registrační číslo : CZ.1.07/1.1.26/02.0010 Zlepšování podmínek pro výuku technických oborů a řemesel Švehlovy střední školy polytechnické Prostějov registrační číslo : CZ.1.07/1.1.26/02.0010

ANALÝZA KATIONTŮ Ing. Eva Gefingová

--------------------- při důkazu kationtů se používají skupinová činidla = srážejí celou skupinu kationtů, kationty se tak dělí do jednotlivých tříd TŘÍDA SKUPINOVÉ ČINIDLO KATIONTY I. zředěná HCl  Ag+, Pb2+,Hg22+ II. H2S  Podskupina a: Hg2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+    Podskupina b: As3+, As5+, Sb3+, Sb5+, Sn2+,Sn4+ III. (NH4)2S Ni2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Al3+, Cr3+, Zn2+ IV. Na2CO3,(NH4)2CO3 Ba2+, Ca2+, Sr2+ V. ---------------------  Podskupina a: Mg2+  Podskupina b: Na+, K+, Li+, NH4+

I. ANALYTICKÁ TŘÍDA KATIONTŮ:   Skupinové činidlo: zředěná HCl 1) Ag+ = stříbrný kationt: Skupinová reakce: Ag+ + HCl → AgCl↓ + H+ se skupinovým srážecím činidlem vzniká bílá sraženina AgCl, která je rozpustná v nadbytku amoniaku Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: 2Ag+ + S2- → Ag2S↓ = černý sulfid stříbrný (činidlo H2S) Ag+ + I- → AgI↓ = žlutý jodid stříbrný nerozpustný v amoniaku (činidlo KI)

2) Pb2+ = olovnatý kationt: 2Ag+ + 2OH- → Ag2O↓ + H2O = hnědý oxid stříbrný (činidlo NaOH) 2Ag+ + CO32- → Ag2CO3↓ = nažloutlý uhličitan stříbrný, varem se mění na hnědý Ag2O (činidlo Na2CO3) 2Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4↓ = červenohnědý chroman stříbrný (činidlo K2CrO4) 2Ag+ + HPO42- → Ag2HPO4↓ = bílý hydrogenfosforečnan stříbrný (činidlo Na2HPO4)   2) Pb2+ = olovnatý kationt: Skupinová reakce: Pb2+ + 2Cl- → PbCl2↓ se skupinovým srážecím činidlem vzniká bílá sraženina PbCl2 ve studené vodě nerozpustná, rozpouští se v horké vodě

Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Pb2+ + S2- → PbS↓ = hnědý až černý sulfid olovnatý (činidlo H2S) Pb2+ + 2I- → PbI2↓ = žlutý jodid olovnatý, rozpouští se v horké vodě (činidlo KI) Pb2+ + 2OH- → Pb(OH)2↓ = bílý hydroxid olovnatý (činidlo NaOH) Pb2+ + CO32- → PbCO3↓ = bílý uhličitan olovnatý (činidlo Na2CO3) Pb2+ + CrO42- → PbCrO4↓ = žlutý chroman olovnatý (činidlo K2CrO4) Pb2+ + HPO42- → PbHPO4↓ = bílý hydrogenfosforečnan olovnatý (činidlo Na2HPO4) Pb2+ + SO42- → PbSO4↓ = bílý síran olovnatý (činidlo H2SO4)  

3) Hg22+ = rtuťný kationt: Skupinová reakce: Hg22+ + 2Cl- → Hg2Cl2↓   Skupinová reakce: Hg22+ + 2Cl- → Hg2Cl2↓ se skupinovým srážecím činidlem vzniká bílá sraženina chloridu rtuťného (kalomel) Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Hg22+ + S2- → HgS↓ = černý sulfid rtuťnatý, nerozpouští se ve zředěné kys. dusičné, rozpouští se v lučavce královské Hg22+ + CrO42- → Hg2CrO4↓ = červený chroman rtuťný, nerozpouští se ve zředěné HNO3 Hg22+ + 2I- → Hg2I2↓ = zelený jodid rtuťný Hg22+ + 2OH- → HgO↓ + Hg + H2O = žlutý oxid rtuťnatý

II. ANALYTICKÁ TŘÍDA KATIONTŮ - podskupina a:   Skupinové činidlo: H2S Hg2+ = rtuťnatý kationt Skupinová reakce: Hg2+ + H2S → HgS↓ + 2H+ černá sraženina sulfidu rtuťnatého, nerozpouští se ve zředěné kys. dusičné, rozpouští se v lučavce královské při reakci HgS s HNO3 za varu vzniká bílá sraženina

  Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Hg2+ + 2I- → HgI2↓ = červená sraženina jodidu rtuťnatého, v nadbytku činidla KI se rozpouští na bezbarvý K2[HgI4] = tetrajodidortuťnatan draselný Hg2+ + 2OH- → HgO↓ + H2O = žlutá sraženina oxidu rtuťnatého, s alkalickými hydroxidy nevznikají hydroxidy, ale oxidy Hg2+ + CO32- → HgCO3↓ = hnědá sraženina uhličitanu rtuťnatého Hg2+ + CrO42- → HgCrO4↓ = oranžová sraženina chromanu rtuťnatého Hg2+ + HPO42- → HgHPO4↓ = bílá sraženina hydrogenfosforečnanu rtuťnatého

2) Cu2+ = měďnatý kationt Skupinová reakce: Cu2+ + S2- → CuS↓   Skupinová reakce: Cu2+ + S2- → CuS↓ černý sulfid měďnatý, nerozpouští se ve zředěné HCl ani ve zředěné H2SO4, ale je rozpustný ve zředěné HNO3 Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Cu2+ + 2I- → CuI2↓ = hnědý jodid měďnatý, je nestálý a ihned se rozkládá na bílý CuI↓ Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓ = světle modrý hydroxid měďnatý, rozpouští se v NH3 na tmavě modrou kapalinu tzv. Švajcerovo činidlo, které se používá k rozpouštění celulózy: Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2 = Švajcerovo činidlo Cu2+ + CO32- → CuCO3↓ = modrá sraženina uhličitanu měďnatého, zahříváním vzniká černá sraženina CuO↓

Cu2+ + CrO42- → CuCrO4↓ = hnědožlutý chroman měďnatý snadno rozpustný ve zředěných kyselinách a amoniaku Cu2+ + HPO42- → CuHPO4↓ = modrý hydrogenfosforečnan měďnatý 2Cu2+ + K4[Fe(CN)6] → Cu2[Fe(CN)6]↓ + 4K+ = Cu2+ reaguje s hexakyanidoželeznatanem draselným a vzniká červenohnědý hexakyanidoželeznatan měďnatý (ferokyanid měďnatý)  

3) Cd2+ = kademnatý kationt   Skupinová reakce: Cd2+ + S2- → CdS↓ žlutý sulfid kademnatý, rozpouští se ve zředěné HNO3, za varu ve zředěné H2SO4 Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Cd2+ + 2OH- → Cd(OH)2↓ = bílý hydroxid kademnatý, rozpouští se v NH3 Cd2+ + CO32- → CdCO3↓ = bílý uhličitan kademnatý Cd2+ + CrO42- → CdCrO4↓ = nažloutlý chroman kademnatý rozpustný v kyselinách a NH3 Cd2+ + HPO42- → CdHPO4↓ = bílý hydrogenfosforečnan kademnatý, rozpouští se v NH3

4) Bi3+ = bismutitý kationt   Skupinová reakce: 2Bi3+ + 3S2- → Bi2S3 ↓ tmavě hnědá sraženina sulfidu bismutitého Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Bi3+ + 3I- → BiI3↓ = černá sraženina Bi3+ + 3OH- → Bi(OH)3↓ = bílá sraženina Bi3+ + HPO42- → BiPO4↓ + H+ = bílá sraženina

II. ANALYTICKÁ TŘÍDA KATIONTŮ - podskupina b:   Skupinové činidlo: H2S 1) As3+ = arsenitý kationt Skupinová reakce: 2As3+ + 3S2- → As2S3↓ žlutá sraženina sulfidu arsenitého, nerozpouští se ve zředěné ani koncentrované HCl, rozpouští se v lučavce královské 2) As5+ = arseničný kationt Skupinová reakce: 2As5+ + 5S2- → As2S5↓ žlutá sraženina sulfidu arseničného, rozpouští se v roztocích sulfidů alkalických kovů

3) Sb3+ = antimonitý kationt   Skupinová reakce: 2Sb3+ + 3S2- → Sb2S3↓ oranžově červená sraženina sulfidu antimonitého, rozpouští se v HCl 4) Sb5+ = antimoničný kationt Skupinová reakce: 2Sb5+ + 5S2- → Sb2S5↓ oranžově červená sraženina sulfidu antimoničného, rozpouští se v HCl

6) Sn4+ = cíničitý kationt 5) Sn2+ = cínatý kationt   Skupinová reakce: Sn2+ + S2- → SnS↓ hnědá sraženina sulfidu cínatého 6) Sn4+ = cíničitý kationt Skupinová reakce: Sn4+ + 2S2- → SnS2↓ žlutá sraženina sulfidu cíničitého

III. ANALYTICKÁ TŘÍDA KATIONTŮ:   Skupinové činidlo: (NH4)2S 1) Ni2+ = nikelnatý kationt Skupinová reakce: Ni2+ + (NH4)2S → NiS↓ + 2NH4+ černá sraženina sulfidu nikelnatého, rozpouští se v lučavce královské Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Ni2+ + 2OH- → Ni(OH)2↓= zelená sraženina Ni2+ + CO32- → NiCO3↓ = světle zelená sraženina Ni2+ + CrO42- → NiCrO4↓ = hnědá sraženina Ni2+ + HPO42- → NiHPO4↓ = zelená sraženina 2Ni2+ + K4[Fe(CN)6] → Ni2[Fe(CN)6]↓ + 4K+ = zelená sraženina

2) Co2+ = kobaltnatý kationt Skupinová reakce: Co2+ + S2- → CoS↓ černá sraženina sulfidu kobaltnatého   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Co2+ + 2OH- → Co(OH)2↓ = růžová sraženina Co2+ + CO32- → CoCO3↓ = růžová sraženina Co2+ + CrO42- → CoCrO4↓ = hnědočervená sraženina

3) Fe2+ = železnatý kationt Skupinová reakce: Fe2+ + S2- → FeS↓ černá sraženina sulfidu železnatého, je rozpustná v kyselině   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ = bílá sraženina, na vzduchu se oxiduje na hnědočervený Fe(OH)3 Fe2+ + CO32- → FeCO3↓ = bílá sraženina Fe2+ + CrO42- → FeCrO4↓ = hnědá sraženina Fe2+ + HPO42- → FeHPO4↓ = šedá sraženina 3Fe2+ + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 6K+ = tmavě modrá sraženina - hexakyanidoželezitan draselný vysráží tmavě modrý hexakyanidoželezitan železnatý, tzv. Thurnbullovu modř - K3[Fe(CN)6] = červená krevní sůl

4) Fe3+ = železitý kationt Skupinová reakce: 2Fe3+ + 3S2- → Fe2S3↓ černá sraženina sulfidu železitého   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Fe3+ + 3I- → FeI3↓ = hnědá sraženina Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ = hnědočervená sraženina 2Fe3+ + 3CO32- → Fe2(CO3)3↓ = hnědá sraženina 2Fe3+ + 3CrO42- → Fe2(CrO4)3↓ = oranžová sraženina Fe3+ + HPO42- → FePO4↓ + H+ = bílá sraženina 4Fe3+ + 3K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12K+ = tmavě modrá sraženina - hexakyanidoželeznatan draselný vysráží tmavě modrý hexakyanidoželeznatan železitý, tzv. Berlínskou modř - K4[Fe(CN)6] = žlutá krevní sůl

5) Mn2+ = manganatý kationt Skupinová reakce: Mn2+ + S2- → MnS↓ růžová sraženina sulfidu manganatého   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2↓ = bílá sraženina, která se na vzduchu oxiduje na hnědý Mn(OH)3↓ Mn2+ + CO32- → MnCO3↓ = bílá sraženina Mn2+ + CrO42- → MnCrO4↓ = hnědá sraženina Mn2+ + HPO42- → MnHPO4↓ = bílá sraženina

6) Al3+ = hlinitý kationt dokazuje se špatně, protože netvoří barevné sloučeniny Skupinová reakce: 2Al3+ + 3S2- → Al2S3↓ bílá sraženina sulfidu hlinitého   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ = bílá sraženina 2Al3+ + 3CO32- → Al2(CO3)3↓ = bílá sraženina Al3+ + HPO42- → AlPO4↓ + H+ = bílá sraženina

7) Cr3+ = chromitý kationt Skupinová reakce: 2Cr3+ + 3S2- → Cr2S3↓ šedozelená sraženina sulfidu chromitého   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3↓ = šedozelená sraženina 2Cr3+ + 3CO32- → Cr2(CO3)3↓ = šedozelená sraženina Cr3+ + HPO42- → CrPO4↓ + H+ = šedozelená sraženina 2Cr3+ + 3BaCl22- → 2CrCl3↓ + 3Ba2+ = žlutá sraženina

8) Zn2+ = zinečnatý kationt Skupinová reakce: Zn2+ + S2- → ZnS↓ bílá sraženina sulfidu zinečnatého   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2↓= bílá sraženina Zn2+ + CO32- → ZnCO3↓ = bílá sraženina Zn2+ + CrO42- → ZnCrO4↓ = žlutá sraženina Zn2+ + HPO42- → ZnHPO4↓ = bílá sraženina 2Zn2+ + [Fe(CN)6] 4- → Zn2[Fe(CN)6]↓ = bílá sraženina

IV. ANALYTICKÁ TŘÍDA KATIONTŮ:   Skupinové činidlo: Na2CO3, (NH4)2CO3 Ba2+ = barnatý kationt Skupinová reakce: Ba2+ + Na2CO3 → BaCO3↓ + 2Na+ Ba2+ + (NH4)2CO3 → BaCO3↓ + 2NH4+ bílá sraženina uhličitanu barnatého Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Ba2+ + 2OH- → Ba(OH)2↓= bílá sraženina (vzniká se starším hydroxidem vlivem toho, že starší hydroxid obsahuje uhličitanové ionty) Ba2+ + CrO42- → BaCrO4↓ = žlutá sraženina Ba2+ + HPO42- → BaHPO4↓ = bílá sraženina Ba2+ + SO42- → BaSO4↓ = bílá sraženina Ba2+ + (COO)22- → Ba(COO)2↓ = bílý šťavelan barnatý Plamenová zkouška: zelená barva

2) Ca2+ = vápenatý kationt Skupinová reakce: Ca2+ + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2Na+ Ca2+ + (NH4)2CO3 → CaCO3↓ + 2NH4+ bílá sraženina uhličitanu vápenatého Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Ca2+ + 2OH- → Ca(OH)2↓= bílá sraženina (vzniká se starším hydroxidem vlivem toho, že starší hydroxid obsahuje uhličitanové ionty) Ca2+ + CrO42- → CaCrO4 = žlutý roztok, ne sraženina! Ca2+ + HPO42- → CaHPO4↓ = bílá sraženina Ca2+ + SO42- → CaSO4↓ = bílá sraženina Ca2+ + (COO)22- → Ca(COO)2↓ = bílý šťavelan vápenatý   Plamenová zkouška: cihlově červená barva

3) Sr2+ = strontnatý kationt Skupinová reakce: Sr2+ + Na2CO3 → SrCO3↓ + 2Na+ Sr2+ + (NH4)2CO3 → SrCO3↓ + 2NH4+ bílá sraženina uhličitanu vápenatého   Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Sr2+ + CrO42- → SrCrO4↓ = žlutá sraženina Sr2+ + HPO42- → SrHPO4↓ = bílá sraženina Sr2+ + SO42- → SrSO4↓ = bílá sraženina Sr2+ + (COO)22- → Sr(COO)2↓ = bílý šťavelan strontnatý Plamenová zkouška: karmínově červená barva

V. ANALYTICKÁ TŘÍDA KATIONTŮ - podskupina a:   - kationty V. analytické třídy nemají skupinové srážecí činidlo 1) Mg2+ = hořečnatý kationt - netvoří barevné sloučeniny, nebarví plamen Specifické a selektivní reakce: iontové rovnice: Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2↓ = bílá sraženina Mg2+ + CO32- → MgCO3↓ = bílá sraženina Mg2+ + HPO42- → MgHPO4↓ = bílá sraženina

V. ANALYTICKÁ TŘÍDA KATIONTŮ - podskupina b: 1) Na+ = sodný kationt - srážecí reakce jsou málo běžné Plamenová zkouška: žlutá barva 2) Li+ = lithný kationt Plamenová zkouška: karmínově červená barva 2Li+ + HPO42- → Li2HPO4↓ = bílá sraženina 3) K+ = draselný kationt Plamenová zkouška: fialová barva K+ + ClO4- → KClO4↓ = bílá sraženina 4) NH4+ = amonný kationt - s alkalickými hydroxidy (NaOH, KOH) vzniká zapáchající amoniak, po vložení červeného lakmusového papírku zmodrá

http://www.ach.upol.cz

Děkuji za pozornost

Literatura a zdroje: STRAKA, I.: Kvalitativní chemická analýza. Újezd u Brna, 2004. ISBN 80-86494-09-08 ADAMKOVIČ, E. a kol.: Analytická chemie pro 3. ročník gymnázií. SNTL Praha, 1988. http://www.ach.upol.cz http://www.chesapeake.cz/chemie/download/skripta/analyticka_chemie.pdf http://www.vscht.cz/ktk/www_324/lab/texty/ana/analytika.pdf