Determinación de las reglas de solubilidad de compuestos iónicos

Determining the Solubility Rules of Ionic Compounds

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General Chemistry

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Determining the Solubility Rules of Ionic Compounds

1.5: Determining the Empirical Formula

1.7: Using a pH Meter

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09:09 min

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April 30, 2023

Overview

Fuente: Laboratorio de Dr. Neal Abrams — Universidad de SUNY de la ciencia ambiental y silvicultura

Solubilidad de un compuesto iónico puede determinarse mediante análisis cualitativo. Análisis cualitativo es una rama de la química analítica que utiliza propiedades químicas y reacciones para identificar el catión o el anión presentan en un compuesto químico. Mientras que las reacciones químicas dependen de las reglas de solubilidad conocido, esas mismas reglas se pueden determinar mediante la identificación de los productos que se forman. Análisis cualitativo no se suele hacer en los laboratorios de química industrial moderna, pero puede ser utilizado fácilmente en el campo sin necesidad de instrumentación sofisticada. Análisis cualitativo también se centra en entender reacciones iónicas iónicas y netas, así como organizar datos en un diagrama de flujo para explicar observaciones y establecer conclusiones definitivas.

Muchos cationes tienen propiedades químicas similares, como las contrapartes del anión. Correcta identificación requiere separación cuidadosa y análisis para sistemáticamente identificar los iones presentes en una solución. Es importante entender las propiedades ácido/base, equilibrios iónicos, reacciones redox y pH propiedades para identificar iones con éxito.

Aunque no existe una prueba cualitativa para virtualmente cada ion poliatómico y elemental, el proceso de identificación comienza típicamente con saber una “clase” de iones se analiza; cationes o aniones, elementales o poliatómico, grupos o períodos, transición o grupo principal. En este experimento, ambos tipos de iones, cationes y aniones, se identifican. Los cationes son iones poliatómico así.

Principles

Identificación de cationes y aniones se basa en reacciones químicas conocidas entre el ion desconocido y reactivo. A veces, puede ser la falta de una reacción que identifica positivamente los iones así. Todos los compuestos iónicos se componen de un catión y un anión, y cuando se produce una reacción entre dos compuestos iónicos diferentes, el catión de un compuesto es atraído electrostáticamente para el anión del otro, formando un nuevo compuesto iónico. (Nota: algunos compuestos iónicos únicos tienen uno o más cationes o iones. Un ejemplo sería KNaC₄H₄O₆ o (NH₄)₂Fe (SO₄)₂. La carga total del compuesto iónico debe todavía la suma a cero.) Este tipo de reacción se conoce como una reacción de metátesis o de doble desplazamiento y se muestra a continuación:

w AB(aq) + xCD(aq)→yanuncio(s) + zCB(aq)

reacción molecular

donde A y C son reactantes de catión, B y D son reactantes de aniones, y los compuestos en proporciones molares w y x, respectivamente. El mismo sigue para productos anuncio(s) y CB(aq) con relaciones molares de y y z. Cuando una reacción ocurre en solución acuosa, la reacción molecular puede escribirse como una combinación de los iones libres y productos insolubles conocidos como una reacción iónica:

A ⁺ (aq) + B^–(aq) + C⁺(aq) + D^–(aq) →AD(s) + B^–(aq) + C⁺(aq)

reacción iónica

Una reacción iónica muestra tanto los iones implicados en la reacción como los que no participan, conocido como iones espectadores. La formación del producto insoluble de anuncio(s) identifique los iones reaccionan o podría utilizarse para determinar una regla de solubilidad de los iones. En todos los casos, una reacción iónica neta es la base de todas las observaciones, que es una forma simplificada de la reacción iónica y muestra sólo los iones implicados en la reacción.

⁺(Aq) + D^–(aq)→ anuncio(s)

reacción iónica neta

Observar una reacción química produciendo un producto insoluble o precipitado, es un marcador para los participantes de una reacción iónica neta.

Las reacciones pueden ser exclusivo de un determinado catión o anión, o común a todos los iones dentro de un grupo o clase de reactivos. Por ejemplo, todos los iones del metal de la transición reaccionan con el ion sulfuro, S^{2 –}, a la forma insoluble se precipita. Muchos metales de tierra alcalina forman precipitados blancos en presencia de iones carbonato o fosfato. Análisis de identificación más selectivos se pueden realizar con soluciones mixtas a través de una combinación de reglas de solubilidad y reactividad química. Por ejemplo, una solución que contiene cinc, plata, níquel y hierro podría ser separada según el diagrama de flujo en la figura 1. Cloruro de primero se agrega a la solución, precipitando hacia fuera cloruro de plata, AgCl. Los metales restantes son hidróxido precipitado en todos, con exceso hidróxido de re-disolver el zinc. El zinc se confirma presencia de hexacianoferrato de potasio, formando un precipitado verde. Los precipitados de hierro y níquel restantes se recogen y se agrega amoníaco sobrante disolver el níquel y el hierro sólido complejo se recoge. El hierro volver a disolución en presencia del ácido y confirmó con el ion tiocianato. Níquel es identificado positivamente añadiendo dimetilglioxima, formando un precipitado rojizo sólido.

Figura 1. Diagrama de flujo de ejemplo de la separación de la solución.

Procedure

1. general métodos

Preparación para análisis cualitativo
1. Las reacciones se realizan generalmente en pequeños tubos de ensayo con volumen de 5 mL o menos.
2. Las soluciones deben ser completamente solubles y deben ser relativamente diluido, típicamente ~0.1 M.
3. Reactivos deben añadió mediante goteo lentamente y observa cuidadosamente.
4. Varios comunes “para probar soluciones” está obligados a establecer las reglas de solubilidad o identificar un ion desconocido. Estos contienen iones que reaccionan específicamente con determinadas especies químicas (cationes o aniones).
  1. Las soluciones comunes incluyen CaNO₃, volver₂(NH₄)₂MoO₄, ácido clorhídrico, AgNO₃y NaOH y otras soluciones como sea necesario.
Mezcla
1. Mezclar soluciones tapping o el tubo de ensayo se arremolinan en una dirección vertical. Utilice un corcho o tapón para evitar salpicaduras de la solución.
2. Quitar el corcho o el tapón, luego suavemente las soluciones con un baño de agua o fresco fuego para inducir una reacción de calor. Punto el tubo de ensayo de cualquier persona en el laboratorio.
Observación y recuperación
1. Separar el sobrenadante (solución no reacciona) y precipitar utilizando centrifugación. Si más precipitan las formas cuando se agregan iones de prueba adicional, la reacción es incompleta. Seguir añadiendo iones de prueba hasta que no precipite formas.
2. Lavar el precipitado usando centrifugación y verter o decantación de sobrenadante. Agregar más agua y repita el proceso para un total de tres lavados.
3. Lavar grandes cantidades de precipitado por filtración de vacío y recuperarse el papel de filtro con el precipitado seco.
4. Tenga en cuenta la formación de un precipitado, así como las propiedades del precipitado como color, grosor (gelatinoso, nublado, fino) y formación de cristales.
Seguridad y residuos
1. Lleve siempre gafas de seguridad al realizar experimentos de análisis cualitativo. Guantes también pueden ser necesarios basado en los reactivos y los productos formados.
2. Métodos de eliminación de residuos adecuado deben ser seguidos de cerca. Productos dañinos se pueden formar cuando reactivos múltiples se combinan en un envase.

2. aniones análisis

Identificación de fosfato, carbonato, cloruro y los iones sulfuro; PO₄^{3 –}, CO₃^{2 –}, Cl^–, S^2-
1. Fosfato de
  1. Agregar una solución que contiene fosfato, PO₄^{3 –}, a otra solución que contiene iones de calcio, Ca^{2 +}. La formación de un precipitado blanco indica la formación de fosfato de calcio, Ca₃(PO₄)₂.
  2. Puesto que muchos cationes forman productos insolubles con calcio, una reacción más específica es posible. Añadir H⁺ (ácido) a Ca₃(PO₄)₂ para disolver el sólido para formar HPO₄^{2 –}. Entonces se combinan el HPO₄^{2 –} con molibdato de amonio, (NH₄)₂MoO₄. Una prueba positiva produce el fosfomolibdato de amonio precipitado amarillo, NH₄)₃PO₄(MoO₃)₁₂(s). Las reacciones iónicas netas son las siguientes:
    3 Ca^{2 +}(aq) + 2 PO₄^{3 –}(aq) → Ca₃PO₄(s)
    CA₃PO₄(s) + 2 H⁺(aq) → 3 Ca^{2 +} + 2 HPO₄²^–(aq)
    HPO₄ ^2- (aq) + 12 (NH₄)₂MoO₄(aq) + H 23⁺(aq) → (NH₄)₃PO₄ (MoO₃)₁₂(s) + 21 NH₄⁺(aq) + 12 H₂O(l)
2. Carbonato de
  1. Sales de carbonato son generalmente insolubles excepto en presencia de cationes Grupo 1 y amonio. Añadir unas gotas de cloruro de calcio, CaCl₂, a la solución que contiene el carbonato. En soluciones con concentraciones altas de carbonato, un blanco precipitar formas e indica la posible formación de fosfato de calcio, CaCO₃. La reacción tiene muchas interferencias, incluyendo otros aniones como el fosfato.
    CA^{2 +}(aq) + CO₃^{2 –}(aq) → CaCO₃(s)
  2. Añadir H⁺ (ácido) a una solución que contiene carbonato CO₃^{2 –}. La formación de burbujas indica la presencia de CO₂, lo que significa CO₃^{2 –} como un reactivo. Iones de carbonato se comporta como una base en presencia de ácido fuerte a la forma bióxido de carbono gas y agua.
    CO₃^2-(aq) + H⁺(aq) → CO₂(g) + H₂O(l)
3. Cloruro de
  1. Agregar nitrato de plata a una solución que contiene cloruro. La formación de un precipitado blanco indica la formación de AgCl(s):
    AG⁺(aq) + Cl^–(aq) → AgCl(s)
4. Sulfuro de
  1. Añadir una solución de cloruro de cobre a una solución que contiene sulfuro. La formación de un precipitado negro indica la formación de sulfuro de cobre, CuS. En general, las soluciones que contienen iones de sulfuro, S^{2 –}, reaccionan con los iones del metal para producir un sulfuro metálico insoluble.
    S^{2 –} + Cu^{2 +} → CuS(s).
    El valor del producto de solubilidad, K_sp = 6.3 x 10^-36, indica el alto grado de insolubilidad del producto.

3. catión análisis

Metales del álcali todos (Grupo 1) y algunos metales alcalinotérreos (Grupo 2) son solubles excepto bajo condiciones específicas.
Casi todo grupo 3 – 13 metales se consideran insolubles en presencia de sulfuro, carbonato, fosfato y el hidróxido. Varían el color y el tipo de precipitado.
1. Lugar una solución en una solución de hidróxido de cromo. Se observará un precipitado verde. A continuación se muestra la reacción general de un metal + 2 con un hidróxido:
  M^{2 +} + OH^– → M(OH)₂(s)
2. No es posible diferenciar los iones del metal más basados en la solubilidad solo con algunas excepciones notables:
  1. La adición de plata, Ag⁺, mercurio, Hg₂^{2 +}o de plomo, Pb^{2 +} cloruro, bromuro o yoduro resulta en la formación de precipitado.
  2. La adición de estroncio, Sr^{2 +}, bario Ba^{2 +}, mercurio, Hg₂^{2 +}y plomo, Pb^{2 +} resultados en un precipitado en presencia de sulfato.
  3. BA^{2 +} forma un sólido amarillo en presencia de CrO₄^{2 –}, BaCrO₄(s). Este es el pigmento usado en pintura a base de aceite conocida comúnmente como “bario amarillo”.
Limitada de insolubilidad de los iones del metal permite otras pruebas cualitativas para identificar positivamente a cada metal. Mientras que los precipitados de alguna forma, otras experimentan cambios de color único en la presencia de quelantes de iones o moléculas. Identificaciones de cación incluyen el níquel, hierro, aluminio y zinc; Ni^{2 +}, Fe^{3 +}, Al^{3 +}, Zn^{2 +}.
1. Agregar níquel (II) en presencia de dimetilglioxima (dmg de₂H) para formar el Ni precipitado rojo de la rosa (H₂dmg):
  Ni^{2 +}(aq) + 2 H₂dmg(aq) → Ni(Hdmg)₂(s) + H 2⁺(aq)
2. Añadir hierro (III) a ion tiocianato, SCN^– para formar el rojo de la sangre [FeNCS]^{2 +}] complejo:
  Fe^{3 +}(aq) + SCN^–(aq) → [FeNCS]^{2 +}(aq)
3. Iones de aluminio
  1. Aluminio (III) se combinan con pyrocatechol violeta en solución amortiguadora pH 6 amonio acetato para formar una solución azul.
  2. Aluminio (III) también se precipita en presencia de una base débil para formar el gelatinoso blanco escapar₃(s) compuesto. Adición de más base hace que el compuesto de forma transparente e incoloro [escapar₄] complejo soluble de^–(aq) .
4. Iones de zinc
  1. Añadir zinc (II) a una pequeña cantidad de base para formar un precipitado blanco. Luego agregar más base para volver a disolver el precipitado y forman el soluble [Zn(OH)₄]^{2 –} complejo.
  2. Añadir zinc (II) a hexacianoferrato de potasio, K₄[Fe(CN)₆] para formar la luz verde precipitado K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂(s):
    3 Zn^{2 +}(aq) + 2 K₄[Fe(CN)₆](aq) → K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂(s) + 6 K⁺(aq)

Tendencias en las propiedades de solubilidad de compuestos iónicos pueden utilizarse para el análisis cualitativo de las soluciones iónicas. Cuando un compuesto se añade a una mezcla de soluciones iónicas, pueden formar muchos productos, cada uno con propiedades de solubilidad diferentes. Si sólo hay un producto insoluble, luego solo saldrá la solución. Mediante la realización de reacciones secuenciales, iones en una solución pueden ser sistemáticamente identificados y aislados.

Mientras que existe una gran variedad de instrumentos analíticos para el análisis elemental, las técnicas son a menudo lentas o requieren transporte de muestras entre laboratorios. Técnicas de análisis cualitativas como examinando propiedades de solubilidad son métodos de preselección rápidos y accesibles para el análisis.

Este video introducir las propiedades de solubilidad de compuestos iónicos, demuestre los procedimientos para precipitar selectivamente los compuestos iónicos y presentar algunas aplicaciones del análisis cualitativo utilizando tendencias de solubilidad en ajustes industriales.

Los compuestos iónicos se componen de un catión y un anión. Cuando ocurre una reacción entre dos compuestos iónicos diferentes, el catión de un compuesto es atraído electrostáticamente por el anión de otro, formando un nuevo compuesto. Los iones que no participan en la reacción se llaman iones espectadores y se omiten de la reacción iónica neta. Cuando se disuelve un compuesto iónico, reversible interactúan con moléculas de disolvente, y disocian los iones. Si la interacción entre un ion y los iones contra nueva es más fuerte que entre los iones y las moléculas de solvente, será más favorable para el producto en la fase sólida. La formación de producto sólido de la solución se conoce como precipitación, y el sólido se llama precipitado.

Iones pueden aislarse selectivamente de solución por inducir reacciones con precipitados insolubles. Para el diseño de estas reacciones, cationes y aniones son asignados a categorías basados en las tendencias de la solubilidad. Cationes se agrupan por identificar el anión común para sus productos de reacción insoluble, y aniones además se agrupan por los cationes comunes. Soluciones de estos iones comunes se utilizan para probar para estos grupos.

Cuando la separación es deseada para los iones que pertenecen al mismo grupo, reactivos especializados o concentrada soluciones pueden utilizarse para inducir reacciones selectivas, una vez que los iones de ese grupo han sido aislados. Estos reactivos especializados pueden utilizarse también para confirmar la identidad de un ion aislado. Ahora que usted comprende los principios del análisis cualitativo de iones, vamos a ir a través de una técnica para el análisis de una solución de fosfato, seguida de un procedimiento para separar una mezcla de cationes del metal.

Para analizar una solución de fosfato, primero preparar soluciones de prueba diluidas de calcio acuoso, orthomolybdate de amonio y ácido nítrico concentrado. Luego, coloque 5 mL de la solución desconocida en un tubo de ensayo.

Añadir gota a gota la solución de calcio a la solución desconocida. La formación de un precipitado blanco puede indicar la presencia de fosfato de calcio, o carbonato de calcio. Para verificar la presencia de fosfato, lentamente Añadir ácido nítrico para el tubo de ensayo. Disolución del precipitado indica que se ha formado fosfato de hidrógeno. La ausencia de burbujas de gas indica que no hay carbonato está presente, como carbonato habría reaccionado con el ácido que forma dióxido de carbono y agua.

Por último, añada lentamente el orthomolybdate de amonio en el tubo de ensayo. Forma de fosfomolibdato de amonio como un precipitado amarillo, confirmando la presencia de fosfato en la solución.

En primer lugar, preparar soluciones de prueba diluida como se indica en el protocolo de texto. Obtener cuatro tubos de ensayo y conveniente para el uso de una centrífuga de tapas. Colocar una mezcla de zinc acuoso, níquel, plata y nitratos de hierro en un tubo de ensayo. Para iniciar la separación, primero añada lentamente ácido clorhídrico diluido en la mezcla, girando suavemente. El precipitado blanco que es cloruro de plata. Seguir añadiendo cloruro en solución hasta que no precipite formas.

Separar el líquido, o sobrenadante y el cloruro de plata sólido por centrifugación. Decantar el sobrenadante en el segundo tubo de ensayo. Lavar el cloruro de plata tres veces con agua y decantar cada lavado en el segundo tubo de ensayo. A continuación añadir gota a gota la solución de hidróxido de sodio al segundo tubo de ensayo. Se forman tres precipitados: blanco de hidróxido de zinc, hidróxido de hierro amarillo e hidróxido de níquel verde. Continuar agregando hidróxido de sodio hasta que se disuelva el sólido compuesto de zinc blanco, formando el ion del zincate soluble. Separar la solución de zinc y compuestos de hierro y níquel sólido por centrifugación y luego decantar la solución en el tercer tubo de ensayo. Lavar los sólidos con agua tres veces y decantar cada uno en la solución de zinc.

Lentamente Añadir ácido clorhídrico a la solución de cinc en el tercer tubo de ensayo hasta que el hidróxido de zinc precipita y luego disuelve.

Luego, añadir gota a gota hexacianoferrato de potasio a la solución de cinc para formar potasio hexacianoferrato de zinc como un precipitado blanco. Ahora, al tubo de ensayo que contiene hidróxido de níquel sólido e hidróxido de hierro, poco a poco añadir amoníaco para formar el ion de hexammine níquel azul soluble. Separar la solución de níquel el hidróxido de hierro sólido por centrifugación y decantar la solución de níquel en el cuarto tubo de ensayo. Lavar el hidróxido de hierro tres veces con agua y decantar los lavados en la solución de níquel. Luego, lentamente agregar dimetilglioxima para la solución de níquel para formar níquel dimetilglioxima como un precipitado rojo. Para el hidróxido de hierro sólido, cuidadosamente Añadir ácido clorhídrico concentrado para formar una solución de cloruro férrico. Para confirmar la presencia de hierro, añadir sulfocianuro para formar el catión thiocyanatoiron rojo intenso.

La simplicidad y la velocidad de realizar análisis cualitativo de los iones en solución hace que esta técnica ampliamente utilizada en industria y Química ambiental.

Cuando el agua contiene una alta concentración de cationes metálicos como calcio o magnesio, se denomina agua dura. Estos cationes del metal pueden reaccionar con los aniones en el agua como el carbonato para formar depósitos calcáreos que obstruir tuberías o calentadores de agua. Dureza del agua puede ser evaluada mediante la adición de una solución de carbonato a una muestra de agua. Precipitado blanco indica altos niveles de calcio.

El fosfato es un nutriente importante para muchas formas de vida y por lo tanto se utiliza en fertilizantes industriales y jardín, pero un exceso de fosfato puede ser perjudicial, especialmente en entornos de agua dulce. Aguas residuales en zonas residenciales y comerciales se pueden probar para fosfatos mediante la adición de ácido nítrico y amonio orthomolybdate. Precipitado amarillo indica altos niveles de fosfatos.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a las reglas de solubilidad de los iones. Ahora debe estar familiarizado con los principios de las reacciones iónicas, unos procedimientos de análisis cualitativo de las soluciones y algunas aplicaciones de análisis cualitativo con solubilidad.

¡Gracias por ver!

Applications and Summary

Las reacciones que se muestra a continuación pueden utilizarse para identificar la presencia de una clase de cationes o aniones o ser utilizado específicamente para un determinado ion. Porque dos reactivos se utilizan en los análisis, ya sea reactivo puede ser detectado típicamente usando la otra. Por ejemplo, en lugar de analizar la presencia de cloruro con ion plata, iones de plata pueden identificarse utilizando cloruro. Una combinación de normas comunes de precipitación seguida de pruebas colorimétricas o precipitación específicas puede utilizarse para identificar positivamente a casi cada ion, atómica o poliatómico, disponible. Al mismo tiempo, la mayoría de esas mismas normas puede establecerse por reacción de aniones y cationes juntos sistemáticamente para generar un conjunto de reglas de solubilidad del catión y del anión.

Análisis cualitativo y las reglas de solubilidad son experimentos comunes en el laboratorio de química general. Esto es debido, en parte, a la facilidad, velocidad y naturaleza económica de las pruebas. Es por estas razones que las pruebas cualitativas son también utilizan en análisis basados en campo y laboratorio confirmatoria pruebas. Por ejemplo, una empresa de Geología deseen saber si existen cantidades significativas de níquel en el escurrimiento de la corriente de una mina. Una simple prueba añadiendo el agua a dimethylgloxime es selectiva para iones de níquel. Asimismo, las autoridades de la calidad del agua pueden utilizar bario (o algunos otros metales del grupo 2) para la detección de carbonato en el agua, por lo tanto, detectar el nivel de dureza del agua. Sin embargo, se utiliza instrumentación avanzada donde cuantitativa de resultados son necesarios o iones múltiples necesitan ser identificadas en niveles muy bajos. Esto incluye varias formas de espectroscopia de masas, así como cromatografía de iónes y espectroscopia de la luz.

References

Eaton, A. Standard Methods for the Examination of Water & Wastewater. Centennial ed. Washington, DC: American Public Health Association (2005).

Transcript

Trends in the solubility properties of ionic compounds can be used for the qualitative analysis of ionic solutions. When a compound is added to a mixture of ionic solutions, many products can form, each with different solubility properties. If only one product is insoluble, then it alone will leave the solution. By performing sequential reactions, ions in a solution can be systematically identified and isolated.

While a variety of analytical instruments exist for elemental analysis, the techniques are often time-consuming or require transporting samples between laboratories. Qualitative analytical techniques such as examining solubility properties are fast, accessible pre-screening methods for analysis.

This video will introduce the solubility properties of ionic compounds, demonstrate procedures for selectively precipitating ionic compounds, and introduce a few applications of qualitative analysis using solubility trends in industrial settings.

Ionic compounds are composed of a cation and an anion. When a reaction occurs between two different ionic compounds, the cation of one compound is electrostatically attracted to the anion of another, forming a new compound. The ions that do not participate in the reaction are called spectator ions, and are omitted from the net ionic reaction. When an ionic compound dissolves, they reversibly interact with solvent molecules, and the ions dissociate. If the interaction between an ion and the new counter-ion is stronger than between the ion and the solvent molecules, it will be more favorable for the product to be in the solid phase. The formation of solid product from solution is known as precipitation, and the solid is called the precipitate.

Ions can be selectively isolated from solution by inducing reactions with insoluble precipitates. To design these reactions, cations and anions are assigned to broad categories based on solubility trends. Cations are grouped by identifying the anion common to their insoluble reaction products, and anions are likewise grouped by common cations. Solutions of these common ions are used to test for these groups.

When separation is desired for ions belonging to the same group, specialized reagents or concentrated solutions can be used to induce selective reactions once the ions in that group have been isolated. These specialized reagents can also be used to confirm the identity of an isolated ion. Now that you understand the principles behind the qualitative analysis of ions, let’s go through a technique for analyzing a solution for phosphate, followed by a procedure for separating a mixture of metal cations.

To analyze a solution for phosphate, first prepare dilute test solutions of aqueous calcium, ammonium orthomolybdate, and concentrated nitric acid. Then, place 5 mL of the unknown solution in a test tube.

Add the calcium solution dropwise to the unknown solution. The formation of a white precipitate could indicate the presence of calcium phosphate, or calcium carbonate. To verify the presence of phosphate, slowly add nitric acid to the test tube. Dissolution of the precipitate indicates that hydrogen phosphate has formed. The lack of gas bubbles indicates that no carbonate is present, as carbonate would have reacted with the acid to form carbon dioxide and water.

Finally, slowly add the ammonium orthomolybdate to the test tube. Ammonium phosphomolybdate forms as a yellow precipitate, confirming the presence of phosphate in the solution.

First, prepare dilute test solutions as listed in the text protocol. Obtain four test tubes and caps suitable for use in a centrifuge. Place a mixture of aqueous zinc, nickel, silver, and iron nitrates in one test tube. To begin separation, first slowly add dilute hydrochloric acid to the mixture, swirling gently. The white precipitate that forms is silver chloride. Continue adding chloride solution until no more precipitate forms.

Separate the liquid, or supernatant, and the solid silver chloride by centrifugation. Decant the supernatant into the second test tube. Wash the silver chloride three times with water and decant each wash into the second test tube. Next, add the sodium hydroxide solution dropwise to the second test tube. Three precipitates will form: white zinc hydroxide, yellow iron hydroxide, and green nickel hydroxide. Continue adding sodium hydroxide until the solid white zinc compound dissolves, forming the soluble zincate ion. Separate the zinc solution and the solid nickel and iron compounds by centrifugation, and then decant the solution into the third test tube. Wash the solids with water three times and decant each into the zinc solution.

Slowly add hydrochloric acid to the zinc solution in the third test tube until zinc hydroxide precipitates and then dissolves.

Then, add potassium hexacyanoferrate dropwise to the zinc solution to form potassium zinc hexacyanoferrate as a white precipitate. Now, to the test tube containing solid nickel hydroxide and iron hydroxide, slowly add ammonia to form the soluble blue nickel hexammine ion. Separate the nickel solution from the solid iron hydroxide by centrifugation and decant the nickel solution into the fourth test tube. Wash the iron hydroxide three times with water and decant the washes into the nickel solution. Then, slowly add dimethylglyoxime to the nickel solution to form nickel dimethylglyoxime as a red precipitate. To the solid iron hydroxide, carefully add concentrated hydrochloric acid to form a solution of ferric chloride. To confirm the presence of iron, add thiocyanate to form the deep red thiocyanatoiron cation.

The simplicity and speed of performing qualitative analysis of ions in solution makes this technique widely used in environmental chemistry and industry.

When water contains a high concentration of metal cations such as calcium or magnesium, it is called hard water. These metal cations can react with anions in the water such as carbonate to form chalky deposits that clog pipes or hot water heaters. Water hardness can be assessed by adding a carbonate solution to a water sample. White precipitate indicates high levels of calcium.

Phosphate is an important nutrient for many forms of life and is therefore used in both industrial and garden fertilizers, but an excess of phosphate can be detrimental, particularly in freshwater environments. Wastewater in residential and commercial areas can be tested for phosphates by adding nitric acid and ammonium orthomolybdate. Yellow precipitate indicates high levels of phosphates.

You’ve just watched JoVE’s introduction to solubility rules for ions. You should now be familiar with the principles of ionic reactions, a few procedures for qualitative analysis of solutions, and some applications of qualitative analysis using solubility.

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