Ph©n TÝch hçn hîp cation vµ
anion trong dung dÞch
Môc tiªu
1. Tr×nh bµy vµ gi¶i thÝch ®−îc c¸c c¸ch thö s¬ bé ®èi víi dung dÞch gèc tr−íc khi
tiÕn hµnh ph©n tÝch hÖ thèng
2. Nªu ®−îc c¸c khÝa c¹nh cÇn nhËn xÐt vµ ý nghÜa cña chóng ®èi víi kÕt qu¶ ph©n
tÝch cuèi cïng.
ë ®©y chØ tr×nh bµy ®¹i c−¬ng c¸c b−íc ph©n tÝch khi ®· cã dung dÞch
lµ hçn hîp cation vµ anion cÇn x¸c ®Þnh.
Qu¸ tr×nh ph©n tÝch ®Þnh tÝnh mét dung dÞch bao gåm 4 phÇn: NhËn
xÐt vµ thö s¬ bé; ph©n tÝch anion; ph©n tÝch cation; vµ nhËn xÐt vÒ kÕt qu
cuèi cïng
1. NhËn xÐt vµ thö s¬ bé
Tr−íc khi tiÕn hµnh ph©n tÝch mét dung dÞch bao giê còng ph¶i nhËn
xÐt vµ thö s¬ bé. KÕt qu¶ nhËn xÐt vµ thö s¬ bé sÏ gióp dù ®o¸n vÒ thµnh
phÇn dung dÞch, nhê ®ã gióp ®Þnh h−íng cho ph©n tÝch hÖ thèng, nöa hÖ
thèng hay ph©n tÝch riªng biÖt. Tuy nhiªn, kh«ng ®−îc ®Þnh kiÕn vÒ sù cã
mÆt hay v¾ng mÆt víi mét ion cô thÓ nµo, trõ mét vµi tr−êng hîp ®Æc biÖt.
1.1. NhËn xÐt nhê gi¸c quan
1.1.1. Mµu s¾c
Dùa vµo mµu cña dung dÞch cã thÓ dù kiÕn vÒ sù cã mÆt mét sè cation
vµ anion (B¶ng 13).
94
B¶ng 13. Mµu cña mét sè cation vµ anion
Mµu dung dÞch Nh÷ng ion cã thÓ cã
TÝm
Lam
Lam tÝm ®Ëm
§á n©u
§á da cam
§á m¸u
Hång
Lôc
Vµng
MnO4-
Cu2+ (trong n−íc)
Cu2+ (trong amoniac)
I2
Cr2O72-; [ Fe(CN)6]3-
C¸c phøc cña SCN- vµ Fe3+
Co2+ (Trong n−íc)
Cr3+; Fe2+ (trong n−íc); Co2+ (trong acid m¹nh)
[Fe(CN)6]4- ; Cr042-; I2 lo·ng; Fe3+
Muèn biÕt mµu lµ cña anion hay cña cation, cã thÓ thö s¬ bé nh− sau:
cho Na2C03 b·o hßa vµo dung dÞch, ®un s«i, ly t©m. NÕu dung dÞch cã mµu
th× ®ã lµ mµu cña anion, nÕu tña cã mµu th× ®ã lµ mµu cña cation, cßn nÕu
mµu mÊt ®i th× cã thÓ lµ cña Cl2, Br2, I2. Nhí r»ng, mµu cña dung dÞch cã
khi lµ hçn hîp mµu cña nhiÒu chÊt.
1.1.2. Mïi
Khi dung dÞch chøa mét sè hîp chÊt bay h¬i, cã thÓ t¹o ra mïi cña nã.
VÝ dô: mïi khai cña NH3 (dung dÞch cã NH4+); mïi h¹nh nh©n cña HCN
(dung dÞch cã CN-); mïi thèi cña H2S (dung dÞch cã S2-); mïi sèc l−u huúnh
ch¸y cña SO2 (dung dÞch cã HSO32-); mïi dÊm cña CH3COOH (dung dÞch cã
CH3COO-)
1.2. Thö pH cña dung dÞch
Dùa vµo pH ta cã thÓ dù ®o¸n s¬ bé thµnh phÇn cña dung dÞch.
−
Dung dÞch cã pH acid (lµm ®á giÊy quú hoÆc cho mµu vµng víi da cam
methyl) th×:
+ Cã thÓ chøa acid, vÝ dô: HCl, H2SO4, NaHSO3, NH4Cl….
+ Kh«ng cã mÆt c¸c anion bÞ huû ë m«i tr−êng acid, vÝ dô: CO32-,
S2O32-, SO32-…
+ Kh«ng thÓ ®ång thêi cã mÆt c¸c ion cã ph¶n øng oxy hãa khö víi
nhau ë m«i tr−êng acid, vÝ dô: I- víi NO2-, ClO3-, AsO43- (gi¶i phãng
I2)/ NO2- víi ClO3-/ SO32- vµ S2O32- víi AsO43-/ NO2- víi AsO33-/ Sn2+
víi Hg2+ hay Fe3+/ Cr2O72- vµ Mn04- víi I-, Fe2+, NO2-, Sn2+/ v..v..
−
Dung dÞch cã pH kiÒm (lµm ®á phenolphthalein, hoÆc lµm xanh giÊy
quú tÝm) th×:
Cã thÓ cã kiÒm tù do hoÆc c¸c muèi cho ph¶n øng kiÒm, vÝ dô:
NaHCO3; K2CO3; NaCH3COO-;….
95
−
Dung dÞch cã pH trung tÝnh th× kh«ng chøa acid hay kiÒm tù do,
kh«ng cã mÆt c¸c muèi dÔ thuû ph©n.
1.3. Thö tÝnh bay h¬i cña chÊt tan
Ch¼ng h¹n c« c¹n 1mL dung dÞch råi nung cÆn. NÕu cÆn bay h¬i hÕt
th× cã thÓ ®ã lµ c¸c muèi amoni NH4+, c¸c acid vµ vµi muèi kh¸c dÔ ph©n
huû thµnh khÝ.
1.4. Thö mµu ngän löa
Nhóng d©y Platin hay d©y Nikelcrom s¹ch vµo dung dÞch råi ®−a vµo
ngän löa kh«ng mµu cña ®Ìn khÝ, nhiÒu cation sÏ cho mµu ®Æc tr−ng
B¶ng 14: Mµu ngän löa cña c¸c cation
Mµu ngän löa Cation cã mÆt
TÝm
Vµng m¹nh
§á m¹nh
§á g¹ch
Vµng lôc
Lôc
Xanh l¬ nh¹t
K+, Cs+, Rb+
Na+
Sr2+, Li+
Ca2+
Ba2+
Cu2+, Bi3+
As, Sb, Pb
1.5. Thö mét sè ph¶n øng
1.51. Thñy ph©n
Pha lo·ng dÇn dung dÞch, hoÆc nhá vµi giät dung dÞch vµo 1mL n−íc
cÊt. NÕu cã tña tr¾ng xuÊt hiÖn vµ l¹i tan khi thªm acid th× ®ã cã thÓ lµ
muèi cña Bi3+, Sn2+, 4+, ®Æc biÖt lµ c¸c muèi Sb3+, 5+
1.5.2. Thö víi kiÒm
Dùa vµo mµu tña t¹o thµnh vµ kh¶ n¨ng hoµ tan cña nã trong kiÒm
d− hay trong amoniac ®Ó dù ®o¸n sù cã mÆt cña mét sè ion trong dung
dÞch. VÝ dô:
−
Tña tr¾ng tan trong Na0H d−, nh−ng kh«ng tan trong amoniac: c¸c
ion mÆt sÏ lµ Al3+, Pb2+, Sb3+.
−
Tña xanh lam, ®en khi ®un nãng, kh«ng tan trong NaOH d−, tan
trong amoniac cho mµu xanh lam ®Ëm: ion cã mÆt lµ Cu2+.
−
Tña n©u ®á, kh«ng tan trong NaOH d− vµ Amoniac: ion cã mÆt lµ Fe3+.
v..v.. (Xem c¸c ph¶n øng ®Æc tr−ng vµ b¶ng tãm t¾t c¸c ph¶n øng ë c¸c
bµi 3, 4, 5, 6 vµ 7).
96
1.5.3. Thö víi NH4OH vµ (NH4)2S
LÊy dung dÞch cho t¸c dông víi HCl ®Ó tña hÕt víi c¸c cation d¹ng
muèi clorid. Ly t©m. LÊy n−íc ly t©m vµ thªm vµo ®ã NH40H d−:
−
NÕu kh«ng cã tña th× ch¾c ch¾n kh«ng cã mét l−îng ®¸ng kÓ cña Mg2+,
Al3+, Sb3+, Bi3+, Fe2+, Fe3+, Sn2+, 4+…
−
NÕu cã Cu2+, Ni2+ sÏ cho dung dÞch mµu xanh cña phøc tan.
−
TiÕp sau ®ã, nhá vµi giät (NH4)2S vµo dung dÞch. NÕu vÉn kh«ng cã
tña ®en th× coi nh− kh«ng cã Bi3+, Fe2+, Fe3+…
1.5.4. Thö víi (NH4)2SO4
LÊy 1mL (NH4)2SO4 b·o hßa thªm vµo vµi giät dung dÞch thö, nÕu
kh«ng cã tña tr¾ng th× kh«ng cã Ba2+, Sr2+; cßn nÕu cã tña tr¾ng th× cã thÓ
cã Ba2+, Sr2+, Pb2+.
1.5.5. Thö b»ng c¸c thuèc thö nhãm ®èi víi cation vµ anion ®Ó dù ®o¸n
nhãm ion hay mét vµi ion trong nhãm cã thÓ cã mÆt trong dung dÞch thö
(xem c¸c thuèc thö nhãm ë c¸c bµi phÝa tr−íc).
Ngoµi c¸c ph¶n øng s¬ bé trªn, ng−êi ta còng chän mét vµi ph¶n øng
thö s¬ bé kh¸c n÷a ®Ó viÖc dù ®o¸n c¸c ion cã mÆt nhanh vµ gÇn ®óng h¬n.
2. Ph©n tÝch Anion
−
Trong sè l−îng giíi h¹n c¸c anion vµ c¸c cation quan t©m ë gi¸o tr×nh
nµy th× hÇu hÕt c¸c anion lµ kh«ng g©y trë ng¹i g× cho ph©n tÝch hÖ
thèng c¸c cation, trõ PO43-. NÕu dung dÞch ph©n tÝch cã PO43- sÏ g©y
khã kh¨n cho ®Þnh tÝnh cation nhãm IV, v× khi kiÒm hãa dung dÞch sÏ
kÐo theo kÕt tña phosphat cña Ba2+,Ca2+. Trong tr−êng hîp nµy cÇn
t×m PO43- tr−íc, sau ®ã lo¹i nã ®i b»ng FeCl3 b·o hßa, tiÕp theo míi
ph©n tÝch ®Þnh tÝnh c¸c cation. Còng cßn nh÷ng lý do t−¬ng tù kh¸c
nªn nãi chung ng−êi ta th−êng tiÕn hµnh ph©n tÝch anion tr−íc khi
ph©n tÝch hÖ thèng c¸c cation. Khi gÆp c¸c anion g©y trë ng¹i (t−¬ng
tù PO43- võa nªu), cÇn lo¹i bá chóng b»ng mét mét vµi kü thuËt cô thÓ
mµ trong tµi liÖu nµy kh«ng ®Ò cËp ®Õn.
−
LÊy 1mL dung dÞch ph©n tÝch, thªm Na2CO3 tíi ph¶n øng kiÒm m¹nh,
nÕu cã tña th× nªn lµm n−íc soda tr−íc khi ph©n tÝch anion. Cßn nÕu
kh«ng cã tña th× tiÕn hµnh t×m anion ngay tõ dung dÞch gèc.
−
Ph©n tÝch ®Þnh tÝnh c¸c anion theo s¬ ®å 6 vµ7.
3. Ph©n tÝch cation
TiÕn hµnh theo s¬ ®å 5 vµ ®−îc chØ dÉn chi tiÕt ë c¸c s¬ ®å 1, 2, 3 vµ 4.
97
4. NhËn xÐt kÕt qu¶
Sau khi cã kÕt qu¶ ph©n tÝch, cÇn ph¶i nhËn xÐt l¹i nã lÇn cuèi cïng,
ch¼ng h¹n ë c¸c khÝa c¹nh:
−
C¸c ion t×m thÊy cã thùc sù cïng tån t¹i víi nhau trong dung dÞch gèc
hay kh«ng. VÝ dô: kh«ng thÓ cïng cã Ba2+ vµ SO42-/ Ag+ vµ Cl-/ Fe3+ vµ
I-/ Fe3+ vµ CO32-/ v.v….
−
Ion t×m thÊy ë d¹ng nµo trong dung dÞch. VÝ dô: dung dÞch ph©n tÝch
cã pH>>7 th× Al, Zn ph¶i ë d¹ng AlO2-, ZnO22- (chø kh«ng thÓ lµ Al3+,
Zn2+).
−
§èi chiÕu kÕt qu¶ víi c¸c nhËn xÐt vµ ph¶n øng thö s¬ bé ban ®Çu
xem cã m©u thuÉn g× kh«ng. NÕu kh«ng hîp lý vµ cßn nghi ngê th×
ph¶i ph©n tÝch l¹i cÈn thËn h¬n.
98