1. GRUP KATYONLARININ NİTEL ANALİZİ

1. GRUP KATYONLARININ NİTEL ANALİZİ

Deneyin Amacı: Verilen örnek çözelti içerisindeki 1. Grup katyonlarının ayrılması ve tanınması.

Teorik Bilgi: 

Bir maddenin içinde nelerin var olduğunun araştırılması işlemine nitel analiz, ne kadar var olduğunun araştırılması işlemine nicel analiz denir. Nitel analitik kimya "hangi?, Ne?" sorusuna yanıt ararken nicel analitik kimya "Ne kadar?" sorusuna yanıt arar.

Kimyasal analiz: bir örnekteki bileşenleri ve bileşenlerin konsantrasyonlarını bulmak için yapılan işlemin genel adıdır.
Kantitatif analiz: Titrimetrik ve gravimetrik analiz.
Kalitatif analiz: Renk, koku, yoğunluk, reaktiflik, kırılma indisi, çözünürlük, kaynama ve erime noktası,
Analit: Bir numunedeki tayin edilecek bileşenlerin ortak adıdır.
Numune: Bir maddeden (örnekten) analiz edilmek üzere alınan temsili kısım.

Numuneler Analizlenir, Maddeler Tayin Edilir.
Pozitif yüklü iyonlar olan katyonların gruplandırılarak tanınmasına katyonların sistematik nitel analizi denir.
Katyonların gruplandırılması klorür, sülfür, hidroksit, karbonat ve fosfat tuzlarının çözünürlüklerinin farklı olması temeline dayanır.

1.Grup katyonları, klorürleri soğuk seyreltik asitlerde çözünmeyen Ag+, Hg2+2 ve Pb+2 katyonlarını içerir ((AgCI, PbCI2, Hg2CI2).). Gümüş grubu klorürlerin çözünürlük çarpımı (Kçç) değerleri ve çözünürlükleri (Ç) aşağıda verilmiştir. verilmiştir.


Yukarıdaki değerlerden de görüldüğü gibi, PbCl2 ün çözünürlüğü AgCl’nin çözünürlüğünden yaklaşık bin kat, Hg2Cl2’den ise yaklaşık yüz bin kat daha fazladır. Çöktürücü anyonun fazlalığı durumunda, bu çözünürlüklerinin ortak iyon etkisi nedeniyle daha da azalacağı açıktır. Bu da AgCl ve Hg2Cl2’ün çöktürme ortamında hemen hemen tamamen çökeceğini, PbCl2’ün ise çoğu zaman tam olarak çökmeyeceğini ve düşük derişimlerde olduğunda ise hiç çökmeyebileceğini gösterir.

1.Grup katyonları klorürleri olarak diğer gruplardan ayırdıktan sonra, tek tek tanınabilmesi için bazı özelliklerinin bilinmesi gerekir.

Örneğin; PbCl2, AgCl ve Hg2Cl2’den sıcak suda daha çok çözünmesi ile ayrılabilir. PbCl2’ün 0ºC ve 100ºC sıcaklıklarında sudaki çözünürlükleri sırasıyla 0.673 g/100 mL ve 3,34 g/100 mL olup 100ºC deki çözünürlük değeri 5 kat daha büyüktür. Fakat yine de bir miktar PbCl2 çözünmeden AgCl ve Hg2Cl2 ile birlikte kalabilir ve bu nedenle Ag+ve Hg22+ katyonlarının tanınmasını zorlaştırabilir.
AgCl ise Hg2Cl2’den amonyakta çözünerek, çözünür Ag(NH3)+ kompleks iyonunu oluşturması ile ayrılabilir. NH3 aynı zamanda Hg2Cl2 ile her ikisi de suda çözünmeyen metalik civa (Hg, siyah) ile civa (II) amino klorürü (HgNH2Cl, beyaz) oluşturarak Hg22+ katyonunun çözeltideki siyahlaşma ile tanınmasını da sağlar.

Deneyin Yapılışı:
1.Grup katyonlarının çöktürülmesi:
1. Analizi yapılacak çözeltiden 10 damla alınarak üzerine, 3M HCl çözeltisinden 3–4 damla eklenir, iyice karıştırılır ve santrifüjlenir (HCl in az miktarda fazlası, ortak iyom etkisi nedeniyle 1.grup klorürlerinin daha iyi çökmesini sağlar. HCl ya da Cl- iyonunun fazla miktarda eklenmesi ise çözünür AgCl32- ve PbCl42- komplekslerinin aşağıdaki tepkimeler sonucu oluşmasını sağlar.)

AgCl(k) + 2Cl- →AgCl3(2-)
PbCl2(k) + 2Cl- →PbCl4(2-)

2. Çökmenin tam olup olmadığını anlamak için üstteki çözeltiye, bir damla daha 3M HCl çözeltisi damlatılır. Yeniden çökelek olursa çözelti bir kez daha santrifüjlenir ve çökelek ile çözelti ayırılır.
3. Tüpte kalan çökelek, 1 damla 3M HCl içeren 10 damla soğuk su ile yıkayıp yeniden santrifüjlenir ve yıkama suyunu atılır. (PbCl2 yıkama sırasında önemli ölçüde çözünebilir. Ortak iyon etkisi PbCl2 ‘ün çözünürlüğünü azaltacağından yıkama suyuna HCl eklenir)

Pb2+ + 2Cl- ↔ PbCl2 (k)beyaz

Ag+ + Cl- ↔ AgCl (k)beyaz

Hg22+ + 2Cl- ↔ Hg2Cl2 (k)beyaz

Çökelek 1: Elde edilen beyaz çökelek, PbCl2, AgCl ve Hg2Cl2 olabilir. Bu çökelek 2. işlemde Pb2+ katyonunun ayrılması ve tanınmasında kullanılacaktır.

Çözelti 1: 2–5. grup katyonlarını içerebileceğinden bu grupların analizi için saklanacaktır.


Pb2+ katyonun ayrılması ve tanınması:
4. Çökelek 1’in üzerine, 6–7 damla damıtık su eklenerek, kaynar su banyosunda 4–5 dakika karıştırarak ısıtılır.

5. Karışım sıcakken derhal santrüfüjlenerek, çözelti hemen dikkatle ayırılmalıdır. (PbCl2 sıcak suda oldukça iyi çözünmesine karşın, çözelti soğuduğunda çöker. Pb2+ iyonu için deneyin çoğu kez yanlış çıkması, bu nedenledir).

6. Çökelekte PbCl2 kalmaması için, çökelek iki kez daha sıcak suyla yıkanır.

7. Yıkama suyundan alınan 1 damla çözeltiye, 1 M K2CrO4 çözeltisi damlatılır.

8. Çökelek oluşmazsa, çökelekte PbCl2 yok demektir. Çökelek oluşursa, çökelek oluşmayana dek yıkama işlemini sürdürülür.

Çökelek 2: AgCl ve Hg2Cl2 içerebilir ve 3. işlemde Ag+ ile Hg22+ katyonlarının ayrılması ve tanınmasında kullanılacaktır.

Çözelti 2: PbCl2 içerebilir ve Pb2+ katyonunun tanınmasında kullanılacaktır.
Pb2+ katyonun tanınması:

9. Çözelti 2’nin bir kısmına, 4 damla 1 M K2CrO4 çözeltisi eklenir. Oluşan Sarı Çökelek Pb2+ katyonun varlığını gösterir.

10. Çözeltinin diğer kısmına ise, birkaç damla 3 M H2SO4 çözeltisi eklendiğinde oluşan Beyaz Çökelek Pb2+katyonun varlığının diğer bir kanıtıdır.

Pb2+ + CrO42- ↔ PbCrO4 (k)sarı

Pb2++ SO42- ↔ PbSO4 (k)beyaz


Ag+ ile Hg22+ katyonlarının ayrılması ve Hg22+katyonunun tanınması:

11. Çökelek 2 üzerine, 10 damla 3M NH3 çözeltisi eklenerek iyice karıştırılır

12. Santrifüjlenerek çökelek ile çözelti ayrılır.

Hg2Cl2 (k) + 2 NH3 ↔ Hg (s)+ HgNH2Cl (k) + NH4+ + Cl-Siyah beyaz

AgCl (k) + 2 NH3 ↔ Ag(NH3)2+ +Cl-

Çökelek 3: Oluşan Siyah ya da Gri Çökelek, Hg (s) ile HgNH2Cl (k) karışımıdır ve Hg22+ katyonu varlığını gösterir.
Çözelti 3: Ag(NH3)2+ ve Cl- iyonlarını içerebilir ve 4. işlemde Ag+ katyonunun tanınmasında kullanılacaktır.

Ag+ katyonunun tanınması:
13. Çözelti 3’ün bir kısmı, 3 M HNO3 çözeltisi ile asitlendirilir. Oluşan beyaz çökelek Ag+ katyonu varlığını gösterir. (Çözeltinin asidik olup olmadığı turnusol kâğıdı ile denetlenmelidir. Ag(NH3)2+ nin AgCl e dönüşmesi için çözelti asidik olmalıdır. Çözelti asidik değilse çözeltide Ag+ iyonları bulunmasına karşın çökelek gözlenemez).

Ag(NH3)2+ + Cl- + 2H3O+ ↔ AgCl (k) + 2NH4+ + 2H2O

beyaz

* Bilinmeyen örnek ile aynı işlemleri yineleyin.