Phân tích định tính CATION theo phương pháp acid-base

(còn gọi là dung dịch ban đầu, dung dịch gốc) ngời ta lần lợt tách từng

nhóm, từng phân nhóm, rồi tách riêng từng cation để xác định các cation có

mặt trong dung dịch.

Có hai đờng lối chủ yếu để phân tích hệ thống các cation là đờng lối

theo phơng pháp dùng H2S và đờng lối theo phơng pháp acid-base.

Đờng lối theo phơng pháp dùng H2S dựa trên sự khác nhau về độ

tan của nhiều sulfid kim loại để tách các cation thành 5 nhóm. Đờng lối

này khá chặt chẽ, cho kết quả chính xác, phát hiện triệt để các cation kể cả

khi chúng nằm trong phức chất. Tuy nhiên, đờng lối này có nhợc điểm

chủ yếu là H2S rất độc hại, mùi khó chịu và trong quá trình phân tích

thờng gặp các dung dịch keo của S rất khó xử lý. Vì thế, ngày nay, phơng

pháp dùng H2S hầu nh không còn đợc sử dụng.

Đờng lối phân tích hệ thống cation theo phơng pháp acid-base chủ

yếu dựa trên khả năng tạo kết tủa, tạo phức với các acid-base là HCl,

H2SO4, NaOH, NH4OH.

Bảng 6 và Sơ đồ 5 chỉ ra sự hình thành 6 nhóm cation cơ bản và đờng

lối phân tích tổng quát. Nhóm cation cơ bản đã tách lại đợc phân tích thành

từng phân nhóm, rồi từng cation để nhận biết nhờ các phản ứng xác định hoặc

phản ứng với thuốc thử đặc hiệu (xem các sơ đồ ở các bài tiếp sau).

Bảng 6. Sự hình thành 6 nhóm cation theo phơng pháp acid-base

Nhóm



Thuốc thử

nhóm



I



HCl



Nhóm

acid



Các Cation thuộc

nhóm

Ag+, Hg22+, Pb2+

2+



Sản phẩm tạo thành với thuốc

thử nhóm

AgCl, Hg2Cl2, PbCl2



2+



II



BaSO4, SrSO4, CaSO4, (PbSO4)



NaOH d +

H 2 O2



Al3+, Cr3+, Zn2+

Sn2+, Sn4+

As3+, As5+



AlO2-, CrO42-, ZnO22SnO32-, AsO43-



IV



(NaOH)



Fe2+, Fe3+, Sb3+

Sb5+, Bi3+, Mn2+

Mg2+



Fe(OH)2, Fe(OH)3, Sb(OH)3

Sb(OH)5, Bi(OH)3, Mn(OH)2

Mg(OH)2



V

VI



Ba , Sr

Ca2+, (Pb2+)



III



Nhóm

base



H2SO4 loãng



NH4OH đặc, d



Cu2+, Cd2+, Hg2+

Co2+, Ni2+



Các phức amino

n = 4, 6

[Me(NH3)n]2+



Không có



Na+, K+, NH4+



45



Sơ đồ 5*: Sơ đồ phân tích tổng quát 6 nhóm cation theo phơng pháp acid-base

Dung dịch phân tích cation

+ HCl 6N

Ly tâm



Nớc ly tâm +

H2SO4 2 N



Nhóm I: (tủa clorid)

AgCl, Hg2Cl2, PbCl2

(Phân tích theo sơ đồ 1)



Ly tâm



BaSO4, CaSO4, (SrSO4)



(Phân tích theo sơ đồ 2)



Ly tâm



Nhóm III: (nớc ly tâm chứa oxoanion)

2-



(Phân tích theo sơ đồ 4)



Nớc ly tâm

+ NaOH 2N d

(+ H2O2)



Nhóm II: (tủa sulfat)



-



Nhóm VI: (dung dịch phân

tích): NH4+, Na+, K+



2-



2-



AlO2 , ZnO2 , (SnO3 , CrO4 )



(Phân tích theo sơ đồ 2)



Nớc ly tâm

+ Na2CO3 tới thoáng đục

+ NH4OH đặc

(+ H2O2)



Kết tủa (oxyd, hydroxyd nhóm

(IV + V)

+ HNO3 (+ H2P2)

Ly tâm



Tủa HSbO3 (hoặc Sb2O5.H2O)

Hoà tan bằng HCl đặc Xác định Sb:

- Phản ứng thủy phân

- Thuốc thử Caille-Viel



Ly tâm



(Sb3+,5+ có thể xếp nhóm IV do tạo tủa

hydroxyd/acid, không tạo phức amoniacat/

hoặc xếp riêng



Nhóm IV: (tủa hydroxyd)

Fe(OH)2,Fe(OH)3,

Bi(OH)3,MnO2,Mg(OH)2



Nhóm V: (nớc ly tâm chứa phức amino)

Cu(NH3)42+, Hg(NH3)42+

(Ni(NH3)42+,Co(NH3)62+,Cd(NH3)42+)



(Phân tích theo số đồ 3)



(Phân tích theo sơ đồ 4)



* Số thứ tự (5) đợc ghi tơng ứng với sơ đồ 5 trong Phần 2. Thực hành phân tích

định tính



46



4. Phân tích định tính anion



Do không có thuốc thử nhóm thật rõ ràng, nên cũng không thể phân

chia một cách chặt chẽ toàn bộ các anion thành những nhóm riêng để phân

tích hệ thống giống nh các cation.

Dựa theo tác dụng, các thuốc thử nhóm anion có thể đợc phân loại

theo Bảng 7.

Nhờ những phản ứng của thuốc thử trên nhóm anion- chủ yếu là phản

ứng kết tủa và oxy hóa khử, chúng ta có thể nhận biết chính xác sự có mặt

hay vắng mặt nhiều ion.

Ví dụ, một phản ứng kết tủa không xảy ra với thuốc thử nhóm AgNO3

+ HNO3 2N, có nghĩa là các anion tơng ứng Cl-, Br-, I-, SCN- không có mặt

trong dung dịch cần phân tích.

Còn nếu, một phản ứng oxy hóa khử xảy ra làm mất màu dung dịch I2

thì chắc chắn là dung dịch phân tích có một hay nhiều anion của nhóm S2-,

SO32-, S2O32-, AsO33-.

Nhờ chỉ dẫn của thuốc thử nhóm, các anion trong một nhóm đợc xác

định bằng thuốc thử đặc hiệu, hoặc sau phản ứng tách, đợc xác định bằng

một vài phản ứng đặc trng.

Lu ý: Vì có nhiều cation gây rối phản ứng nhóm và phản ứng xác

định, nên các cation đó cần đợc loại bỏ trớc khi tiến hành phân tích

anion. Điều này có thể thực hiện đợc bằng cách chuyển dung dịch phân

tích thành nớc soda (dung dịch chứa Na2CO3). Trong nớc soda, hầu hết

các cation gây rối (thờng là kim loại kiềm thổ, kim loại nặng) bị kết tủa

dạng carbonat hoặc hydroxyd. Cách tạo nớc soda thông thờng là: 1 thể

tích dung dịch phân tích (vài mL) + 1 thể tích dung dịch Na2CO3 (vài mL) +

vài giọt NaOH đặc. Lọc hoặc ly tâm. Dung dịch trong suốt chứa các anion

dùng cho phân tích gọi là nớc soda; và cách pha chế nh vậy gọi tắt là làm

nớc soda.

Tuy nhiên nếu dung dịch gốc để phân tích, hoặc dung dịch ở điều kiện

tiến hành phản ứng đặc trng, đã có đủ tính chất của nớc soda thì có thể

thực hiện ngay các bớc phân tích mà không cần làm nớc soda nữa.

ở mức độ giáo trình này, số anion đợc quan tâm chỉ chia thành 2

nhóm:

Nhóm I: gồm Cl-; Br-; I-; SCN-, S2O32- đợc tách riêng bằng thuốc thử

nhóm AgNO3 + HNO3 2N

Nhóm II: gồm CO32-, SO32-; SO42-; AsO33-; AsO43-; PO43-; CH3COO-, SO32-,

SO42- đợc xác định theo phơng pháp phân tích nửa hệ thống và phân tích

trực tiếp.

47



Sơ đồ phân tích anion nhóm I và nhóm II đợc trình bày ở Bài 9 và

Bài 10 phía sau.

Bảng 7. Phân loại thuốc thử theo nhóm anion

STT



Nhóm anion



Sản phẩm hoặc dấu hiệu phản ứng



HCl 2N hay H2SO4 2N



CO32-; CN-; S2-; SO32S2O32-; NO2-; ClO-



Tạo các khí tơng ứng:

CO2 (không màu, làm đục nớc vôi

trong); HCN (mùi hạnh nhân); H2S (mùi

thối); SO2 (mùi sốc mạnh); SO2 và S;

NO và NO2 (màu nâu đỏ, khó thở); Cl2

(màu vàng lục, khó thở)



2



BaCl2 + CaCl2 trong

môi trờng trung tính



AsO33-; AsO43-; CrO42-;

ClO-; MnO4-; SO42;PO43-; BrO3-; IO3-; F- ...



Tạo kết tủa tơng ứng:

Ca3(AsO3)2 trắng; Ca3(AsO4)2 trắng;

BaCrO4 vàng; Ba(MnO4)2 đỏ; BaSO4

trắng; Ca3(PO4)2 trắng; Ba(BrO3)2 trắng;

Ba(IO3)2 trắng; CaF2 trắng;...



3



AgNO3 + HNO3 2N



SCN-; Cl-; Br-; I-



Tạo kết tủa tơng ứng:

AgSCN trắng; AgCl trắng; AgBr vàng

nhạt; AgI vàng rõ



4



Hỗn hợp Mg (NH4OH

+ NH4Cl + MgCl2)



AsO43-; PO43-



Tạo kết tủa tơng ứng:

MgNH4AsO4 trắng; MgNH4PO4 trắng



5



KI + H2SO4 2N



CrO42-; AsO33-; MnO4-;

ClO-; ClO3-; BrO3-; IO3-;

NO2-



Giải phóng I2

(Nhận biết iod bằng màu trong dung

dịch nớc hoặc trong cloroform, hoặc

thử bằng hồ tinh bột)



6



Dung dịch I2



S2-;

SO32-;

3AsO3



Làm mất màu I2



7



Dung dịch KMnO4 +

H2SO4 2N



S2-; SO32-; S2O32-; NO2-;

AsO33-; Cl-; Br-; I-; CN-;

SCN-



8



Không có thuốc thử

nhóm



NO3-; ClO4-



1



Thuốc thử nhóm



S2O32-;



Làm mất màu KMnO4



5. Những kỹ thuật cơ bản trong thực hành hóa phân tích

định tính

5.1. Rửa dụng cụ



Khi tiến hành thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm phải hoàn toàn sạch.

Để kiểm tra xem dụng cụ đã sạch hay cha, ta có thể tráng bằng một ít

nớc cất. Nếu trên thành thủy tinh chỉ để lại một lớp nớc mỏng và đều thì

coi nh dụng cụ đã sạch. Nếu nớc dính trên thành dụng cụ thành từng

giọt thì dụng cụ cha sạch cần phải rửa lại.

Có nhiều phơng pháp rửa dụng cụ: rửa bằng phơng pháp cơ học và

rửa bằng phơng pháp hóa học.

48