CH 3 COO - -ClO 3
6.1.4. A kationok IV. osztálya
6.1.4.1. A kalcium(II)ion reakciói és kimutatása Reakció ammónium-karbonáttal
Az ammónium-karbonát kalciumionokkal vízben nehezen oldódó csapadékot ad, ami azonban elég jól oldódik ammóniumsók hozzáadására. Ammónium-klorid telített oldata könnyen és teljesen oldja a leválasztott kalcium-karbonátot. Ammóniumsók jelenlétében feleslegben kell alkalmazni az ammónium-karbonátot, a biztos leválasztás érdekében.
Reakció kálium-[hexaciano-ferrát(II)]-vel
Pároljunk be óraüvegen egy csepp telített telített kalcium-klorid- vagy kalcium-nitrát-oldatot, adjunk a száraz maradékhoz 10 csepp telített kálium-[hexaciano-ferrát(II)]-oldatot és újból pároljuk szárazra. A száraz maradék nem oldódik vízben, és tőle a víz tejszerűen megzavarosodik.
CaCl2 + K4[Fe(CN)6] = K2Ca[Fe(CN)6] + 2 KCl
A reakció alkalmas a kalciumionoknak bárium- és stronciumionok melletti kimutatására. A magnéziumion hasonló reakciót ad, így magnézium jelenlétében a reakció nem alkalmazható.
Reakció ammónium-oxaláttal
Az ammónium-oxalát a kalciumsók oldatából semleges vagy ammóniás oldatban fehér színű, kristályos csapadékot választ le.
CaCl2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4 + 2 NH4Cl
A kalcium-oxalát fehér színű csapadék, ezért a szűrőpapíron nehezen észlelhető. Megfelelő reakciót alkalmazva azonban átalakítható más, színes vegyületté, ami az észlelhetőséget jelentősen meggkönnyiti.
Az ólom-oxalát a kalcium-oxalátnál jóval oldhatatlanabb csapadék, így kalcium-oxalát csapadékra ólomionokat tartalmazó oldatot cseppentve a kalcium-oxalát feloldódik, míg eközben ólom-oxalát válik le.
CaC2O4 + Pb2+ PbC2O4 + Ca2+
A reakció egyensúlyi állandója egyenlő a kalcium-oxalát és az ólom-oxalát oldhatósági szorzatának hányadosával:
Az adatokból kitűnik, hogy a reakció 99,87%-ban az ólom-oxalát képződésének irányába megy végbe.
Ha fölös mennyiségű ólomiont alkalmazunk, és a kalciumionokat kimossuk a rendszerből, a reakció gyakorlatilag teljes lesz.
A keletkezett ólom-oxalát azonban színtelen vegyület, ezért egy következő reakcióval színes vegyületté alakítjuk át. Nátrium-szulfid hatására az ólom-oxalátból ólom-szulfid keletkezik. A reakció egyensúlyi állandója:
Tehát az ólom oxalát kvantitatíve átalakul fekete színű ólom-szulfiddá.
A kimutatást az alábbiak szerint végezzük el.
Helyezzünk szűrőpapírcsíkra egy csepp 0,1 M ammónium-oxalát-oldatot, majd egy csepp vizsgálandó oldatot cseppentsünk a foltra. Erre tegyünk még egy cseppet az ammónium-oxalát- oldatból. Az ammónium-oxalát feleslegének eltávolítására mossuk ki desztillált vízzel a csapadékot, kapilláris cső segítségével.
A kimosott csapadékra tegyünk egy cseppet az ólomsó 0,1 M oldatából, és feleslegét mossuk ki kapilláris cső segítségével. Ezután a folt átmérője mentén húzzuk végig a nátrium-szulfiddal megtöltött kapilláris csövet.
Amennyiben a vizsgálandó oldatunk kalciumionokat tartalmazott, a folt közepe az ólom-szulfidtól feketére színeződik. Ha nem tartalmazott oldatunk kalciumionokat, a folt közepe színtelen marad.
Mindkét esetben a folt szélén – a kimosott ólomionok miatt – fekete ólom-szulfid-zóna látható.
6. Cseppelemzés 269
© Wagner Ödön, BME, Pasinszki Tibor, ELTE www.tankonyvtar.hu Reakció kálium-kromáttal
A kálium-kromát-oldat a kalciumsók oldatából még alkohol hozzáadására sem választ le csapadékot (megkülönböztetés a stronciumionoktól).
6.1.4.2. A stroncium(II)ion reakciói és kimutatása Reakció ammónium-karbonáttal
Ammónium-karbonáttal, desztillált vízben, illetve ammónium-klorid-oldatban egyaránt oldhatatlan stroncium-karbonát-csapadékot kapunk.
Reakció kálium-kromáttal
A kálium-kromát-oldat a stronciumsók oldatából, ammóniás közegben, legalább azonos térfogatú alkohol hozzáadására, sárga színű stroncium-kromát-csapadékot választ le. Ecetsavas közegben a csapadék nem válik le, még alkohol hatására sem. (megkülönböztetés a báriumionoktól).
Reakció ammónium-oxaláttal
Az ammónium-oxalát a stronciumionokkal vízben nehezen oldódó csapadékot ad, ami elég jól oldódik ammónium-sókban és szervetlen savakban. A csapadék ecetsavban jobban oldódik, mint a kalcium-oxalát.
Reakció ammónium-szulfáttal
A stronciumionok ammónium-szulfáttal fehér csapadékot képeznek, ami a reagens feleslegében oldhatatlan.
SrCl2 + (NH4)2SO4 = SrSO4 + 2 NH4Cl
A csapadék lassan, 1-2 perc elteltével válik le. Óraüvegen elvégezve a reakciót, üvegbottal keverjük az oldatot, miközben az üvegbot végével dörzsöljük az óraüveget. Így az üveg felületéről kis részecskéket dörzsölünk le, ami kristálygócként viselkedik, és a stroncium-szulfát kristályosan válik ki az oldatunkból. Melegítéssel fokozhatjuk a reakció érzékenységét.
Kénsavval is csapadékot képeznek a stronciumionok. Amennyiben oldatunk báriumionokat is tartalmaz, a reakciót a következőképpen végezzük el.
Mikrokémcsőben, 0,2-0,3 cm3 oldathoz adjunk egy-két csepp tömény ammóniaoldatot, majd tegyünk a kémcsőbe néhány szemcse cinkforgácsot, majd melegítsük forrásig. Cseppenként adjunk az oldathoz kálium-kromát-oldatot (ha csapadék válik le, báriumionok jelenlétére következtethetünk), rázzuk össze a kémcső tartalmát és szűrjük meg.
A csapadékról leszűrt, a kálium-kromáttól sárga oldathoz adjunk ugyanolyan térfogatú (1 : 4 arányban hígított kénsavat, és melegítsük kb. egy percig anélkül, hogy felforrna az oldat.
Stronciumionok jelenlétében először zavarosodás jelentkezik, majd lassan fehér színű csapadék gyűlik össze a kémcső alján.
6.1.4.3. A bárium(II)ion reakciói és kimutatása Reakció ammónium-karbonáttal
Báriumsók oldata ammónium-szulfáttal szobahőmérsékleten fehér színű, amorf bárium-karbonát-csapadékot ad, ami melegítve átalakul kristályos csapadékká.
BaCl2 + (NH4)2CO3 BaCO3 + 2 NH4Cl
A csapadék nagyobb mennyiségű ammóniumsó jelenléte esetén feloldódik, illetve le sem válik.
Reakció lúgokkal
Az alkálifém-hidroxidok, illetve az ammóniaoldat nem választanak le csapadékot a bárium-sók oldataiból. Amennyiben a reagens oldat hozzáadása után zavarosodás, vagy csapadék leválása lenne megfigyelhető, az csak annak köszönhető, hogy a reagensek állás közben szén-dioxidot nyelhetnek el, így a reagens karbonátionokat tartalmazhat, és ennek következtében a reagens hozzáadása után bárium-karbonát-csapadék válhat le.
Reakció ammónium-oxaláttal
Az ammónium-oxalát a báriumtartalmú oldatokból eléggé nehezen oldódó bárium-oxalát- csapadékot választ le. A csapadék szervetlen savakban jól, ecetsavban kisebb mértékben oldódik.
Reakció dinátrium-hidrogén-foszfáttal
Dinátrium-hidrogén-foszfát reagenssel a báriumion fehér színű, tercier bárium-foszfát-csapadékot képez ammónia jelenlétében (pKs=38,2).
3 BaCl2 + 2 Na2HPO4 + 2 NH3 = Ba3(PO4)3 + 2 NH4Cl + 4 NaCl
A csapadék könnyen oldódik szervetlen savakban és ecetsavban, de gyengébben oldódik ammónium-klorid oldatban is.
Semleges közegből a reagenssel szekunder-foszfát-csapadék válik le, aminek oldhatósága sokkal jobb, mint a tercier-foszfát-csapadéké. (pKs=6,5)
Reakció kálium-[hexaciano-ferrát(II)]-vel
Ha egy csepp telített bárium-nitrát-oldathoz 10 csepp telített kálium-[hexaciano-ferrát(II)]- oldatot adunk és szárazra pároljuk, majd a száraz maradékhoz melegítés közben 10 csepp desztillált vizet adunk, akkor a száraz maradék teljesen feloldódik (megkülönböztetés a kalciumionoktól).
Reakció kálium-kromáttal
Báriumtartalmú oldathoz kálium-kromátot adva, még gyengén ecetsavas közegből is leválik a sárga színű bárium-kromát-csapadék. A reakciót kálium-dikromát-oldattal is elvégezhetjük, akkor is leválik a sárga csapadék (megkülönböztetés a stroncium-, illetve kalciumionoktól).
A képződött csapadék kálium-kromát, mivel a Cr2O7
+ H2O 2 CrO4
+ 2 H+.
Egyensúly következtében jelenlévő kromátionok koncentrációja elegendő ahhoz, hogy leváljon a bárium-kromát-csapadék. A reakciót érdemes nátrium-acetáttal pufferelt közegben elvégezni, mivel a folyamat savtermelő.