úvod
Katióny kovov sú v roztoku neviditeľné, kým s nimi niečo nezreaguje. Analytik k vzorke pridáva činidlá a sleduje, čo sa stane: či vznikne zrazenina a akej farby, či sa roztok sfarbí, alebo unikne plyn. Každý katión má svoju sadu typických reakcií.
teória
Prvá stopa: farba roztoku
Ešte pred prvým činidlom stojí za to pozrieť sa na vzorku. Roztoky solí medi sú svetlomodré, niklu zelené, železité žltohnedé a železnaté svetlozelené. Roztoky sodíka, draslíka, vápnika, zinku, hliníka či striebra sú bezfarebné. Farba však len napovie, dokázať treba reakciou.
teória
Hydroxid sodný a amoniak
Najužitočnejšie činidlá na začiatok sú hydroxid sodný a amoniak. S mnohými katiónmi vytvoria zrazeniny hydroxidov:
| Katión | S NaOH | V nadbytku NaOH | S amoniakom v nadbytku |
|---|---|---|---|
| Cu²⁺ | modrá zrazenina | nerozpustí sa | sýtomodrý roztok |
| Fe²⁺ | špinavozelená, hnedne | nerozpustí sa | špinavozelená zrazenina |
| Fe³⁺ | hrdzavohnedá | nerozpustí sa | hrdzavohnedá zrazenina |
| Ni²⁺ | svetlozelená | nerozpustí sa | modrofialový roztok |
| Zn²⁺ | biela | rozpustí sa | rozpustí sa |
| Al³⁺ | biela rôsolovitá | rozpustí sa | nerozpustí sa |
Biele zrazeniny zinku a hliníka sa na prvý pohľad nelíšia. Prezradí ich amoniak: zrazenina zinku sa v ňom rozpustí, hliníka nie.
teória
Typické dôkazy
Niektoré reakcie sú pre katión také typické, že sa používajú ako jeho dôkaz:
- Ag⁺: s kyselinou chlorovodíkovou biela zrazenina, ktorá sa v amoniaku rozpustí.
- Pb²⁺: s jodidom draselným žltá zrazenina, ktorá sa z horúceho roztoku vylúči ako trblietavé zlaté lístočky. Ukazuje to pokus Zlatý dážď.
- Cu²⁺: s amoniakom sýtomodrý roztok.
- Fe³⁺: s tiokyanatanom draselným krvavočervené sfarbenie, ako pri pokuse Umelá krv. S hexakyanoželeznatanom draselným tmavomodrá zrazenina, pokus Berlínska modrá.
- Ni²⁺: s dimetylglyoxímom malinovočervená zrazenina.
- Ca²⁺: so šťavelanom amónnym biela zrazenina.
- Ba²⁺: s kyselinou sírovou biela zrazenina, nerozpustná ani v kyselinách.
- NH₄⁺: s hydroxidom sodným po zahriatí uniká amoniak. Cítiť ho a vlhký červený lakmusový papierik zmodrie.
Vyskúšaj si, ako reaguje dvanásť katiónov s jedenástimi činidlami. V záložke Neznáma vzorka potom urči katión v skúmavke bez nálepky čo najmenším počtom činidiel.
vyskúšaj si
Skúmavky: dôkazy katiónov
strieborný katión (Ag⁺), roztok je bezfarebný. Pridaj činidlo:
Najlepší dôkaz: S HCl biela zrazenina AgCl, ktorá sa v amoniaku rozpustí.
Čo uvidíš po pridaní KSCN k roztoku s katiónmi Fe³⁺?
0 / 0teória
Plameňová skúška
Niektoré kovy prezradí už plameň kahana. Platinový alebo nichrómový drôtik namočíme do kyseliny chlorovodíkovej, potom do vzorky a vložíme do nesvietivej časti plameňa. Sodík sfarbí plameň sýto žlto, draslík fialovo, lítium karmínovo, vápnik tehlovočerveno, stroncium červeno, bárium žltozeleno a meď modrozeleno. Ako to vyzerá naživo, ukazuje pokus Plameňové skúšky.
vyskúšaj si
Plameňová skúška
Vyber soľ, nanes ju na drôtik a vlož ho do plameňa.
Bez vzorky horí plyn v kahane bledomodrým plameňom.
Teplo plameňa dodá atómom kovu energiu. Atómy ju hneď vyžiaria ako svetlo a každý kov svieti vlastnou farbou.
Zapamätaj si: katióny dokazujeme zrazeninami, zmenou farby roztoku a plameňovou skúškou. Meď s amoniakom dá sýtomodrý roztok, železité ióny s tiokyanatanom krvavočervený, strieborné s kyselinou chlorovodíkovou bielu zrazeninu. Sodík sfarbí plameň žlto, vápnik tehlovočerveno.
Dôkazy v rovniciach
Pri zrážacích dôkazoch vzniká málo rozpustná látka:
Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl
Pb²⁺ + 2 I⁻ → PbI₂
Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄
Farebné roztoky s amoniakom vznikajú, lebo katión naviaže molekuly amoniaku do komplexného iónu:
Cu²⁺ + 4 NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺
AgCl + 2 NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl⁻
Hydroxidy zinku, hliníka a olova sú amfotérne. V nadbytku hydroxidu sa rozpustia na hydroxokomplexy:
Zn(OH)₂ + 2 OH⁻ → [Zn(OH)₄]²⁻
Dôkazy si navzájom prekážajú. Ni²⁺ s amoniakom tiež tvorí modrofialový roztok a ruší dôkaz medi. Žltý plameň sodíka prekryje fialový plameň draslíka, preto sa draslík pozoruje cez kobaltové sklo, ktoré žlté svetlo pohltí. Analytik preto vždy počíta s tým, čo by mohlo jeho dôkaz pokaziť.
rozšírenie Dôkazy na papieri
Rakúsky chemik Fritz Feigl v 20. rokoch 20. storočia rozpracoval kvapkovú analýzu: stačí kvapka vzorky a kvapka činidla na filtračnom papieri. Na rovnakom princípe fungujú dnešné diagnostické prúžky. Ponoríš prúžok do vody z akvária alebo studne a farba políčok ukáže dusičnany, dusitany či tvrdosť vody. Lekári tak isto zisťujú cukor alebo bielkoviny v moči.
teória
Časté chyby
- „Farba roztoku stačí ako dôkaz.“ Farba len napovie. Zelený roztok môže obsahovať nikel aj železo, dôkaz treba overiť reakciou.
- „Všetky hydroxidy sú nerozpustné aj v nadbytku zásady.“ Hydroxidy zinku, hliníka a olova sa v nadbytku NaOH rozpustia.
- „Biela zrazenina je vždy ten istý ión.“ Bielu zrazeninu dáva AgCl, BaSO₄, Zn(OH)₂ aj Al(OH)₃. Rozlíšiš ich ďalšími skúškami.
- „Plameň sodíka a draslíka sa nedá pomýliť.“ Stopa sodíka prekryje fialovú farbu draslíka, preto sa používa kobaltové sklo.
Ako sa dokazujú anióny, ukazuje ďalšia lekcia Dôkazy aniónov.