تحديد قواعد الذوبان للمركبات الأيونية

يمكن استخدام الاتجاهات في خصائص الذوبان للمركبات الأيونية للتحليل النوعي للمحاليل الأيونية. عندما يضاف مركب إلى خليط من المحاليل الأيونية ، يمكن أن تتشكل العديد من المنتجات ، ولكل منها خصائص ذوبان مختلفة. إذا كان منتج واحد فقط غير قابل للذوبان ، فسيترك الحل وحده. من خلال إجراء تفاعلات متسلسلة ، يمكن تحديد الأيونات الموجودة في المحلول وعزلها بشكل منهجي.

في حين أن مجموعة متنوعة من الأدوات التحليلية لتحليل العناصر ، فإن التقنيات غالبا ما تستغرق وقتا طويلا أو تتطلب نقل العينات بين المختبرات. التقنيات التحليلية النوعية مثل فحص خصائص الذوبان هي طرق فحص مسبق سريعة ويمكن الوصول إليها للتحليل.

سيقدم هذا الفيديو خصائص الذوبان للمركبات الأيونية ، ويوضح إجراءات ترسيب المركبات الأيونية بشكل انتقائي ، ويقدم بعض تطبيقات التحليل النوعي باستخدام اتجاهات الذوبان في البيئات الصناعية.

تتكون المركبات الأيونية من كاتيون وأنيون. عندما يحدث تفاعل بين مركبين أيونيين مختلفين ، ينجذب كاتيون أحد المركب إلكتروستاتيكيا إلى أنيون مركب آخر ، مكونا مركبا جديدا. تسمى الأيونات التي لا تشارك في التفاعل أيونات المتفرج ، ويتم حذفها من صافي التفاعل الأيوني. عندما يذوب مركب أيوني ، فإنه يتفاعل بشكل عكسي مع جزيئات المذيبات ، وتتفكك الأيونات. إذا كان التفاعل بين الأيون والأيون المضاد الجديد أقوى من التفاعل بين الأيون وجزيئات المذيب ، فسيكون من الأفضل أن يكون المنتج في الطور الصلب. يعرف تكوين المنتج الصلب من المحلول بالترسيب ، وتسمى المادة الصلبة بالرواسب.

يمكن عزل الأيونات بشكل انتقائي عن المحلول عن طريق إحداث تفاعلات مع رواسب غير قابلة للذوبان. لتصميم هذه التفاعلات ، يتم تعيين الكاتيونات والأنيونات لفئات واسعة بناء على اتجاهات الذوبان. يتم تجميع الكاتيونات من خلال تحديد الأنيون المشترك في منتجات التفاعل غير القابلة للذوبان ، ويتم أيضا تجميع الأنيونات حسب الكاتيونات الشائعة. تستخدم محاليل هذه الأيونات الشائعة لاختبار هذه المجموعات.

عندما يكون الفصل مطلوبا للأيونات التي تنتمي إلى نفس المجموعة ، يمكن استخدام الكواشف المتخصصة أو المحاليل المركزة للحث على تفاعلات انتقائية بمجرد عزل الأيونات في تلك المجموعة. يمكن أيضا استخدام هذه الكواشف المتخصصة لتأكيد هوية أيون معزول. والآن بعد أن فهمت المبادئ الكامنة وراء التحليل النوعي للأيونات، دعنا ننتقل إلى تقنية لتحليل محلول الفوسفات، متبوعا بإجراء لفصل خليط من الكاتيونات الفلزاتية.

لتحليل محلول الفوسفات ، قم أولا بإعداد محاليل اختبار مخففة من الكالسيوم المائي ، وأورثوموليبدات الأمونيوم ، وحمض النيتريك المركز. ثم ضع 5 مل من المحلول المجهول في أنبوب اختبار.

أضف محلول الكالسيوم بالتنقيط إلى المحلول المجهول. يمكن أن يشير تكوين راسب أبيض إلى وجود فوسفات الكالسيوم أو كربونات الكالسيوم. للتحقق من وجود الفوسفات ، أضف حمض النيتريك ببطء إلى أنبوب الاختبار. يشير ذوبان الراسب إلى أن فوسفات الهيدروجين قد تشكل. يشير نقص فقاعات الغاز إلى عدم وجود كربونات ، حيث كانت الكربونات تتفاعل مع الحمض لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء.

أخيرا ، أضف ببطء تقويم الأمونيوم إلى أنبوب الاختبار. يتشكل فوسفوموليبدات الأمونيوم على شكل راسب أصفر ، مما يؤكد وجود الفوسفات في المحلول.

أولا ، قم بإعداد حلول اختبار مخففة كما هو موضح في بروتوكول النص. احصل على أربعة أنابيب وأغطية اختبار مناسبة للاستخدام في أجهزة الطرد المركزي. ضع خليطا من الزنك المائي والنيكل والفضة ونترات الحديد في أنبوب اختبار واحد. لبدء الفصل ، أضف أولا حمض الهيدروكلوريك المخفف ببطء إلى الخليط ، مع التحريك برفق. الراسب الأبيض الذي يتشكل هو كلوريد الفضة. استمر في إضافة محلول الكلوريد حتى لا يتشكل المزيد من الرواسب.

افصل السائل أو المادة الطافية وكلوريد الفضة الصلب عن طريق الطرد المركزي. صب المادة الطافية في أنبوب الاختبار الثاني. اغسل كلوريد الفضة ثلاث مرات بالماء وصب كل غسلة في أنبوب الاختبار الثاني. بعد ذلك ، أضف محلول هيدروكسيد الصوديوم بالتنقيط إلى أنبوب الاختبار الثاني. سوف تتشكل ثلاثة رواسب: هيدروكسيد الزنك الأبيض ، وهيدروكسيد الحديد الأصفر ، وهيدروكسيد النيكل الأخضر. استمر في إضافة هيدروكسيد الصوديوم حتى يذوب مركب الزنك الأبيض الصلب ، مكونا أيون الزنك القابل للذوبان. افصل محلول الزنك ومركبات النيكل والحديد الصلبة عن طريق الطرد المركزي ، ثم صب المحلول في أنبوب الاختبار الثالث. اغسل المواد الصلبة بالماء ثلاث مرات وصب كل منها في محلول الزنك.

أضف حمض الهيدروكلوريك ببطء إلى محلول الزنك في أنبوب الاختبار الثالث حتى يترسب هيدروكسيد الزنك ثم يذوب.

بعد ذلك ، أضف سداسي سيانوفيرات البوتاسيوم بالتنقيط إلى محلول الزنك لتشكيل سداسي سيانوفيرات الزنك البوتاسيوم كراسب بيضاء. الآن ، إلى أنبوب الاختبار الذي يحتوي على هيدروكسيد النيكل الصلب وهيدروكسيد الحديد ، أضف الأمونيا ببطء لتشكيل أيون هيكسامين النيكل الأزرق القابل للذوبان. افصل محلول النيكل عن هيدروكسيد الحديد الصلب عن طريق الطرد المركزي وصب محلول النيكل في أنبوب الاختبار الرابع. اغسل هيدروكسيد الحديد ثلاث مرات بالماء وصب الغسالات في محلول النيكل. بعد ذلك ، أضف ببطء ثنائي ميثيل جليوكسيم إلى محلول النيكل لتكوين ثنائي ميثيل جليوكسيم النيكل كراسب أحمر. إلى هيدروكسيد الحديد الصلب ، أضف حمض الهيدروكلوريك المركز بعناية لتشكيل محلول كلوريد الحديديك. لتأكيد وجود الحديد ، أضف الثيوسيانات لتشكيل كاتيون الثيوسياناتوiron الأحمر الغامق.

إن بساطة وسرعة إجراء التحليل النوعي للأيونات في المحلول تجعل هذه التقنية تستخدم على نطاق واسع في الكيمياء البيئية والصناعة.

عندما يحتوي الماء على تركيز عال من الكاتيونات المعدنية مثل الكالسيوم أو المغنيسيوم ، فإنه يسمى الماء العسر. يمكن أن تتفاعل هذه الكاتيونات المعدنية مع الأنيونات الموجودة في الماء مثل الكربونات لتشكيل رواسب طباشيرية تسد الأنابيب أو سخانات الماء الساخن. يمكن تقييم عسر الماء عن طريق إضافة محلول كربونات إلى عينة ماء. يشير الراسب الأبيض إلى مستويات عالية من الكالسيوم.

يعتبر الفوسفات عنصرا غذائيا مهما للعديد من أشكال الحياة ، وبالتالي يستخدم في كل من الأسمدة الصناعية والأسمدة الحدائق ، ولكن فائض الفوسفات يمكن أن يكون ضارا ، خاصة في بيئات المياه العذبة. يمكن اختبار مياه الصرف الصحي في المناطق السكنية والتجارية بحثا عن الفوسفات عن طريق إضافة حمض النيتريك وأورثوموليبدات الأمونيوم. يشير الراسب الأصفر إلى مستويات عالية من الفوسفات.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لقواعد الذوبان للأيونات. يجب أن تكون الآن على دراية بمبادئ التفاعلات الأيونية ، وبعض الإجراءات للتحليل النوعي للحلول ، وبعض تطبيقات التحليل النوعي باستخدام الذوبان.

شكرا للمشاهدة!