Analiza jakościowa w chemii nieorganicznej – kationy Równania reakcji kationów w analizie – w literaturze chemicznej podział kationów na grupy może być inny niż w prezentacji oraz inne odczynniki do ich identyfikacji: grupa I kationów: Ag+, Pb2+; grupa II kationów: Cu2+, Cd2+, Bi3+; grupa III kationów: Sn2+, Sn4+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Fe2+; grupa IV kationów: Ca2+, Sr2+, Ba2+; grupa V kationów: Mg2+, NH4+, Na+, K+. Schemat rozdziału mieszaniny kationów, AKT – amid kwasu tiooctowego.

Grupa I kationów: Ag+, Pb2+ Ag+ / HCl : wytrąca się biały, serowaty osad, rozpuszczalny w NH3(aq), po zakwaszeniu amoniakalnego roztworu kwasem azotowym(V) wytrąca się ponownie biały osad: Ag+ + Cl-  AgCl↓ AgCl(s) + 2 NH3(aq) ↔ [Ag(NH3)2]+ + Cl- Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2 H+  AgCl↓ + 2 NH4+

Grupa I kationów: Ag+, Pb2+ /cd Pb2+ / HCl: wytrąca się biały, krystaliczny osad, rozpuszczalny w gorącej wodzie, po schłodzeniu wytrąca się osad w postaci igiełek: Pb2+ + 2 Cl-  PbCl2↓ Pb2+ / KI: wytrąca się żółty osad, rozpuszczalny w gorącej wodzie, po schłodzeniu wytrąca się w postaci złocistych blaszek / łusek: Pb2+ + 2 I-  PbI2↓

Grupa II kationów: Cu2+, Cd2+, Bi3+ Cu2+ / AKT w środowisku HCl : wytrąca się czarny osad, rozpuszczalny w roztworze HNO3 o stężeniu 2 mol/dm3: Cu2+ + H2S  CuS↓ + 2 H+ 3 CuS(s) + 2 NO3- + 8 H+  3 Cu2+ + 2 NO + 3 S↓ + 4 H2O Cu2+ / nadmiar NH3(aq): wytrąca się zielononiebieski osad rozpuszczalny w nadmiarze odczynnika, powstający roztwór przyjmuje barwę ciemnoniebieską: 2 Cu2+ + SO42- + 2 NH3∙H2O  (CuOH)2SO4↓+ 2 NH4+ (CuOH)2SO4↓+ 8 NH3∙H2O ↔ ↔2 [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + 2OH- + 8 H2O T

Grupa II kationów: Cu2+, Cd2+, Bi3+ /cd Cd2+ / AKT w środowisku HCl : wytrąca się czarny żółty / pomarańczowy osad, rozpuszczalny w roztworze HNO3 o stężeniu 2 mol/dm3 oraz na gorąco w rozcieńczonych kwasach HCl i H2SO4: Cd2+ + H2S  CdS↓ + 2 H+ CdS(s) + 2 H+  Cd2+ + H2S Bi3+ / AKT w środowisku HCl : wytrąca się ciemnobrunatny osad, rozpuszczalny w roztworze HNO3 o stężeniu 2 mol/dm3 oraz na gorąco w rozcieńczonym kwasie HCl: 2 Bi3+ + 3 H2S  Bi2S3↓ + 6 H+ Bi2S3 + 2NO3− + 8H+ → Bi3+ + 2NO↑ + 4H2O + 3S↓ T

Grupa III kationów: Sn2+, Sn4+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Fe2+ Sn2+ / AKT w środowisku HCl : wytrąca się brunatny osad, rozpuszczalny w stężonym roztworze HCl, w których cyna występuje postaci anionów: Sn2+/ [SnCl4]2- , Sn4+/ [SnCl6]2- Sn2+ + H2S  SnS↓ + 2 H+ SnS(s) + 4 H+ + 4 Cl-  [SnCl4]2- + H2S↑ + 2H+ Sn4+ / AKT w środowisku HCl : wytrąca się żółty osad, rozpuszczalny w roztworze HCl i roztworach mocnych zasad: SnS + S22-  [SnS3]2- [SnS3]2- + 2 H+  SnS2 + H2S↑ SnS2(s) + 6 H+ + 6 Cl-  [SnCl6]2- + 2 H2S↑ + 2 H+

Grupa III kationów: Sn2+, Sn4+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Fe2+ / cd Fe3+ / NH4SCN – tiocyjanian amonu ( rodanek amonu): roztwory przyjmują barwę krwistoczerwoną: Fe3+ + 3 SCN-  Fe(SCN)3 Fe(SCN)3 + 3 SCN-  [Fe(SCN)6]3- Ni2+ / dimetyloglioksym w obecności NH3(aq): wytrąca się różowy osad dimetyloglioksymianu niklu(II) CH3 – C = N - OH Ni2+ + 2 |  2 H+ + CH3 – C = N – OH H O O CH3 H3C N N C C Ni C C N N H3C CH3 O O H

Grupa III kationów: Sn2+, Sn4+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Fe2+ / cd Co2+ / NH4SCN – tiocyjanian amonu ( rodanek amonu): w środowisku obojętnym lub słabo kwasowym: roztwór przyjmują barwę niebieską: Co2+ + 2 SCN-  Co(SCN)2 Co(SCN)2 + 2 SCN- + 2 H+  H2[Co(SCN)4] Fe2+ / K3[Fe(CN)6]: heksacyjanożelazian(III) potasu w środowisku kwasowym: wytrąca się ciemnobłękitny osad heksacyjanożelazianu(III) żelaza(II): 3 Fe2+ + 2 [Fe(CN)6]3-  Fe3[Fe(CN6)]2↓

Grupa IV kationów: Ca2+, Sr2+, Ba2+ Ca2+ / (NH4)2CO3 : wytrąca się biały osad rozpuszczalny w roztworach kwasu HCl, HNO3, CH3-COOH Ca2+ + CO32-  CaCO3↓ CaCO3(s) + 2 CH3-COOH   Ca2+ + 2 CH3-COO- + CO2↑+ H2O Ca2+ /(NH4)2C2O4 – szczawian amonu: wytrąca się biały osad rozpuszczalny w roztworze HCl, HNO3, nierozpuszczalny w CH3-COOH nawet na gorąco: Ca2+ + C2O42-  CaC2O4↓ CaC2O4(s) + H+  Ca2+ + HOOC-COO- Ca2+ / zabarwienie płomienia – barwa ceglastoczerwona

Grupa IV kationów: Ca2+, Sr2+, Ba2+ / cd Sr2+ / (NH4)2CO3 : wytrąca się biały osad rozpuszczalny w roztworach kwasu HCl, HNO3, CH3-COOH: Sr2+ + CO32-  SrCO3↓ SrCO3(s) + 2 H+  Sr2+ + CO2↑+ H2O Sr2+ / K2CrO4: ze stężonych roztworów wytraca się żółty osad, łatwo rozpuszczalny w wodzie i słabych kwasach: Sr2+ + CrO42-  SrCrO4↓ SrCrO4(s)+ 2H+  Sr2+ + HCrO4- Sr2+ / zabarwienie płomienia – barwa karminowoczerwona

Grupa IV kationów: Ca2+, Sr2+, Ba2+ / cd Ba2+ / (NH4)2CO3 : wytrąca się biały osad rozpuszczalny w roztworach kwasu HCl, HNO3, CH3-COOH: Ba2+ + CO32-  BaCO3↓ BaCO3(s) + 2 H+  Ba2+ + CO2↑+ H2O Ba2+ / H2SO4: wytrąca się biały osad praktycznie nierozpuszczalny w wodzie i innych kwasach, bardzo słabo rozpuszczalny w stężonym roztworze H2SO4: Ba2+ + SO42-  BaSO4↓ Ba2+ / zabarwienie płomienia – barwa zielona

Grupa V kationów: Mg2+, NH4+, Na+, K+ Mg2+ / NaOH lub KOH: wytrąca się biały bezpostaciowy osad rozpuszczalny w roztworach kwasów i soli amonowych : Mg2+ + 2 OH-  Mg(OH)2↓ Mg(OH)2(s) + 2 H+  Mg2+ + 2 H2O Mg(OH)2(s) + 2 NH4+  [Mg(NH3)2]2+ + 2 H2O NH4+ / NaOH lub KOH: wydziela się bezbarwny gaz o charakterystycznej drażniącej woni: NH4+ + OH-  NH3↑ + H2O

Grupa V kationów: Mg2+, NH4+, Na+, K+ / cd NH4+ / zasadowy roztwór K2[HgI4]: wytraca się czerwonobrunatny osad: NH4+ + 2 [HgI4]2- + 3 OH-  [Hg2NI∙H2O]↓ + 2H2O + 7 I- Na+ / zabarwienie płomienia – barwa żółta K+ / zabarwienie płomienia – barwa jasnofioletowa

Schemat rozdziału mieszaniny kationów Odczynnik grupowy - HCl(aq) o Cm=2 mol/dm3 Roztwór kationów grupy I, II, III, IV i V Osady chlorków kationów grupy I Odczynnik grupowy – AKT w HCl(aq) Roztwór kationów grupy II, III, IV i V Osady siarczków kationów grupy II Odczynnik grupowy – AKT w HCl(aq) + NH4Cl Roztwór kationów grupy III, IV i V Osady siarczków i wodorotlenków kationów grupy III Odczynnik grupowy – (NH4)2CO3 w HCl(aq) + NH4Cl Roztwór kationów grupy IV i V Osady węglanów kationów grupy IV Roztwór kationów grupy V

AKT – amid kwasu tiooctowego Tioacetamid (AKT) – organiczny związek chemiczny, amid kwasu tiooctowego. Dobrze rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Ogrzanie lub zakwaszenie roztworu powoduje przejście w formę tioimidową i hydrolizę tioacetamidu: S SH O // / // CH3 – C  CH3 – C + H2O  CH3 – C + H2S \ \\ \ NH2 NH NH2 Acetamid ulega hydrolizie do octanu amonu: CH3-CO(NH2) + H2O  CH3-COO- + NH4+ H+

AKT – amid kwasu tiooctowego /cd Zapis uproszczony hydrolizy amidu kwasu tiooctowego: S O // // CH3 - C+ 2 H2O  CH3 - C + NH4+ + H2S \ \ NH2 O- W zapisie równań reakcji kationów grupy II i III z odczynnikiem AKT pomija się pozostałe produkty jego hydrolizy, uwzględnia się tylko H2S Po dodaniu tioacetamidu do roztworu (o dowolnym odczynie) zawierającym kationy grupy II i III strącające trudno rozpuszczalne w danym środowisku siarczki.