Analisi qualitativa

Quando una soluzione sconosciuta contiene una miscela di innumlerevoli ioni metallici diversi, i cationi possono essere identificati da una serie sistematica di precipitazioni selettive, chiamata analisi qualitativa. In ogni fase dell'analisi, viene aggiunto un diverso reagente precipitante. Questi reagenti precipitano selettivamente alcuni cationi come sali insolubili, che possono essere rimossi, mentre gli altri continuano a rimanere in soluzione.

Nelle soluzioni acquose, ci sono 22 cationi comuni che possono essere suddivisi in cinque gruppi in base ai prodotti di solubilità dei loro sali insolubili. I cationi del gruppo 1 sono ioni metallici che formano cloruri insolubili. La maggior parte dei sali di cloruro sono solubili in acqua.

Quindi, quando la soluzione acquosa di ioni metallici viene trattata con acido cloridrico sei molare, un precipitato indica uno ione metallico del gruppo 1, come argento, piombo, o mercurio. Se non si forma precipitato, significa che non sono presenti cationi del gruppo 1 nella soluzione. Questa miscela viene quindi centrifugata o filtrata per separare il precipitato solido dal supernatante acquoso.

In seguito, il gas idrogeno solforato viene fatto ribollire attraverso il supernatante acido. La reazione fra ioni metallici e idrogeno solforato produce solfuro metallico e protoni. A causa dell'aggiunta di acido cloridrico nel passaggio precedente, l'alta concentrazione di protoni sposta l'equilibrio verso i reagenti.

Pertanto, in condizioni acide, precipitano solo gli ioni metallici del gruppo 2 che formano sali di solfuro altamente insolubili, mentre altri solfuri metallici che sono leggermente più solubili rimangono in soluzione. Successivamente, i cationi del gruppo 3, che consistono in solfuri e idrossidi insolubili di base, vengono precipitati. L'idrossido di sodio viene aggiunto al surnatante della fase precedente per stabilire le condizioni di base.

Questa aggiunta esaurisce i protoni dalla reazione di precipitazione del solfuro di metallo e l'equilibrio si sposta verso i prodotti. Per cui, molti solfuri metallici che erano solubili in condizioni acide, ora diventano insolubili e formano precipitati. Inoltre, gli ioni metallici che formano idrossidi insolubili, come ferro, alluminio e cromo, precipitano fuori dalla soluzione.

Quando questa miscela viene separata, solo gli ioni di metalli alcalini e alcalino terrosi rimangono in soluzione. I metalli alcalino terrosi, che costituiscono i cationi del gruppo 4, formano fosfati insolubili. L'aggiunta di diammonio idrogeno fosfato al supernatante basico fa precipitare gli ioni di magnesio, calcio, bario e stronzio.

Il liquido decantato da questa fase contiene i cationi del gruppo 5. Questi cationi non formano sali insolubili e devono essere identificati individualmente. Se l'aggiunta di idrossido di sodio alla soluzione nei passaggi precedenti rilasciava un gas con il caratteristico odore di ammoniaca, allora nella miscela erano presenti ioni di ammonio.

Gli ioni sodio e potassio possono essere identificati con un test alla fiamma. Gli ioni di sodio producono una fiamma giallo brillante, mentre una fiamma viola indica gli ioni di potassio.