Identyfikacja jonów − wszystkie ważne osady na maturę

1. Identyfikacja jonów to niestety ważna maturalna sprawa

Ja wiem, że nie chcesz tego słyszeć i będziesz się przed tym postem bronić. Ale identyfikacja jonów to ważny temat z maturalnej perspektywy, bo sam wiesz jak często pojawiaja się zadania z doświadczeniem, gdzie trzeba podać jakieś obserwacje.

Czemu to takie straszne, pytasz ? Bo wiąże się to z zapamiętaniem dwóch tabelek. Serio, to trzeba znać na blachę. Jedyne co jest tutaj logiczne, to reakcje chemiczne, które już znamy i potrafimy.

I właśnie co do tych reakcji. Są one tutaj podane w postaci jonowej skróconej, a więc tak jak już sobie wspominaliśmy, jest to forma zapisu, która pokazuje nam esencję całej reakcji. Bo kiedy np. identyfikujemy jon glinu, to interesuje nas to, ze po dodaniu zasady strąci się osad wodorotlenku glinu. Nie ma to znaczenia czy użyliśmy NaOH czy KOH, ani czy pierwotnie w roztworze znajdował się AlCl3 czy Al(NO3)3 . W kontekście obserwacji obie reakcje są dla nas identyczne :

AlCl3 + 3NaOH ⟶ Al(OH)3↓ + 3NaCl

Al3+ + 3OH ⟶ Al(OH)3

Al(NO3)3 + 3KOH ⟶ Al(OH)3↓ + 3KNO3

Al3+ + 3OH ⟶ Al(OH)3

Dlatego też w tabeli zestawiono główny jon, który chcemy zidentyfikować na podstawie jakiejś obserwacji oraz odczynnik, który nam do tego będzie potrzebny. Czyli jeśli odczynnikiem jest np. OH to może to być NaOH, KOH czy Ba(OH)2 nie ma żadnego problemu.

2. Identyfikacja kationów

Co identyfikujemy?Czego potrzebujemy
(odczynnik)
Obserwacje oraz równania reakcji
Ba2+
(bezbarwny)
SO42Biały osad nierozpuszczalny w kwasach
Ba2+ +  SO42ー ⟶ BaSO4
Al3+
(bezbarwny)
OHBiały, galaretowaty osad rozpuszczalny w nadmiarze
Al3+ + 3OH ⟶ Al(OH)3
Al(OH)3↓ + OH ⟶ Al(OH)4   lub
Al(OH)3↓ + 3OH ⟶ Al(OH)63ー
Cu2+
(niebieski)
OHNiebieski, galaretowaty osad częściowo rozpuszczalny w zasadzie, bardzo dobrze rozpuszczalny w amoniaku tworząc szafirowy roztwór
Cu2+ + 2OH⟶ Cu(OH)2
Cu(OH)2↓ + 2OHー  ⟶ Cu(OH)42ー
Cu(OH)2 + 4NH3 ⟶ Cu(NH3)42++ 2OH
Fe2+
(zielony)
OHZielony osad brunatniejący na powietrzu
Fe2+ + 2OH ⟶ Fe(OH)2
4Fe(OH)2↓ + O2 + 2H2O ⟶ 4Fe(OH)3
Ag+
bezbarwny
Cl

lub

OH
Biały osad ciemniejący pod wpływem światła
Ag+ + Cl⟶ AgCl
AgCl ⟶ Ag↓ + ⅟2Cl2
Brunatny osad nierozpuszczalny w nadmiarze, rozpuszczalny w amoniaku
2Ag+ + 2OH ⟶ Ag2O↓ + H2O
Ag2O↓ + 4NH3 + H2O ⟶ 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH
Fe3+
(żółto-
pomarańczowy)
OH

lub

SCN
Brunatny osad
Fe3+ + 3 OH ⟶ Fe(OH)3
Krwistoczerwony roztwór (smocza krew)
Fe3+ + 6SCN ⟶ Fe(SCN)63ー
Zn2+
(bezbarwny)
OH Powstaje biały osad rozpuszczalny w nadmiarze
Zn2+ + 2OH ⟶ Zn(OH)2
Zn(OH)2↓ + 2OH ⟶ Zn(OH)42ー
Cr3+
(zielony)
OH Zielony roztwór rozpuszczalny w nadmiarze tworząc zielony roztwór
Cr3+ + 3OH ⟶ Cr(OH)3
Cr(OH)3↓ + 3OH⟶ Cr(OH)63ー
Mn2+
(Bezbarwny/
(bladoróżowy)
OH Kremowy osad brunatniejący na powietrzu
Mn2+ + 2OH ⟶ Mn(OH)2
Mn(OH)2 + ⅟2O2 ⟶ MnO2↓ + H2O
Ca2+
bezbarwny
OH
lub SO42ー
lub CO32ー
Z roztworu stężonego wydziela się biały osad
Ca2+ + 2OH ⟶ Ca(OH)2
Powstaje biały osad
Ca2+ + SO42ー ⟶ CaSO4
Ca2+ + CO32ー ⟶ CaCO3
Ni2+
zielony
OH Powstaje zielony osad nierozpuszczalny w nadmiarze
Ni2+ + 2OH ⟶ Ni(OH)2
NH4+
bezbarwny
OH Pojawia się charakterystyczny zapach
NH4+ + OH ⟶ NH3 + H2O
Identyfikacja kationów niestety wiąże się z parama rzeczami do zapamiętania. Tabelka została zaadaptowana z książki : Chemia 1 : Chemicy z Zasadami Jakubiec Wiśniewski

3. Identyfikacja anionów

Co identyfikujemy? Czego potrzebujemy
(odczynnik)
Obserwacje i równanie reakcji
S2ー
(bezbarwny)
H+Pojawia się charakterystyczny zapach
S2ー + 2H+ ⟶ H2S↑
CO32ー
(bezbarwny)
H+Wydziela się bezbarwny gaz
CO32ー + 2 H+ ⟶ CO2 + H2O
SO32ー
(bezbarwny)
H+Pojawia się gaz o ostrym zapachu
SO32ー + 2 H+ ⟶ SO2↑ + H2O
CrO42ー
(żółty)
H+Zmiana barwy z żółtej na pomarańczową
2CrO42ー + 2H+ ⟶ Cr2O72ー + H2O
Cr2O72ー(pomarańczowy)OHZmiana barwy z pomarańczowej
na żółtą
Cr2O72ー + 2OH⟶ 2CrO42ー +H2O
CH3COO
(bezbarwny)
H+ Pojawia się charakterystyczny
zapach (octu)
CH3COO + H+ ⟶ CH3COOH
I
bezbarwny
Pb2+Powstaje żółty osad
2I + Pb2+ ⟶ PbI2
Identyfikacja anionów jest znacznie prostsza! Dodajemy tylko coś kwasowego lub zasadowego. Tabelka została zaadaptowana z książki : Chemia 1 : Chemicy z Zasadami Jakubiec Wiśniewski

4. Bonus − czemu niektóre osady nie rozpuszczają się w kwasach ?

Pamiętam jak pierwszy raz uczyłem się do Olimpiady Chemicznej to jak ten baran potulny wkuwałem na pamięć, który osad jest rozpuszczalny w kwasach, a który nie. To było strasznie głupie, bo nie trzeba się tego wcale uczyć.

Aby osad rozpuszczał się w mocnych kwasach (aby jego rozpuszczalność się polepszyła) to musi on mieć anion, których pochodzi od słabego kwasu. Czyli CaSO4 nie rozpuści się w kwasach, natomiast CaF2 już tak, bo H2SO4 to mocny kwas[1], a HF jest słabym kwasem).

Poniżej napisałem równowagę rozpuszczania obu osadów, jak wiemy jest ona mocno przesunięta w lewą stronę. Oznacza to po prostu, że bardzo mało jonów przechodzi do roztworu (= słabo rozpuszczalna sól)

CaSO4 ⇄ Ca2+ + SO42ー

CaF2 ⇄ Ca2+ + 2F

Kiedy dodajemy kwas chcąc polepszyć jego rozpuszczalność, to polega to na tym, że jony H+ , które przychodzą do roztworu reagują z anionem osadu, przez co zmniejsza się stężenie tego anionu, a to z reguły przekory przesuwa równowagę rozpuszczania osadu w prawo, a więc rozpuszczalność się polepsza. Taka reakcja nie jest jednak możliwa dla jonu Cl np, bo HCl jest mocnym kwasem, a więc to reakcja odwrotna zachodzi w stu procentach.

SO42ー + 2H+ ⟶ H2SO4 (nie zachodzi!)

F + H+ ⇄ HF (zachodzi)

Czyli jeszcze raz. Skoro HCl dysocjuje w stu procentach :

HCl ⟶ H+ + Cl

To reakcja w drugą stronę zachodzi w zero procentach, czyli nie zachodzi!

H+ + Cl ⟶ nie zachodzi !


[1] W rzeczywistości rozpuszczalność lekko się poprawi, ponieważ kwas siarkowy (VI) dysocjuje dwutorowo, można by powiedzieć. Jego pierwszy etap dysocjacji zachodzi w stu procentach, ale drugi już częściowo.

Leave a Reply

%d bloggers like this: