16.14: 定性分析

未知の溶液にいくつかの異なる金属イオンの混合物が含まれている場合、定性分析と呼ばれる一連の選択的沈殿物によって陽イオンを同定できます。

分析の各ステップで、異なる沈殿試薬が添加されます。これらの試薬は、一部の陽イオンを不溶性塩として選択的に沈殿させ、除去することができますが、他の陽イオンは溶液中に残り続けます。

水溶液には、不溶性塩の溶解度生成物に基づいて5つのグループに分類できる22の一般的に発生する陽イオンがあります。

グループ1カチオンは、不溶性の塩化物を形成する金属イオンです。

ほとんどの塩化物塩は水に溶けます。したがって、金属イオンの水溶液を6 M塩酸で処理すると、沈殿物は銀、鉛、水銀などのグループ1金属イオンを示します。

沈殿物が形成されない場合は、溶液中にグループ1の陽イオンが存在しないことを示しています。次に、この混合物を遠心分離またはろ過して、固体沈殿物と水性上清を分離します。

次に、酸性の上清を通じて硫化水素ガスを泡立てます。金属イオンと硫化水素との反応により、金属硫化物とプロトンが生成されます。

前のステップで塩酸が添加されているため、高濃度のプロトンは平衡を反応物にシフトします。

したがって、酸性条件下では、非常に不溶性硫化物塩を形成するグループ2の金属イオンのみが沈殿し、わずかに溶解性の高い他の金属硫化物は溶液中に残ります。

次に、塩基不溶性硫化物と水酸化物からなるグループ3の陽イオンを沈殿させます。

水酸化ナトリウムは、基本的な条件を確立するために、前のステップから上清に追加されます。この付加により、金属硫化物沈殿反応からプロトンが枯渇し、平衡が生成物に向かって移動します。

その結果、酸性条件で可溶だった多くの金属硫化物が不溶性になり、沈殿物を形成するようになりました。

さらに、鉄、アルミニウム、クロムなどの不溶性水酸化物を形成する金属イオンが溶液から沈殿します。

この混合物を分離すると、アルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンのみが溶液中に残ります。

第4族カチオンを構成するアルカリ土類金属は、不溶性リン酸塩を形成します。

塩基性上清にリン酸水素ジアンモニウムが添加されると、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、ストロンチウムイオンが沈殿します。

このステップでデカントされた液体には、5族カチオンが含まれています。これらの陽イオンは不溶性塩を形成しないため、個別に同定する必要があります。

前のステップで水酸化ナトリウムを溶液に添加すると、アンモニアの特徴的な臭いがするガスが放出された場合、アンモニウムイオンが混合物に存在していました。

ナトリウムイオンとカリウムイオンは、火炎試験で同定できます。ナトリウムイオンは明るい黄色の炎を発し、紫色の炎はカリウムイオンを示します。