Back to chapter

16.14:

التحليل النوعي

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Qualitative Analysis

Languages

Share

عندما يحتوي محلول مجهول على خليط من عدة أيونات فلزية مختلفة،يمكن التعرف على الأيونات الموجبة عبر سلسلة منتظمة من الترسبات الانتقائية،تسمى التحليل النوعي. في كل خطوة من خطوات التحليل،يُضاف كاشف مُرسّب. هذه الكاشفات ترسّب بعض الأيونات الموجبة بصورة انتقائية كأملاح غير قابلة للذوبان،والتي يمكن إزالتها،بينما تستمر الأخرى في البقاء على شكل محلول.في المحاليل المائية،هناك 22 أيونًا موجبًا توجد عامةًو التي يمكن تقسيمها إلى خمس فئات بناءًعلي نواتج الذوبان لأملاحها غير القابلة للذوبان. الفئة 1 هي الأيونات الفلزية التي تُشكل كلوريدات غير قابلة للذوبان. معظم أملاح الكلوريدات قابلة للذوبان في الماء.لذا فعندما يُعالج المحلول المائي المكوّن من أيونات فلزية مع حمض الهيدروكلوريك بتركيز 6 مولار،سيدل تشكل راسب على وجود أيون فلزي من الفئة 1،كالفضة،والرصاص،والزئبق. إذا لم يتشكل أي راسب،فهذا يدل على عدم وجود أية أيونات موجبة من الفئة 1 في المحلول. يوضع هذا المحلول لاحقًا في جهاز طرد مركزي أو يُصفى بمصفاة لفصل الراسب الصلب عن السائل المائي الطافي فوقه.وبعد ذلك،تُضخ فقاعات غاز كبريتيد الهيدروجين داخل السائل الحمضي. ينتج عن التفاعل بين الأيونات الفلزية وكبريتيد الهيدروجين كبريتيد فلزي وبروتونات. بسبب إضافة حمض الهيدروكلوريك في الخطوة السابقة،فإن تركيز البروتونات المرتفع يحرك التوازن باتجاه المواد المتفاعلة.بالتالي،تحت الظروف الحامضية،لا يترسب سوى الأيونات الفلزية من الفئة 2 التي تشكل راسب من أملاح كبريت شديدة المقاومة للذوبان،بينما تبقى مركبات الكبريتيد الفلزية الأخرى القابلة للذوبان بدرجة أعلى قليلًا على شكل محلول. بعد ذلك،الأيونات الموجبة من الفئة 3،و التي تتكون من مركبات كبريتيد وهيدروكسيد قاعدية غير قابلة للذوبان،تترسب. يضاف هيدروكسيد الصوديوم إلى المحلول الذي طفا من المرحلة السابقة،لينتج عن ذلك ظروف قاعدية.هذه الإضافة تستنفد البروتونات من تفاعل ترسيب الكبريتيد الفلزي،ويتحرك التوازن باتجاه النواتج. نتيجة لذلك،فإن العديد من مركبات الكبريتيد الفلزية،التي كانت كانت قابلة للذوبان في الظروف الحمضية،تصبح الآن غير قابلة للذوبان وتشكل رواسب. كما أن الأيونات الفلزية التي تشكل الهيدروكسيدات غير القابلة للذوبان،كالحديد والألومينيوم،والكروم،تترسب خارجة من المحلول.عند فصل هذا الخليط،فلا يبقى على شكل محلول سوى ايونات القلويات و الفلزات الارضية القلوية. الفلزات الارضية القلوية،والتي تمثل الفئة 4 من الأيونات الموجبة،تُشكل مركبات فوسفاتية غير قابلة للذوبان. إضافة ثنائي فوسفات الأمونيوم إلى السائل القاعدي الطافي فوق الرواسب،يجعل أيونات المغنيسيوم،والكالسيوم،والباريوم،والسترونشيوم تترسب.يحتوي السائل المنسكب من هذه الخطوة على الأيونات الموجبة من الفئة 5. هذه الأيونات الموجبة لا تُشكل أملاح غير قابلة للذوبان،وينبغي التعرف على كل منها على انفراد. إذا كانت إضافة هيدروكسيد الصوديوم للمحلول،في الخطوة السابقة،قد نتج عنها غاز برائحة تشبه رائحة الأمونيا،فمعنى ذلك أن أيونات الأمونيوم كانت موجودة في الخليط.يمكن التعرف على أيونات الصوديوم والبوتاسيوم باختبار اللهب. ينتج عن أيونات الصوديوم لهب أصفر ساطع،بينما يدل اللهب البنفسجي على وجود أيونات البوتاسيوم.

16.14:

التحليل النوعي

بالنسبة إلى المحاليل التي تحتوي على مخاليط من الكاتيونات المختلفة، يمكن تحديد هوية كل كاتيون من خلال التحليل النوعي. تتضمن هذه التقنية سلسلة من الترسبات الانتقائية مع كواشف كيميائية مختلفة، ينتج عن كل تفاعل راسب مميز لمجموعة معينة من الكاتيونات. يتم فصل أيونات المعادن داخل المجموعة بشكل أكبر عن طريق تغيير درجة الحموضة، أو تسخين الخليط لإعادة إذابة الراسب، أو إضافة كواشف أخرى لتكوين أيونات معقدة.

على سبيل المثال، الكاتيونات المجموعة الرابعة، والتي تتكون من كربونات وفوسفات غير قابلة للذوبان مثلBa2+, Ca2+, and Mg2+، كلها تشكل رواسب بيضاء في وجود ثنائي فوسفات الهيدروجين ثنائي الأمونيوم ((NH4)2HPO4) في محلول أساسي. يتم إذابة الرواسب في حمض الأسيتيك المخفف. لتحديد كل كاتيون، يتم إجراء اختبار تأكيدي.

تشكل جميع الكاتيونات الثلاثة أملاح كرومات صفراء زاهية عند إضافة كرومات البوتاسيوم (K2CrO4)؛ ومع ذلك ، فإن كرومات الباريوم فقط (BaCrO4) غير قابل للذوبان في حمض الأسيتيك.   يمكن تصفية المحلول، ويحتوي المرشح على Ca2+ and Mg2+.

يمكن الآن تقسيم المرشح إلى جزأين لاختبار الكاتيونات المتبقية. إذا شكل المحلول راسباً أبيض في وجود محلول أكسالات الأمونيوم ((NH4)2C2O4)، يمكن تأكيد أيونات Ca 2+Ca2+. الراسب الأبيض هو أكسيد أكسالات الكالسيوم، وهو غير قابل للذوبان في كل من الماء وحمض الخليك.

يتم التعرف على

Mg2+ عن طريق اختبار تجويف الفحم. في هذا الاختبار، تتحلل الكربونات المعدنية إلى أكسيد المعدن المقابل في تجويف الفحم. يشير لون البقايا إلى الكاتيون المحتمل. أكسيد المغنيسيوم (MgO) يترك بقايا بيضاء في تجويف الفحم. تتم معالجة هذه البقايا ببضع قطرات من محلول نترات الكوبالت (Co(NO3)2). مع الحرارة، تتحلل نترات الكوبالت إلى أكسيد الكوبالت (II)، والذي يشكل ملغماً وردياً (CoO-MgO)، مما يؤكد وجود Mg2+.

Suggested Reading

  1. Cole Jr, G. Mattney, and William H. Waggoner. "Qualitative analysis." Journal of Chemical Education 60, no. 2 (1983): 135.
  2. Lo, Glenn V. "Relating Qualitative Analysis to Equilibrium Principles." Journal of Chemical Education 78, no. 11 (2001): 1557.
  3. Ricketts, John A., and Eugene P. Schwartz. "The Elemental Analysis of an Alloy: An Analytical Scheme to Emphasize Cation Chemistry.” In Proceedings of the Indiana Academy of Science, vol. 101, no. 1-2, pp. 67-74. 1992.