hg22+
H2SO4 loãng
Ba2+, Sr2+,
Ca2+, (Pb2+)
NaOHdư + H2O2
Al3+, Cr3+,
Zn2+, Sn2+,
Sn4+, As3+, As5+
AlO22-, CrO42-, ZnO22-,
SnO32-, AsO43-
NaOH
Fe2+, Fe3+,
Sb3+, Sb5+,
Bi3+, Mn2+,
Mg2+
Fe(OH)2, Fe(OH)3,
Sb(OH)3, Bi(OH)3,
Mn(OH)2, Mg(OH)2
V
NH4OH đặc dư
Cu2+, Cd2+,
Hg2+, Co2+,
Ni2+
VI
Không có thuốc
thử nhóm
Na+, K+, NH4
II
III
Nhóm
Baz
Sản phẩm tạo thành sau
khi tác dụng với thuốc thử
nhóm
Các cation
thuộc nhóm
IV
BaSO4, SrSO4, CaSO4,
PbSO4
Các phức amoniacat
[ Me (NH 3 )4 ]
2+
1. Phân tích các cation nhóm I Ag+, Pb2+ và Hg22+:
Các cation nhóm I bao gồm Ag+, Pb2+ và Hg22+. Chúng sẽ tạo với anion Cl- thành các
muối clorua AgCl, Hg2Cl2, PbCl2 ít tan. Vì vậy, người ta dùng HCl loãng, nguội làm
thuốc thử nhóm để tách các cation Ag+, Pb2+ và Hg22+. Ra khỏi các cation khác có trong
dung dịch phân tích
Không dùng HCl đặc bởi các kết tủa clorua của các cation này tan trong HCl đặc và dung
dịch có chứa Cl- với nồng độ lớn vì tạo phức, cũng không dùng thuốc thử nóng vì ở nhiệt
độ cao độ tan của PbCl2 tăng mạnh, ảnh hưởng đến quá trình phân tích
Trang 7
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Các cation của nhóm này cho kết tủa trắng với dung dịch HCl loãng, nguội:
Ag+ +
HCl → AgCl↓
+ H+
Pb2+ +
2HCl → PbCl2 ↓ + 2H+
Hg22+ +
2HCl → Hg2Cl2↓
+ 2H+
Tích số tan của các hợp chất clorua đó:
TAgCl = 1 x 10-10
TPbCl2
= 2 x 10-5
THg2Cl2 = 1 x 10-18
Như vậy, trong 3 clorua nói trên PbCl 2 khó kết tủa nhất. Độ tan của PbCl 2 tăng
mạnh theo nhiệt độ. Cần chú ý rằng AgCl và PbCl 2 dễ tan trong dung dịch HCl đặc, vì tạo
thành phức tan AgCl2- và PbCl3-.
Clorua của các kim loại khác còn lại đều có độ tan rất lớn, vì vậy thuốc thử nhóm
của các cation thuộc nhóm này là dung dịch HCl loãng, nguội. Bằng dung dịch HCl loãng
nguội, dư vừa phải, chúng ta tách được các cation Ag +, Pb2+, Hg22+ dưới dạng kết tủa ra
khỏi hỗn hợp các cation khác. Riêng cation Pb 2+ có tích số tan tương đối lớn nên không
kết tủa hoàn toàn sẽ lẫn vào nhóm phân tích thứ 2 khi dùng thuốc thử nhóm là dung dịch
H2SO4 loãng, cùng với rượu etylic.
Đặc tính của các muối clorua trên :
Các kết tủa clorua của Ag(I), Pb(II) và Hg(I) khó tan trong nước và các dung dịch
acid vô cơ loãng. Tuy nhiên chúng có các đặc điểm khác nhau như sau:
AgCl tan được trong dung dịch NH3 loãng vì tạo phức bạc (I) amoniac:
AgCl↓ + 2 NH3 → [ Ag(NH3)2]+ + ClHg2Cl2 tác dụng với NH3 loãng tạo thành 2 kết tủa, 1 kết tủa màu trắng NH2HgCl
và 1 kết tủa đen Hg:
Hg2Cl2 ↓ + 2NH3 → [NH2Hg]Cl + Hg↓ + NH4Cl
Trang 8
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
PbCl2 thực tế không tan trong NH3 loãng. Phản ứng này dùng để nhận biết
Hg2Cl2 khi có mặt đồng thời NaCl và PbCl 2( bằng màu đen kết tủa của Hg) và dung dịch
NH3 loãng dùng để tách AgCl ra khỏi hỗn hợp 2 clorua còn lại.
Dựa vào độ tan của PbCl2 tăng theo nhiệt độ, có thể dùng nước khi đun nóng để
tách PbCl2 ra khỏi hỗn hợp với 2 clorua của 2 kim loại còn lại.
Việc phân tích theo sơ đồ được tiến hành như sau: lấy 1 đến 1,5 ml dung dịch phân tích
vào ống nghiệm, thêm từ từ dung dịch HCl loãng, lạnh vào cho tới dư. Li tâm, sau đó gạn
lấy kết tủa, thêm vào đó 1- 1,5 ml nước cất, đun nóng. Sau khi li tâm gạn lấy nước lọc
(dung dịch Pb2+) và lấy kết tủa 2. Thêm dung dịch KI vào dung dịch Pb2+, li tâm lấy kết
tủa vàng tinh thể gần như bột. Hoà tan kết tủa trong nước đun nóng rồi để nguội dung
dịch trong ống nghiệm. Sau một lúc thấy xuất hiện lại các tinh thể lớn màu vàng, phản
chiếu ánh sáng rất đẹp. Thêm vào kết tủa 2 dung dịch NH3 thấy xuất hiện kết tủa màu
đen, chứng tỏ có Hg22+. Li tâm, lấy nước lọc chứa phức tan bạc amoniac. Thêm dung dịch
HNO3 vào nước lọc đó, thấy kết tủa trắng xuất hiện lại chứng tỏ có ion bạc (I).
Trang 9
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Bảng phân tích các cation nhóm I:
Thực hiện
Quan sát hiện
tượng
Giải thích
1. Với thuốc thử nhóm
Ag+
+ Cho HCl vào
ống nghiệm
+ Kết tủa trắng
: AgCl
Quan sát
+ Sau đó từ từ
nhỏ NH4OH vào
ống nghiệm đến
khi kết tủa tan
Quan sát dung
dịch
Ag+ +
HCl → AgCl↓
+ H+
AgCl↓ + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl+ AgCl tan
được
trong
dung
dịch
NH3 loãng vì
tạo phức bạc
(I) amoniac
Pb2+
+ Cho HCl vào
ống nghiệm
+ Kết tủa trắng
: PbCl
Pb2+ +
2HCl → PbCl2 ↓ + 2H+
Quan sát
+ Sau đó từ từ
nhỏ NH4OH vào
ống nghiệm trên
+ Bỏ thêm HCl
vào ống nghiệm.
Sau đó cho thêm
nước cất rồi
đung nóng ống
nghiệm.
+ PbCl2 thực tế
không tan
trong
NH3 loãng.
+ Dựa vào độ
tan của
PbCl2 tăng theo
nhiệt độ, có thể
dùng nước khi
đun nóng để
Trang 10
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Quan sát
tách PbCl2 ra
khỏi hỗn hợp
Hg22+
+ Cho HCl vào
ống nghiệm
Quan sát
+ Sau đó cho
NH4OH vào ống
nghiệm trên
Quan sát
+ Xuất hiện kết + Hg22+ + 2HCl → Hg2Cl2↓
tủa trắng:
Hg2Cl2
+ 2H+
+
Hg2Cl2 tác
dụng
với
NH3 loãng tạo +Hg2Cl2 ↓ + 2NH3 → [NH2Hg]Cl + Hg↓ + NH4Cl
thành 2 kết tủa,
1 kết tủa màu
trắng NH2HgCl
và 1 kết tủa
đen Hg
2. Với thuốc thử từng cation
2.1 Phản ứng đặc trưng của Ag+
+ Cho Ag+ tác + Tạo kết tủa
dụng với KI .
khó tan AgI
màu vàng
+ Ag+ + I - AgI
+ Cho Ag+ tác + Tạo kết tủa
dụng với KBr
khó tan AgBr
màu vàng nhạt
+ Ag+ + Br - AgBr
+ Cho Ag+ tác + Ion Ag+ tạo
dụng với K2CrO4 với thuốc thử
này kết tủa
+ 2Ag+ + K2CrO4 Ag2CrO4 + 2K+
AgI không tan cả trong NH3 đặc chỉ tan trong dung
dịch KCN và Na2S2O3vì tạo thành các phức tan
Ag(CN)2- và Ag(S2O3)23-.
AgBr tan được trong KCN, Na2S2O3 và NH4OH
Ag2CrO4 tan trong amoniac, tan trong HNO3 nhưng
Trang 11
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Ag2CrO4 màu
đỏ gạch
không tan trong acid acetic
+ Cho Ag+ tác + Ion Ag+ tạo
dụng Na2HPO4
với thuốc thử
này kết tủa
Ag3PO4 màu
vàng
3Ag+ + HPO42+ Ag3PO4 + H+
+ Cho Ag+ tác + Ion Ag+ tạo
dụng
với thuốc thử
K4[Fe(CN)6]
này kết tủa
Ag4[Fe(CN)6]
màu trắng
4Ag+ + [Fe(CN)6]4 - Ag4[Fe(CN)6]
Ag3PO4 tan được trong NH4OH, trong các dung dịch
muối amoni và trong acid
Ag4[Fe(CN)6] bị phá hủy khi đun sôi trong NH4OH
Ag4[Fe(CN)6] + 3 NH4OH 3AgCN + 3 NH4CN + Ag +
Fe(OH)3
3. Phân tích các cation nhóm II: Ba2+, Sr2+, Ca2+ (Pb2+)
Do PbCl2 có độ tan lớn, khi thêm thuốc thử nhóm không kết tủa hoàn toàn cùng với
AgCl và Hg2Cl2 mà PbSO4 lại có độ tan nhỏ hơn nhiều, nên khi phân tích hỗn hợp cation
theo hệ thống acid - bazơ, ion Pb2+ sẽ kết tủa cùng với các ion nhóm II.
Các cation nhóm 2 tạo với ion SO42 - kết tủa trắng MSO4 thực tế không tan trong
thuốc thử dư. Sau đây là tích số tan của các sunfat đó.
Hợp chất
Tích số tan
BaSO4
1,10 x 10-10
SrSO4
3,20 x10-7
CaSO4
9,10 x10-6
PbSO4
1,45 x10-7
Sau đây là quy trình phân tích các cation nhóm 2:
Nước lọc sau khi tách nhóm 1 cho tác dụng với dung dịch H 2SO4 loãng, dư và rượu
etylic, đun nhẹ, li tâm, thu được kết tủa 2 là hỗn hợp sunfat các cation nhóm 2 và dung
Trang 12
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
dịch các cation các nhóm 3,4,5,6. Chuyển sunfat nhóm 2 thành cacbonat bằng cách cho
phản ứng 4 lần với dung dịch Na2CO3 đun nóng. Hoà tan kết tủa cacbonat bằng dung dịch
CH3COOH 6M. Thêm vào dung dịch đó dung dịch K 2CrO4 để kết tủa BaCrO4 và PbCrO4.
Li tâm, lấy kết tủa và nước lọc, chia đôi nước lọc. Phần (1) tìm Sr 2+ bằng (NH4)SO4, phần
(2) tìm Ca2+ bằng dung dịch (NH4)2C2O4. Cho kết tủa PbCrO4 và BaCrO4 tác dụng với
dung dịch NaOH để tách Pb2+. Lấy nước lọc tìm ion Pb2+ bằng dung dịch Na2S. Nếu khi
tác dụng với NaOH vẫn còn kết tủa vàng không tan, đó là BaCrO4.
Lưu ý:
PbCrO4 còn dễ dàng tan trong dung dich CH3COOH và tạo thành ion phức:
PbCrO4 + 3CH3COO- →
Pb(CH3COO)3- + SO42-.
Vì vậy ta có thể thay dung dịch NaOH bằng dung dich NH 4CH3OO để tách
PbSO4 ngay từ đầu khỏi hỗn hợp với 3 sunfat của các cation Ba 2+, Sr2+,Ca2+. Phản ứng này
được dùng trong sơ đồ dưới đây
Ba2+, Sr2+, Ca2+ ( Pb2+)
Nhóm 1
+ H2SO4 loãng dư, rượu etylic,
+ 4 lần với dd Na2CO3 , to
To, ly tâm
BaCO3, SrCO3,CaCO3
+ CH3COOH, 6M
DD BaCO3, SrCO3,CaCO3
+ K2CrO4
SrCO3, CaCO3
BaCrO 4 , PbCrO4
phần
Chia ra 2
+NaOH
Phần 2
+Na2S
Phần 1
BaCrO4 ,vàng
+ (NH4)2SO4
+ (NH4)2C2O3
Trang 13
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Sr 2+
PbS ,đen
Ca
2+
Sơ đồ nhận biết các cation nhóm II
Bảng phân tích nhóm II: Ba2+, Ca2+, Sr2+, Pb+
Thực hiện
1. Với thuốc thử
nhóm
Ba 2+
+ Cho H2SO4
loãng vào ống
nghiệm
Quan sát
+ Cho NaOH đặc
nguội (20-40oC)
vào ống nghiệm
cho đến khi kết
tủa tan
Quan sát dd
Ca2+
+ Cho H2SO4
loãng vào ống
nghiệm
+ Cho NH4SO4
vào ống nghiệm
cho kết tủa tan
Sr 2+
+ Cho H2SO4
loãng vào ống
nghiệm
+ SrSO4 không
Quan sát hiện tượng
+ Kết tủa trắng BaSO4
+ BaSO4 tan được
trong NaOH đặc nguội
vì tạo ( BaOH)2SO4
+ Kết tủa trắng CaSO4
+ CaSO4 tan trong
NH4SO4 tạo phức
(NH4)2[Ca(SO4)2]
+ Kết tủa trắng SrSO4
Giải thích
Ba2+ +
H2SO4
BaSO4 + 2H+
2BaSO4 + 2 NaOH (đặc, nguội) <--->
(BaOH)2SO4 + Na2SO4
Ca2+ + H2SO4
+ 2H+
CaSO4
CaSO4 + (NH4)2SO4 → (NH4)2[Ca(SO4)2]
Sr2+ +
+ 2H+
H2SO4
SrSO4
Trang 14
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
tan
Pb2+
+ Cho H2SO4
loãng vào ống
nghiệm
+ Cho NaOH vào
ống nghiệm
+ Kết tủa trắng PbSO4
Pb2+
+ PbSO4 tan trong
NaOH tạo phức PbO2-
PbSO4 +
+
H2SO4
PbSO4
PbO2-
NaOH
Với thuốc thử từng cation:
Phản ứng đặc trưng của
Ba2+
+ Cho Ba2+ tác dụng với
(NH4)2SO4
+ Tạo kết tủa trắng BaSO4
Ba2+ +
SO42-
+ Cho Ba2+ tác dụng với
K2Cr2O7, K2Cr2O4
+ Tạo kết tủa vàng BaCrO4
BaSO4
Ba2+ + CrO42-
+ Cho Ba2+ tác dụng với
( NH4)2C2O4
+ Tạo kết tủa trắng BaC2O4
Ba2+ + BaC2O4
BaC2O4
+ Cho Ba2+ tác dụng với
Na2HPO4
+ Tạo kết tủa vô định hình
Ba2+ + HPO42BaHPO4
+ Cho Ba2+ tác dụng với
+ Tạo kết tủa tinh thể trắng
Ba2+
BaCrO4
+ ( NH4 )2CO3
BaCO3 + 2NH4+
( NH4)2CO3, K2CO3,
Na2CO3
4. Phân tích các cation nhóm III: Al3+, Cr3+,Sn2+, Sn4+, Zn2+
Các cation nhóm này tác dụng với các dung dịch NaOH, KOH dư tạo thành các dung
dich muối tan vì hiđroxit của nó lưỡng tính:
Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O
Cr(OH)3 + OH- → CrO2- + 2H2O
Sn(OH)4
+ 2OH- → SnO32- + 3H2O
Zn( OH)2 + 2OH- →
ZnO22- + 2H2O
Trang 15
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Nhưng vì ion CrO2- dễ tạo kết tủa với các cation khác như Mn2+, Fe3+.... nên người ta
dùng dung dịch NaOH dư và thêm H2O2 để oxi hoá CrO2- lên CrO42- đồng thời thuốc thử
đó oxi hoá Sn(II) lên SnO32-, Fe2+ lên Fe3+, Sb(III) lên Sb(V).
Tách Al(III) và Sn(IV): thêm lượng dư dung dịch NH4Cl vào dung dịch kiềm dư của
các cation nhóm này và đun nhẹ thì Al(OH)3 và Sn(OH)4 sẽ kết tủa lại, trong khi đó
CrO42- vẫn không thay đổi, ZnO22- sẽ chuyển thành [ Zn(NH3)4]2+:
NH4+ + OH- →
NH3↑ + H2O
AlO2- + NH4+ + 2H2O → Al(OH)3 ↓ + NH3
SnO32- + 2NH4+ + H2O → Sn(OH)4↓ + 2NH3
ZnO22- + 4NH4+ → [Zn(NH3)4]2+ + 2 H2O
Trang 16
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Bảng nhận biết ion Al3+
Thực hiện
Hiện tượng
Giải thích
Với thuốc thử nhóm
Phản ứng
với NaOH
Phản ứng
với Na2CO3
hoặc K2CO3
Phản ứng
với Na2PO4
Phản ứng
với H2S
Phản ứng
với
8.oxiquinoli
n
Phản ứng
với thuốc
thử hữu cơ
alizazin đỏ
S
Thêm từ từng
giọt dung dịch
kiềm loãng vào
dung dịch chứa
ion Al3+
+ Kết tủa vô định hình
dạng keo hidroxit
Al(OH)3 màu trắng
được hình thành
+ Nếu cho dư dung
dịch kiềm thì kết tủa
keo trắng Al(OH)3 tan
tạo thành AlO2-
Cho dung dịch
Na2CO3 hoặc
Xuất hiện kết tủa keo
K2CO3 vào dung
màu trắng Al(OH)3
dịch chứa ion
Al3+
Cho dung dịch
Tạo kết tủa muối
Na2PO4 vào
photphat AlPO4 dạng
dung dịch chứa
keo màu trắng, khó tan
ion Al3+
Cho dung dịch
H2S vào dung
Tạo thành kết tủa keo
dịch chứa ion
trắng Al(OH)3
3+
Al
Cho dung dịch
chủa ion Al3+
vào dung dịch
Tạo kết tủa
8.oxiquinolin
(C9H6NO)3Al màu vàng
trong môi
lục
trường acetat
(CH3COOH +
CH3COONa)
Cho thuốc thử
hữu cơ alizazin
đỏ S vào dung
Tạo kết tủa màu đỏ
3+
dịch chứa Al
thẫm gọi là sơn nhôm
trong môi
trường amoniac
+ Al3+ + 3OH Al(OH)3
+ Al(OH)3 + OH- AlO2- + 2H2O
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Al(OH)3
+ 6NaCl + 3CO2
AlCl3 + 3Na2HPO4 AlPO4 + 3NaCl +
NaH2PO4
+ 2NH4OH + H2S (NH4)2S + 2H2O
+ AlCl3 + (NH4)2S Al2S3 + 2NH4Cl
+ Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S
Al3+ + 3C9H6NOH (C9H6NO)3Al +
3H+
Trang 17
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
5. Phân tích các cation nhóm IV : Fe3+, Sb5+, Mn2+, Bi3+, Mg2+
Đặc điểm của các cation nhóm này là tạo hiđroxit M(OH)n chỉ có tính bazơ không
tan trong thuốc thử khử kiềm dư. Vì vậy, thuốc thử nhóm này và các cation nhóm 2 là
dung dịch NaOH dư có mặt H2O2. Tác dụng của H2O2 là oxi hoá Cr3+ thành CrO42-, oxi
hoá Sb(III) lên Sb(V) vì hiđroxit Sb(OH)3 cũng lưỡng tính. Khi đó dưới tác dụng của
thuốc thử nhóm nói trên, Mn(II) sẽ tạo thành MnO2 màu đen:
Mn2+ + H2O2 + 2OH- →
MnO2↓ + 2H2O
Khi cho tất cả các cation nhóm IV này sẽ tồn tại dưới dạng kết tủa màu đen. Khi
dùng thuốc thử nhóm là dung dịch kiềm dư và H2O2, các cation nhóm V: Cu2+, Cd2+, Hg2+,
Ni2+, Co2+ cũng được kết tủa dưới dạng hiđroxit M(OH)n cùng với các cation nhóm IV
trên đây.
Tách các cation nhóm IV khỏi các cation nhóm V:
Hoà tan kết tủa các hiđroxit cation nhóm IV,V cùng MnO 2 bằng dung dịch
H2O2 và HNO3:
M(OH)n + nH+ → Mn+ +
nH2O
MnO2 + H2O2 + 2H+ → Mn2+ + O2↑ + 2H2O
Đun sôi kĩ dung dịch để phân huỷ H2O2 dư. Trung hoà vừa hết lượng acid dư bằng
cách thêm từng giọt dung dịch NaHCO 3 vào lắc đều cho đến khi dung dịch thoáng đục
của các vết hiđroxit các kim loại mới tạo thành. Thêm vào dung dịch lượng dư dung dịch
NH3 để kết tủa hết hiđroxit nhóm IV (Fe(OH)3, MnO2, Sb(OH)5, Mg(OH)2, Bi(OH)3 ). Li
tâm để tách nhóm V dưới dạng dung dịch phức amoniacat Cu(NH 3)42+ , Cd(NH3)42+ ,
Ni(NH3)62+, Co(NH3)62+ .
Trang 18
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Bảng nhận biết ion Fe3+
THUỐC THỬ
+ NH4OH dư + H2 O2
HIỆN TƯỢNG
+ Kết tủa màu nâu đỏ
+ Dung dịch kali
feroxianua
+ Kết tủa vô định hình
có màu xanh đặc trưng
gọi là xanh phổ hay xanh
Prusse
PHẢN ỨNG
+ Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 ↓
+4Fe3+ + 3[Fe(CN) 6]3- → Fe4 [Fe(CN)6 ]3
6. Phân tích các cation nhóm V: Cu2+, Co2+, Ni2+, Cd2+, Hg2+
Đặc điểm của các cation nhóm này là sự tạo phức với dung dịch NH 3 , vì vậy, sau
khi tách chúng khỏi các cation nhóm 4, ta thu được dung dịch phức amoniac của các
cation nhóm này. Tiếp theo ta thêm dung dịch ( NH 4)2S vào để kết tủa các sunfat nhóm
này gồm: CdS, NiS, CoS, CuS, HgS. Sau đây là tính chất các sunfat nhóm này:
CdS: Màu vàng tươi, có tích số tan T = 7,9 x 10 -27. CdS tan trong dung dịch
H2SO4 3M ... NiS và CoS đều có màu đen và có chung tính chất là không kết tủa được từ
dung dịch acid bằng khí H2S. Chúng chỉ kết tủa được từ dung dịch acid bằng dung dịch
Na2S hoặc bằng dung dịch (NH 4)2S. Nhưng khi NiS và CoS đã kết tủa, chúng nhanh
chóng bị lão hoá, chuyển dạng tinh thể, thay đổi cấu trúc phân tử có tích số tan nhỏ đi
nhiều lần đến mức không tan được trong dung dịch HCl đặc, chỉ tan được trong dung
dịch HNO3 đun nóng.
Trang 19
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
CuS màu đen có tích số tan rất nhỏ T CuS = 6,3 x 10-36, vì vậy, có thể kết tủa từ dung
dịch có độ acid khá cao bằng chính khí H 2S. CuS chỉ tan trong dung dịch HNO 3 đun nóng
theo phản ứng oxi hoá - khử trong đó ion sunfat bị oxi hoá thành S hoặc khí SO 2 hoặc
SO42-.
3CuS + 8HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O
HgS màu đen là sunfua có độ tan nhỏ nhất ( T HgS = 1,6 x 10-52 ). Không tan cả
trong dung dịch HNO3 đun nóng , chỉ tan trong dung dịch nước cường thuỷ:
3HgS
+ 6HCl + 2HNO3 →
3HgCl2 + 3S + 2NO + 4H2O
Chính vì vậy HgS kết tủa được trong các dung dịch acid mạnh có nồng độ cao bằng
dung dịch khí H2S.
Phân tích các cation nhóm V:
Sau khi tách các cation nhóm V ra khỏi nhóm IV ta được dung dịch các cation này
trong môi trường (NH3 + NH4+). Thêm vào dung dịch đó (NH4)2S để kết tủa tất cả các
sunfua của các cation nhóm V, ta được kết tủa màu đen. Rửa kết tủa đó vài lần bằng dung
dịch NH4Cl để phá keo sunfua và loại bỏ kết tủa dư. Đun nóng kết tủa với dung dịch HCl
hoặc H2SO4 loãng 1,5M. Thu được dung dịch chứa Cd2+. Pha loãng dung dịch đó bằng
nước H2S nếu có Cd2+ ta được kết tủa màu vàng tươi.
Hoà tan các sunfua khác trong kết tủa đen bằng dung dịch HNO 3 loãng đun nóng.
Chia dung dịch thu được thành 4 phần và lần lượt tìn các cation Cu 2+, Hg2+, Co2+và
Ni2+ như đã trình bày ở trên.
Cu(NH 3)4,Cd(NH3)4,Ni(NH3)6
(NH4)2S
CdS,NiS,CoS,CuS,HgS
T0,HCl ,hoặc H2SO4
Trang 20
GVHD: Th.s Trương Bách Chiến
- Xem thêm -