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. Metody ogólne
<ol>
	<li>Przygotowanie do analizy jakościowej
	<ol>
		<li>Reakcje przeprowadza się zwykle w małych probówkach o objętości 5 ml lub mniejszej.</li>
		<li>Roztwory muszą być w pełni rozpuszczalne i powinny być stosunkowo rozcieńczone, zwykle ~0,1 M.</li>
		<li>Odczynniki należy dodawać powoli kroplami i uważnie obserwować.</li>
		<li>Do ustalenia zasad rozpuszczalności lub identyfikacji nieznanego jonu wymaganych jest kilka powszechnych "roztworów testowych". Zawierają one jony, o których wiadomo, że reagują specyficznie z niektórymi gatunkami chemicznymi (kationami lub anionami).
		<ol>
			<li>Typowe rozwiązania obejmują CaNO3, BaCl2, (NH4)2MoO4, HCl, AgNO3 i NaOH oraz inne roztwory w razie potrzeby.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>mieszanie
	<ol>
		<li>Mieszaj roztwory, stukając lub obracając probówkę w kierunku pionowym. Użyj korka lub korka, aby zapobiec rozpryskiwaniu roztworu.</li>
		<li>Usuń korek lub korek, a następnie delikatnie podgrzej roztwory w łaźni wodnej lub chłodnym płomieniu, aby wywołać reakcję. Skieruj probówkę z dala od osób w laboratorium.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Obserwacja i rekonwalescencja
	<ol>
		<li>Oddzielić sklarowany osad (roztwór niereagujący) i wytrącić za pomocą wirowania. Jeśli po dodaniu dodatkowego jonu testowego tworzy się więcej osadu, reakcja jest niekompletna. Kontynuuj dodawanie badanego jonu, aż przestanie się wytrącać.</li>
		<li>Przepłukać osad za pomocą wirowania i wylania lub dekantacji z supernatantu. Dodaj więcej wody i powtórz proces, w sumie trzy prania.</li>
		<li>Przepłukać duże ilości osadu przez filtrację próżniową i odzyskać wysuszony osad z bibuły filtracyjnej.</li>
		<li>Zwróć uwagę na tworzenie się osadu, a także na właściwości osadu, takie jak kolor, grubość (galaretowaty, mętny, drobny) i tworzenie się kryształów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Bezpieczeństwo i odpady
	<ol>
		<li>Zawsze noś okulary ochronne podczas wykonywania eksperymentów analizy jakościowej. Rękawice mogą być również konieczne w zależności od użytych odczynników i utworzonych produktów.</li>
		<li>Należy ściśle przestrzegać właściwych metod utylizacji odpadów. Szkodliwe produkty mogą powstawać, gdy wiele reagentów jest połączonych w jednym pojemniku.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Analiza anionów
<ol>
	<li>Identyfikacja jonów fosforanowych, węglanowych, chlorkowych i siarczkowych; PO43-, CO3 2-, Cl-, S2-
	<ol>
		<li>fosforan
		<ol>
			<li>Dodać roztwór zawierający fosforan PO43-, do innego roztworu zawierającego jony wapnia,Ca2+. Tworzenie się białego osadu wskazuje na tworzenie się fosforanu wapnia,Ca3(PO4)2.</li>
			<li>Ponieważ wiele kationów tworzy nierozpuszczalne produkty z wapniem, możliwa jest bardziej specyficzna reakcja. Dodać H+ (kwas) do Ca3 (PO4)2, aby rozpuścić ciało stałe i uformować HPO42-. Następnie połącz HPO42- z molibdenianem amonu, (NH4)2MoO4. Dodatni wynik testu daje żółty osad fosfomolibdenianu amonu, NH4)3PO4(MoO3)12(s). Reakcje jonowe netto są następujące: 
			3 Ca2+(aq) + 2 PO43-(aq) → Ca3PO4(s) 
			Ca3PO4(s) + 2 H+(aq) → 3 Ca2+ + 2 HPO42-(aq) 
			HPO42-(aq) + 12 (NH4)2MoO4(aq) + 23 H+(aq) → (NH4)3PO4 (MoO3)12(s) + 21 NH4+(aq) + 12 H2O(l) </li>
		</ol>
		</li>
		<li>węglan
		<ol>
			<li>Sole węglanowe są na ogół nierozpuszczalne, z wyjątkiem obecności kationów grupy 1 i kationów amonowych. Dodać kilka kropli chlorku wapnia, CaCl2, do roztworu zawierającego węglany. W roztworach o wysokich stężeniach węglanów tworzy się biały osad, który wskazuje na możliwe tworzenie się fosforanu wapnia, CaCO3. W reakcji zachodzi wiele zakłóceń, w tym inne aniony, takie jak fosforan. 
			Ca2+(aq) + CO32-(aq) → CaCO3(s) </li>
			<li>Dodać H+ (kwas) do roztworu zawierającego węglan, CO32-. Tworzenie się pęcherzyków wskazuje na obecność CO2, co oznacza CO32- jako reagent. Jon węglanowy zachowuje się jak zasada w obecności mocnego kwasu, tworząc gazowy dwutlenek węgla i wodę. 
			CO32-(woda) + H+(woda) → CO2(g) + H2O(l)</li>
		</ol>
		</li>
		<li>chlorek
		<ol>
			<li>Dodaj azotan srebra do roztworu zawierającego chlorek. Tworzenie się białego osadu wskazuje na tworzenie się AgCl(s): 
			Ag+(woda) + Cl-(woda) → AgCl(s)</li>
		</ol>
		</li>
		<li>siarczek
		<ol>
			<li>Dodać roztwór chlorku miedzi do roztworu zawierającego siarczek. Tworzenie się czarnego osadu wskazuje na tworzenie się siarczku miedzi, CuS. Ogólnie rzecz biorąc, roztwory zawierające jony siarczkowe, S2-, reagują z jonami metali, dając nierozpuszczalny siarczek metalu. 
			S2- + Cu2+ → CuS. 
			Wartość produktu rozpuszczalności, Ksp = 6,3 x 10-36, wskazuje na wysoki stopień nierozpuszczalności produktu.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Analiza kationów
<ol>
	<li>Wszystkie metale alkaliczne (grupa 1) i niektóre metale ziem alkalicznych (grupa 2) są rozpuszczalne, z wyjątkiem określonych warunków.</li>
	<li>Prawie wszystkie metale z grupy 3–13 są uważane za nierozpuszczalne w obecności siarczków, węglanów, fosforanów i wodorotlenków. Kolor i rodzaj osadu będą się różnić.
	<ol>
		<li>Umieścić roztwór chromu w roztworze wodorotlenku. Będzie obserwowany zielony osad. Ogólna reakcja metalu +2 z wodorotlenkiem pokazano poniżej: 
		M2+ + OH- → M(OH)2(s)</li>
		<li>Nie jest możliwe rozróżnienie większości jonów metali na podstawie samej rozpuszczalności, z kilkoma godnymi uwagi wyjątkami:
		<ol>
			<li>Dodanie srebra, Ag+, rtęci, Hg22 + lub ołowiu, Pb2 + do chlorku, bromku lub jodku powoduje wytrącanie się osadu.</li>
			<li>Dodanie strontu, Sr2+, baru, Ba2+, rtęci, Hg22 + lub ołowiu Pb2 + powoduje wytrącenie się osadu w obecności siarczanu.</li>
			<li>Ba2+ tworzy żółte ciało stałe w obecności CrO42-, BaCrO4(s). Jest to pigment stosowany w farbach olejnych powszechnie znany jako "żółcień barowa".</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ograniczona nierozpuszczalność jonów metali pozwala na przeprowadzenie innych testów jakościowych w celu pozytywnej identyfikacji każdego metalu. Podczas gdy niektóre tworzą osady, inne ulegają unikalnym zmianom koloru w obecności chelatujących jonów lub cząsteczek. Identyfikacje kationów obejmują nikiel, żelazo, aluminium i cynk; Ni2+, Fe3+, Al3+, Zn2+.
	<ol>
		<li>Dodać nikiel (II) w obecności dimetyloglioksymu (H2dmg), aby utworzyć różowo-czerwony osad Ni (H2dmg): 
		Ni2+(aq) + 2 H2dmg(aq) → Ni(Hdmg)2(s) + 2 H+(aq) </li>
		<li>Dodaj żelazo (III) do jonu tiocyjanianowego, SCN-, aby utworzyć krwistoczerwony kompleks [FeNCS]2+]: 
		Fe3+(woda) + SCN-(woda) → [FeNCS]2+(woda)</li>
		<li>Jon glinu
		<ol>
			<li>Połączyć glin (III) z fioletem pirokatecholowym w roztworze buforowym octanu amonu o pH 6, aby utworzyć niebieski roztwór.</li>
			<li>Glin (III) jest również wytrącany w obecności słabej zasady, tworząc galareto-biały związek Al(OH)3(s). Dodanie większej ilości zasady powoduje, że związek tworzy klarowny i bezbarwny kompleks rozpuszczalny w [Al(OH)4]-(aq).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Jon cynku
		<ol>
			<li>Dodaj cynk (II) do niewielkiej ilości zasady, aby utworzyć biały osad. Następnie dodaj więcej zasady, aby ponownie rozpuścić osad i utworzyć rozpuszczalny kompleks [Zn(OH)4]2-.</li>
			<li>Dodać cynk (II) do heksacyjanożelazianu potasu, K4[Fe(CN)6], aby utworzyć jasnozielony osad K2Zn3[Fe(CN)6]2(s): 
			3 Zn2+(aq) + 2 K4[Fe(CN)6](aq) → K2Zn3[Fe(CN)6]2(s) + 6 K+(aq) </li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Przedstawione tutaj reakcje mogą być wykorzystane do identyfikacji obecności klasy kationów lub anionów lub mogą być użyte bardzo specyficznie dla określonego jonu. Ponieważ w analizach używane są dwa odczynniki, każdy z nich można zwykle wykryć za pomocą drugiego. Na przykład, zamiast analizować obecność chlorku za pomocą jonu srebra, jon srebra można zidentyfikować za pomocą chlorku. Kombinacja wspólnych zasad wytrącania, a następnie określonych testów kolorymetrycznych lub opadowych, m...

określanie zasad rozpuszczalności związków jonowych

Źródło: Laboratorium dr Neala Abramsa — SUNY College of Environmental Science and Forestry
Rozpuszczalność związku jonowego można określić za pomocą analizy jakościowej. Analiza jakościowa to gałąź chemii analitycznej, która wykorzystuje właściwości chemiczne i reakcje do identyfikacji kationu lub anionu obecnego w związku chemicznym. Podczas gdy reakcje chemiczne opierają się na znanych regułach rozpuszczalności, te same zasady można określić, identyfikując produkty, które się tworzą. Analiza jakościowa nie jest zwykle wykonywana w nowoczesnych laboratoriach chemii przemysłowej, ale może być łatwo stosowana w terenie bez potrzeby stosowania wyrafinowanego oprzyrządowania. Analiza jakościowa koncentruje się również na zrozumieniu reakcji jonowych i jonowych netto, a także na organizowaniu danych w schemat blokowy w celu wyjaśnienia obserwacji i wyciągnięcia ostatecznych wniosków. 
Wiele kationów ma podobne właściwości chemiczne, podobnie jak ich anionowe odpowiedniki. Prawidłowa identyfikacja wymaga starannej separacji i analizy w celu systematycznej identyfikacji jonów obecnych w roztworze. Ważne jest, aby zrozumieć właściwości kwasowo-zasadowe, równowagę jonową, reakcje redoks i właściwości pH, aby skutecznie zidentyfikować jony. 
Chociaż istnieje test jakościowy dla praktycznie każdego jonu pierwiastkowego i wieloatomowego, proces identyfikacji zazwyczaj rozpoczyna się od poznania "klasy" analizowanych jonów; kationy lub aniony, pierwiastkowe lub wieloatomowe, grupy lub okresy, grupa przejściowa lub główna. W tym eksperymencie zidentyfikowano oba typy jonów, kationy i aniony. Kationy obejmują również jony wieloatomowe.

Określanie zasad rozpuszczalności związków jonowych

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

Trendy we właściwościach rozpuszczalności związków jonowych można wykorzystać do analizy jakościowej roztworów jonowych. Gdy związek jest dodawany do mieszaniny roztworów jonowych, może powstawać wiele produktów, z których każdy ma inne właściwości rozpuszczalności. Jeśli tylko jeden produkt jest nierozpuszczalny, sam opuści roztwór. Przeprowadzając sekwencyjne reakcje, jony w roztworze mogą być systematycznie identyfikowane i izolowane. Chociaż istnieje wiele przyrządów analitycznych do analizy pierwiastkowej, techniki te są często czasochłonne lub wymagają transportu próbek między laboratoriami. Jakościowe techniki analityczne, takie jak badanie właściwości rozpuszczalności, są szybkimi i dostępnymi metodami wstępnego badania przesiewowego do analizy. W tym filmie przedstawimy właściwości rozpuszczalności związków jonowych, zademonstrujemy procedury selektywnego wytrącania związków jonowych oraz przedstawimy kilka zastosowań analizy jakościowej z wykorzystaniem trendów rozpuszczalności w warunkach przemysłowych. Związki jonowe składają się z kationu i anionu. Kiedy zachodzi reakcja między dwoma różnymi związkami jonowymi, kation jednego związku jest elektrostatycznie przyciągany do anionu drugiego, tworząc nowy związek. Jony, które nie biorą udziału w reakcji, nazywane są jonami obserwatorskimi i są pomijane w reakcji jonowej netto. Kiedy związek jonowy rozpuszcza się, odwracalnie oddziałuje z cząsteczkami rozpuszczalnika, a jony dysocjują. Jeśli oddziaływanie między jonem a nowym przeciwjonem jest silniejsze niż między jonem a cząsteczkami rozpuszczalnika, korzystniejsze dla produktu będzie znajdowanie się w fazie stałej. Tworzenie się produktu stałego z roztworu jest znane jako wytrącanie, a ciało stałe nazywa się osadem. Jony można selektywnie izolować z roztworu poprzez indukowanie reakcji z nierozpuszczalnymi osadami. Aby zaprojektować te reakcje, kationy i aniony są przypisywane do szerokich kategorii w oparciu o trendy rozpuszczalności. Kationy są grupowane przez identyfikację anionów wspólnych dla ich nierozpuszczalnych produktów reakcji, a aniony są również grupowane według wspólnych kationów. Roztwory tych powszechnych jonów są używane do testowania tych grup. Gdy pożądana jest separacja jonów należących do tej samej grupy, specjalistyczne odczynniki lub stężone roztwory mogą być użyte do wywołania reakcji selektywnych po wyizolowaniu jonów w tej grupie. Te specjalistyczne odczynniki mogą być również używane do potwierdzania tożsamości wyizolowanego jonu. Teraz, gdy rozumiesz zasady stojące za jakościową analizą jonów, przejdźmy do techniki analizy roztworu fosforanu, a następnie procedury oddzielania mieszaniny kationów metali. Aby przeanalizować roztwór na fosforan, należy najpierw przygotować rozcieńczone roztwory testowe wodnego roztworu wapnia, orhomolibdenianu amonu i stężonego kwasu azotowego. Następnie umieść 5 ml nieznanego roztworu w probówce. Dodawać roztwór wapnia kroplami do nieznanego roztworu. Tworzenie się białego osadu może wskazywać na obecność fosforanu wapnia lub węglanu wapnia. Aby sprawdzić obecność fosforanu, powoli dodawaj kwas azotowy do probówki. Rozpuszczenie osadu wskazuje, że utworzył się wodorofosforan. Brak pęcherzyków gazu wskazuje, że nie ma węglanu, ponieważ węglan zareagowałby z kwasem, tworząc dwutlenek węgla i wodę. Na koniec powoli dodaj orhomolibdenian amonu do probówki. Fosfomolibdenian amonu tworzy się jako żółty osad, potwierdzający obecność fosforanu w roztworze. Najpierw należy przygotować rozcieńczone roztwory testowe zgodnie z wykazem w protokole tekstowym. Zaopatrzyć się w cztery probówki i nakrętki nadające się do użycia w wirówce. Umieść mieszaninę wodnych roztworów cynku, niklu, srebra i azotanów żelaza w jednej probówce. Aby rozpocząć separację, najpierw powoli dodaj rozcieńczony kwas solny do mieszaniny, delikatnie mieszając. Biały osad, który się tworzy, to chlorek srebra. Kontynuuj dodawanie roztworu chlorku, aż przestanie się wytrącać osad. Oddzielić ciecz lub supernatant od stałego chlorku srebra przez odwirowanie. Zdekantować supernatant do drugiej probówki. Umyj chlorek srebra trzykrotnie wodą i zdekantuj każde płukanie do drugiej probówki. Następnie dodaj kroplami roztwór wodorotlenku sodu do drugiej probówki. Utworzą się trzy osady: biały wodorotlenek cynku, żółty wodorotlenek żelaza i zielony wodorotlenek niklu. Kontynuuj dodawanie wodorotlenku sodu, aż stały biały związek cynku rozpuści się, tworząc rozpuszczalny jon cynkowy. Oddzielić roztwór cynku od stałych związków niklu i żelaza przez odwirowanie, a następnie zdekantować roztwór do trzeciej probówki. Umyj ciała stałe wodą trzy razy i zdekantuj je do roztworu cynku. Powoli dodawaj kwas solny do roztworu cynku w trzeciej probówce, aż wodorotlenek cynku wytrąci się, a następnie rozpuści. Następnie dodaj kroplami heksacyjanożelazian potasu do roztworu cynku, aby utworzyć heksacyjanożelazian potasu cynku w postaci białego osadu. Teraz do probówki zawierającej stały wodorotlenek niklu i wodorotlenek żelaza powoli dodawaj amoniak, aby utworzyć rozpuszczalny niebieski jon heksaminy niklu. Oddzielić roztwór niklu od stałego wodorotlenku żelaza przez odwirowanie i zdekantować roztwór niklu do czwartej probówki. Przemyć wodorotlenek żelaza trzykrotnie wodą i zdekantować popłuczyny do roztworu niklu. Następnie powoli dodawaj dimetyloglioksym do roztworu niklu, aby utworzyć dimetyloglioksym niklu w postaci czerwonego osadu. Do stałego wodorotlenku żelaza ostrożnie dodaj stężony kwas solny, aby utworzyć roztwór chlorku żelaza. Aby potwierdzić obecność żelaza, dodaj tiocyjanian, aby utworzyć ciemnoczerwony kation tiocyjanożelaza. Prostota i szybkość wykonywania analizy jakościowej jonów w roztworze sprawia, że technika ta jest szeroko stosowana w chemii środowiska i przemyśle. Gdy woda zawiera wysokie stężenie kationów metali, takich jak wapń lub magnez, nazywa się ją twardą wodą. Te kationy metali mogą reagować z anionami w wodzie, takimi jak węglan, tworząc kredowe osady, które zatykają rury lub podgrzewacze ciepłej wody. Twardość wody można ocenić, dodając roztwór węglanowy do próbki wody. Biały osad wskazuje na wysoki poziom wapnia. Fosforan jest ważnym składnikiem odżywczym dla wielu form życia i dlatego jest stosowany zarówno w nawozach przemysłowych, jak i ogrodniczych, ale nadmiar fosforanów może być szkodliwy, szczególnie w środowisku słodkowodnym. Ścieki w obszarach mieszkalnych i komercyjnych mogą być badane na obecność fosforanów poprzez dodanie kwasu azotowego i orhomolibdenianu amonu. Żółty osad wskazuje na wysoki poziom fosforanów. Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do zasad rozpuszczalności jonów. Powinieneś być teraz zaznajomiony z zasadami reakcji jonowych, kilkoma procedurami analizy jakościowej roztworów oraz niektórymi zastosowaniami analizy jakościowej z wykorzystaniem rozpuszczalności. Dzięki za oglądanie!

Education

JoVE Science Education

Chemia

General Chemistry

Chemia ogólna

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 ...

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

Tags

More videos by Standards