Name: qualitative analysis for ion identification
Uploaded: 2023-04-30T06:45:24.000Z
Duration: 9 min 9 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Chemistry

Matter and its Interactions

PS.Chm.6.2

determining-the-solubility-rules-of-ionic-compounds

Determining the Solubility Rules of Ionic Compounds

1. שיטות כלליות
<ol><li>הכנה לניתוח איכותי<ol>
<li>תגובות נעשות בדרך כלל במבחנות קטנות עם נפח של 5 מ"ל או פחות.</li>
		<li>פתרונות צריכים להיות מסיסים לחלוטין צריך להיות מדלל יחסית, בדרך כלל ~ 0.1 M.</li>
		<li>ריאגנטים צריכים להיות מתווספים לאט טיפה חכם ונצפו בקפידה.</li>
		<li>נדרשים מספר "פתרונות בדיקה" נפוצים כדי לקבוע כללי מסיסות או לזהות יון לא ידוע. אלה מכילים יונים ידוע להגיב במיוחד עם מינים כימיים מסוימים (cations או אניונים).<ol>
<li>פתרונות נפוצים כוללים CaNO3, BaCl2, (NH4)2MoO4, HCl, AgNO3ו- NaOH, ופתרונות אחרים לפי הצורך.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>ערבוב<ol>
<li>ערבבו פתרונות על ידי הקשה או מערבולת של המבחנה בכיוון אנכי. השתמש פקק או פקק כדי למנוע התזת הפתרון.</li>
		<li>הסר את הפקק או פקק, ולאחר מכן לחמם בעדינות את הפתרונות עם אמבט מים או להבה קרירה כדי לגרום לתגובה. כוון את המבחנה הרחק מכל אדם במעבדה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>תצפית והתאוששות<ol>
<li>הפרד את הסופר-טבעי (פתרון שאינו מגיב) והיכוו באמצעות צנטריפוגה. אם טפסים נוספים של משקעים בעת הוספת יון בדיקה נוסף, התגובה אינה שלמה. המשך להוסיף יון בדיקה עד שלא ייווצרו עוד טפסים מזרזים.</li>
		<li>לשטוף את המשקעים באמצעות צנטריפוגה ושופך או decanting את supernatant. מוסיפים עוד מים וחוזרים על התהליך בסך הכל שלוש כביסות.</li>
		<li>לשטוף כמויות גדולות של משקעים על ידי סינון ואקום לשחזר את המשקעים היבשים מנייר המסנן.</li>
		<li>שים לב להיווצרות של משקעים, כמו גם את המאפיינים של המשקעים כגון צבע, עובי (ג'לטיני, מעונן, עדין), היווצרות קריסטל.</li>
	</ol>
</li>
	<li>בטיחות ופסולת<ol>
<li>תמיד ללבוש משקפי בטיחות בעת ביצוע ניסויי ניתוח איכותי. כפפות עשויות להיות נחוצות גם על סמך ריאגנטים בשימוש ומוצרים שנוצרו.</li>
		<li>יש לעקוב מקרוב אחר שיטות פינוי פסולת נאותות. ניתן ליצור מוצרים מזיקים כאשר מגיבים מרובים משולבים במיכל אחד.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. ניתוח אניון
<ol><li>זיהוי יונים פוספט, קרבונט, כלוריד וגופרית; PO43-, CO32-, Cl-, S2-<ol>
<li>פוספט<ol>
<li>הוסף פתרון המכיל פוספט, PO43-, לפתרון אחר המכיל יוני סידן, Ca2 +. היווצרות של משקעים לבנים מצביעה על היווצרות של סידן פוספט, Ca3(PO4)2.</li>
			<li>מאז cations רבים ליצור מוצרים מסיסים עם סידן, תגובה ספציפית יותר אפשרית. הוסף H+ (חומצה) ל Ca3(PO4)2 כדי להמיס את מוצק וליצור HPO42-. לאחר מכן שלב את HPO42- עם אמוניום מוליבאדאט, (NH4)2MoO4. בדיקה חיובית מניבה את אמוניום פוספומוליבטט משקעים צהוב, NH4)3PO4(MoO3)12(ים). התגובות היוניות נטו הן כדלקמן: 3 Ca2+(aq) + 2 PO43-(aq) → Ca 3PO4(ים) Ca3PO4(ים) + 2 H+(aq) → 3 Ca2 + + 2 HPO42- (aq) HPO4 2-(aq) + 12 (NH4)2MoO4(aq) + 23 H+(aq) → (NH4)3PO4 (MoO3)12(ים) + 21 NH4+(aq) + 12 H2O(l)   
</li>
		</ol>
</li>
		<li>פחמתי<ol>
<li>מלחי קרבונט הם בדרך כלל מסיסים למעט בנוכחות קבוצה 1 ו cations אמוניום. הוסף כמה טיפות של סידן כלוריד, CaCl2, לפתרון המכיל פחמתי. בפתרונות עם ריכוזי פחמתיים גבוהים, נוצר משקעים לבנים ומציין היווצרות אפשרית של סידן פוספט, CaCO3. לתגובה יש הפרעות רבות, כולל אניונים אחרים כמו פוספט. Ca2+(aq) + CO3 2-(aq) → CaCO3(ים)   
</li>
			<li>הוסף H+ (חומצה) לפתרון המכיל קרבונט, CO32-. היווצרות של בועות מצביעה על נוכחות של CO2, המסמל CO32- כמגיב. יון פחמתי מתנהג כבסיס בנוכחות חומצה חזקה ליצירת גז ומים דו תחמוצת הפחמן. CO32-(aq) + H+(aq) → CO2(ז) + H2O(l)
</li>
		</ol>
</li>
		<li>כלוריד<ol>
<li>הוסף כסף חנקתי לתמיסה המכילה כלוריד. היווצרות של משקעים לבנים מצביעה על היווצרות של AgCl(ים): Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(ים)
</li>
		</ol>
</li>
		<li>גופרתי<ol>
<li>הוסף תמיסה נחושת כלורית לפתרון המכיל גופרתי. היווצרות של משקעים שחורים מצביעה על היווצרות של גופרית נחושת, CuS. באופן כללי, פתרונות המכילים יונים גופרתיים, S2-, מגיבים עם יונים מתכת להניב גופרית מתכת מסיס. S2- + Cu2 + → CuS(ים).  הערך של מוצר המסיסות, Ksp = 6.3 x 10-36, מציין את המידה הגבוהה של אי-יכולת האצילות של המוצר.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. ניתוח Cation
<ol><li>כל המתכות האלקליות (קבוצה 1) וכמה מתכות אדמה אלקליין (קבוצה 2) מסיסות למעט בתנאים ספציפיים.</li>
	<li>כמעט כל מתכות קבוצה 3-13 נחשבים מסיסים בנוכחות גופרתי, קרבונט, פוספט, הידרוקסיד. הצבע וסוג המשקעים ישתנו.<ol>
<li>מניחים תמיסת כרום בתמיסת הידרוקסיד. משקעים ירוקים יצפו. התגובה הכללית של מתכת +2 עם הידרוקסיד מוצגת להלן: M2+ + OH- → M(OH)2(ים)
</li>
		<li>לא ניתן להבדיל בין רוב יונים מתכת מבוסס על מסיסות לבד עם כמה יוצאים מן הכלל בולטים:<ol>
<li>התוספת של כסף, Ag+, כספית, Hg22 +, או עופרת, Pb2 + לכלוריד, ברומיד או יודיד תוצאות היווצרות משקעים.</li>
			<li>התוספת של סטרונציום, האב2+, בריום, Ba2 +, כספית, Hg2+, או עופרת, Pb2 + גורמת למזרז בנוכחות סולפט.</li>
			<li>Ba2+ יוצר מוצק צהוב בנוכחות CrO42-, BaCrO4(s). זהו פיגמנט המשמש צבע על בסיס שמן הידוע בכינויו "צהוב בריום".</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>אי-מסיסות מוגבלת של יונים ממתכת מאפשרת בדיקות איכותיות אחרות לזהות באופן חיובי כל מתכת. בעוד כמה טופס משקעים, אחרים עוברים שינויי צבע ייחודיים בנוכחות יונים או מולקולות כלאט. זיהויי Cation כוללים ניקל, ברזל, אלומיניום ואבץ; Ni2+, Fe3 +, Al3 +, Zn2 +.<ol>
<li>הוסף ניקל (II) בנוכחות דימתילגליוקסים (H2dmg) כדי ליצור את מ המשקעים ורד אדום Ni(H2dmg): Ni2+(aq) + 2 H2dmg(aq) → Ni(Hdmg)2(s) + 2 H+(aq) 
</li>
		<li>הוסף ברזל (III) כדי יון thiocyanate, SCN- כדי ליצור את הדם אדום [FeNCS]2 +] קומפלקס: Fe3+(aq) + SCN-(aq) → [FeNCS]2+(aq)
</li>
		<li>אלומיניום יון<ol>
<li>שלבו אלומיניום (III) עם סיגלית פירוקטקול בתמיסת חיץ אצטט אמוניום pH 6 ליצירת פתרון כחול.</li>
			<li>אלומיניום (III) הוא גם זידר בנוכחות בסיס חלש כדי ליצור את אל(OH)3(s) תרכובת ג'לטינית-לבן. תוספת של בסיס נוסף גורמת לתרכובת ליצור את המתחם ברור וחסר צבע [Al(OH)4]-(aq) מסיס.</li>
		</ol>
</li>
		<li>אבץ יון<ol>
<li>הוסיפו אבץ (II) לכמות קטנה של בסיס כדי ליצור משקעים לבנים. לאחר מכן להוסיף בסיס נוסף כדי להמיס מחדש את המשקעים וליצור את מסיס [Zn(OH)4]2- מורכב.</li>
			<li>הוסף אבץ (II) אשלגן hexacyanoferrate, K4[Fe(CN)6] כדי ליצור את המשקעים הירוקים בהירים K2Zn3[Fe(CN)6]2(s): 3 Zn2+(aq) + 2 K4[Fe(CN)6](aq) → K2Zn3[Fe(CN)6]2(ים) + 6 K+(aq)   
</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

התגובות המוצגות כאן יכולות לשמש כדי לזהות את נוכחותו של סוג של cations או אניונים או לשמש באופן ספציפי מאוד עבור יון מסוים. מכיוון ששני ריאגנטים משמשים בניתח, ניתן לזהות ריאגנט בדרך כלל באמצעות השני. לדוגמה, במקום לנתח את נוכחותו של כלוריד באמצעות יון כסף, ניתן לזהות יון כסף באמצעות כלוריד. שילוב של כללים נפוצים של משקעים ואחריו בדיקות צבע או משקעים ספציפיות יכול לשמש כדי לזהות באופן חיובי כמעט כל יון, אטומי או פוליאטומי, זמין. יחד עם זאת, ניתן לקבוע את רוב אותם כללים על ידי תגובה אניונים...

קביעת כללי המסיסות של תרכובות יוניות

מקור: המעבדה של ד"ר ניל אברמס — מכללת SUNY למדעי הסביבה ויערנות
מסיסות של תרכובת יונית ניתן לקבוע באמצעות ניתוח איכותי. ניתוח איכותי הוא ענף של כימיה אנליטית המשתמשת בתכונות כימיות ותגובות כדי לזהות את הקטיון או האניון הקיימים בתרכובת כימית. בעוד התגובות הכימיות מסתמכות על כללי מסיסות ידועים, אותם כללים יכולים להיקבע על ידי זיהוי המוצרים שנוצרים. ניתוח איכותי אינו נעשה בדרך כלל במעבדות כימיה תעשייתיות מודרניות, אך ניתן להשתמש בו בקלות בתחום ללא צורך במכשור מתוחכם. ניתוח איכותי מתמקד גם בהבנת תגובות יוניות ויוניות נטו, כמו גם בארגון נתונים לתרשים זרימה כדי להסביר תצפיות ולהסיק מסקנות סופיות.
לציטוטים רבים יש תכונות כימיות דומות, כמו גם עמיתיו אניון. זיהוי נכון דורש הפרדה וניתוח זהירים כדי לזהות באופן שיטתי את היונים הקיימים בפתרון. חשוב להבין תכונות חומצה/בסיס, שיווי משקל יוני, תגובות redox, תכונות pH כדי לזהות יונים בהצלחה.
אמנם יש מבחן איכותי כמעט לכל יונים אלמנטריים ופוליאטומיים, אך תהליך הזיהוי מתחיל בדרך כלל בהכרת "מחלקה" של יונים מנותחים; cations או אניונים, אלמנטים או פוליאטומיים, קבוצות או תקופות, מעבר או קבוצה ראשית. בניסוי זה, שני סוגי היונים, הסיוציות והאניונים מזוהים. הציטוטים כוללים גם יונים פוליאטומיים.

Source: Laboratory of Dr. Neal Abrams &#8212; SUNY College of Environmental Science and Forestry
An ionic compound&#39;s solubility can be determined via ...

ניתן להשתמש במגמות בתכונות המסיסות של תרכובות יוניות לניתוח איכותי של תמיסות יוניות. כאשר מוסיפים תרכובת לתערובת של תמיסות יוניות, יכולים להיווצר מוצרים רבים, כל אחד עם תכונות מסיסות שונות. אם רק מוצר אחד אינו מסיס, אז הוא לבדו ישאיר את הפתרון. על ידי ביצוע תגובות עוקבות, ניתן לזהות ולבודד באופן שיטתי יונים בתמיסה. בעוד שקיימים מגוון מכשירים אנליטיים לניתוח יסודות, הטכניקות לרוב גוזלות זמן או דורשות הובלת דגימות בין מעבדות. טכניקות אנליטיות איכותניות כגון בחינת תכונות מסיסות הן שיטות סינון מקדימות מהירות ונגישות לניתוח. סרטון זה יציג את תכונות המסיסות של תרכובות יוניות, ידגים נהלים לזריזות סלקטיביות של תרכובות יוניות, ויציג כמה יישומים של ניתוח איכותני באמצעות מגמות מסיסות בסביבות תעשייתיות. תרכובות יוניות מורכבות מקטיון ואניון. כאשר מתרחשת תגובה בין שתי תרכובות יוניות שונות, הקטיון של תרכובת אחת נמשך אלקטרוסטטית לאניון של אחרת, ויוצר תרכובת חדשה. היונים שאינם משתתפים בתגובה נקראים יוני צופים, והם מושמטים מהתגובה היונית נטו. כאשר תרכובת יונית מתמוססת, הם מקיימים אינטראקציה הפיכה עם מולקולות ממס, והיונים מתנתקים. אם האינטראקציה בין יון ליון הנגדי החדש חזקה יותר מאשר בין היון למולקולות הממס, יהיה נוח יותר שהמוצר יהיה בשלב המוצק. היווצרות מוצר מוצק מתמיסה ידועה בשם משקעים, והמוצק נקרא משקעים. ניתן לבודד יונים באופן סלקטיבי מהתמיסה על ידי גרימת תגובות עם משקעים בלתי מסיסים. כדי לעצב את התגובות הללו, קטיונים ואניונים מוקצים לקטגוריות רחבות המבוססות על מגמות מסיסות. קטיונים מקובצים על ידי זיהוי האניון המשותף לתוצרי התגובה הבלתי מסיסים שלהם, ואניונים מקובצים גם הם לפי קטיונים נפוצים. פתרונות של יונים נפוצים אלה משמשים לבדיקה עבור קבוצות אלה. כאשר רצויה הפרדה ליונים השייכים לאותה קבוצה, ניתן להשתמש בריאגנטים מיוחדים או בתמיסות מרוכזות כדי לגרום לתגובות סלקטיביות לאחר בידוד היונים באותה קבוצה. ניתן להשתמש בריאגנטים מיוחדים אלה גם כדי לאשר את זהותו של יון מבודד. כעת, לאחר שהבנתם את העקרונות העומדים מאחורי הניתוח האיכותי של יונים, בואו נעבור על טכניקה לניתוח תמיסה לפוספט, ואחריה הליך להפרדת תערובת של קטיוני מתכת. כדי לנתח תמיסה לפוספט, הכינו תחילה תמיסות בדיקה מדוללות של סידן מימי, אמוניום אורתומוליבדט וחומצה חנקתית מרוכזת. לאחר מכן, הניחו 5 מ"ל מהתמיסה הלא ידועה במבחנה. הוסף את תמיסת הסידן טיפתית לתמיסה הלא ידועה. היווצרות משקעים לבנים יכולה להצביע על נוכחות של סידן פוספט, או סידן פחמתי. כדי לאמת את נוכחות הפוספט, הוסף לאט חומצה חנקתית למבחנה. פירוק המשקעים מעיד על היווצרות מימן פוספט. היעדר בועות גז מצביע על כך שאין קרבונט, שכן קרבונט היה מגיב עם החומצה ליצירת פחמן דו חמצני ומים. לבסוף, הוסיפו לאט את האמוניום אורתומוליבדט למבחנה. אמוניום פוספומוליבדט נוצר כמשקע צהוב, המאשר את נוכחות הפוספט בתמיסה. ראשית, הכינו פתרונות בדיקה מדוללים כמפורט בפרוטוקול הטקסט. השג ארבע מבחנות וכובעים המתאימים לשימוש בצנטריפוגה. מניחים תערובת של אבץ מימי, ניקל, כסף וחנקות ברזל במבחנה אחת. כדי להתחיל בהפרדה, תחילה הוסיפו לאט לאט חומצה הידרוכלורית מדוללת לתערובת, תוך ערבוב עדין. המשקע הלבן שנוצר הוא כלוריד כסף. המשיכו להוסיף תמיסת כלוריד עד שלא ייווצרו משקעים נוספים. הפרד את הנוזל, או הסופרנטנט, ואת כלוריד הכסף המוצק על ידי צנטריפוגה. שפכו את הסופרנטנט למבחנה השנייה. שטפו את כלוריד הכסף שלוש פעמים במים ושפכו כל שטיפה למבחנה השנייה. לאחר מכן, הוסף את תמיסת הנתרן הידרוקסיד טיפתית למבחנה השנייה. ייווצרו שלושה משקעים: אבץ הידרוקסיד לבן, הידרוקסיד ברזל צהוב וניקל הידרוקסיד ירוק. המשיכו להוסיף נתרן הידרוקסיד עד שתרכובת האבץ הלבן המוצק מתמוססת ויוצרת את יון האבץ המסיס. הפרד את תמיסת האבץ ואת תרכובות הניקל והברזל המוצקות על ידי צנטריפוגה, ולאחר מכן שפך את התמיסה למבחנה השלישית. שוטפים את המוצקים במים שלוש פעמים ושופכים כל אחד לתמיסת האבץ. הוסף לאט חומצה הידרוכלורית לתמיסת האבץ במבחנה השלישית עד שאבץ הידרוקסיד משקע ואז מתמוסס. לאחר מכן, הוסף אשלגן הקסציאנופראט טיפה לתמיסת האבץ ליצירת אשלגן אבץ הקסציאנופראט כמשקע לבן. כעת, למבחנה המכילה ניקל הידרוקסיד מוצק וברזל הידרוקסיד, הוסיפו לאט אמוניה ליצירת יון הקסמין ניקל כחול מסיס. הפרד את תמיסת הניקל מהידרוקסיד הברזל המוצק על ידי צנטריפוגה ושפך את תמיסת הניקל למבחנה הרביעית. שוטפים את הידרוקסיד הברזל שלוש פעמים במים ושופכים את השטיפות לתמיסת הניקל. לאחר מכן, הוסף לאט דימתילגליוקסים לתמיסת הניקל ליצירת ניקל דימתילגליוקסים כמשקע אדום. להידרוקסיד הברזל המוצק, הוסיפו בזהירות חומצה הידרוכלורית מרוכזת ליצירת תמיסה של כלוריד ברזל. כדי לאשר את נוכחות הברזל, הוסף תיוציאנט ליצירת קטיון תיוציאנטונירון אדום עמוק. הפשטות והמהירות של ביצוע ניתוח איכותי של יונים בתמיסה הופכים טכניקה זו לשימוש נרחב בכימיה ובתעשייה הסביבתית. כאשר מים מכילים ריכוז גבוה של קטיוני מתכת כמו סידן או מגנזיום, הם נקראים מים קשים. קטיוני מתכת אלה יכולים להגיב עם אניונים במים כגון קרבונט ליצירת משקעים גיריים הסותמים צינורות או מחממי מים חמים. ניתן להעריך את קשיות המים על ידי הוספת תמיסת קרבונט לדגימת מים. משקעים לבנים מעידים על רמות גבוהות של סידן. פוספט הוא חומר מזין חשוב לצורות חיים רבות ולכן משמש הן בדשנים תעשייתיים והן בדשנים בגינה, אך עודף פוספט עלול להזיק, במיוחד בסביבות מים מתוקים. ניתן לבדוק שפכים באזורי מגורים ומסחר לפוספטים על ידי הוספת חומצה חנקתית ואמוניום אורתומוליבדט. משקעים צהובים מעידים על רמות גבוהות של פוספטים. זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE לכללי מסיסות ליונים. כעת עליך להכיר את העקרונות של תגובות יוניות, כמה נהלים לניתוח איכותני של פתרונות, וכמה יישומים של ניתוח איכותני באמצעות מסיסות. תודה שצפית!

Education

JoVE Science Education

כימיה

General Chemistry

כימיה כללית

qualitative analysis for ion identification

Qualitative analysis can be used to identify the ions in an ionic compound and to infer solubility from the products that form. It is a branch of analytical chemistry that uses chemical properties and reactions to determine whether a cation or an anion is present. The same known solubility rules that guide these tests can also be learned by observing the reaction products.

This approach is not usually used in modern industrial chemistry labs, but it is practical in the field because it does not require sophisticated instruments. It also helps students practice ionic reactions and net ionic reactions. Results are organized in a flow chart so observations can be compared and used to reach clear conclusions.

Many cations have similar chemical properties, and many anions do as well. For that reason, the ions must be separated and analyzed carefully. Successful identification also depends on understanding acid-base behavior, ionic equilibria, redox reactions, and pH properties.

Qualitative tests exist for almost every elemental ion and polyatomic ion. The process usually starts by deciding which class of ions is being analyzed, such as cations or anions, elemental or polyatomic ions, and groups or periods. In this experiment, both cations and anions are identified, and the cations include polyatomic ions as well.

Qualitative Analysis for Ion Identification

qualitative-analysis-for-ion-identification

common lab glassware and uses

Choosing the Right Lab Glass Material

Lab glass materials affect durability, heating, and clarity in chemistry work. Glass is common in the laboratory because it is relatively low cost, extremely durable, and precise for many tasks. Some labware is now replaced by plastic or even everyday kitchen materials, but glass remains the standard material for laboratory work. Good lab technique also depends on best practices for using glassware. Not all glass used in labs is the same. Standard consumer-grade glass is called soda-lime...

solutions and concentrations

Preparing and Measuring Solution Concentration

Preparing and measuring solution concentration are key parts of chemistry. A solution is a homogeneous mixture. It contains solutes, which are present in small amounts, and a solvent, which is present in a large amount. This topic focuses on solid-liquid solutions. In these mixtures, one or more solid solutes dissolve in a liquid solvent. Solutions are used often in chemistry because they help store and handle small amounts of material, support chemical reactions, and make materials with...

determining the density of a solid and liquid

determining-the-density-of-a-solid-and-liquid

Measuring Density with Lab Glassware

Density is the mass of a substance divided by its volume. It is often written in units such as g/mL or kg/m3. Because density does not change with the amount of material present, it is an intensive property. To find density, both mass and volume must be measured. A balance is used to measure mass for both solids and liquids. The method for volume depends on the type of sample. Liquids take the shape of their container, so their volume can be measured with glassware such as a graduated...

determining the mass percent composition in an aqueous solution

determining-the-mass-percent-composition-in-an-aqueous-solution

Analyzing Solute Content in Water Solutions

Analyzing solute content in water solutions is an important analytical and forensic technique. In an aqueous solution, water is the solvent. The solvent is the main component. The dissolved minor component is the solute. The solute is dissolved in the solvent to make a solution. Water is the most common solvent in everyday life. It is also the main solvent in nearly all biological systems. In chemistry labs, the solvent may be another liquid, such as acetone, ether, or an alcohol. The solute...

determining the empirical formula

Empirical Formula by Gravimetric Analysis

Gravimetric analysis can be used to determine the empirical formula of a compound. The empirical formula gives the smallest whole-number ratio of elements in a molecular compound. In this experiment, that ratio is found for copper chloride hydrate, Cu x Cl y · nH2O. The method relies on the law of conservation of mass. Because mass is conserved, a reaction can be tracked by measuring changes in mass. This makes gravimetric analysis a simple and accurate way to help determine chemical formulas...

determining the solubility rules of ionic compounds

Qualitative analysis can be used to identify the ions in an ionic compound and to infer solubility from the products that form. It is a branch of analytical chemistry that uses chemical properties and reactions to determine whether a cation or an anion is present. The same known solubility rules that guide these tests can also be learned by observing the reaction products. This approach is not usually used in modern industrial chemistry labs, but it is practical in the field because it does...

using a ph meter

Measuring Acidic and Basic pH

Measuring acidic and basic pH helps describe how a solution behaves. Acids donate protons, or H+ ions, and bases donate hydroxide ions, or OH- ions. When acids and bases are mixed, they can neutralize each other. A neutral substance is neither acidic nor basic. pH is a practical way to compare proton concentration in solutions. The amount of H+ in most solutions is very small, so pH makes the value easier to use. pH was first defined from the reciprocal of proton concentration and was later...

introduction to titration

Acid-Base Titration of Vinegar

Acid-base titration is a common way to measure the concentration of an unknown solution. It is also called volumetric analysis because careful volume measurement is a key part of the method. In this technique, a standard solution is used to react with an analyte whose concentration is not known. Titrations can be grouped by the type of reaction they use. The most common examples are acid-base titrations and redox titrations. During a typical titration, the titrant is placed in a burette and...

ideal gas law

Gas Laws Behind Pressure, Volume, and Heat

Gas laws explain how pressure, volume, temperature, and the amount of gas are related. For most common gases near normal conditions, these relationships are a useful model. They also help connect what happens on the microscopic level with what we can measure in a lab, such as pressure and volume. The history of the ideal gas law began in the 17th century with a key pattern in air. Robert Boyle confirmed that pressure and volume are inversely proportional. This relationship is called Boyle’s...

spectrophotometric determination of an equilibrium constant

spectrophotometric-determination-of-an-equilibrium-constant

Measuring K with Beer’s Law and Color

The equilibrium constant, K, can be measured by tracking color in a chemical equilibrium. For a system with one colored species, spectrophotometry is used to relate absorbance to concentration. The colored component can then be measured directly, while the colorless components are found from the balanced chemical equation. This lab uses the Fe(SCN)2+ system to build a Beer’s law curve from experimental data. That curve is then applied to find the concentration of the colored ion in the...

le ch&#226;telier's principle

Chemical Equilibrium Shifts in a Color Test

Chemical equilibrium shifts are shown with a color test using iron(III) ions and thiocyanate ions. In this reversible reaction, Fe3+ and SCN- combine to form FeSCN2+. The changing color of the solution helps show which side of the equilibrium is favored. The experiment follows Le Châtelier's principle. This principle says that when temperature, pressure, or concentration changes disturb a system at equilibrium, the system responds by counteracting that change. Here, the focus is on...

freezing-point depression to determine an unknown compound

freezing-point-depression-to-determine-an-unknown-compound

Using Freezing Point to Identify an Unknown

Freezing-point depression can help identify an unknown compound. When a solid compound dissolves in a solvent, the freezing point of the solution becomes lower than the freezing point of the pure solvent. This change is linked to the molecular weight of the solute. In this experiment, the unknown compound is dissolved in cyclohexane. The freezing point of the cyclohexane solution is measured, and the freezing point of pure cyclohexane is measured as well. The difference between the two...

determining rate laws and the order of reaction

determining-rate-laws-and-the-order-of-reaction

Measuring Reaction Speed and Rate Law

Chemical reaction speed depends on the rate law and the reaction order. These ideas help describe how reactants change into products over time. The rate of a reaction can be affected by temperature, concentration, and the physical properties of the reactants. The rate law shows the role of each reactant in a reaction. It is written as a rate equation, where A and B are concentrations of different molecular species, m and n are reaction orders, and k is the rate constant. The reaction rate also...

using differential scanning calorimetry to measure changes in enthalpy

using-differential-scanning-calorimetry-to-measure-changes-in-enthalpy

Differential Scanning Calorimetry and Heat Flow

Differential scanning calorimetry, or DSC, is a thermodynamic analysis method that tracks heat flow as temperature changes. It compares a sample material sealed in a pan with an empty reference pan. Both pans are exposed to the same temperature conditions. The instrument records the energy difference needed to keep the two pans at the same temperature. This difference comes from the different heat capacities of the sample and the reference pan. As the temperature changes, the energy absorbed...

coordination chemistry complexes

Ligands and Color in Metal Complexes

Transition metals form coordination complexes with ligands in many everyday materials. These metals appear in vitamin supplements, electroplating baths, pigments in paints, and minerals. In many cases, they are found as cations because they readily oxidize, or lose electrons. Ligands are electron donors that surround the metal center. Their bond to the metal is called a coordinate-covalent bond. This bond is not purely ionic or covalent. It is dynamic, so ligands can exchange and re-coordinate...

general chemistry

This collection helps provide a solid foundation in general chemistry by showcasing basic lab techniques, demonstrating commonly used equipment, and exploring the theory behind fundamental methodology in Chemistry. 

Use qualitative analysis to identify cations and anions, organize ion tests in a flow chart, and connect observations to solubility rules.

Qualitative Analysis for Ion Identification | JoVE K12

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Physical Geology

Minerals

criteria-mineral-crystalline-solid-occurs-nature-inorganic-defined

Criteria of a mineral (crystalline solid, occurs in nature, inorganic, defined chemical composition)

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

CH.5

CH.5.a

Arizona Science Standards

High School

Physical Science

HS+C.P1

HS+C.P1U1.5

Alabama Course of Study Science

Matter and Its Interactions

9-12.C.1.5.a

9-12.C.1.5.c

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

HS. Structure and Properties of Matter

HS-PS1-10.

HS. Chemical Reactions

HS-PS1-2.

HS-PS1-7.

Earth and Space Sciences

Earth’s Systems

HS-ESS2-2.

Neal Abrams

SUNY College of Environmental Science and Forestry

Overview

Principles of Qualitative Analysis of Ionic Solutions

Phosphate Analysis

Metal Cation Separation

Applications

Summary

Scientific Laws and Theories

Scientific Laws

In science, a law is defined as a concise, verbal or mathematical, statement that summarizes a vast number of experimental observations. ...

The Scientific Method

Chemistry is an empirical science. Scientists often pose questions to understand the chemistry in everyday life and seek answers to these questions. To ...

Classifying Matter by State

Chemistry is the study of matter and the changes it undergoes. Matter is anything that has mass and occupies space. Matter is all around us; the air, ...

Classifying Matter by Composition

Matter: Pure Substances and Mixtures
According to its composition, the matter can be classified into two broad categories &mdash; pure substances and ...

The Atomic Theory of Matter

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter ...

Subatomic Particles

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. All matter is composed of atoms, and atoms are composed of three smaller ...

Elements: Chemical Symbols and Isotopes

A chemical symbol is an abbreviation used to indicate an element or an atom of an element. For example, the symbol for mercury is Hg. The same symbol is ...

Use models to explain how the scientific understanding of atomic structure has evolved.

PS.Chm.1.1

Radioactivity and Nuclear Equations

Nuclear chemistry is the study of reactions that involve changes in nuclear structure. The nucleus of an atom is composed of protons and, except for ...

Types of Radioactivity

The most common types of radioactivity are &#945; decay, &#946; decay, &#947; decay, neutron emission, and electron capture.
Alpha (&#945;) decay is the ...

Nuclear Stability

Protons and neutrons, collectively called nucleons, are packed together tightly in a nucleus. With a radius of about 10&#8722;15 meters, a nucleus is ...

Nuclear Binding Energy

The difference between the calculated and experimentally measured masses is known as the mass defect of the atom. In the case of helium-4, the mass defect ...

Radioactive Decay and Radiometric Dating

Radioactivity is a spontaneous disintegration of an unstable nuclide and is a random process, as all the nuclei in the sample do not decay simultaneously. ...

Nuclear Fission

Many heavier elements with smaller binding energies per nucleon can decompose into more stable elements that have intermediate mass numbers and larger ...

Nuclear Power

Controlled nuclear fission reactions are used to generate electricity. Any nuclear reactor that produces power via the fission of uranium or plutonium by ...

Nuclear Fusion

The process of converting very light nuclei into heavier nuclei is also accompanied by the conversion of mass into large amounts of energy, a process ...

Nuclear Transmutation

Nuclear transmutation is the conversion of one nuclide into another. It can occur by the radioactive decay of a nucleus, or the reaction of a nucleus with ...

Use models to compare nuclear reactions including alpha decay, beta decay and gamma decay; nuclear fusion and nuclear fission.

PS.Chm.1.2

Atomic Orbitals

An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution ...

The Pauli Exclusion Principle

The arrangement of electrons in the orbitals of an atom is called its electron configuration. We describe an electron configuration with a symbol that ...

The Energies of Atomic Orbitals

In an atom, the negatively charged electrons are attracted to the positively charged nucleus. In a multielectron atom, electron-electron repulsions are ...

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and ...

electron-configuration-of-multielectron-atoms

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the ...

Use models to explain how electrons are distributed in atoms.

PS.Chm.1.3

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their ...

The Periodic Table

As early chemists discovered more elements, they realized that various elements could be grouped by their similar chemical behaviors. One such grouping ...

Atomic Mass

Atoms &mdash; and the protons, neutrons, and electrons that compose them &mdash; are extremely small. For example, a carbon atom weighs less than 2 ...

Molar Mass

The identity of a substance is defined not only by the types of atoms or ions it contains but by the quantity of each type of atom or ion. For example, ...

Use the Periodic Table as a model to predict the relative properties of elements based on the pattern of valence electrons in the outermost energy levels of atoms.

PS.Chm.2.1

atomic-radii-and-effective-nuclear-charge

Atomic Radii and Effective Nuclear Charge

The elements in groups of the periodic table exhibit similar chemical behavior. This similarity occurs because the members of a group have the same number ...

Ionic Radii

Ionic radius is the measure used to describe the size of an ion. A cation always has fewer electrons and the same number of protons as the parent atom; it ...

Ionization Energy

The amount of energy required to remove the most loosely bound electron from a gaseous atom in its ground state is called its first ionization energy ...

Electron Affinity

The electron affinity (EA) is the energy change for adding an electron to a gaseous atom to form an anion (negative ion).



This process can be either ...

Construct an explanation to infer the atomic size, reactivity, electronegativity, and ionization energy of an element based on its position in the Periodic Table.

PS.Chm.2.2

Types of Chemical Bonds

Chemical bonding theories were pioneered by American chemist Gilbert&#xA0;N. Lewis. He developed a model called the Lewis model to explain the type and ...

Lewis Symbols and the Octet Rule

Chemical bonds are complex interactions between two or more atoms or ions, which reduce the potential energy of the molecule. Gilbert N. Lewis developed a ...

Ionic Bonding and Electron Transfer

Ions are atoms or molecules bearing an electrical charge. A cation (a positive ion) forms when a neutral atom loses one or more electrons from its valence ...

The Born-Haber Cycle

Lattice Energy&#xA0;

An ionic compound is stable because of the electrostatic attraction between its positive and negative ions. The lattice energy of a ...

trends-in-lattice-energy-ion-size-and-charge

Trends in Lattice Energy: Ion Size and Charge

An ionic compound is stable because of the electrostatic attraction between its positive and negative ions. The lattice energy of a compound is a measure ...

Covalent Bonding and Lewis Structures

Compared to ionic bonds, which results from the transfer of electrons between metallic and nonmetallic atoms, covalent bonds result from the mutual ...

Electronegativity

Whether a bond is nonpolar or polar covalent is determined by a property of the bonding atoms called electronegativity.&#xA0;

Electronegativity values of ...

bond-polarity-dipole-moment-and-percent-ionic-character

Bond Polarity, Dipole Moment, and Percent Ionic Character

Bond Polarity

The absolute value of the difference in electronegativity (&Delta;EN) of two bonded atoms provides a rough measure of the polarity to be ...

Analyze and interpret data to explain the mechanisms and properties of the two main types of intramolecular (ionic and covalent) bonds.

PS.Chm.3.1

Analyze the structure of atoms and isotopes.

Qualitative Analysis for Ion Identification

Description

Transcript

More videos by Standards