イオン性化合物の溶解度ルールの決定

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Determining the Solubility Rules of Ionic Compounds

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09:09 min
April 30, 2023

概要

ソース: 博士ニール エイブラムスの研究室-環境科学および林業のニューヨーク州立大学

イオン性化合物の溶解度は、定性分析によって決定できます。定性分析は化学的性質を使用する分析化学の枝と化合物に存在する陽イオンまたは陰イオンを識別する反応。化学反応は知られている溶解性ルールに依存しています、それらの同じ規則を形成する製品を識別することによって決定できます。現代の産業化学研究所で定性分析は通常行われませんが、高度な計測器を必要とせずフィールドで簡単に使用することができます。定性分析は、また観測を説明して、決定的な結論を出すためにフローチャートにデータの整理し同様、イオンとイオン反応を理解することに焦点を当ててください。

多くの陽イオンと陰イオンの対応と同様の化学的性質があります。慎重な分離・分析ソリューションにイオンを体系的に識別するために、正しい識別が必要です。それは酸/塩基特性、イオン平衡、酸化還元反応、イオンを正常に識別する pH プロパティを理解することが重要です。

ほぼすべての元素と多原子イオンの定性検査、識別プロセス通常知ることから始まる分析するイオンの「クラス」陽イオンまたは陰イオン、または多原子、元素のグループまたは期間、遷移または主要なグループ。この実験では、イオン、陽イオンと陰イオンの両方のタイプが識別されます。陽イオンを多原子イオンも含めます。

原則

手順

1 一般的な方法 定性分析のための準備 反応は、ボリュームの 5 mL 以下と小型試験管で一般的に行われます。 ソリューションは、完全に溶解する必要があるし、通常 ~0.1 M 比較的希釈する必要があります。 試薬は、ゆっくりと drop-wise を追加、注意深く観察する必要があります。 いくつか一般的な「テスト ソリューション」溶解性ルールを確立または不明なイオンを識別する必要があります。これらは、特定の化学種 (陽イオンまたは陰イオン) と特異的に反応する知られているイオンを含んでいます。 一般的なソリューションは、カノ3BaCl2(NH4)2MoO4, HCl、アグノ3,、水酸化ナトリウム、および他のソリューションに必要な。 混合 タップまたは垂直方向のテスト チューブを旋回してソリューションをミックスします。コルクやストッパーを使用して、ソリューションを飛散防止のため。 コルクまたはストッパー、削除し、優しく水浴または反応を誘発するクールな炎のソリューションを加熱します。ラボで、個人から試験管をポイントします。 観察と回復 上清 (非反応溶液) を分離、遠心分離による沈殿物します。追加のテスト イオンが追加されたときにフォームを沈殿より反応は完了です。多くの沈殿物無しフォームまでテスト イオンを追加していきます。 遠心分離を使用して注ぐや培養上清をデカント沈殿を洗います。多くの水を追加し、3 つ洗浄液の合計のプロセスを繰り返します。 真空濾過により大量の沈殿物を洗浄し、フィルター ペーパーから乾燥した沈殿物を回復します。 沈殿物の形成だけでなく、沈殿物の色、厚さ (ゼラチン、曇り、罰金)、結晶形成などのプロパティに注意してください。 安全性と廃棄物 定性分析実験を行いながら安全眼鏡を常に着用します。手袋も必要があります使用する試薬や形成製品に基づいています。 適切な廃棄物処理方法に密接に従わなければなりません。1 つのコンテナーに複数の反応を組み合わせた場合、有害な製品を形作ることができます。 2. 陰イオン分析 リン酸塩、炭酸、塩化物、硫化物イオン; を識別します。PO43 -, CO32 -、-、Cl S2- リン酸 溶液リン酸、PO43 -、カルシウム イオン、Ca2 +を含む別のソリューションを追加します。白色沈殿物の形成は、リン酸カルシウム、Ca3(PO4)2の生成を示します。 多くの陽イオンはカルシウムと不溶性の製品を形成するのでより特定の反応が可能です。固体を溶解し、HPO42-を形成する Ca3(PO4)2 H+ (酸) を追加します。その後、HPO42-モリブデン酸アンモニウム (NH4)2MoO4とを組み合わせます。肯定的なテストをもたらす黄色沈殿物悪かった、NH4)3PO4(MoO3)12(s)。純イオン反応は次のとおりです。3 Ca2 +(aq) + 2 PO43 -(aq) → Ca3PO4(s) Ca3PO4(s) + 2 H+(aq) → 3 Ca2 + + 2 HPO42-(aq) HPO4 2-(aq) + 12 (NH4)2MoO4(aq) + 23 H+(aq) → (NH4)3PO4 (MoO3)12(s) + 21 NH4+(aq) + 12 H2O(l) 炭酸塩します。 炭酸塩グループ 1 及びアンモニウム イオン存在下でを除いて一般に溶け合うことはありません。炭酸塩含有溶液に塩化カルシウム、CaCl2を数滴を追加します。高炭酸濃度とソリューションの白いフォームを沈殿し、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム3生成の可能性を示します。反応は、リン酸塩のような他の陰イオンを含む多くの干渉です。Ca2 +(aq) + CO32 -(aq) → CaCO3(s) 3CO2-炭酸塩を含む溶液に H+ (酸) を追加します。気泡の形成は、CO2を意味する CO32-反応物としての存在感を示します。炭酸イオンは、フォームの炭酸ガスと水に強酸の存在下でベースとして動作します。CO32-(aq) + H+(aq) → CO2(g) + H2O(l) 塩化 硝酸銀を塩化物含有のソリューションに追加します。白色沈殿物の形成は、塩化銀(s)の形成を示します。Ag+(aq) + Cl-(aq) → 塩化銀(s) 硫化物 硫化物を含む溶液に塩化銅ソリューションを追加します。黒い沈殿物の形成は、硫化銅、CuS の形成を示します。一般的には、S2 -、硫化物イオンを含む溶液は、不溶性の金属硫化物を生成する金属イオンと反応します。S2- +、Cu2 + → 我孫子(s)。 Kspの溶解度積の値 = 10-36× 6.3、製品の不溶性の高度を示します。 3. 陽イオン分析 すべてのアルカリ金属 (グループ 1) といくつかのアルカリ土類金属 (グループ 2) ある特定の条件の下でを除く水溶性。 ほぼすべてのグループ 3-13 金属硫化物の存在下で不溶性と見なされます、炭酸塩、リン酸塩および水酸化物。色と沈殿物の種類が異なります。 水酸化水溶液にクロム ソリューションを配置します。緑の析出物が観察されます。+2 金属水酸化物との一般的な反応は以下のとおりです。M2 + + オハイオ州- → M(OH)2(s) 溶解性だけでいくつかの注目すべき例外に基づくほとんどの金属イオンを区別することは不可能します。 鉛 Pb2 +塩化物、臭化物、またはヨウ化や Ag+、水銀、Hg2+ 2、銀のさらは、沈殿形成の結果します。 ストロンチウム, Sr2 +, バリウム, Ba2 +水銀、Hg22 +、または鉛、Pb2 +により硫酸の存在下で沈殿物の追加。 Ba2 +クロ42 -BaCrO4(s)の存在下で黄色の固体を形成します。これは「バリウム イエロー」と呼ばれる油性塗料に使われる色素です。 限られた不溶性金属イオンのそれぞれの金属を識別するために他の定性検査が可能です。一方、いくつかのフォームの沈殿物、他はキレート イオンまたは分子の存在下で独特の色変更を受けます。陽イオンの同定は、ニッケル、鉄、アルミニウムおよび亜鉛;Ni2 +Fe3 +Al3 +Zn2 +。 ジメチルグリオキシム (H2dmg) ローズ赤色沈殿物 Ni (H2dmg) を形成する存在下でのニッケル (II) を追加します。Ni2 +(aq) + 2 H2dmg(aq) → Ni(Hdmg)2(s) + 2 H+(aq) チオシアン酸イ オン、SCN-血赤 [FeNCS]2 +を形成するために鉄 (III) を追加] 複雑な。Fe3 +(aq) + SCN-(aq) → [FeNCS]2 +(aq) アルミニウム イオン ピロカテ コール バイオレット ブルーのソリューションを形成する pH 6 アンモニウム酢酸緩衝液とアルミニウム (III) を組み合わせます。 アルミニウム (III) はまた、ゼラチン白 Al(OH)3(s)化合物を形成するため弱い基盤の存在下で沈殿します。もっと基本を追加されます [Al(OH)4] 明確な無色のフォームに化合物-(aq)可溶性複合体。 亜鉛イオン 少量の白色沈殿物を形成するベースに亜鉛 (II) を追加します。再沈殿を溶解し、可溶性 [Zn(OH)4]2-複雑な形成によりベースを追加します。 光緑沈殿物 K2Zn3[Fe(CN)6]2(s) を形成するカリウム錯体、K4[Fe(CN)6] に亜鉛 (II) を追加します。3 の Zn2 +(aq) + 2 K4[Fe(CN)6](aq) → K2Zn3[Fe(CN)6]2(s) +(aq) 6 K+

Applications and Summary

ここに示す反応は、陽イオンまたは陰イオンのクラスの存在を確認したり、ある特定のイオンのために非常に特別に使用する使用ことができます。2 試薬、分析で使用される、いずれかの試薬通常検出できます他します。たとえば、塩化銀イオンを使用の有無を分析する代わりに銀イオン識別できます塩化物を使用します。特定の色または沈殿物テスト続く沈殿物の?…

参考文献

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

筆記録

1 一般的な方法 定性分析のための準備 反応は、ボリュームの 5 mL 以下と小型試験管で一般的に行われます。 ソリューションは、完全に溶解する必要があるし、通常 ~0.1 M 比較的希釈する必要があります。 試薬は、ゆっくりと drop-wise を追加、注意深く観察する必要があります。 いくつか一般的な「テスト ソリューション」溶解性ルールを確立または不明なイオンを識別する必要があります。これらは、特定の化学種 (陽イオンまたは陰イオン) と特異的に反応する知られているイオンを含んでいます。 一般的なソリューションは、カノ3BaCl2(NH4)2MoO4, HCl、アグノ3,、水酸化ナトリウム、および他のソリューションに必要な。 混合 タップまたは垂直方向のテスト チューブを旋回してソリューションをミックスします。コルクやストッパーを使用して、ソリューションを飛散防止のため。 コルクまたはストッパー、削除し、優しく水浴または反応を誘発するクールな炎のソリューションを加熱します。ラボで、個人から試験管をポイントします。 観察と回復 上清 (非反応溶液) を分離、遠心分離による沈殿物します。追加のテスト イオンが追加されたときにフォームを沈殿より反応は完了です。多くの沈殿物無しフォームまでテスト イオンを追加していきます。 遠心分離を使用して注ぐや培養上清をデカント沈殿を洗います。多くの水を追加し、3 つ洗浄液の合計のプロセスを繰り返します。 真空濾過により大量の沈殿物を洗浄し、フィルター ペーパーから乾燥した沈殿物を回復します。 沈殿物の形成だけでなく、沈殿物の色、厚さ (ゼラチン、曇り、罰金)、結晶形成などのプロパティに注意してください。 安全性と廃棄物 定性分析実験を行いながら安全眼鏡を常に着用します。手袋も必要があります使用する試薬や形成製品に基づいています。 適切な廃棄物処理方法に密接に従わなければなりません。1 つのコンテナーに複数の反応を組み合わせた場合、有害な製品を形作ることができます。 2. 陰イオン分析 リン酸塩、炭酸、塩化物、硫化物イオン; を識別します。PO43 -, CO32 -、-、Cl S2- リン酸 溶液リン酸、PO43 -、カルシウム イオン、Ca2 +を含む別のソリューションを追加します。白色沈殿物の形成は、リン酸カルシウム、Ca3(PO4)2の生成を示します。 多くの陽イオンはカルシウムと不溶性の製品を形成するのでより特定の反応が可能です。固体を溶解し、HPO42-を形成する Ca3(PO4)2 H+ (酸) を追加します。その後、HPO42-モリブデン酸アンモニウム (NH4)2MoO4とを組み合わせます。肯定的なテストをもたらす黄色沈殿物悪かった、NH4)3PO4(MoO3)12(s)。純イオン反応は次のとおりです。3 Ca2 +(aq) + 2 PO43 -(aq) → Ca3PO4(s) Ca3PO4(s) + 2 H+(aq) → 3 Ca2 + + 2 HPO42-(aq) HPO4 2-(aq) + 12 (NH4)2MoO4(aq) + 23 H+(aq) → (NH4)3PO4 (MoO3)12(s) + 21 NH4+(aq) + 12 H2O(l) 炭酸塩します。 炭酸塩グループ 1 及びアンモニウム イオン存在下でを除いて一般に溶け合うことはありません。炭酸塩含有溶液に塩化カルシウム、CaCl2を数滴を追加します。高炭酸濃度とソリューションの白いフォームを沈殿し、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム3生成の可能性を示します。反応は、リン酸塩のような他の陰イオンを含む多くの干渉です。Ca2 +(aq) + CO32 -(aq) → CaCO3(s) 3CO2-炭酸塩を含む溶液に H+ (酸) を追加します。気泡の形成は、CO2を意味する CO32-反応物としての存在感を示します。炭酸イオンは、フォームの炭酸ガスと水に強酸の存在下でベースとして動作します。CO32-(aq) + H+(aq) → CO2(g) + H2O(l) 塩化 硝酸銀を塩化物含有のソリューションに追加します。白色沈殿物の形成は、塩化銀(s)の形成を示します。Ag+(aq) + Cl-(aq) → 塩化銀(s) 硫化物 硫化物を含む溶液に塩化銅ソリューションを追加します。黒い沈殿物の形成は、硫化銅、CuS の形成を示します。一般的には、S2 -、硫化物イオンを含む溶液は、不溶性の金属硫化物を生成する金属イオンと反応します。S2- +、Cu2 + → 我孫子(s)。 Kspの溶解度積の値 = 10-36× 6.3、製品の不溶性の高度を示します。 3. 陽イオン分析 すべてのアルカリ金属 (グループ 1) といくつかのアルカリ土類金属 (グループ 2) ある特定の条件の下でを除く水溶性。 ほぼすべてのグループ 3-13 金属硫化物の存在下で不溶性と見なされます、炭酸塩、リン酸塩および水酸化物。色と沈殿物の種類が異なります。 水酸化水溶液にクロム ソリューションを配置します。緑の析出物が観察されます。+2 金属水酸化物との一般的な反応は以下のとおりです。M2 + + オハイオ州- → M(OH)2(s) 溶解性だけでいくつかの注目すべき例外に基づくほとんどの金属イオンを区別することは不可能します。 鉛 Pb2 +塩化物、臭化物、またはヨウ化や Ag+、水銀、Hg2+ 2、銀のさらは、沈殿形成の結果します。 ストロンチウム, Sr2 +, バリウム, Ba2 +水銀、Hg22 +、または鉛、Pb2 +により硫酸の存在下で沈殿物の追加。 Ba2 +クロ42 -BaCrO4(s)の存在下で黄色の固体を形成します。これは「バリウム イエロー」と呼ばれる油性塗料に使われる色素です。 限られた不溶性金属イオンのそれぞれの金属を識別するために他の定性検査が可能です。一方、いくつかのフォームの沈殿物、他はキレート イオンまたは分子の存在下で独特の色変更を受けます。陽イオンの同定は、ニッケル、鉄、アルミニウムおよび亜鉛;Ni2 +Fe3 +Al3 +Zn2 +。 ジメチルグリオキシム (H2dmg) ローズ赤色沈殿物 Ni (H2dmg) を形成する存在下でのニッケル (II) を追加します。Ni2 +(aq) + 2 H2dmg(aq) → Ni(Hdmg)2(s) + 2 H+(aq) チオシアン酸イ オン、SCN-血赤 [FeNCS]2 +を形成するために鉄 (III) を追加] 複雑な。Fe3 +(aq) + SCN-(aq) → [FeNCS]2 +(aq) アルミニウム イオン ピロカテ コール バイオレット ブルーのソリューションを形成する pH 6 アンモニウム酢酸緩衝液とアルミニウム (III) を組み合わせます。 アルミニウム (III) はまた、ゼラチン白 Al(OH)3(s)化合物を形成するため弱い基盤の存在下で沈殿します。もっと基本を追加されます [Al(OH)4] 明確な無色のフォームに化合物-(aq)可溶性複合体。 亜鉛イオン 少量の白色沈殿物を形成するベースに亜鉛 (II) を追加します。再沈殿を溶解し、可溶性 [Zn(OH)4]2-複雑な形成によりベースを追加します。 光緑沈殿物 K2Zn3[Fe(CN)6]2(s) を形成するカリウム錯体、K4[Fe(CN)6] に亜鉛 (II) を追加します。3 の Zn2 +(aq) + 2 K4[Fe(CN)6](aq) → K2Zn3[Fe(CN)6]2(s) +(aq) 6 K+