Kwalitatieve analyse

Wanneer een onbekende oplossing een mengsel van verschillende metaalionen bevat, kunnen de kationen worden geïdentificeerd door een systematische reeks selectieve neerslagen, kwalitatieve analyse genoemd. Bij elke stap van de analyse wordt een ander neerslagreagens toegevoegd. Deze reagentia precipiteren selectief sommige kationen als onoplosbare zouten, die kunnen worden verwijderd, terwijl de andere in oplossing blijven.

In waterige oplossingen zijn er 22 veel voorkomende kationen die in vijf groepen kunnen worden verdeeld op basis van de oplosbaarheidsproducten van hun onoplosbare zouten. Groep 1-kationen zijn metaalionen die onoplosbare chloriden vormen. De meeste chloridezouten zijn oplosbaar in water.

Dus als de waterige oplossing van metaalionen wordt behandeld met zes molair zoutzuur, zou een neerslag duiden op een metaalion uit groep 1, zoals zilver, lood of kwik. Als er zich geen neerslag vormt, geeft dit aan dat er geen groep 1-kationen in de oplossing aanwezig zijn. Dit mengsel wordt vervolgens gecentrifugeerd of gefiltreerd om het vaste neerslag en de waterige neerslag in de vloeistof te scheiden.

Vervolgens wordt waterstofsulfidegas door de zure bovenstaande vloeistof geborreld. De reactie tussen metaalionen en waterstofsulfide produceert metaalsulfide en protonen. Door de toevoeging van zoutzuur in de vorige stap verschuift de hoge concentratie protonen het evenwicht naar de reactanten.

Zo slaan onder zure omstandigheden alleen groep 2-metaalionen neer die zeer onoplosbare sulfidezouten vormen, terwijl andere metaalsulfiden die enigszins beter oplosbaar zijn in oplossing blijven. Vervolgens worden kationen van groep 3, die bestaan uit in base onoplosbare sulfiden en hydroxiden, geprecipiteerd. Natriumhydroxide wordt aan het supernatant van de vorige stap toegevoegd om basisvoorwaarden vast te stellen.

Deze toevoeging put protonen uit de metaalsulfideneerslagreactie en het evenwicht beweegt naar de producten. Als resultaat worden veel metaalsulfiden die oplosbaar waren in zure omstandigheden nu onoplosbaar en vormen ze neerslag. Bovendien slaan metaalionen die onoplosbare hydroxiden vormen, zoals ijzer, aluminium en chroom, uit de oplossing neer.

Wanneer dit mengsel wordt gescheiden, blijven alleen de alkali-en aardalkalimetaalionen in oplossing. De aardalkalimetalen, die de kationen van groep 4 vormen, vormen onoplosbare fosfaten. De toevoeging van diammoniumwaterstoffosfaat aan de basische bovenstaande vloeistof zorgt ervoor dat magnesium-calcium-barium-en strontiumionen neerslaan.

De vloeistof die uit deze stap wordt gedecanteerd, bevat de kationen van groep 5. Deze kationen vormen geen onoplosbare zouten en moeten afzonderlijk worden geïdentificeerd. Als bij het toevoegen van natriumhydroxide aan de oplossing in de voorgaande stappen een gas vrijkwam met de kenmerkende geur van ammoniak, dan waren ammoniumionen in het mengsel aanwezig.

Natrium-en kaliumionen kunnen worden geïdentificeerd met een vlamtest. Natriumionen produceren een felgele vlam, terwijl een violette vlam kaliumionen aangeeft.