• stanovuje přítomnost iontů a kationtů
  • reakce pro jejich důkaz jsou vesměs snadné a rychle proveditelné
  • Neznámí vzorek
    • látka, jejíž složení chceme zjistit
  • Činidlo
    • látka, která umožňuje dokázat přítomnost některých iontů
    • přidává se do neznámého vzorku
    • skupinové činidlo
      • činidlo, které slouží pro důkaz některé z analytických tříd

Reakce

  • Specifické reakce
    • jsou charakteristické pro určitý ion
    • činidla, která dokazují přítomnost jednoho konkrétního iontu prakticky neexistují
      • používá se proto několik činidel pro jasnou determinaci
      • rušivý faktor
        • reakce iontů s činidli, které jsou neprůkazné
      • rušivé faktory je třeba znát
  • Selektivní reakce
    • umožňují důkaz větší skupiny iontů
    • vhodnou úpravou prostředí lze dokazovat i konkrétní ionty
  • Skupinové reakce
    • umožňují důkaz určité skupiny iontů (analytické třídy)

Analýza kationtů

  • často se užívá sulfanové metody
  • dělí kationty do pěti tříd

Třídy kationtů

Třída/Podtřída Činidla Přklady kationtů
I. Zředěná $HCl$ $Ag^+$, $Pb^{2+}$, $Hg^{2+}_2$
II.a $H_2S$ v kyselém prostředí, potom roztok $Na_S2$ a $(NH_4)_2S_x$ $Cu^{2+}$, $Hg^{2+}$, $Cd^{2+}$
II.b $H_2S$ v kyselém prostředí, potom nic $Sn^{2+}$
III. $(NH_4)_2S$ v prostředí $NH_3$ a $NH_4Cl$ $Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Ni^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Mn^{2+}$
IV. $(NH_4)_2CO_3$ v prostředí s $NH_3$ a $NH_4Cl$ $Ca^{2+}$, $Sr^{2+}$, $Ba^{2+}$
V. žádné předchozí činidlo $Li^+$, $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $NH_4^+$
Třídy kationtů a jejich činidla

Postup

Před zahájením

  • před zahajením analýzy provedeme pozorování
    • u roztoků zkoumáme barvu nebo přítomnost sraženiny
    • u krystalů zkoumáme jejich tvar
  • pevné látky se nejdříve převedou do roztoku
    • je-li přítomná sraženina nebo nerozpustná složka, oddělíme ji a zkoumáme odděleně
  • než začneme provádět chemický rozbor, část neznámého vzorku odložíme

Důkaz amonného kationtu

  • nejdříve je třeba dokázat přítomnost amonného kationtu
    • v dalším půběhu totiž budeme přidávat činidla obsahující amonný kation
  • dokazuje se Nesslerovým činidlem
    • tetrajodidortuťnatan draselný - $K_2[HgI_4]$

Důkaz kationtů I. třídy

  • k neznámému vzorku přidáme zředěný roztok kyseliny chlorovodíkové
    • je skuppinovým činidlem kationtů I. třídy
  • vznikne-li sraženina, oddělíme ji filtrací nebo centrifugací
  • sraženina bude směsí kationtů I. třídy
    • dalšími reakcemi lze dokázat přítomnost konkrétních kationtů
  • filtrát ($A$) je směsí kationtů vyšších tříd a pokračujeme s ním v analýze

Důkaz kationtů II. třídy

  • k $A$ přidáme roztok sulfanu v kyselém prostředí
    • kyselé prostředí je zajištěno předchozím přidáním kyseliny chlorovodíkové
  • vznikne-li sraženina, oddělíme ji filtrací nebo centrifugací
  • sraženina bude směsí kationtů II. třídy
    • ke sraženině se poté přidává roztok sulfidu sodného a polysulfidu amonného ($(NH_4)_2S_x$)
    • sloučeniny kationtu podtřídy II.a s roztokem neragují
      • oddělíme je filtrací
      • dalšími reakcemi lze dokázat přítomnost konkrétních kationtů
    • filtrát bude směsí kationtů podtřídy II.b
      • dalšími reakcemi lze dokázat přítomnost konkrétních kationtů
  • filtrát ($B$) je směsí kationtů vyšších tříd a pokračujeme s ním v analýze

Dukaz kationtů III. třídy

  • k $B$ přidáme amoniakální roztok chloridu amonného
  • srážení provedem přidáním roztoku sulfidu amonného ($(NH_4)_2S$)
  • vznikne-li sraženina, oddělíme ji filtrací nebo centrifugací
  • **sraženina bude směsí kationtů III. třídy **
    • dalšími reakcemi lze dokázat přítomnost konkrétních kationtů
  • filtrát $C$ je směsí kationtů vyšších tříd a pokračujeme s ním v analýze

Důkaz kationtů IV. třídy

  • k $C$ přidáme roztok uhličitanu amonného

  • vznikne-li sraženina, oddělíme ji filtrací nebo centrifugací

  • sraženina bude směsí kationtů IV. třídy

    • dalšími reakcemi lze dokázat přítomnost konkrétních kationtů

  • filtrát bude směsí kationtů V. třídy

    • dalšími reakcemi lze dokázat přítomnost konkrétních kationtů

  • konec analýzy

Důkazy

Důkaz kationtů I. třídy

  • všechny kationty tvoří s roztokem $HCl$ bílou nerozpustnou sraženinu
    • $Ag^++Cl^-\longrightarrow{AgCl}$
    • $Pb^{2+}+2\ Cl^-\longrightarrow{PbCl_2}$
    • $Hg_2^{2+}+2\ Cl^-\longrightarrow{Hg_2Cl_2}$

Důkaz $Ag^+$

  • Metoda 1: přidání roztoku amoniaku
    • $AgCl+2\ NH_3\longrightarrow{[Ag(NH_3)_2]Cl}$
    • po přidání kyseliny dusičné se komplex rozpadá na bílou sraženinu a dusičnou sůl
  • Metoda 2: přidání chromanu
    • $2\ Ag^++CrO_4^{2-}\longrightarrow{Ag_2CrO_4}$
    • vzniká hnědočervená sraženina

Důkaz $Pb^{2+}$

  • Metoda 1: rozpuštění v horké vodě
  • Metoda 2: přidání chromanu
    • vzniká žlutá sraženina
  • Metoda 3: přidání jodidu
    • vzniká žlutá sraženina
    • při přidání velkého množství jodidu se rozpouští za vzniku tetrajodidoolovnatanu

Důkaz $Hg_2^{2+}$

  • přidání roztoku amoniaku
    • vzniká černé zbarvení
    • $Hg_2Cl_2+2\ NH_3\longrightarrow{Hg}+HgNH_2Cl+NH_4Cl$
    • vzniká elementární rtuť, amid-chlorid rtuťnatý a chlorid amonný

Důkaz kationtů II. třídy

  • se sulfanem reagují v kyselém prostředí za vzniku nerozpustných sulfidů
    • $M^{2+}+S^{2-}\longrightarrow{MS}$

Důkaz $Cu^{2+}$

  • Metoda 1: přidání vodného roztoku amoniaku
    • přidáním malého množství amoniaku se vysráží hydroxid měďnatý, který je modrozelený
    • přidáním nadbytku amoniaku se hydroxid rozpouští a vznikají modré kationty triamminměďnaté
  • Metoda 2: přidání alkalického hydroxidu
    • vzniká hydroxid měďnatý
    • při zahřání se rozpadá na černý oxid měďnatý Důkaz $Hg^{2+}$
  • Metoda 1: přidání roztoku jodidu draselného
    • produktem je červená sraženina jodidu rtuťnatého
    • po přídání nadbytku činidla se sraženina rozpouští za vzniku tetrajodidortuťnatých kationtů
  • Metoda 2: přidání alkalického hydroxidu
    • produktem je žlutá sraženina oxidu rtuťnatého

Důkaz kationtů III. třídy

  • vznikají nerozpustné sulfidy
    • $M^{2+}+S^{2-}\longrightarrow{MS}$
    • $2\ M^{3+}+3\ S^{2-}\longrightarrow{M_2S_3}$

Důkaz $Fe^{2+}$

  • přidání hexakynidoželeznatanů
    • vznikají modré sraženiny - Turnbullova modř
    • v soustavě vzniká najednou několik komplexních částic

Důkaz $Fe^{3+}$

  • Metoda 1: přidání hexakyanidoželeznatanů
    • vznikají modré sraženiny - Berlínská modř
  • Metoda 2: přidání rhodanidu
    • vzniká krvavě červné zbarvení

Důkaz $Ni^{2+}$

  • přidání alkalického hydroxidu
    • vzniká světle zelný hydroxid nikelnatý

Důkaz $Zn^{2+}$

  • přidání alkalického hydroxidu
    • vzniká bílý hydroxid zinečnatý

Důkaz $Mn^{2+}$

  • přidání dusičnanu střibrného, kyseliny dusičné a zavedení varu
    • vznikají fialové manganistany

Důkaz $Al^{3+}$

  • zkouška III. třídy
    • vzniká bílá sraženina hydroxidu hlinitého
    • je-li ve směsi příliš mnoho hydroxidových aniontů, sraženina se rozpouští za zniku tetrahydroxidohlinitanů

Důkaz kationtů IV. třídy

  • s kyselinou uhličitou tvoří sraženiny
  • Metoda 1: přidání sádrové vody
    • ionty se vysrážejí postupně
      • nejdřívé barnatý, po delší době strontnaté a vápenaté sraženinu nevytvoří
  • Metoda 2: přidání šťavelové kyseliny
    • ionty se srážejí postupně
      • nejdříve vápenatý, po delší době strontnaté a barnaté sraženinu nevytvoří
  • Metoda 3: převedení na chloridy a provedení plamenové zkoušky

Důkaz kationtů V. třídy

Důkaz $NH_4^+$

  • provádí se na začátku Nesslerovým činidlem
  • vzniká žluté zbarvení nebo žlutá sraženina

Důkaz $Mg^{2+}$

  • Metoda 1: přidání hydrogenfosforečnanu sodného
    • vzniká bílá sraženina hexahydrátu fosforečnanu ammonno-hořečnatého
  • Metoda 2: přidání alkalického hydroxidu
    • bez přítomnosti amonných solí vzniká sraženina hydroxidu hořečnatého

Důkaz $Li^+,Na^+,K^+$

  • převedení na chloridy a porvedení plamenové zkoušky

Analýza aniontů

  • rozlišujeme tři analytické třídy
  • postup je obdobný jako u analýzy kationtů

Třidy aniontů

Třída Činidlo Reakce s činidlem Příklady aniontů
I.a $Ba(NO_3)_2$ sraženina barnaté soli je nerozpustná v _kyselině dusičné_ $SO_4^{2-}$
I.b sraženina barnaté soli je rozpustná v _kyselině dusičné_, ale je nerozpustná v _kyselině octové_ $SO_3^{2-}, S_2O_3^{2-}, F^-, CrO_4^{2-}$
I.c sraženina je rozpustná v obou zmíněných kyselinách $CO_3^{2-}, PO_4^{3-}$
II. $AgNO_3$ vzniká bilá sraženina $Cl^-, Br^-, I^-, S^{2-}$
III. žádné z předchozích činidel $NO_3^-, NO_2^-$
Třidy aniontů a jejich činidla

Důkazy

Anionty I. a II. třídy

  • většinou tvoří sraženiny svých solí
    • anionty II. třídy někdy tvoří komplexy
  • často se přeměňují na jiné anionty a způsobí změnu směsi

Anionty III. třídy

  • $NO_3^-$
    • ke vzorku se přidává koncentrovaný roztok síranu železnatého
    • směs se podvrství kyselinou sírovou
    • na rozhraní vznikne hnědý kroužek
      • jeho zbarvení působí kation $[Fe(H_2O)_5(NO)]^{2+}$
        • kation pentaaqua-nitrosylželeznatý(2+)
  • $NO_2^-$
    • dochází k oxidací jodidů
    • výsledkem je modré zbarvení