KVALITAN - virtuálne chemické lagoratóriumOddeľovanie / Katióny I. triedy / Katióny / Teória

Oddeľovanie katiónov l. triedy

Ak dostaneme na rozbor látku v roztoku, najprv zistíme ako reaguje, či kyslo, alebo zásadito. Potom časť roztoku odparíme, kvôli kontrole, či vôbec niečo obsahuje. Potom odlejeme malú časť do skúmavky a pridáme do nej kvapku zriedenej kyseliny chlorovodíkovej. Ak vznikne zrazenina, pridávame kyselinu po kvapkách ďalej dovtedy, kým sa tvorí zrazenina. Potom skúmavku uzavrieme palcom a jej obsah pretrepeme. Aby sa zrazenina zbalila a lepšie usadzovala, obsah skúmavky mierne zahrejeme. Skúmavku ochladíme pod vodovodom, aby sa za tepla rozpustné chloridy olova a tália znovu vyzrážali.

Ak sme dostali na rozbor tuhú látku a roztok sme si pripravili sami, vieme, či bola pôvodná látka v kyseline chlorovodíkovej rozpustná. Vtedy nemusíme roztok zrážať kyselinou chlorovodíkovou, lebo v ňom nie sú katióny I. triedy.

Keď sú v látke katióny I. triedy, vznikne v roztoku po pridaní HCl biela zrazenina chloridu. strieborného (tvarohovitá), chloridu olovnatého (kryštalická), chloridu ortuťného (práškovitá) a chloridu tálneho (klkovitá).

Vzniknutú bielu zrazeninu najprv dekantujeme alebo - keď je jej málo - priamo filtrujeme. Filtrát s katiónmi ostatných tried odložíme. Chloridy I. triedy na filtri dôkladne premyjeme vodou, ktorú okyslíme zriedenou HCl, aby sa tým znížila rozpustnosť premývaných chloridov.

Z premytej zrazeniny naberieme malé množstvo na platinový drôt alebo magnezitovú tyčinku a skúsime v nesvietivom plameni, či je v nej tálium.

Soli tália farbia nesvietivý plameň intenzívne zeleno.

Premytú zrazeninu polejeme na filtri horúcou vodou, prípadne zrazeninu spláchneme do kadičky, povaríme s vodou a za horúca filtrujeme. Na filtri ostanú nerozpustné chloridy striebra, ortuti a čiastočne aj tália, do roztoku prejde chlorid olovnatý a časť chloridu tálneho, ktoré sú v horúcej vode rozpustné.

Vo filtráte sa po vychladnutí vylúči kryštalický chlorid olovnatý, ktorý identifikujeme takto: Obsah nádoby zahrejeme a po rozpustení chloridu olovnatého rozdelíme na štyri časti:

1. Pridáme zriedenú kyselinu sírovodíkovú, ktorá s katiónom olova poskytuje bielu zrazeninu síranu olovnatého.
2. Pridáme chróman alebo dvojchróman draselný, ktoré s Pb(II) dávajú žltú zrazeninu chrómanu olovnatého.
3. Pridáme sirovodíkovú vodu alebo doň zavedieme sirovodík, čím vznikne čierna zrazenina sírniku olovnatého.
4. Ďalším dôkazom prítomnosti olova je žltý jodid olovnatý, ktorý vznikne po pridaní jodidu draselného

Chloridy nerozpustné v horúcej vode polejeme na filtri zriedeným amoniakom resp. ich rozpustíme v kadičke v zriedenom amoniaku, prefiltrujeme a obsah filtra dôkladne premyjeme vodou. Striebro prejde do filtrátu v podobe [Ag(NH₃)₂]Cl a na filtri zostane tmavá zrazenina Hg + HgNH₂Cl.

Vo filtráte hľadáme katión striebra tak, že roztok okyslíme zriedenou kyselinou dusičnou alebo sírovou, účinkom ktorých (keď je v roztoku striebro) sa znovu vylúči tvarohovitá biela zrazenina chloridu strieborného.

Z čierneho zvyšku na filtri odoberieme malé množstvo, vysušíme, pridáme k nemu trochu sódy a kyanidu draselného, zmes vpravíme do ohnutej sklenej rúrky a vyžíhame. Ak je v nej ortuť, vznikne na studených miestach rúrky sublimát z drobnohľadných guľôčok ortuti.

Inú časť tmavej zrazeniny rozpustíme v lúčavke kráľovskej, roztok zahustíme a vzniknutý chlorid ortuťnatý identifukujeme nasledujúcimi postupmi:

1. Na čistý medený plech nanesieme kvapku roztoku, na ktorom v prítomnosti Hg vznikne sivá škvrna, ktorá po prepláchnutí vodou a tretím uterákom dostane kovový lesk a po vyžíhaní plechu zmizne.
2. Účinkom chloridu cínatého vznikne v roztoku najprv biela zrazenina, ktorá neskoršie sčernie od vylúčenia ortuti.
3. Do ďalšej časti roztoku pridáme jodid draselný, účinkom ktorého vznikne červený jodid ortuťnatý, ktorý sa v nadbytku KI rozpustí.

Takto možno oddeľovať katióny len vtedy, keď sú používané chemikálie chemický čisté a pridáva sa ich pri zrážaní len práve potrebné množstvo. Aby sa reagenciami zbytočne neplytvalo, treba reakciu roztoku pred ďalším pridávaním kontrolovať lakmusovým papierikom.

Pripomienky k oddeľovaniu katiónov I. triedy

Pri zrážaní I. triedy HCl môže vzniknúť zrazenina, aj keď katióny I. triedy nie sú prítomné, preto v nej musíme hľadať všetky látky, ktoré môžu poskytnúť s HCl zrazeninu.

Pred zrážaním zistíme reakciu skúmaného roztoku, ktorá sa môže stať veľmi dôležitým vodidlom pre ďalší postup. Ak je reakcia roztoku alkalická a pri okyslení HCl vznikne sfarbená zrazenina, môže pochádzať aj od vylúčenej síry zo sírnikov alebo polysulfidov, prípadne zo sulfosolí katiónov II.B triedy. V prvom prípade býva zrazenina biela, prípadne žltkastá, kým v druhom prípade bývajú zrazeniny charakteristicky sfarbené. Či ide o síru alebo sírniky katiónov II. B triedy, presvedčíme sa skúškami uvedenými na príslušných miestach.

Keď sa pri zrážaní chlorovodíkom vylúči biela zrazenina a súčasne uniká štipľavo zapáchajúci kysličník siričitý, poukazuje to na prítomnosť tiosíranu.

Zrazenina môže vzniknúť aj za prítomnosti vo vode rozpustných komplexných kyanidov, pričom uniká kyanovodík. Vtedy obsah skúmavky povaríme, aby sa komplexný kyanid celkom rozložil a kyanid príslušného kovu vošiel do roztoku. Ak aj potom zostane nejaký nerozpustný podiel, pátrame v ňom po katiónoch I. triedy. Kyanovodík je jedovatý, preto rozklad musíme robiť v digestóriu s veľmi dobrým odťahom.

V určitých prípadoch alkalickej reakcie sa môže po okyslení vylúči aj biela huspeninová zrazenina kyseliny kremičitej. O prítomnosti kyseliny kremičitej sa musíme presvedčiť už pri predbežných skúškach a musíme ju odstrániť ešte pred normálnym oddeľovaním katiónov. Odstraňujeme ju tak, že okyslený roztok skúmanej látky odparíme na vodnom kúpeli do sucha a zvyšok vysušíme v sušiarni pri 120°C. Suchý zvyšok pokropíme koncentrovanou kyselinou soľnou a polejeme horúcou vodou. Nerozpustný zvyšok odfiltrujeme a získame tak filtrát zbavený kyseliny kremičitej.

Po okyslení kyselinou soľnou môže vzniknúť len prechodne zrazenina, ktorá sa v prebytku zrážadla rozpustí. Aj tento jav si všímame, lebo je znakom prítomnosti antimónu alebo bizmutu, ktorých soli ľahko tvoria v zriedených kyselinách nerozpustné oxychloridy BiOCl a SbOCl.

Za prítomnosti volfrámanov alkalických vyzráža sa účinkom HCl aj kyselina volfrámová v podobe bielej vločkovitej zrazeniny, ktorá varením s HCl zožltne, ale sa nerozpustí ani v jej prebytku.

Podobne sa správa aj kyselina molybdénové, ale na rozdiel od kyseliny volfrámovej pri varení nezožltne a v nadbytku HCl sa rozpustí.

Zrazenina môže vzniknúť aj za prítomnosti kyseliny benzoovej, salicylovej, resp. ich solí. Vylúčené zrazeniny sú v tomto prípade biele, kryštalické a vyznačujú sa tým, že sú dobre rozpustné v organických rozpúšťadlách, najmä v éteri.

Okrem uvedených kyselín sa môže vylúčiť aj kyselina boritá, po ktorej pátrame už pri predbežných skúškach, lebo ju musíme tiež z roztoku vopred odstrániť.

Ak je striebra len nepatrné množstvo a súčasne veľa ortuti, chlorid strieborný sa v amoniaku nerozpustí a ostane v zrazenine popri ortuti. Preto striebro musíme hľadať aj v roztoku získanom rozpustením čiernej zrazeniny HgNH₂Cl + Hg. Pri rozpúšťaní v kyseline dusičnej alebo brómovej vode sa halogenid striebra nerozpustí, kým ortuť prejde do roztoku.

Zrazenina môže vzniknúť aj vtedy, keď roztok obsahuje značnejšie množstvo chloridu bárnatého, lebo chlorid bárnatý je v koncentrovanej kyseline soľnej nerozpustný. Zrazenina po dostatočnom zriedení vodou prejde do roztoku. Ak si nevšímame BaCl₂, prejde do roztoku pri rozpúšťaní chloridov v horúcej vode a pri dokazovaní olova s kyselinou sírovou dáva podobnú zrazeninu ako olovo. Olovo poznáme sírovodíkom, alebo zrazeninu rozpustíme octanom amónnym a potom olovo poznáme špeciálnymi reakciami.

Pri zrážaní prvej triedy nesmieme použiť veľký nadbytok HCl, lebo Pb a Ag môžu prejsť do roztoku v podobe kyselín H(AgCl₂), prípadne H₂PbCl₄ alebo H₄PbCl₆.