Détermination des règles de solubilité des composés ioniques

1. méthodes générales

1. Préparation pour l’analyse Qualitative
   1. Les réactions se font généralement dans des petites éprouvettes avec volume de 5 mL ou moins.
   2. Les solutions doivent être entièrement soluble et devraient être relativement diluer, typiquement ~0.1 M.
   3. Réactifs doivent être lentement ajoutés goutte-à-goutte et observés attentivement.
   4. Plusieurs communes « des solutions de test » est nécessaires pour établir des règles de solubilité ou identifier un ion inconnu. Ces documents contiennent des ions qui réagissent spécifiquement avec certaines espèces chimiques (cations ou anions).
      1. Des solutions communes incluent CaNO₃, BaCl₂, (NH₄)₂MoO₄, HCl, AgNO₃et NaOH et autres solutions comme nécessaire.
2. Mélange
   1. Mélanger les solutions en touchant ou en agitant le tube à essai dans le sens vertical. Utilisez un bouchon ou un bouchon pour éviter les éclaboussures de la solution.
   2. Enlever le bouchon ou le bouchon, puis chauffer doucement les solutions avec un bain d’eau ou la flamme cool pour induire une réaction. Point le tube à essai loin de tout individu dans le laboratoire.
3. Observation et récupération
   1. Séparer le surnageant (solution non réactif) et précipiter par centrifugation. Si plus précipitent des formes quand ion essai supplémentaire est ajoutée, la réaction est incomplète. Continuez à ajouter ion de test jusqu'à ce qu’aucuns plus ne précipitent les formes.
   2. Laver le précipité à l’aide de centrifugation et de coulée ou de décantation hors le surnageant. Ajouter de l’eau et répétez l’opération pour un total de trois lavages.
   3. Laver de grandes quantités de précipité de filtration sous vide et récupérer le précipité séché le papier filtre.
   4. Remarque la formation d’un précipité ainsi que les propriétés du précipité comme la couleur, l’épaisseur (gélatineux, nuageux, fine) et formation de cristaux.
4. Sécurité et déchets
   1. Portez toujours des lunettes de sécurité lors de l’exécution d’une analyse qualitative des expériences. Gants peuvent également être nécessaires basée sur les réactifs et les produits formés.
   2. Méthodes d’élimination des déchets appropriée doivent être suivies de près. Produits nocifs peuvent se former lorsque plusieurs réactifs sont combinés dans un récipient.

2. analyse de l’anion

1. Identifier le phosphate, le carbonate, chlorure et des ions sulfure ; PO₄^{3 -}, CO₃^{2 -}, Cl^-, S^2-
   1. Phosphate
      1. Ajouter une solution contenant du phosphate, PO₄^{3 -}, une autre solution contenant des ions de calcium, Ca^{2 +}. La formation d’un précipité blanc indique la formation de phosphate de calcium, Ca₃(PO₄)₂.
      2. Puisque de nombreux cations forment des produits insolubles avec calcium, une réaction plus précise est possible. Ajouter H⁺ (acide) à Ca₃(PO₄)₂ pour dissoudre le solide et former HPO₄^{2 -}. Combinez alors le HPO₄^{2 -} avec molybdate d’ammonium (NH₄)₂MoO₄. Un test positif donne l’ammonium précipité jaune de phosphomolybdate, NH₄)₃PO₄(MoO₃)₁₂(s). Les réactions ioniques nettes sont comme suit :
         3 Ca^{2 +}(aq) + 2 PO₄^{3 -}(aq) → Ca₃PO₄(s)
         Ca₃PO₄(s) + 2 H⁺(aq) → 3 Ca^{2 +} + 2 HPO₄^2–(aq)
         HPO₄ ^2- (aq) + 12 (NH₄)₂MoO₄(aq) + 23 H⁺(aq) → (NH₄)₃PO₄ (MoO₃)₁₂(s) + 21 NH₄⁺(aq) + 12 H₂O(l)
   2. Carbonate de
      1. Sels de carbonate sont généralement insolubles sauf en présence de cations de groupe 1 et de l’ammonium. Ajoutez quelques gouttes de chlorure de calcium CaCl₂, à la solution contenant du carbonate. Dans les solutions avec des concentrations élevées de carbonate, un blanc précipitent formes et indique une possible formation de phosphate de calcium CaCO₃. La réaction a de nombreuses interférences, y compris les autres anions comme phosphate.
         Ca^{2 +}(aq) + CO₃^{2 -}(aq) → CaCO₃(s)
      2. Ajoutez H⁺ (acide) à une solution contenant du carbonate, CO₃^-2. La formation de bulles indique la présence de CO₂, ce qui signifie₃CO^{2 -} comme réactifs. Ion carbonate se comporte comme une base en présence d’un acide fort à l’eau et de gaz carbonique de forme.
         ₃CO^2-(aq) + H⁺(aq) → CO₂(g) + H₂O(l)
   3. Chlorure de
      1. Nitrate d’argent s’ajoute une solution contenant du chlorure. La formation d’un précipité blanc indique la formation de AgCl(s):
         AG⁺(aq) + Cl^–(aq) → AgCl(s)
   4. Sulfure de
      1. Ajouter une solution de chlorure de cuivre à une solution contenant du sulfure. La formation d’un précipité noir indique la formation de sulfure de cuivre, CuS. En général, les solutions contenant des ions sulfure, S^{2 -}, réagissent avec des ions métalliques pour donner un sulfures métalliques insolubles.
         S^{2 -} + Cu^{2 +} → CuS(s).  
         La valeur du produit de solubilité, K_sp = 6,3 x 10^-36, indique le haut degré d’insolubilité du produit.

3. analyse de cations

1. Alcali tous les métaux (groupe 1) et certains métaux alcalino-terreux (groupe 2) est solubles, sauf dans des conditions spécifiques.
2. Groupe de presque tous les 3 – 13 métaux sont considérés comme insolubles en présence de sulfure, carbonate, phosphate et hydroxyde. La couleur et le type du précipité variera.
   1. Place une solution dans une solution d’hydroxyde de chrome. On observe un précipité vert. La réaction générale d’un métal + 2 avec un hydroxyde est illustrée ci-dessous :
      M^{2 +} + OH^– → M(OH)₂(s)
   2. Il n’est pas possible de différencier des ions métalliques plus basées sur la solubilité seule avec quelques exceptions notables :
      1. L’ajout d’argent, Ag⁺, mercure, Hg₂^{+ 2}ou plomb, Pb^{2 +} au chlorure, bromure ou iodure conduit à la formation précipitée.
      2. L’addition de strontium, Sr^{2 +}, baryum, Ba^{2 +}, mercure, Hg₂^{2 +}ou plomb, Pb^{2 +} entraîne un précipité en présence de sulfate.
      3. BA^{2 +} forme un solide jaune en présence de CrO₄^-2, BaCrO₄(s). Il s’agit du pigment utilisé dans la peinture à base d’huile, communément appelé « baryum jaune ».
3. Limité l' insolubilité des ions métalliques permettant d’autres tests qualitatifs d’identifier avec certitude de chaque métal. Tandis que certaine forme de précipités, d’autres subissent des changements de couleur unique en présence de chélation des ions ou des molécules. Identifications de cation comprennent nickel, fer, aluminium et zinc ; Ni^{2 +}, Fe^{3 +}, Al^{3 +}, Zn^{2 +}.
   1. Ajouter nickel (II) en présence de la diméthylglyoxime (H₂dmg) pour former la rose-rouge précipité Ni (dmg de₂H) :
      Ni^{2 +}(aq) + 2 H₂dmg(aq) → Ni(Hdmg)₂(s) + 2 H⁺(aq)
   2. Fer (III) s’ajoute l’ion thiocyanate, RCS^– pour former le rouge sang [FeNCS]^{2 +}] complexe :
      Fe^{3 +}(aq) + RCS^–(aq) → [FeNCS]^{2 +}(aq)
   3. Ion aluminium
      1. Combiner en aluminium (III) avec pyrocatéchol violet dans une solution pH du tampon d’acétate d’ammonium 6 pour former une solution bleue.
      2. Aluminium (III) est également précipité en présence d’une base faible pour former le blanc gélatineux Al(OH)₃(s) composé. L’addition de plus base provoque le composé pour former la limpide et incolore [Al(OH)₄]^–(aq) complexe soluble.
   4. Ions de zinc
      1. Ajoute une petite quantité de base pour former un précipité blanc de zinc (II). Ajoutez ensuite une base plus pour re-dissoudre le précipité et former le soluble [Zn(OH)₄]^{2 -} complexe.
      2. Ajouter zinc (II) de potassium hexacyanoferrate, K₄[Fe(CN)₆] pour former la lumière verte précipitée 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)