1 / 16

陽離子第三族定性分析

陽離子第三族定性分析. 目的. 學習第三族陽離子的分離與確定，精練操作技術與原理應用。. 原理. 第三族陽離子的分離 (separation) 特性 :

fawzia
Télécharger la présentation

陽離子第三族定性分析

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 陽離子第三族定性分析

  2. 目的 學習第三族陽離子的分離與確定，精練操作技術與原理應用。 原理 第三族陽離子的分離(separation)特性: 第三族陽離子包含Al3+、Cr3+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Zn2+，一部分離子以氫氧鹽(hydroxides)沉澱，如Al(OH)3、Cr(OH)3、Fe(OH)3稱為鋁族，其他離子為硫化物沉澱，如NiS、CoS、MnS、ZnS稱為鎳鋅族。鉻、錳、鐵、鈷、鎳為過渡元素，具有多種氧化態(oxidation state)，易形成錯離子(complex ion)，有顏色等特性；鋅、鉻、鋁氫氧化物為兩性物質(amphoteric substances)亦為分離之重要依據。

  3. 原理 第三族陽離子的沉澱試劑( precipitating reagents ) 第三族的沉澱試劑有NH3、NH4Cl和(NH4)2S。 NH3和NH4Cl形成緩衝溶液(buffer solution)，提供穩定的[OH−]，而且NH4Cl中的NH4+，增加了NH4+的濃度，NH3在水溶液中的平衡方程式如下： 使得平衡因為[NH4+]增加而向左移動，降低了[OH−]。一方面可使Al(OH)3、Cr(OH)3沉澱，而不至於形成Al(OH)4−、Cr(OH)4−錯離子而溶解；另一方面在降低[OH−]濃度下，Mn(OH)2才不會也生成沉澱。 鎳鋅族仍以硫化物沉澱而分離。本族硫化物之Ksp較第二族大，因此以(NH4)2S為沉澱劑而不以H2S處理，乃是為了使溶液中S2−濃度增加而達到Ksp值。 NH4+ + OH− NH3+ H2O

  4. 步驟 Mn2+、Co2+、Cr3+、Ni2+、Fe3+、Al3+、Zn2+ 1.加6滴6MNH4Cl，用15MNH3使溶液為鹼性(石蕊試紙)，再加一滴使過量，沉澱為橘黃色。 2.加4滴TA，在沸水中加熱五分鐘(黑色沉澱)。 3.離心，用含NH4NO3的熱水洗沉澱，丟棄洗滌液。 NH4Cl NH3 TA PPT 3-1： FeS (黑), CoS(黑) , NiS(黑), MnS(橙) , ZnS(白), Al(OH)3(白), Cr(OH)3(綠） • Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3(紅棕)↓ 2Fe(OH)3 + 3S2- → 6OH- + 2FeS(黑)↓ + S • Co2++6NH3 → Co(NH3)62+ Co(NH3)62+ + S2- → 6NH3 + CoS(黑)↓ • Ni2++6NH3 → Ni(NH3)62+Ni(NH3)62+ + S2-→ 6NH3 + NiS(黑)↓ • Mn2+ + S2- → MnS(橙)↓ • Zn2+ + 4NH3→ Zn(NH3)42+ Zn(NH3)42+ + S2-→ 4NH3 + ZnS(白)↓ • Al3+ + 3OH-→ Al(OH)3(白)↓ • Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3(灰綠)↓

  5. Note 1.此溶液必定為鹼性，但如果太鹼，少量的Al和Cr可能會損失。 2.加入NH3後的沉澱可能為白色的Al(OH)3，灰綠色的Cr(OH)3，或是紅棕色的Fe(OH)3。 (若在加入TA或H2S的酸性溶液中，會還原鐵離子，不會形成Fe(OH)3沉澱) 3.NH4NO3用來預防硫化物的膠溶形成。

  6. 步驟 PPT 3-1： FeS(黑), CoS(黑) , NiS(黑), MnS(橙) , ZnS(白) , Al(OH)3(白), Cr(OH)3(綠) 1.加10滴16M HNO3，加溫使沉澱溶解。 2.離心，將溶液移到坩鍋中，棄掉殘渣S(S)。 HNO3 Sol 3-2： Mn2+,Co2+,Cr3+,Ni2+,Fe3+, Al3+, Zn2+, HNO3 • MnS + 2H+→ Mn2+ + H2S↑ • 3CoS + 2NO3- + 8H+→ 3Co2+ + 3S(S) + 2NO↑ + 4H2O • Cr(OH)3 + 3H+→Cr3+ + 3H2O • 3NiS + 2NO3- + 8H+→ 3Ni2+ + 3S(S) + 2NO↑ + 4H2O • FeS + 2H+→ Fe2+ + H2S↑ • 3Fe2+ + NO3− +4 H+ → 3Fe3+ + NO↑+2H2O • Al(OH)3 + 3H+→Al3+ + 3H2O • 3ZnS + 2NO3- + 8H+→ 3Zn2+ + 3S(S) + 2NO↑ + 4H2O

  7. Note 黑色的硫漂浮球狀物，常藉吸收硫化物形成。若難以溶解硫化物，加一滴12M HCl；但盡量避免，下個步驟必須移除氯離子。 MnO2

  8. 步驟 Sol 3-2： Mn2+,Co2+,Cr3+,Ni2+,Fe3+, Al3+, Zn2+, HNO3, (Cl-) 1.蒸發至將乾，再加10-15滴 16M HNO3(潤濕鍋壁)，再蒸發至將乾。重複三次後，加10-15滴 16M HNO3。 2.煮沸剩下的溶液，一次加一些KClO3，煮沸並加16M HNO3補回蒸發，繼續加KClO3，直到黑褐色沉澱生成。 3.用水洗坩鍋、沉澱，倒入離心管，離心。 HNO3 KClO3 Mn的試驗： 1.取一滴此溶液，用數滴水稀釋。 2.加過量鉍酸鈉(NaBiO3(S))後離心。 3.深紫色MnO4-溶液表示Mn2+存在。 2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+→ 5Bi3+ + 5Na+ + 7H2O + 2MnO4-(紫色) Sol 3-3： Co2+,Cr2O72-,Ni2+,Fe3+,Al3+,Zn2+,HNO3 PPT 3-3：MnO2 1.加幾滴6M HNO3和3%一滴H2O2。 2.加過量鉍酸鈉 (NaBiO3(S))後離心。 3.紫色MnO4-溶液表示Mn2+存在。 Cr3+ + ClO3-→ ClO2↑+Cr2O72- Mn2+ + ClO3- →MnO2↓ +ClO2↑

  9. Note 1.重複蒸發是為了移除氯化物，因為它會干擾MnO2的分離。 2.Mn試驗中若紫色消失迅速，代表氯化物存在，必須加入更多NaBiO3。 3.藉由氯酸鹽將 Mn(II)氧化成 MnO2，需要劇烈沸騰和16MHNO3，且須移除氯化物。加入KClO3時一次不能加過多，否則ClO2會劇烈逸出。 4.若Mn的試驗中顯示沒有Mn2+，加入KClO3此步驟不會有沉澱產生，但還是會使Cr(III)氧化成Cr2O72-。 5.一開始加入的NaBiO3會先將H2O2氧化成O2。當底部出現咖啡色或黑色薄薄的固體層且不再冒泡，代表NaBiO3過量。

  10. 步驟 Sol 3-3： Co2+,Cr2O72-,Ni2+,Fe3+,Al3+,Zn2+,HNO3 1.用6M NaOH中和，再加5-10滴過量。 2.加一滴3% H2O2，然後加溫幾分鐘。 3.離心，用10滴含1-2滴 NaOH的水洗沉澱。 4.收集在離心管後離心，將溶液與沉澱分開。 NaOH H2O2 Sol 3-4： CrO42-, Al(OH)4-, Zn(OH)4- PPT 3-4： Fe(OH)3 ,Ni(OH)2 ,Co(OH)3 • Cr2O72- + 2OH-→ 2CrO42- + H2O • Al3+ + 4OH-→ Al(OH)4-(無色) • Zn2++ 4OH-→ Zn(OH)4- • Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ (紅棕)(溶於HCl) • Ni2+ + 2OH-→ Ni(OH)2↓ (綠) • Co2+ + 2OH- → Co(OH)2↓ • Co(OH)2- + H2O2 → Co(OH)3↓ + OH-

  11. Note 1.H2O2會將Co(OH)2氧化成Co(OH)3，並將Co從Al和Zn分離出來。加熱是為了加速反應，破壞過量H2O2。 2.兩次離心是為了確保將 Fe、Co和 Ni從 Cr、Al 和 Zn完全分離出來。

  12. 步驟 Sol 3-4： CrO42-, Al(OH)4-, Zn(OH)4- 1.用6M HCl酸化 2.加5滴6M NH4Cl 和 NH3使變鹼 3.離心，用水洗沉澱 HOAC HCl, NH4Cl, NH3 Pb(C2H3O2)2 H2O2 HCl, Al試劑 BaCl, HNO3 Cr 試驗 NH4C2H3O2 TA, NaOH Sol 3-5： CrO42- , Zn(NH3)42+ , NH3 , NH4Cl PPT 3-5： Al(OH)3 白色膠狀 (底部，非常少) 1.用HOAC酸化並加幾滴Pb(C2H3O2)2 2.黃色PbCrO4沉澱表示Cr存在 3.進一步證明，可將沉澱溶於一滴6M HNO3中用幾滴水稀釋並加一滴3%H2O2，下層藍色CrO3表示Cr3+存在 1.若有CrO42-，加2-3滴BaCl2，離心後丟棄沉澱(BaCrO4) 2.加TA並加熱，白色沉澱可能為ZnS。 3.離心棄掉溶液。 4.將沉澱溶於一滴16M HNO3，加熱幾分鐘，氧化硫化物。 5.加過量6M NaOH，再用dithizone試紙，紫紅區域表示Zn2+存在。 1.溶於一滴6M HCl，加2滴鋁試劑和5滴NH4C2H3O2。 2.紅色表示Al3+存在，加 NH3變鹼後，離心沉澱出紅色固體 Al(OH)4-+ 4H+ → Al3+ + 4H2O Al3+ + 3C2H3O2- → Al(C2H3O2)3↓ Pb(C2H3O2)2 + CrO42-→ PbCrO4↓+ 2C2H3O2- Zn2++ 4OH- → Zn(OH)42-，Zn(OH)42- + 2 C13H11N4S- → Zn(C13H11N4S)2 + 4OH-

  13. Note 1.Al(OH)4-經硝酸酸化釋出Al3+，與NH3形成Al(OH)3沉澱。 Al(OH)4−+ 4H+ → Al3++ 4H2O Al3+ + 3NH3 +3H2O → 3 NH4+ + Al(OH)3↓ (白色膠狀) 2.Cr試驗中，若溶液太熱或含有太多酸或H2O2則不會出現藍色。用乙醚萃取可能會使它的顏色較穩定。 3.如果Al(OH)3呈褐色，可能包含Fe3+。用一或兩滴6M NaOH 將其溶解，離心去除褐色Fe(OH)3。接著用6M HCl中和並加入NH4Cl和NH3重新沉澱出Al(OH)3。 4.加入NH4C2H3O2後，若包含Al3+的酸性溶液pH值在5和7.2之間，會出現完美的深紅色。在此弱酸溶液中會形成沉澱，表示有大量的Al3+。相反的若是弱鹼溶液則不會有沉澱，過量的NH3會造成此結果。

  14. 步驟 PPT 3-4： Fe(OH)3 ,Ni(OH)2 ,Co(OH)3 1.加幾滴12M HCl，加熱。 2.加10滴水稀釋，分別裝入兩離心管 HCl NH3 NH4+SCN- 二甲基乙二醛肟 (dimethylglyoxime) Fe試驗： 冷卻後加些許 NH4+SCN-晶體，深紅色Fe(SCN)63-表示Fe3+存在 Ni試驗： 1.加NH3 使其變鹼性。 2.離心，棄掉沉澱 3.加過量dimethylglyoxime於溶液中。 4.深紅色沉澱表示Ni2+存在。 NaF Fe3+ + 6SCN− → Fe(SCN)63-(紅) NH4+SCN-醇醚溶液 Co試驗： 1.用NaF褪掉顏色 2.加10滴 NH4SCN醇醚溶液 3.上層藍色的Co(SCN)42-表示Co2+存在 Ni(NH3)62+ + 2H2DMG → 4NH3+2NH4+ + Ni(HDMG)2(S)↓(紅) Co2+ + 4SCN-→ Co(SCN)42-(藍)

  15. Note 1.NH4+SCN-試劑包含乙醚和異戊醇，皆屬於揮發性試劑。若溶液溫度太高，當試劑加入時大部分會揮發散失，所以必須冷卻。 2.Co的試驗中，如果混合後藍色消失，再加入一匙固體 NH4SCN。因為大量的水層會從上層溶液中萃取出許多硫氰化物，因而降低檢測的靈敏度。 3.若溶液中存在Co2+，Co2+會較Ni2+先和dimethylglyoxime結合產生褐色溶液，所以有此狀況發生時，必須加入足夠的dimethylglyoxime試劑。

  16. 實驗結果 Co2+ Fe3+ Cr3+ ZnS Ni2+ Al3+ Mn2+

More Related