Determinar las reglas de solubilidad de compuestos iónicos

General Chemistry

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Overview

Fuente: Laboratorio de Dr. Neal Abrams — Universidad de SUNY de la ciencia ambiental y silvicultura

Solubilidad de un compuesto iónico puede determinarse mediante análisis cualitativo. Análisis cualitativo es una rama de la química analítica que utiliza propiedades químicas y reacciones para identificar el catión o el anión presentan en un compuesto químico. Mientras que las reacciones químicas dependen de las reglas de solubilidad conocido, esas mismas reglas se pueden determinar mediante la identificación de los productos que se forman. Análisis cualitativo no se suele hacer en los laboratorios de química industrial moderna, pero puede ser utilizado fácilmente en el campo sin necesidad de instrumentación sofisticada. Análisis cualitativo también se centra en entender reacciones iónicas iónicas y netas, así como organizar datos en un diagrama de flujo para explicar observaciones y establecer conclusiones definitivas.

Muchos cationes tienen propiedades químicas similares, como las contrapartes del anión. Correcta identificación requiere separación cuidadosa y análisis para sistemáticamente identificar los iones presentes en una solución. Es importante entender las propiedades ácido/base, equilibrios iónicos, reacciones redox y pH propiedades para identificar iones con éxito.

Aunque no existe una prueba cualitativa para virtualmente cada ion poliatómico y elemental, el proceso de identificación comienza típicamente con saber una "clase" de iones se analiza; cationes o aniones, elementales o poliatómico, grupos o períodos, transición o grupo principal. En este experimento, ambos tipos de iones, cationes y aniones, se identifican. Los cationes son iones poliatómico así.

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JoVE Science Education Database. Fundamentos de química general. Determinar las reglas de solubilidad de compuestos iónicos. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

Identificación de cationes y aniones se basa en reacciones químicas conocidas entre el ion desconocido y reactivo. A veces, puede ser la falta de una reacción que identifica positivamente los iones así. Todos los compuestos iónicos se componen de un catión y un anión, y cuando se produce una reacción entre dos compuestos iónicos diferentes, el catión de un compuesto es atraído electrostáticamente para el anión del otro, formando un nuevo compuesto iónico. (Nota: algunos compuestos iónicos únicos tienen uno o más cationes o iones. Un ejemplo sería KNaC4H4O6 o (NH4)2Fe (SO4)2. La carga total del compuesto iónico debe todavía la suma a cero.) Este tipo de reacción se conoce como una reacción de metátesis o de doble desplazamiento y se muestra a continuación:

w AB(aq) + xCD(aq)yanuncio(s) + zCB(aq)

reacción molecular

donde A y C son reactantes de catión, B y D son reactantes de aniones, y los compuestos en proporciones molares w y x, respectivamente. El mismo sigue para productos anuncio(s) y CB(aq) con relaciones molares de y y z. Cuando una reacción ocurre en solución acuosa, la reacción molecular puede escribirse como una combinación de los iones libres y productos insolubles conocidos como una reacción iónica:

A + (aq) + B(aq) + C+(aq) + D(aq) →AD(s) + B(aq) + C+(aq)

reacción iónica

Una reacción iónica muestra tanto los iones implicados en la reacción como los que no participan, conocido como iones espectadores. La formación del producto insoluble de anuncio(s) identifique los iones reaccionan o podría utilizarse para determinar una regla de solubilidad de los iones. En todos los casos, una reacción iónica neta es la base de todas las observaciones, que es una forma simplificada de la reacción iónica y muestra sólo los iones implicados en la reacción.

+(Aq) + D(aq)→ anuncio(s)

reacción iónica neta

Observar una reacción química produciendo un producto insoluble o precipitado, es un marcador para los participantes de una reacción iónica neta.

Las reacciones pueden ser exclusivo de un determinado catión o anión, o común a todos los iones dentro de un grupo o clase de reactivos. Por ejemplo, todos los iones del metal de la transición reaccionan con el ion sulfuro, S2 -, a la forma insoluble se precipita. Muchos metales de tierra alcalina forman precipitados blancos en presencia de iones carbonato o fosfato. Análisis de identificación más selectivos se pueden realizar con soluciones mixtas a través de una combinación de reglas de solubilidad y reactividad química. Por ejemplo, una solución que contiene cinc, plata, níquel y hierro podría ser separada según el diagrama de flujo en la figura 1. Cloruro de primero se agrega a la solución, precipitando hacia fuera cloruro de plata, AgCl. Los metales restantes son hidróxido precipitado en todos, con exceso hidróxido de re-disolver el zinc. El zinc se confirma presencia de hexacianoferrato de potasio, formando un precipitado verde. Los precipitados de hierro y níquel restantes se recogen y se agrega amoníaco sobrante disolver el níquel y el hierro sólido complejo se recoge. El hierro volver a disolución en presencia del ácido y confirmó con el ion tiocianato. Níquel es identificado positivamente añadiendo dimetilglioxima, formando un precipitado rojizo sólido.

Figure 1
Figura 1. Diagrama de flujo de ejemplo de la separación de la solución.

Procedure

1. general métodos

  1. Preparación para análisis cualitativo
    1. Las reacciones se realizan generalmente en pequeños tubos de ensayo con volumen de 5 mL o menos.
    2. Las soluciones deben ser completamente solubles y deben ser relativamente diluido, típicamente ~0.1 M.
    3. Reactivos deben añadió mediante goteo lentamente y observa cuidadosamente.
    4. Varios comunes "para probar soluciones" está obligados a establecer las reglas de solubilidad o identificar un ion desconocido. Estos contienen iones que reaccionan específicamente con determinadas especies químicas (cationes o aniones).
      1. Las soluciones comunes incluyen CaNO3, volver2(NH4)2MoO4, ácido clorhídrico, AgNO3y NaOH y otras soluciones como sea necesario.
  2. Mezcla
    1. Mezclar soluciones tapping o el tubo de ensayo se arremolinan en una dirección vertical. Utilice un corcho o tapón para evitar salpicaduras de la solución.
    2. Quitar el corcho o el tapón, luego suavemente las soluciones con un baño de agua o fresco fuego para inducir una reacción de calor. Punto el tubo de ensayo de cualquier persona en el laboratorio.
  3. Observación y recuperación
    1. Separar el sobrenadante (solución no reacciona) y precipitar utilizando centrifugación. Si más precipitan las formas cuando se agregan iones de prueba adicional, la reacción es incompleta. Seguir añadiendo iones de prueba hasta que no precipite formas.
    2. Lavar el precipitado usando centrifugación y verter o decantación de sobrenadante. Agregar más agua y repita el proceso para un total de tres lavados.
    3. Lavar grandes cantidades de precipitado por filtración de vacío y recuperarse el papel de filtro con el precipitado seco.
    4. Tenga en cuenta la formación de un precipitado, así como las propiedades del precipitado como color, grosor (gelatinoso, nublado, fino) y formación de cristales.
  4. Seguridad y residuos
    1. Lleve siempre gafas de seguridad al realizar experimentos de análisis cualitativo. Guantes también pueden ser necesarios basado en los reactivos y los productos formados.
    2. Métodos de eliminación de residuos adecuado deben ser seguidos de cerca. Productos dañinos se pueden formar cuando reactivos múltiples se combinan en un envase.

2. aniones análisis

  1. Identificación de fosfato, carbonato, cloruro y los iones sulfuro; PO43 -, CO32 -, Cl-, S2-
    1. Fosfato de
      1. Agregar una solución que contiene fosfato, PO43 -, a otra solución que contiene iones de calcio, Ca2 +. La formación de un precipitado blanco indica la formación de fosfato de calcio, Ca3(PO4)2.
      2. Puesto que muchos cationes forman productos insolubles con calcio, una reacción más específica es posible. Añadir H+ (ácido) a Ca3(PO4)2 para disolver el sólido para formar HPO42 -. Entonces se combinan el HPO42 - con molibdato de amonio, (NH4)2MoO4. Una prueba positiva produce el fosfomolibdato de amonio precipitado amarillo, NH4)3PO4(MoO3)12(s). Las reacciones iónicas netas son las siguientes:
        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) + H 23+(aq)
        (NH4)3PO4 (MoO3)12(s) + 21 NH4+(aq) + 12 H2O(l)
    2. Carbonato de
      1. Sales de carbonato son generalmente insolubles excepto en presencia de cationes Grupo 1 y amonio. Añadir unas gotas de cloruro de calcio, CaCl2, a la solución que contiene el carbonato. En soluciones con concentraciones altas de carbonato, un blanco precipitar formas e indica la posible formación de fosfato de calcio, CaCO3. La reacción tiene muchas interferencias, incluyendo otros aniones como el fosfato.
        CA2 +(aq) + CO32 -(aq)CaCO3(s)
      2. Añadir H+ (ácido) a una solución que contiene carbonato CO32 -. La formación de burbujas indica la presencia de CO2, lo que significa CO32 - como un reactivo. Iones de carbonato se comporta como una base en presencia de ácido fuerte a la forma bióxido de carbono gas y agua.
        CO32-(aq) + H+(aq) → CO2(g) + H2O(l)
    3. Cloruro de
      1. Agregar nitrato de plata a una solución que contiene cloruro. La formación de un precipitado blanco indica la formación de AgCl(s):
        AG+(aq) + Cl(aq) → AgCl(s)
    4. Sulfuro de
      1. Añadir una solución de cloruro de cobre a una solución que contiene sulfuro. La formación de un precipitado negro indica la formación de sulfuro de cobre, CuS. En general, las soluciones que contienen iones de sulfuro, S2 -, reaccionan con los iones del metal para producir un sulfuro metálico insoluble.
        S2 - + Cu2 + → CuS(s).  
        El valor del producto de solubilidad, Ksp = 6.3 x 10-36, indica el alto grado de insolubilidad del producto.

3. catión análisis

  1. Metales del álcali todos (Grupo 1) y algunos metales alcalinotérreos (Grupo 2) son solubles excepto bajo condiciones específicas.
  2. Casi todo grupo 3 – 13 metales se consideran insolubles en presencia de sulfuro, carbonato, fosfato y el hidróxido. Varían el color y el tipo de precipitado.
    1. Lugar una solución en una solución de hidróxido de cromo. Se observará un precipitado verde. A continuación se muestra la reacción general de un metal + 2 con un hidróxido:
      M2 + + OH → M(OH)2(s)
    2. No es posible diferenciar los iones del metal más basados en la solubilidad solo con algunas excepciones notables:
      1. La adición de plata, Ag+, mercurio, Hg22 +o de plomo, Pb2 + cloruro, bromuro o yoduro resulta en la formación de precipitado.
      2. La adición de estroncio, Sr2 +, bario Ba2 +, mercurio, Hg22 +y plomo, Pb2 + resultados en un precipitado en presencia de sulfato.
      3. BA2 + forma un sólido amarillo en presencia de CrO42 -, BaCrO4(s). Este es el pigmento usado en pintura a base de aceite conocida comúnmente como "bario amarillo".
  3. Limitada de insolubilidad de los iones del metal permite otras pruebas cualitativas para identificar positivamente a cada metal. Mientras que los precipitados de alguna forma, otras experimentan cambios de color único en la presencia de quelantes de iones o moléculas. Identificaciones de cación incluyen el níquel, hierro, aluminio y zinc; Ni2 +, Fe3 +, Al3 +, Zn2 +.
    1. Agregar níquel (II) en presencia de dimetilglioxima (dmg de2H) para formar el Ni precipitado rojo de la rosa (H2dmg):
      Ni2 +(aq) + 2 H2dmg(aq) → Ni(Hdmg)2(s) + H 2+(aq)
    2. Añadir hierro (III) a ion tiocianato, SCN para formar el rojo de la sangre [FeNCS]2 +] complejo:
      Fe3 +(aq) + SCN(aq) → [FeNCS]2 +(aq)
    3. Iones de aluminio
      1. Aluminio (III) se combinan con pyrocatechol violeta en solución amortiguadora pH 6 amonio acetato para formar una solución azul.
      2. Aluminio (III) también se precipita en presencia de una base débil para formar el gelatinoso blanco escapar3(s) compuesto. Adición de más base hace que el compuesto de forma transparente e incoloro [escapar4] complejo soluble de(aq) .
    4. Iones de zinc
      1. Añadir zinc (II) a una pequeña cantidad de base para formar un precipitado blanco. Luego agregar más base para volver a disolver el precipitado y forman el soluble [Zn(OH)4]2 - complejo.
      2. Añadir zinc (II) a hexacianoferrato de potasio, K4[Fe(CN)6] para formar la luz verde precipitado K2Zn3[Fe(CN)6]2(s):
        3 Zn2 +(aq) + 2 K4[Fe(CN)6](aq)K2Zn3[Fe(CN)6]2(s) + 6 K+(aq)

Tendencias en las propiedades de solubilidad de compuestos iónicos pueden utilizarse para el análisis cualitativo de las soluciones iónicas. Cuando un compuesto se añade a una mezcla de soluciones iónicas, pueden formar muchos productos, cada uno con propiedades de solubilidad diferentes. Si sólo hay un producto insoluble, luego solo saldrá la solución. Mediante la realización de reacciones secuenciales, iones en una solución pueden ser sistemáticamente identificados y aislados.

Mientras que existe una gran variedad de instrumentos analíticos para el análisis elemental, las técnicas son a menudo lentas o requieren transporte de muestras entre laboratorios. Técnicas de análisis cualitativas como examinando propiedades de solubilidad son métodos de preselección rápidos y accesibles para el análisis.

Este video introducir las propiedades de solubilidad de compuestos iónicos, demuestre los procedimientos para precipitar selectivamente los compuestos iónicos y presentar algunas aplicaciones del análisis cualitativo utilizando tendencias de solubilidad en ajustes industriales.

Los compuestos iónicos se componen de un catión y un anión. Cuando ocurre una reacción entre dos compuestos iónicos diferentes, el catión de un compuesto es atraído electrostáticamente por el anión de otro, formando un nuevo compuesto. Los iones que no participan en la reacción se llaman iones espectadores y se omiten de la reacción iónica neta. Cuando se disuelve un compuesto iónico, reversible interactúan con moléculas de disolvente, y disocian los iones. Si la interacción entre un ion y los iones contra nueva es más fuerte que entre los iones y las moléculas de solvente, será más favorable para el producto en la fase sólida. La formación de producto sólido de la solución se conoce como precipitación, y el sólido se llama precipitado.

Iones pueden aislarse selectivamente de solución por inducir reacciones con precipitados insolubles. Para el diseño de estas reacciones, cationes y aniones son asignados a categorías basados en las tendencias de la solubilidad. Cationes se agrupan por identificar el anión común para sus productos de reacción insoluble, y aniones además se agrupan por los cationes comunes. Soluciones de estos iones comunes se utilizan para probar para estos grupos.

Cuando la separación es deseada para los iones que pertenecen al mismo grupo, reactivos especializados o concentrada soluciones pueden utilizarse para inducir reacciones selectivas, una vez que los iones de ese grupo han sido aislados. Estos reactivos especializados pueden utilizarse también para confirmar la identidad de un ion aislado. Ahora que usted comprende los principios del análisis cualitativo de iones, vamos a ir a través de una técnica para el análisis de una solución de fosfato, seguida de un procedimiento para separar una mezcla de cationes del metal.

Para analizar una solución de fosfato, primero preparar soluciones de prueba diluidas de calcio acuoso, orthomolybdate de amonio y ácido nítrico concentrado. Luego, coloque 5 mL de la solución desconocida en un tubo de ensayo.

Añadir gota a gota la solución de calcio a la solución desconocida. La formación de un precipitado blanco puede indicar la presencia de fosfato de calcio, o carbonato de calcio. Para verificar la presencia de fosfato, lentamente Añadir ácido nítrico para el tubo de ensayo. Disolución del precipitado indica que se ha formado fosfato de hidrógeno. La ausencia de burbujas de gas indica que no hay carbonato está presente, como carbonato habría reaccionado con el ácido que forma dióxido de carbono y agua.

Por último, añada lentamente el orthomolybdate de amonio en el tubo de ensayo. Forma de fosfomolibdato de amonio como un precipitado amarillo, confirmando la presencia de fosfato en la solución.

En primer lugar, preparar soluciones de prueba diluida como se indica en el protocolo de texto. Obtener cuatro tubos de ensayo y conveniente para el uso de una centrífuga de tapas. Colocar una mezcla de zinc acuoso, níquel, plata y nitratos de hierro en un tubo de ensayo. Para iniciar la separación, primero añada lentamente ácido clorhídrico diluido en la mezcla, girando suavemente. El precipitado blanco que es cloruro de plata. Seguir añadiendo cloruro en solución hasta que no precipite formas.

Separar el líquido, o sobrenadante y el cloruro de plata sólido por centrifugación. Decantar el sobrenadante en el segundo tubo de ensayo. Lavar el cloruro de plata tres veces con agua y decantar cada lavado en el segundo tubo de ensayo. A continuación añadir gota a gota la solución de hidróxido de sodio al segundo tubo de ensayo. Se forman tres precipitados: blanco de hidróxido de zinc, hidróxido de hierro amarillo e hidróxido de níquel verde. Continuar agregando hidróxido de sodio hasta que se disuelva el sólido compuesto de zinc blanco, formando el ion del zincate soluble. Separar la solución de zinc y compuestos de hierro y níquel sólido por centrifugación y luego decantar la solución en el tercer tubo de ensayo. Lavar los sólidos con agua tres veces y decantar cada uno en la solución de zinc.

Lentamente Añadir ácido clorhídrico a la solución de cinc en el tercer tubo de ensayo hasta que el hidróxido de zinc precipita y luego disuelve.

Luego, añadir gota a gota hexacianoferrato de potasio a la solución de cinc para formar potasio hexacianoferrato de zinc como un precipitado blanco. Ahora, al tubo de ensayo que contiene hidróxido de níquel sólido e hidróxido de hierro, poco a poco añadir amoníaco para formar el ion de hexammine níquel azul soluble. Separar la solución de níquel el hidróxido de hierro sólido por centrifugación y decantar la solución de níquel en el cuarto tubo de ensayo. Lavar el hidróxido de hierro tres veces con agua y decantar los lavados en la solución de níquel. Luego, lentamente agregar dimetilglioxima para la solución de níquel para formar níquel dimetilglioxima como un precipitado rojo. Para el hidróxido de hierro sólido, cuidadosamente Añadir ácido clorhídrico concentrado para formar una solución de cloruro férrico. Para confirmar la presencia de hierro, añadir sulfocianuro para formar el catión thiocyanatoiron rojo intenso.

La simplicidad y la velocidad de realizar análisis cualitativo de los iones en solución hace que esta técnica ampliamente utilizada en industria y Química ambiental.

Cuando el agua contiene una alta concentración de cationes metálicos como calcio o magnesio, se denomina agua dura. Estos cationes del metal pueden reaccionar con los aniones en el agua como el carbonato para formar depósitos calcáreos que obstruir tuberías o calentadores de agua. Dureza del agua puede ser evaluada mediante la adición de una solución de carbonato a una muestra de agua. Precipitado blanco indica altos niveles de calcio.

El fosfato es un nutriente importante para muchas formas de vida y por lo tanto se utiliza en fertilizantes industriales y jardín, pero un exceso de fosfato puede ser perjudicial, especialmente en entornos de agua dulce. Aguas residuales en zonas residenciales y comerciales se pueden probar para fosfatos mediante la adición de ácido nítrico y amonio orthomolybdate. Precipitado amarillo indica altos niveles de fosfatos.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a las reglas de solubilidad de los iones. Ahora debe estar familiarizado con los principios de las reacciones iónicas, unos procedimientos de análisis cualitativo de las soluciones y algunas aplicaciones de análisis cualitativo con solubilidad.

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Applications and Summary

Las reacciones que se muestra a continuación pueden utilizarse para identificar la presencia de una clase de cationes o aniones o ser utilizado específicamente para un determinado ion. Porque dos reactivos se utilizan en los análisis, ya sea reactivo puede ser detectado típicamente usando la otra. Por ejemplo, en lugar de analizar la presencia de cloruro con ion plata, iones de plata pueden identificarse utilizando cloruro. Una combinación de normas comunes de precipitación seguida de pruebas colorimétricas o precipitación específicas puede utilizarse para identificar positivamente a casi cada ion, atómica o poliatómico, disponible. Al mismo tiempo, la mayoría de esas mismas normas puede establecerse por reacción de aniones y cationes juntos sistemáticamente para generar un conjunto de reglas de solubilidad del catión y del anión.

Análisis cualitativo y las reglas de solubilidad son experimentos comunes en el laboratorio de química general. Esto es debido, en parte, a la facilidad, velocidad y naturaleza económica de las pruebas. Es por estas razones que las pruebas cualitativas son también utilizan en análisis basados en campo y laboratorio confirmatoria pruebas. Por ejemplo, una empresa de Geología deseen saber si existen cantidades significativas de níquel en el escurrimiento de la corriente de una mina. Una simple prueba añadiendo el agua a dimethylgloxime es selectiva para iones de níquel. Asimismo, las autoridades de la calidad del agua pueden utilizar bario (o algunos otros metales del grupo 2) para la detección de carbonato en el agua, por lo tanto, detectar el nivel de dureza del agua. Sin embargo, se utiliza instrumentación avanzada donde cuantitativa de resultados son necesarios o iones múltiples necesitan ser identificadas en niveles muy bajos. Esto incluye varias formas de espectroscopia de masas, así como cromatografía de iónes y espectroscopia de la luz.

References

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

1. general métodos

  1. Preparación para análisis cualitativo
    1. Las reacciones se realizan generalmente en pequeños tubos de ensayo con volumen de 5 mL o menos.
    2. Las soluciones deben ser completamente solubles y deben ser relativamente diluido, típicamente ~0.1 M.
    3. Reactivos deben añadió mediante goteo lentamente y observa cuidadosamente.
    4. Varios comunes "para probar soluciones" está obligados a establecer las reglas de solubilidad o identificar un ion desconocido. Estos contienen iones que reaccionan específicamente con determinadas especies químicas (cationes o aniones).
      1. Las soluciones comunes incluyen CaNO3, volver2(NH4)2MoO4, ácido clorhídrico, AgNO3y NaOH y otras soluciones como sea necesario.
  2. Mezcla
    1. Mezclar soluciones tapping o el tubo de ensayo se arremolinan en una dirección vertical. Utilice un corcho o tapón para evitar salpicaduras de la solución.
    2. Quitar el corcho o el tapón, luego suavemente las soluciones con un baño de agua o fresco fuego para inducir una reacción de calor. Punto el tubo de ensayo de cualquier persona en el laboratorio.
  3. Observación y recuperación
    1. Separar el sobrenadante (solución no reacciona) y precipitar utilizando centrifugación. Si más precipitan las formas cuando se agregan iones de prueba adicional, la reacción es incompleta. Seguir añadiendo iones de prueba hasta que no precipite formas.
    2. Lavar el precipitado usando centrifugación y verter o decantación de sobrenadante. Agregar más agua y repita el proceso para un total de tres lavados.
    3. Lavar grandes cantidades de precipitado por filtración de vacío y recuperarse el papel de filtro con el precipitado seco.
    4. Tenga en cuenta la formación de un precipitado, así como las propiedades del precipitado como color, grosor (gelatinoso, nublado, fino) y formación de cristales.
  4. Seguridad y residuos
    1. Lleve siempre gafas de seguridad al realizar experimentos de análisis cualitativo. Guantes también pueden ser necesarios basado en los reactivos y los productos formados.
    2. Métodos de eliminación de residuos adecuado deben ser seguidos de cerca. Productos dañinos se pueden formar cuando reactivos múltiples se combinan en un envase.

2. aniones análisis

  1. Identificación de fosfato, carbonato, cloruro y los iones sulfuro; PO43 -, CO32 -, Cl-, S2-
    1. Fosfato de
      1. Agregar una solución que contiene fosfato, PO43 -, a otra solución que contiene iones de calcio, Ca2 +. La formación de un precipitado blanco indica la formación de fosfato de calcio, Ca3(PO4)2.
      2. Puesto que muchos cationes forman productos insolubles con calcio, una reacción más específica es posible. Añadir H+ (ácido) a Ca3(PO4)2 para disolver el sólido para formar HPO42 -. Entonces se combinan el HPO42 - con molibdato de amonio, (NH4)2MoO4. Una prueba positiva produce el fosfomolibdato de amonio precipitado amarillo, NH4)3PO4(MoO3)12(s). Las reacciones iónicas netas son las siguientes:
        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) + H 23+(aq)
        (NH4)3PO4 (MoO3)12(s) + 21 NH4+(aq) + 12 H2O(l)
    2. Carbonato de
      1. Sales de carbonato son generalmente insolubles excepto en presencia de cationes Grupo 1 y amonio. Añadir unas gotas de cloruro de calcio, CaCl2, a la solución que contiene el carbonato. En soluciones con concentraciones altas de carbonato, un blanco precipitar formas e indica la posible formación de fosfato de calcio, CaCO3. La reacción tiene muchas interferencias, incluyendo otros aniones como el fosfato.
        CA2 +(aq) + CO32 -(aq)CaCO3(s)
      2. Añadir H+ (ácido) a una solución que contiene carbonato CO32 -. La formación de burbujas indica la presencia de CO2, lo que significa CO32 - como un reactivo. Iones de carbonato se comporta como una base en presencia de ácido fuerte a la forma bióxido de carbono gas y agua.
        CO32-(aq) + H+(aq) → CO2(g) + H2O(l)
    3. Cloruro de
      1. Agregar nitrato de plata a una solución que contiene cloruro. La formación de un precipitado blanco indica la formación de AgCl(s):
        AG+(aq) + Cl(aq) → AgCl(s)
    4. Sulfuro de
      1. Añadir una solución de cloruro de cobre a una solución que contiene sulfuro. La formación de un precipitado negro indica la formación de sulfuro de cobre, CuS. En general, las soluciones que contienen iones de sulfuro, S2 -, reaccionan con los iones del metal para producir un sulfuro metálico insoluble.
        S2 - + Cu2 + → CuS(s).  
        El valor del producto de solubilidad, Ksp = 6.3 x 10-36, indica el alto grado de insolubilidad del producto.

3. catión análisis

  1. Metales del álcali todos (Grupo 1) y algunos metales alcalinotérreos (Grupo 2) son solubles excepto bajo condiciones específicas.
  2. Casi todo grupo 3 – 13 metales se consideran insolubles en presencia de sulfuro, carbonato, fosfato y el hidróxido. Varían el color y el tipo de precipitado.
    1. Lugar una solución en una solución de hidróxido de cromo. Se observará un precipitado verde. A continuación se muestra la reacción general de un metal + 2 con un hidróxido:
      M2 + + OH → M(OH)2(s)
    2. No es posible diferenciar los iones del metal más basados en la solubilidad solo con algunas excepciones notables:
      1. La adición de plata, Ag+, mercurio, Hg22 +o de plomo, Pb2 + cloruro, bromuro o yoduro resulta en la formación de precipitado.
      2. La adición de estroncio, Sr2 +, bario Ba2 +, mercurio, Hg22 +y plomo, Pb2 + resultados en un precipitado en presencia de sulfato.
      3. BA2 + forma un sólido amarillo en presencia de CrO42 -, BaCrO4(s). Este es el pigmento usado en pintura a base de aceite conocida comúnmente como "bario amarillo".
  3. Limitada de insolubilidad de los iones del metal permite otras pruebas cualitativas para identificar positivamente a cada metal. Mientras que los precipitados de alguna forma, otras experimentan cambios de color único en la presencia de quelantes de iones o moléculas. Identificaciones de cación incluyen el níquel, hierro, aluminio y zinc; Ni2 +, Fe3 +, Al3 +, Zn2 +.
    1. Agregar níquel (II) en presencia de dimetilglioxima (dmg de2H) para formar el Ni precipitado rojo de la rosa (H2dmg):
      Ni2 +(aq) + 2 H2dmg(aq) → Ni(Hdmg)2(s) + H 2+(aq)
    2. Añadir hierro (III) a ion tiocianato, SCN para formar el rojo de la sangre [FeNCS]2 +] complejo:
      Fe3 +(aq) + SCN(aq) → [FeNCS]2 +(aq)
    3. Iones de aluminio
      1. Aluminio (III) se combinan con pyrocatechol violeta en solución amortiguadora pH 6 amonio acetato para formar una solución azul.
      2. Aluminio (III) también se precipita en presencia de una base débil para formar el gelatinoso blanco escapar3(s) compuesto. Adición de más base hace que el compuesto de forma transparente e incoloro [escapar4] complejo soluble de(aq) .
    4. Iones de zinc
      1. Añadir zinc (II) a una pequeña cantidad de base para formar un precipitado blanco. Luego agregar más base para volver a disolver el precipitado y forman el soluble [Zn(OH)4]2 - complejo.
      2. Añadir zinc (II) a hexacianoferrato de potasio, K4[Fe(CN)6] para formar la luz verde precipitado K2Zn3[Fe(CN)6]2(s):
        3 Zn2 +(aq) + 2 K4[Fe(CN)6](aq)K2Zn3[Fe(CN)6]2(s) + 6 K+(aq)

Tendencias en las propiedades de solubilidad de compuestos iónicos pueden utilizarse para el análisis cualitativo de las soluciones iónicas. Cuando un compuesto se añade a una mezcla de soluciones iónicas, pueden formar muchos productos, cada uno con propiedades de solubilidad diferentes. Si sólo hay un producto insoluble, luego solo saldrá la solución. Mediante la realización de reacciones secuenciales, iones en una solución pueden ser sistemáticamente identificados y aislados.

Mientras que existe una gran variedad de instrumentos analíticos para el análisis elemental, las técnicas son a menudo lentas o requieren transporte de muestras entre laboratorios. Técnicas de análisis cualitativas como examinando propiedades de solubilidad son métodos de preselección rápidos y accesibles para el análisis.

Este video introducir las propiedades de solubilidad de compuestos iónicos, demuestre los procedimientos para precipitar selectivamente los compuestos iónicos y presentar algunas aplicaciones del análisis cualitativo utilizando tendencias de solubilidad en ajustes industriales.

Los compuestos iónicos se componen de un catión y un anión. Cuando ocurre una reacción entre dos compuestos iónicos diferentes, el catión de un compuesto es atraído electrostáticamente por el anión de otro, formando un nuevo compuesto. Los iones que no participan en la reacción se llaman iones espectadores y se omiten de la reacción iónica neta. Cuando se disuelve un compuesto iónico, reversible interactúan con moléculas de disolvente, y disocian los iones. Si la interacción entre un ion y los iones contra nueva es más fuerte que entre los iones y las moléculas de solvente, será más favorable para el producto en la fase sólida. La formación de producto sólido de la solución se conoce como precipitación, y el sólido se llama precipitado.

Iones pueden aislarse selectivamente de solución por inducir reacciones con precipitados insolubles. Para el diseño de estas reacciones, cationes y aniones son asignados a categorías basados en las tendencias de la solubilidad. Cationes se agrupan por identificar el anión común para sus productos de reacción insoluble, y aniones además se agrupan por los cationes comunes. Soluciones de estos iones comunes se utilizan para probar para estos grupos.

Cuando la separación es deseada para los iones que pertenecen al mismo grupo, reactivos especializados o concentrada soluciones pueden utilizarse para inducir reacciones selectivas, una vez que los iones de ese grupo han sido aislados. Estos reactivos especializados pueden utilizarse también para confirmar la identidad de un ion aislado. Ahora que usted comprende los principios del análisis cualitativo de iones, vamos a ir a través de una técnica para el análisis de una solución de fosfato, seguida de un procedimiento para separar una mezcla de cationes del metal.

Para analizar una solución de fosfato, primero preparar soluciones de prueba diluidas de calcio acuoso, orthomolybdate de amonio y ácido nítrico concentrado. Luego, coloque 5 mL de la solución desconocida en un tubo de ensayo.

Añadir gota a gota la solución de calcio a la solución desconocida. La formación de un precipitado blanco puede indicar la presencia de fosfato de calcio, o carbonato de calcio. Para verificar la presencia de fosfato, lentamente Añadir ácido nítrico para el tubo de ensayo. Disolución del precipitado indica que se ha formado fosfato de hidrógeno. La ausencia de burbujas de gas indica que no hay carbonato está presente, como carbonato habría reaccionado con el ácido que forma dióxido de carbono y agua.

Por último, añada lentamente el orthomolybdate de amonio en el tubo de ensayo. Forma de fosfomolibdato de amonio como un precipitado amarillo, confirmando la presencia de fosfato en la solución.

En primer lugar, preparar soluciones de prueba diluida como se indica en el protocolo de texto. Obtener cuatro tubos de ensayo y conveniente para el uso de una centrífuga de tapas. Colocar una mezcla de zinc acuoso, níquel, plata y nitratos de hierro en un tubo de ensayo. Para iniciar la separación, primero añada lentamente ácido clorhídrico diluido en la mezcla, girando suavemente. El precipitado blanco que es cloruro de plata. Seguir añadiendo cloruro en solución hasta que no precipite formas.

Separar el líquido, o sobrenadante y el cloruro de plata sólido por centrifugación. Decantar el sobrenadante en el segundo tubo de ensayo. Lavar el cloruro de plata tres veces con agua y decantar cada lavado en el segundo tubo de ensayo. A continuación añadir gota a gota la solución de hidróxido de sodio al segundo tubo de ensayo. Se forman tres precipitados: blanco de hidróxido de zinc, hidróxido de hierro amarillo e hidróxido de níquel verde. Continuar agregando hidróxido de sodio hasta que se disuelva el sólido compuesto de zinc blanco, formando el ion del zincate soluble. Separar la solución de zinc y compuestos de hierro y níquel sólido por centrifugación y luego decantar la solución en el tercer tubo de ensayo. Lavar los sólidos con agua tres veces y decantar cada uno en la solución de zinc.

Lentamente Añadir ácido clorhídrico a la solución de cinc en el tercer tubo de ensayo hasta que el hidróxido de zinc precipita y luego disuelve.

Luego, añadir gota a gota hexacianoferrato de potasio a la solución de cinc para formar potasio hexacianoferrato de zinc como un precipitado blanco. Ahora, al tubo de ensayo que contiene hidróxido de níquel sólido e hidróxido de hierro, poco a poco añadir amoníaco para formar el ion de hexammine níquel azul soluble. Separar la solución de níquel el hidróxido de hierro sólido por centrifugación y decantar la solución de níquel en el cuarto tubo de ensayo. Lavar el hidróxido de hierro tres veces con agua y decantar los lavados en la solución de níquel. Luego, lentamente agregar dimetilglioxima para la solución de níquel para formar níquel dimetilglioxima como un precipitado rojo. Para el hidróxido de hierro sólido, cuidadosamente Añadir ácido clorhídrico concentrado para formar una solución de cloruro férrico. Para confirmar la presencia de hierro, añadir sulfocianuro para formar el catión thiocyanatoiron rojo intenso.

La simplicidad y la velocidad de realizar análisis cualitativo de los iones en solución hace que esta técnica ampliamente utilizada en industria y Química ambiental.

Cuando el agua contiene una alta concentración de cationes metálicos como calcio o magnesio, se denomina agua dura. Estos cationes del metal pueden reaccionar con los aniones en el agua como el carbonato para formar depósitos calcáreos que obstruir tuberías o calentadores de agua. Dureza del agua puede ser evaluada mediante la adición de una solución de carbonato a una muestra de agua. Precipitado blanco indica altos niveles de calcio.

El fosfato es un nutriente importante para muchas formas de vida y por lo tanto se utiliza en fertilizantes industriales y jardín, pero un exceso de fosfato puede ser perjudicial, especialmente en entornos de agua dulce. Aguas residuales en zonas residenciales y comerciales se pueden probar para fosfatos mediante la adición de ácido nítrico y amonio orthomolybdate. Precipitado amarillo indica altos niveles de fosfatos.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a las reglas de solubilidad de los iones. Ahora debe estar familiarizado con los principios de las reacciones iónicas, unos procedimientos de análisis cualitativo de las soluciones y algunas aplicaciones de análisis cualitativo con solubilidad.

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