JAKOŚCIOWA
WyDANlE DRUGIE,
■ fi-iU
LWÓW-WĄ^^AWA
KSIĄŻNICA POLSKA TOW. NAUCZyClELl SZKÓŁ WyŻSZYCH . - » 1 9 2 2 .
1
KSIĄŻNICA POLSKA
TOW. NAUCZYCIELI SZKÓL WYŻSZYCH
LWÓW, CZARNIECKIEGO 12 WARSZAWA, NOWY ŚWIAT 59
poleca następujące książki:
BOLLAND A. DR., docent politechniki lwowskiej, Mikrochemja. —'Str. 281. Z 180 rysunkami w tekście.
.ledyny dziś podręcznik z tej dziedziny wiedzy, ważnj’^ zarówno dla chemików jak i botaników, mi
neralogów, zoologów, biologów, medyków, 1'arnia- ceutów i techników i t. p.
BROWIŃSKI J. DR. P o d r ę c z n i k dla ćwiczeń ';
w chemji fizjologicziiej i w analizie mia
reczkowej, do użytku lekarzy i słuchaczów medycjmy i weterynarji.
KORCZYŃSKI A. Kurs preparatyki chemicznej, nieorganicznej i organicznej, ze szczególnem uwzględnieniem potrzeb studjum farmaceu- tyczno-chemicznego*. *
KORCZYŃSKI A. Wskazówki dla wykonywania analizy elementarnej.
J A K O Ś C I O W A
ANALIZA CHEMICZNA
P O J E D Y N C Z A I Z Ł O Ż O N A
NA DRODZE SUCHEJ I MOKREJ
z 5 rycinam i w tek ście
WYDANIE DRUGIE,
z n a c z n i e z m i e n i o n e i r o z s z e r z o n e *
X' ^
V\ ^
LWÓW—WARSZAWA
KSIĄŻNICA POLSKA 1922.
I
Ji
rów n ań ” reakcje bardziej zawiłe. Analiza złożona, przedsta
wiona w postaci tablic, robi pozornie wrażenie rzeczy su
chej, może mechanicznej, wedle mego jednak doświadczenia i przekonania taką ona nie jest dla tego, kto przerobił su
miennie i ze zrozumieniem rzeczy analizę pojedynczą.
Przypuszam, że książeczka moja wobec wyczerpania ob
szernych podręczników analizy chemicznej w języku polskim, przyda się pracownikom, którzy otrzymają krótkie „vade mecum“ przy swych zajęciach, popartych zwłaszcza wyjaśnie
niami kierownika ćwiczeń.
Autor.
W Bydgoszczy, w marcu 1922,
Str.
l’rzedino\va do drugiego wydania.
Wstęp...• • • ~ I. Analiza na drodze s u c h e j ...• 8—17
1. Badanie w rurkach szklanych jednostronnie zatopionych 8
2. Badanie na węglu w płomieniu d m u c h a w k i... 11
3. Badanie w perle 1'oslorowej... 14
4. Badanie w perle b o ra k so w ej... 15
5. Badanie na blaszce platynowej chromu i manganu . . . K> 6. Zabarwienie płomienia i badanie zapomocii spektroskopu 16 II. Wykrywanie pierwiastków w związkach organicznych . . 17—20 1. Wykrywanie w ę g la ... 18
2. Wykrywanie w o d o r u ... 18
3. \Yykrywanie t l e n u ... 13
4. Wykrywanie a z o l u ... 13
5. Wykrywanie s i a r k i ... ... • -<• 6. Wykrywanie lo s lo k u ... '-0
7. Wykrywanie metali ... -0
III. Analiza na drodze m o k r e j ...• • • 1. Rozpuszczanie ciał stałych . ... 20
2. O istocie r o z tw o r ó w ... 22
ł'rzegląd katjonowych grup analitycznych... 31
Tablica rozpuszczalnoici s o l i ... 32
Wskazówki przy wykonywaniu reakcyj na drodze mokrej 33 A. Poszukiwanie jonów metalicznych łącznie z grupą amonową . 34 / ()rnj>a kaijonów: ołowiu, srebra, rtęci, bizmutu, miedzi, kadmu, arsenu, antymonu, cyny, złota, p la t y n y ... 34—42 Ćwiczenia i zagadnienia z zakresu grupy I łącznie ze szcze- góloweini przykładami analizy z ło ż o n e j...43—45 II grupa kaijonów: glinu, chromu, żelaza, cynku, manganu, niklu, k ob a ltu ...45—49 Ćwiczenia i zadania z zakresu II grupy ... ... 50
III grupa katjonów: baru, strontu, wapnia, magnezu . . . Ćwiczenia i zadania z zakresu III g r u p y ... ^ IV grupa kaijonów: amonu, sodu, potasu, l i t u ...52—
K l u c z d o b a d a n i a r o z t w o r ó w , z a w i o r a j ą c y c h j e d e n k a t j o n ...
B. Poszukiwanie anjonów w solach oraz wolnych kwasów i zasad Jony kwasu siarkowodorowego, siarkawego, siarkowego, fluorowodorowego, solnego, chlorowego, bromowodoro- wego, jodowodorowego, azotawego, azotowego, fosforo
wego, borowego, węglowego, krzemowego, chromowego, dwuchromowego, manganowego, nadmanganowego, arse- nawego, arsenowego, antymonawego; octowego, szczawio
wego, winowego, c y t r y n o w e g o ...
K l u c z d o s y s t e m a t y c z n e g o b a d a n i a a n j o n ó w z uwzględnieniem reakcyj jonów kwasowych, o których była mowa jako o 'odczynnikach...
K l u c z d o s y s t e m a t y c z n e g o b a d a n i a r o z t w o r ó w , z a w i e r a j ą c y c h a n j o n n i e o r g a n i c z n y K l u c z d o s y s t e m a t y c z n e g o b a d a n i a r o z t w o r ó w , z a w i e r a j ą c y c h a n j o n o r g a n i c z n y . . . Ćwiczenia z zakresu badania anjonów, soli, kwasów, i przy
kłady zagadnień p ra k ty c zn y c h ...
IV. Analiza złożona z krótkim w s t ę p e m ...
T a b l i c e d o a n a l i z y z ł o ż o n e j .
53—5ó 55
,55—64
6 4 - 65
65— 66
6 7 - 68
68— 6»
69—71
Jakościowa analiza chemiczna podaje metody, przy po
mocy których możemy zbadać istotę nieznanego nam ciała (analiza pojedyncza) lub też mieszaniny kilku ciał (analiza złożona).
Aby osiągnąć ten cel, przeprowadzamy zazwyczaj ba
dane ciało w związek lub kolejno w kilka związków o zna
miennych własnościach, podpadających łatwo pod nasz zmysł wzroku lub powonienia i z własności otrzymanych ciał wysnuwamy wniosek co do istoty chemicznej ciała ba
danego.
Ciała o znanej istocie chemicznej, służące w analizie chemicznej dla poznania istoty ciała badanego, które stosu
jemy wedle pewnego systemu, zowiemy odczynnikami, a prze
miany natury fizycznej lub chemicznej, wywołane przez od
czynniki — działaniami albo reakcjami.
Przedmiotem badań analitycznych mogą być zarówno pierwiastki, jak i związki chemiczne, a więc tlenki, kwasy, zasady, sole, wreszcie rozmaite połączenia organiczne, t. j.
ciała zawierające w swym składzie węgiel, najczęstszym je
dnak przedmiotem badania bywają sole kwasów mineral
nych i im też poświęcimy najwięcej uwagi.
Jakościowo możemy przeprowadzać badania dwoma sposobami, t. zw. sposobem suchym lub też mokrym. W pierw
szym wypadku badamy ciała w stanie stałym, w drugim w postaci roztworu.
Analiza na drodze suchej, najpowszechniej przez mine
ralogów stosowana, oddaje w chemji rozbiorowej ważne usługi. I tak, w wielu wypadkach wykrywa bezpośrednio istotę ciała, częściej jednak podaje wskazówki, które uła
twiają badanie na drodze mokrej, dlatego też każdy rozbiór chemiczny należy z reguły rozpoczynać analizą suchą. Bada
jąc tą drogą jakieś ciało, zważamy na zachowanie się jego pod kilku względami, które poniżej omówimy (1— 6).
1. Badanie w rurkach szklanych, jednostronnie zatopionych*).
W rurce, jednostronnie zatopionej, umieszczam małą ilość sproszkowanej substancji i ogrzewam zrazu wolno, po
tem coraz silniej, ewentualnie aż do żarzenia. Wśród tej czynności zauważyć można:
I. Pryskanie (trzaskanie): Chlorki potasowców.
II. Wydzielanie się ciał gazowych;
1. Para albo gaz, bezbarwny, bezwonny.
a) H2O woda, (osiada na zimnych częściach rurki w po
staci kropel reakcji obojętnej); w o d a k r y s t a l i z a - c y j n a , pochodząca z wodorotlenków lub m e c h a n i c z n i e z a w a r t a . Wydzielaniu się wody krystalizacyj- nej towarzyszy często zmiana pierwotnej barwy sub
*) Kurki z trudno topliwego szkła, na jednym końcu zatopione, długości około 8 cm, w świetle około 5 mm. Przed użyciem nałeży rurkę najdokładniej osuszyć przez wygrzanie w płomieniu. Reakcję ucliodza.cycli par albo gazów badamy zapomocii zwilżonych papierków lakinusowycb, zbliżając je do otworu rurki.
stancji (np. u s o l i mi e d z i , k o b a l t u , żel aza) . Nie
kiedy substancja ogrzewana w z d y m a się, a potem stapia na p r z e ź r o c z y s t ą ma s ę : ał un, b o r a n y , niektóre k r z e m i a n y w o d n e (Patrz także: ustęp VI>
b) 0 tl en. (Żarzące się drewienko zapałkowe, wprowa
dzone do otworu rurki, płonie żywym płomieniem):
t l e n k i m e t a l i s z l a c h e t n y c h , t l e n e k r t ę c i o w y , n a d t l e n k i np. Mn02, c h l o r a n y , a z o t any, n a d m a n g a n i a n y .
c) CO2 b e z w o d n i k k w a s u w ę g l o w e g o (zatlony patyczek, zbliżony do otworu rurki przestaje się żarzyć, a kropla wody wapiennej, trzymana w tern miejscu na pręciku szklanym, bieleje); niektóre w ę g l a n y lub z w i ą z k i o r g a n i c z n e .
2. Gaz bezbarwny, woń mający.
ay SO2 - ^ b e z wo d n i k s i a r k a w y . (Woń palącej się siarki, dusząca; gaz ten nie podtrzymuje palenia; kro
pla roztworu KMn()4, trzymana na pręciku szklanym u ujścia rurki traci swą czerwoną barwę: s i a r c z y n y i n i e k t ó r e s i a r c z a n y .
ńy Nllg a m o n jak. (Woń do łez pobudzająca; reakcja zasadowa (badaj czerwonym papierkiem lakmusowym !);
pręcik szklany, zamaczany w kwasie HCl i zbliżony do uchodzącego gazu, osnuwa się białemi dymami): s o l e a m o n o w e .
cj HgS s i a r k o w o d ó r . (Woń zgniłych ja j; reakcja kwa
śna : bibuła, napojona octanem ołowiawym, czernieje pod wpływem uchodzącego gazu): s i a r c z k i , zwłaszcza wilgotne.
3. Gaz barwny, właściwej woni*).
a) brunatny (“=brom). (Barwi papierki, napojone roztwo
rem kleiku skrobiowego, na żółto-bronzowo): niektóre b r o m k i .
b) żółto-brunatny. ( T l e n k i a z o t u NOg, N.2O;,). (Nie barwi papierków napojonych kleikiem skrobiowym);
a z o t a n y i a z o t y n y metali ciężkich np. Pb(NOa)2.
*) Szczególnie wyraźnie występują niżej przytoczone reakcje, jeżeli do badanej próbki dodamy pewną ilość siarczanu jednopolaso-
wego, KUSO,.
c) żółto-zielony (Cl == chl or). (Wybiela papierki lakmu
sowe): niektóre c h l o r k i .
dj fiołkowa para (J = jod). (Barwi papierki napojone kle- ikiem skrobiowym niebiesko. Na zimnych ścianach rurki zobaczę zapomocą lupy kryształki jodu): jo d lub niektóre j o d k i .
III. Powstawanie wzniosu (sublimatu):
. Wznios biały,
Po zwilżeniu go roztworem sody ż r ą c e j (NaOH):
a) nie zmienia swej barwy:
topi się i ulatnia : 1 1 e rt e k a n t y m o-
n a w y (Sb.jOj)
b) zmienia barwę:
a) przybiera barwę czarną; jest lotny bez topienia: c h 1 o- r e k r t ę c i a w y (P&Cla)
jó) przybiera barwę żółtą; topi się, a po
tem ulatnia: c h l o r e k r t ę c i o w y (llgCl.,)
wznios ulatnia się bez topienia:
a) ogrzany z NaOH daje woń NH^: s o- 1 e a m o n o we, jd) ogrzany na węglu
z Na^CO^ — daje woń czosnku : 1 1 e- n e k a r s e n a w y (AS2O3)
2. Wznios żółty, topiący się przed ulotnieniem.
a) przy rozcieraniu pręcikiem szklanym czerwienieje: j o- dek r t ę c i o w y (Hgla).
b) przy ogrzewaniu na węglu z NajCOg wydaje woń czosn
kową: t r ó j s i a r c z e k a r s e n u (AsjSj).
3. Wznios brunatno - żółty (krople), po oziębieniu — żółty, zapalony płonie niebiesko i wydaje woń SO2: s i a r k a (S).
//. Wznios szary lub stalowo-czarny,
a) przy rozcieraniu czerwienieje: s i a r c z e k r t ę c i o w y (HgS).
b) w postaci drobnych kuleczek (badaj lupą!): r t ę ć np.
z amalgamów.
c) w postaci zwierciadła błyszczącego: a r s e n (As).
IV. Ciało zmienia przy ogrzewaniu swą pierwotną barwę*).
1. Barwa pierwotna bi a ł a , przy ogrzewaniu — ż ó ł t a , po oziębieniu — biała: t l e n e k c y n k o w y (ZnO).
*) Zmianę barwy powoduje w wielu wypadkach wydzielanie się wody krystalizacyjnej. Ten fakt należy tutaj uwzględnić.
2. Barwa pierwotna bi ał a, przy ogrzewaniu b r udno- ż ół t a , po oziębieniu— żółta: d w u t l e n e k c y n y (Sn02).
3. Barwa pierwotna b i a ł a lub i nna, przy ogrzewaniu ciało żarzy się, po oziębieniu występuje barwa c z a r n a : s ubs t . o r g a n i c z n e * ) lub CuO.
4. Barwa pierwotna żółta, przy ogrzewaniu c z e r wo n a , po oziębieniu ż ó ł t a : t l e n e k o ł o w i a w y (PbO).
5. Barwa pierwotna b r u n a t n a , przy ogrzewaniu c z a r n a , po oziębieniu b r u n a t n a : t l e n e k ż e l a z o w y (Fe^Os).
6. Barwa pierwotna c z e r w o n a , przy ogrzewaniu c z a r n a , po oziębieniu c z e r w o n a : t l e n e k r t ę c i o w y (HgO).
7. Barwa pierwotna c z e r w o n a , przy ogrzewaniu ż ó ł t a , po oziębieniu c z e r w o n a : j o d e k r t ę c i o w y (HgJ.).
V. Ciało nie zmienia swej barwy: BaSO^, BaCOj, CaO i w. i.
VI. Ciało daje stop przeźroczysty: s o l e m e t a l i a l k a l i c z n y c h .
2. Badanie na węglu w płomieniu dmuchawki.
Reakcje, zachodzące w analizie dmuchawkowej, pole
gają zazwyczaj na utlenianiu lub redukcji.
Do celów redukcji lub utlenienia używamy w analizie suchej dmuchawki, zapomocą której poddajemy badane ciało wysokiej temperaturze w płomieniu odtleniającym lub utle
niającym.
a) Płomień utleniający obfituje w tlen, a odznacza się tern, że nie świeci czyli jest ciemnym. Uzyskujemy go, wpro
wadzając koniec dmuchawki do wnętrza płomienia (mniej więcej do Ys jego szerokości), przyczem dmuchamy silnie i jednostajnie. (Ryc. 1.)
b) Płomień odlleniającij (redukujący) otrzymujemy, zbliżając koniec dmuchawki do brzegu płomienia i wprowa
dzając jednostajny, ale słaby prąd powietrza. (Ryc. 2.)
*) C, który powstaje ze zwęglenia substancji organicznej, należy odróżnić od CuO: C na powietrzu możemy spalić; CuO zaś rozpusz
czony w kwasie IINOj przybiera barwę niebieską lub zieloną.
Badane ciało wielkości grochu umieszczamy w dołku wydrążonym w węglu drzewnym, kierując na nie odpowie
dnio działający płomień. W pierwszym wypadku (a), ciało
ma być objęte nieświecącą częścią płomienia, bogatą w tlen, w drugim zaś częścią świecącą, obfitującą w rozżarzone cząstki węgla. Tym właśnie, cząstkom węgla zawdzięczamy działanie redukcyjne. W razie potrzeby dla .uniknięcia roz
pylenia się substancji zwilżam ją małą ilością wody.
Sztuki iiinieiętnego dmuchania nabyć można po pewnym czasie.
Dmuchać należy lvm zapasem powietrza, który gromadzimy w jamie ustnej przy nieco wydętych policzkach. Oddychać wyłącznie nosem,
nie męcząc pluć. , •, .
Jako wstępne ćwiczenia przerób dokładnie następujące zadania . 1. Ogrzewaj w odtleniającym (redukującym) płomieniu dmu- cbawki PbO (glejtę), aż uzyskasz kulkę t. zw. ziarno, będące stopio
nym ołowiem: PhO-j-ćl--'
2. W podobny sposób ogrzewaj Pb:j04 nninję). Wskutek częścio
wej redukcji przecliodzi Pb.O^, ciało barwy czerwonej - w PbO. Przy dalszem ogrzewaniu PbO uzyskujemy, jak poprzednio, metaliczny I b.
3. Otrzymany poprzednio ołów, ogrzewaj w utleniającym pło
mieniu dmucbawki, aż uzyskasz PbO. (l tlenianie).
/. Ogrzewanie ciała bez dodatku sody (Na^COsJ- A. W y b u c h wśród zjawiska światła: azotany, chloran}.
B. P r y s k a n i e (trzaskanie): chlorki potasow'ców np.NaCl.
C. C i a ł o si ę s p a l a : Węgiel (związki organiczne) lub ^ siarka.
I). C i a ł o t o p i s i ę i w s i ą k a w w ę g i e l : sole potasow- ców; borany i ałuny (te ostatnie pęcznieją, a potem się topią).
,K. (-ialo, po poprzedniem topieniu się lub bez tego, t wo - r z y b i a ł ą masę, będącą odpow'. tlenkiem. Masę tę
zwilżam małą ilością a z o t a n u k o b a l t a w e g o [Co(N()3)j] i ponownie ogrzewam, bacząc na występu
jącą barwę. Tworzy się;
a) masa nieprzeźroczysta 1. niebieska: połączenia glinu, fo
sforany wapniowców, niektóre krzemiany.
2. zielonawa; połącz, cynku, an
tymonu.
3. cielista: połączenia magnezu.
4. szara: połącz, baru, strontu, wapnia (świecą przy ogrze
waniu).
b) masa szklista niebieska; fosforany, krzemiany lub bo
rany potasowców.
b". C i a ł o z m i e n i a s w ą b a r w ę ; Patrz badanie w rur
kach — str. 10 i 11; IV.
G. C i a ł o z a b a r w i a p ł o m i e ń dmuchawkowy’ ), zwłasz
cza po zwilżeniu kwasem solnym;
a) żółto; połączenia sodu.
b) fiołkowo:
c) niebiesko-zielono;
d) zielono;
e) czerwono:
/■ y pomarańczowo:
potasu..
miedzi, boru i baru.
strontu i litu.
wapnia.
//. Ogrzewanie ciała z dodatkiem bezwodnej sody (Na,CO,)'V-
A. W oń c z o s n k o w a : Połączenia arsenu.
B. Ż ó ł t a w o - b r u n a t n a mas a. Niestopioną masę kładę na blaszkę lub monetę srebrną’ ” ), zwilżam ją kroplą wody i po kilku minutach usuwam przez zmycie wodą. *) **)
*) Zabarwienie płomienia występuje wówczas, gdy mamy do czy
nienia z połączeniami łatwo lotnemi, a takiemi są przedewszystkiem chlorki.
**) Jeżeli badanem ciałem jest metal albo tlenek, dodatek sody nie ma celu.
Reakcja polega na przeprowadzeniu badanego związku w odp.
węglan i siarczan, siarczyn lub siarczek sodowy. Siarczan i siarczyn, dzięki redukującej własności węgla, przechodzą w siarczek sodowy
IM
Jeżeli na miejscu zwilżonem utworzy się wyraźna czarna plama (AgaS), mamy do czynienia z ciałem, które za
wiera s i a r k ę ( s i a r c z k i , s i a ' r c z y n y , s i a r c z a n y ) . C. Z i e l o n a ma s a : połączenia chromu.
D. N a l o t b e z z i a r n a m e t a l i c z n e g o :
a) żółty na gorąco, na zimno biały: połącz, cynku (Zn)
b) żółto-brunatny kadmu (Cd)
c) biały, bardzo łatwo lotny (woń c z o s n k o w a ) ... ...
d) biały, bardzo łatwo lotny
E. N a l o t i z i a r n o m e t a l i c z n e : a) cytrynowy, na zimno siarczano-żółty bj pomarańczowy, „ żółty:
cj żółtawy, „ biały:
d) niebieskawo-biały „ biały:
F. Z i a r n o m e t a l i c z n e be z n a l o t u lub ł u s e c z k i , które należy oddzielić od cząstek węgla przez kilka
krotne przemycie wodą, czasem wyciągnięcie magne
sem (scyzoryk namagnesowany przyciąga Fe, Ni, Co):
a) ziarno żółte rozp. w wodzie król.: . . . Au b) „ białawe, „ w HNO3 (reakcja z HCl: osad biały) Ag-
c)
„
czerwone (ew. łuseczki) rozp. w HNO3 barwą nieb.: Cu d) łuseczki czarne: a) rozpuszczalne w HCl Fe, M, Co(i) nierozpuszczalne w HCl . Pt arsenu (As) sole amonowe ziarno klepalne Pb
„ kruche Bi
„ klepał ne Sn Sb
3. Badanie w perle fosforowej.
Na druciku platynowym, zgiętym na końcu w kółeczko, umieszczam’ ) kąwałeczek kwaśnego fosforanu sodowo-amo- nowego (NaNHj . HPOj+4H2O) i topię w utleniającej prze
strzeni płomienia tak długo, aż otrzymam zupełnie przeźro
czystą perłę. Na perłę nabieram maleńką ilość badanego ciała i ponownie ogrzewam w odpowiedeio działającym pło- *) (NaaS), który ze srebrem w obecności wody tworzy AggS, ciało barwy czarnej. Wzór: BaSOj + NagCOs = IłaCOs + NaaSO*; Na^SOj + 4C = NaaS + 4CO; Na.^S -1- 2Ag + 2II2O = AgjS --f- 2NaOII + Hj.
*) Ponieważ krystaliczny fosforan sodowo-amonowy łatwo spada z drucika, należy go wprzód wyprażyć w tygielku i uzyskany mela- fosforan sodowy użyć do sporządzania perły.
mieniu dmuchawki lub płomienia palnika. Przy ogrzewaniu przechodzi fosforan sodowo - amonowy w metafosforan so
dowy, NaP03[NaNH4 . HPO» = NaPO, + NH, + H^O], który z tlenkami pewnych metali tworzy znamiennie zabarwione połączenia.
Tak np. z Cr203 otrzymujemy szmaragdowe zabarwioną perłę, będącą ortofosforanem sodowo-chromowym [SNaPOj -f- CrgOj = NajCr^
(POłlsl; połączenia miedzi barwią perłę fosforową w płomieniu utle
niającym — zielono ew. niebiesko-zielono [NaCuPOj], w płomieniu zaś odtleniającym, zwłaszcza na zimno, przybiera perła barwę czerwoną od zredukowanej miedzi [NaCuPO, + C = NaPOj -f Cu - f CO] i t. d.
Perła fosforowa w płomieniu
u t l e n i a j ą c y m o d t l e n i a j ą c y m na gorąco: na zimno:
1. żoł.-brun.-czer. pranie bezbarw.
2. ametystowa (fiołkowa) 3. czerwona żółtawa 4. żółtawo-czerw. szmaragd.
5. niebieska
6. zielona nieb.-ziel.
7. — —
na gorąco : na zimno:
czerwonawa żółtawo-czerw.
bezbarwna czerwono-szara:
żółtawo-czerw. szmaragdowa:
niebieska:
prawie bezbarw.- brunatno-czerw.
szara:
8. W stopionej perle pływają drobne cząstki krzemionki ( s z k i e - 1 e t k r z e m i o n k o w y ): ... SiO-^ lub krzemiany.
UWAGA: Reszta tlenków metalicznych albo wcale nie zabarwia perły, albo, jak tlenki wapniowców, robi ją nieprzeźroczystą.
Fe Mn Ni Cr Co Cli Pb, Ag
4. Badanie w perle boraksowej.
Perłę boraksową otrzymujemy, stapiając w kółeczku drucika platynowego pyroboran sodowy (NagB^Oj + lOH^O), który w stanie bezwodnym rozpuszcza różne tlenki metali
czne, tworząc z niemi odpowiednie metaborany t. j. sole kwasu HBO2, znamiennie zabarwione. Tak np. sole mie
dziowe dają w płomieniu utleniającym metaboran miedziowy Cu(B02)2 barwy zielonej łub niebiesko-zielonej, w płomieniu odtleniającym następuje redukcja metaboranu miedziowego i wydzielenie się miedzi, co wywoływa zmianę pierwotnej barwy.
Perła boraksowa w płomieniu
u t l e ni a j ą c y m o (1 11 e n i a j ą c y m na gorąco : na zimno :
1. brun.-czerw. żółtawa 2. ametystowa czerw.-fiołk.
3. fiołkowa czerw.-brunat.
4. żółta szmaragdowa 5. niebieska
6. zielona nieb.-zielona
na gorąco: na zimno:
zielono-żółta zielona: Fe bezbarwna bezb. lub różowawa: Mn
źółtawo-szara: Ni zielonawa szmaragdowa: Cr
niebieska: Co
bezbarwna brun.-czerw.: Ca
■szara: Pb, Ag 8. W stopionej masie s z k i e l e t k r z e m i o n k o w y : SiOj lub krze-
mianij.
5. Badanie na blaszce platynowej chromu i manganu.
Celem zbadania obecności chromu lub manganu mie
szamy badane ciało z podwójną ilością odwodnionego wę
glanu sodowego (sody) i małym dodatkiem azotanu potaso
wego (saletry), a następnie topimy tę mieszaninę na blaszce platynowej:
aj stop zielony od N ajM n 0 4... Mn ...Cr
bj żółty Na,CrO,
Np. aj MnOg + Na^COs + 0 = NajMnOj zielony + COj bJ 2Crj03 + 4Na2C03 + 30.j= 4NajCr04 (żółty) + 4 0 0 , .
6. Zabarwienie płomienia i badanie zapomocą spektroskopu.
Badane ciało zwilżamy stęż. HCl (celem przeprowadze
nia w łatwo lotny chlorek), poczem wprowadzamy je w oczku drucika platynowego, poprzednio dokładnie wyża
rzonego, do nieświecącej części płomienia. Barwi ono pło
mień :
szkarłatnie: karminowo; pomarańczowo; ziełono:
Sr L i Cu Cu,
żółto-zielono ; żółto; fiołkowo:
B a Na K i sole amonowe (NH4).
W powyższem zestawieniu znak chemiczny oznacza wogóle związek wymienionego pierwiastka.
Dla wykazania zabarwienia fiołkowego (K), które przy
krywa czyli „maskuje“ zabarwienie żółte, pochodzące od rozpowszechnionych połączeń sodu, patrzymy na płomień przez szybkę ze s z k ł a n i e b i e s k i e g o czyli kobaltowego łub też przez naczynie szklane, napełnione wodnym roztwo
rem indyga. W razie obecności soli potasowych zobaczymy wówczas czerwone zabarwienie płomienia.
Przy pomocy widma emisyjnego odróżnić możemy wiele pierwiastków, nieraz kilka obok siebie, obserwując za- pomocą s p e k t r o s k o p u położenie łinij w odpowiednich częściach widma według skali widmowej (ryc. 3).
N a 800 a
I I
p
11
a p
. 1 1
B a ó y p
I I I lim I I I 1 llll
P 7 a p
I I U l i I I I I llll 1
B a y b p
I I I lim I I I I I I m m l l l l II
L i Ca S r
B a Ryc. 3.
W tym celu wprowadzamy na pręciku platynowym ba
daną sól do części nieświecącej płomienia gazowego i skiero
wujemy przyrząd na zabarwiony płomień.
II. Wykrywanie pierwiastków w związ
kach organicznych.
z pośród badań związków organicznych, stanowiących specjalny dział prac anałityczno-syntetycznych, zajmiemy się wykrywaniem pierwiastków w substancji organicznej czyli t. zw. jakościową a n a l i z ą e l e m e n t a r n ą .
A n a liz , chem iczna. ^
Substancję, którą podejrzewam, że może być organi
czną, t. j. w której mamy wykryć węgiel, jako istotny składnik każdego związku organicznego, poddaję niżej wymienionym badaniom. W badaniach tych podamy nadto sposoby wyka
zywania wodoru, tlenu, azotu, siarki i fosforu.
* 1. Wykrywanie węgla.
a) Wiele ciał organicznych p r z y p r a ż e n i u w r u r c e szklanej ulega z w ę g l e n i u . Do takich ciał należy np. cu
kier, mąka i i.
b) Badaną substancję, (np. alkohol, parafinę, białko, mocznik), mieszam ze sproszkowanym t l e n k i e m m i e d z i o
w y m (CuO), wsypuję do pro
bówki, dosypuję warstwę CuO bez dodatku substancji, zatykam korkiem z rurką odprowadza
jącą (ryc. 4), której koniec po
grążam w probówce z wodą wa
pienną, Ca(()H)2, poczem ogrze- W'am naprzód wierzchnią warstwę CuO, przechodząc zwolna do war
stwy dolnej. Wywiązujący się CO2 w y w o ł y w a z m ę t n i e n i e (CaCOs) w o d y w a p i e n n e j , COi + Ca(OH).2 ~ CaCOs + H^O, w probówce zaś znajdziemy c z ą s t k i mi e dz i .
2. Wykrywanie wodoru.
Powyżej opisana reakcja, t. j. ogrzewanie bezwzględnie s u c h e j s u b s t a n c j i z wolnym od wilgoci t l e n k i e m m i e d z i o w y m (CuO), służy do wykazania wodoru, albo
wiem na zimnych częściach probówki osiędą k r o p l e w o d y , w skład której wchodzi wodór.
Celem wysuszenia substancji, zależnie od jej natury, bądź to ogrzewamy ją w suszarce powietrznej do tempera
tury wyższej, aniżeli 105® C, bądź też pozostawiamy na sze
reg godzin w ekssykatorze nad kwasem siarkowym; z cieczy.
jak np. z alkoholu, benzyny, terpentyny, odbieramy wodę przez wstrząsanie z bezwodnym siarczanem miedziowym (CuSOj), z bezwodnym chlorkiem wapniowym CaCl^ i t. p.
3. Wykrywanie tlenu.
Metody bezpośredniej dla stwierdzenia tlenu, jako skład
nika chemicznego w związkach organicznych, nie posiadamy.
O obecności tego pierwiastka w wielu razach świadczy w y- d z i e l a n i e si ę Ha O podczas prażenia bezwzględnie suchej substancji, oczywiście bez żadnych dodatków, z których mógłby pochodzić tlen.
4. Wykrywanie azotu.
1. Wiele ciał organicznych (jako przykład: białko, róg, ser) podczas prażenia na blaszce platynowej wydziela w o ń s p a l o n y c h pi ór . Woń ta świadczy o azocie jako skład
niku ciała badanego.
2. Niektóre substancje (jako przykład: ciała, wymienione ad 1, nadto mocznik i i.) przy ogrzewaniu z w a p n e m so- d o w a n e m wydzielają a m o n j a k, związek, który łatwo poznać po woni, oddziaływaniu zasadowem i innych reak
cjach na drodze mokrej (patrz tablica grupy IV).
3. Najpewniej wykrywa się azot w badanej substancji przez przeprowadzenie go w c y j a n e k s o d o w y (NaCN), a następnie w żelazocyjanek żelazowy Fe4[Fe(CN)e]3 czyli b ł ę k i t pr us ki .
Powyższą reakcję wykonywa się w sposób następujący ; W małej probówce stapiam badane ciało (np. roztarty groch, mocznik i t. p.) z kawałeczkiem s o du m e t a l i c z n e g o , go
rącą probówkę wrzucam do zlewki z zimną wodą (około 10 cm®), przyczem probówka pęka. Do przesączonego roz- czynu dodaję kilka kropli rozczynu s i a r c z a n u ż e l a z a w e g o (FeSO^), nieco na powietrzu u t l e n i o n e g o , a więc zawierającego siarczan żelazowy, oraz kilka kropli rozczynu s o d y ż r ą c e j (NaOH), gotuję nieco i wpuszczam kilka kro
pli k w a s u s o l n e g o (HCD. O ile powstanie niebieski osad — substancja badana zawierała azot.
■Mm
L
5. Wykrywanie siarki.
Badaną substancję (np. mięso, ser, cebulę, jaja) prażę,, jak przy wykrywaniu azotu, ze s o d e m m e t a l i c z n y m , prażonkę umieszczam na blaszce srebrnej lub monecie z tego metalu i zwilżam ją wodą. C z a r n a pl ama, będąca AgjS, świadczy o obecności S w badanej substancji.
6. Wykrywanie fosforu.
1. Substancja organiczna, zawierająca fosfor (np. żółtko jaja), prażona ze s o d e m m e t a l i c z n y m , po zwilżeniu wodą wydziela gazowy PHg o znamiennej woni (gaz trujący!).
2. Badane ciało (przykład: sproszkowana kość) ogrze
wam z mieszaniną b e z w o d n e j s o d y (Na.,C03) i a z o t a n u p o t a s o w e g o (KNO3), jako środka utleniającego, prażonkę ługuję małą ilością wody, zaprawiam stęż. kwasem azoto
wym (HNO3) i dodaję rozczynu m o l i b d e n i a n u a m o n o we go, (NH J2M0O4, przyczem po pewnym czasie powstaje żółty krystaliczny osad [12 M0O3. (NH,).,. PO4] w myśl równania : H,P04 + 12 (NH4)2 M0O4 + 21 HNO3 - (NH4)3 PO4 .12 M0O3 + 21(NH4)N03 + I2H3O.
7. Wykrywanie metali.
Badaną substancję p r a ż ę zrazu w przykrytym tyglu porcelanowym albo platynowym, a następnie po zdjęciu przykrywki. (Do doświadczenia użyj słomy, drewna, ziarn pszenicy i t. p.). W uzyskanym p o p i e l e , który należy prze
prowadzić w roztwór, wykrywa się pierwiastki metaliczne na drodze mokrej, co będzie przedmiotem dalszej nauki.
III. Analiza na drpdze mokrej.
1 . Rozpuszczanie ciał stałych.
Mając do badania roztwór, określamy jego barwę, re
akcję, poczem przystępujemy do właściwego rozbioru.
Ciała stałe, które mamy badać na drodze mokrej, mu
szą być przeprowadzone w roztwór, przyczem w wyborze- rozczynnika należy się trzymać następującego porządku:
1 Część badanego ciała, ile możności sproszkowanego przez utarcie w możdzierzyku porcelanowym, ew. agatowym staramy się rozpuścić w probówce naprzód w wodzie zimnej, następnie w gorącej, t. j. przy ogrzewaniu. Ciała, które cał
kowicie rozpuszczają się dopiero w wodzie gorącej, a po oziębieniu roztworu przechodzą z powrotem w stały stan skupienia, uważamy za nierozpuszczalne w wodzie i badamy je wedle wskazówki 5-tej. (Takiem ciałem jest np. PbCl ).
Czy ciało rozpuściło się częściowo w wodzie lub nie, ba
damy w ten sposób, że kilka kropli domniemanego roztworu, przesączonego, odparowujemy na blaszce platynowej.
2. Jeżeli woda nie nadała się do rozpuszczenia bada
nego ciała, stosujemy następny rozczynnik, a mianowicie zrazu rozcieńczony kwas solny (HCl), a następnie stężony, na
przód na zimno, a potem przy ogrzewaniu, unikając zawsze nadmiaru kwasu. Przy rozpuszczaniu ciał w kwasach zwa
żamy na jakość wywiązujących się gazów, jak np. CO^, H^S, SO2, Cl, Br, J, tlenków azotu... (te ostatnie zwłaszcza two
rzą się przy rozpuszczaniu przeważnej ilości metali), gdyż gazy te naprowadzają nas na wykrycie istoty ciała. W pe
wnych razach zauważyć można wydzielanie się ciała stałego, które może być kwasem borowym lub krzemowym, co nie
trudno wykryć badaniem na drodze suchej (zabarwienie pło
mienia; skielet w perle fosforowej lub boraksowej). Nadtlenki manganu i chromu wydzielają z HCl wolny chlor.
3. Jeżeli użycie dwu poprzednich rozpuszczalników nie doprowadziło nas do pożądanego celu, stosujemy kwas azo
towy (HNO3), rozcieńczony, potem stężony.
4. Ostatnim rozczynnikiem jest woda królewska, t. j. mie
szanina 1 części kwasu azotowego stężonego i 3 części stę
żonego kwasu solnego; stosujemy ją wśród ogrzewania. Roz
puszcza ona Au, Pt, pewne siarczki i t. d.
O ile do rozpuszczenia badanego ciała użyto stężonych kwasów lub wody królewskiej, należy roztwór odparować na łaźni wodnej do suchości celem odpędzenia nadmiaru kwasu, pozostałość rozcieńczyć w wodzie i badać jak roz
twór wodny.
Kwas solny i woda królewska przeprowadzają badane ciała w chlorki, kwas azotowy — w azotany.
5. Ciała, których nie rozpuszcza ani woda ani kwasy, na
leży przeprowadzić w roztwór następującemi sposobami:
aj Jeżeli analiza na drodze suchej wykazała o b e c n o ś ć p o ł ą c z e i ? g l i nu, c h r o m u l u b ż e l a z a , stapiamy w tyglu platynowym sproszkowaną próbkę na niebar- dzo silnym ogniu z ośmiokrotną ilością siarczanu jedno- potasowego (KHSO,), poczem stopioną masę rozpusz
czamy w wodzie, do której w razie potrzeby dodano jeszcze kilka kropel HCl. W tych warunkach przecho
dzą wymienione połączenia w odpowiednie siarczany, rozpuszczalne w wodzie. Przykład:
Al,O,, + 6KHSO* - A1,(S(),)3 + 3K,S(), -+ 3H,().
h) W e w s z y s t k i c h i n n y c h w y p a d k a c h , szczególnie zaś w razie poprzedniego wykrycia połączeń siarki, pra
żymy w tygielku porcelanowym lub platynowym ba
dane ciało z mniej więcej pięciokrotną ilością węglanu sodowo-potasowego (NaKCOj) lub mieszaniny węglanu sodowego i potasowego, poczem uzyskany stop ługujemy gorącą wodą. Część rozpuszczoną (roztwór) oddzielamy przez sączenie od części nierozpuszczonej, którą dokła
dnie przemywamy wodą zapomocą tryskawki. Przesącz zawiera reszty kwasowe, osad zaś na sączku jest wę
glanem metali. Węglan ten rozpuszczamy w HNO3 lub HCl i w roztworze, rozcieńczonym odpowiednią ilością wody, poszukujemy metali. Przykłady reakcyj:
1. BaSO^ + NakcO;, = N aKSO , + B a C O j;
BaCO, -ł- 2HC1 = BaCl, + H, 0 + CO,.
2. 2AgCl + NaKCO, = NaCl + KCl + Ag, + CO, + O.
W tej reakcji osadem jest srebro (Ag,), które jest roz
puszczalne w kwasie azotowym rozcieńczonym.
2. O istocie roztworów.
Wedle leorji dysocjacji elektrolilycznej Arrheniusa wszel
kie elektrolity (kwasy, zasady, sole) w roztworach wodnych, a także w stanie stopionym, są w mniejszym lub większym stopniu rozłożone czyli zdysocjowane na atomy lub też grupy atomów, elektrycznie naładowane. Ow"^e części składowe elek
trolitów, czyli jony, poruszają się swobodnie w^śród drobin
rozczynnika (HgO), elektrycznie prawie zupełnie obojętnych.
J o n y p i e r w i a s t k ó w m e t a l i c z n y c h , nadto jo n a m o n o w y (NH,), znajdujący się w roztworach wodnych soli amonowych, tudzież w o d ó r , jako cząstki, zaopatrzone w do
datnie ładunki elektryczne, podążają podczas elektrolizy do bieguna ujemnego czyli katody i z tego powodu nazywają się katjonami. Jony z ujemnemi ładunkami elektrycznemi, po
dążające podczas elektrolizy do bieguna dodatniego czyli anody, nazywamy anjonami. Anjony stanowią j o n y c h l o r o w c ó w , j o n y s i ar ki , wogóle r e s z t y k w a s o w e i z a sadowe*) . Podobnie jak pierwiastki, posiadają też i jony swą barwę, powinowactwo do innych jonów, swą warto
ściowość, własności fizjologiczne i t. d.
Katjony zaznaczamy, pisząc obok znaku chemicznego atomu metalu, grupy amonowej lub wodoru, znaki lub kropki, przyczem liczba krzyżyków lub kropek w}Taża war
tościowość danego katjonu. Tak np. Ca + + lub Ca" wyraża nam katjon wapnia, zaopatrzony w dwa dodatnie ładunki elektryczne, dwuwartościowy. Dla oznaczenia charakteru anjonowego piszemy obok reszty kwasowej lub zasadowej znaki „— “ lub przecinki w liczbie, odpowiadającej warto
ściowości anjonu, a więc Cl— lub Cl’ (jako reszta kwasu H CP), S--- lub S” (jako reszta kwasu OH— lub OH’ (jako reszta zasad Na’OH’, NHj'OH’) i t. p.
Jony, omawiane w podręczniku.
W a r t o ś c i o w o ś ć ' ! K a t j o n y A n j o n y
J e d n o - w a r t o ś c i o w e
II* ( w k w a s a c h i s o l a c h k w a ś n y c h ^ L i- , N a -, K -, N H4-, A g - , l i g -
O H ’ ( w z a s a d a c h i s o la c h z a s a d o w y c h )
Cr, B r ’ , 1’ , C IO 3 ’ , N O 2 ’ , N O 3’, M n0 4’ , H C0 3’ D w u -
w a r t o ś c i o w e
C a --, S r - , B a - , M g - , Z n - - , C d - , H g - H g - , H g - , C u - , F e - , C o - , N i--, M n - , S n -
S ” , S O 3 ” , S O ł ” , C O 3 ” , C r0 4” , C2O 7” , C2O4” , S i0 3”
T r ó j w a r t o ś c i o w e
A s - , S b - , B i - , A1- , C r — , F e —
A s O s ’ ” , A S O 4 ’” , S b O s ” ’ , B O 3 ’ ” , P O 4 ” ’
C z t e r o -
w a r t o ś c i o w e S n - — S i O , ” ”
*) Przez r e s z l g k w a s o w ą rozumiemy lę część drobiny kwasu, która pozostanie po odjęciu od niej odpowiedniej liczby ato
mów wodorowych o charakterze katjonowym. Np. SO4" jest resztą kwasu II2SO4. R e s z t ą z a s a d o w ą jest zawsze grupa wodorotlenowa czyli hidroksylowa OH’, pozostająca po odjęciu metalu z jego wodoro
tlenku. Np. KOII — K - Oir, NII4OII — NII4 = o ir .
Istnieje zasadnicza różnica między jonami, a nieelektry- cznemi atomami, względnie drobinami pierwiastków. Tak np drobiny chloru gazowego mają barwę żółto-zieloną, działają zabójczo na organizmy żywe, natomiast jony chlorowe są bezbarwne i nietrujące, a nawet niezbędne przy trawieniu.
Pobieramy je codziennie w pokarmach w postaci roztworów soli kuchennej, które, podobnie jak kwas solny i wszelkie chlorki rozpuszczalne w wodzie, zawiera w roztworach wolne jony chloru (Cl’). Anjony chloru, zawarte np. w roz- czynie soli kuchennej, zetknąwszy się z katjonami srebra (Ag ) w rozczynie wodnym azotanu tego pierwiastka (Ag NO,’), działają w ten sposób, że elektrycznie dodatnie Ag' tworzą z elektrycznie ujemnemi jonami Cl’ biały chlorek srebra AgCl, elektrycznie obojętny, który opada pod postacią nie
rozpuszczalnego w H2O, natomiast rozpuszczalnego w amo- njaku osadu czyli strątu. Reakcję tę wyraża nam równanie:
Na-Cr + Ag'N03’ Na-NOs’ + AgCl.
Jeżeli będziemy działali roztworem azotanu srebra na kwas solny lub jakiekolwiek chlorki rozpuszczalne w wodzie, jak np. KCl, MgCla, BaCla, CuClj i t. d., wynikiem reakcji bę
dzie zawsze nierozpuszczalny w wodzie, natomiast rozpusz
czalny w amon jaku chlorek srebra, obok odpowiedniego azo
tanu, który ulega dysocjacji. Ogólnie zatem możemy powie
dzieć, że jon srebra (Ag) jest odczynnikiem, wykazującym jon chloru (Cl’), przyczem obojętną jest rzeczą, czy jon chlo
rowy pochodzi z kwasu solnego, czy jakiegokolwiek chlorku, byle ten chlorek był w stanie zdysocjowanym. Ogólne rów
nanie dla powyższej reakcji będzie następujące:
Cr + Ag+ - AgCl.
w podobny sposób możemy stwierdzić, że jon baru (Ba-) jest odczynnikiem dla jonów S0^ \ występujących za
równo w kwasie siarkowym (H2SO,”), jak i we wszelkich siarczanach rozpuszczalnych w HgO, albowiem tworzy on z niemi biały nierozpuszczalny ani w wodzie, ani w kwa
sach siarczan barowy, BaS04:
Ba++ + SO4” - BaSO,.
Przy pomocy powyższej reakcji, t. j. przy pomocy bez
barwnego jonu Ba ", stwierdzać będziemy jony SOj” w bez-
25 barwnych rozczynach Na^SO*, Al^CSO^),, K^SO, ii., jak np w czerwonym od czerwonych jonów (Co-) rozczynie siar
czanu kobaltawego (€0804)3, niebieskim rozczynie siarczanu miedziowego (CuSOJ, zawdzięczającego swą barwę niebie
skim jonom miedzi (Cu-) i t. d
Widzimy z powyższych danych, że jony przedstawiają samodzielnie istniejące i działające jednostki, wogóle można powiedzieć, że wszelkie reakcje, zachodzące w rozczynach wodnych, są reakcjami jonów.
O tern, czy pewien odczynnik (np. Ba"Gl2’) strącił w zupełności dane jony (w ostatnim przykładzie — jony SO4”), przekonać się można, zlewając część cieczy wraz z osadem na sączek i poszukując w prze
sączu badanego jonu tym samym odczynnikiem. O ile powstanie osad, świadczyć on będzie o istnieniu poszukiwanych jonów, w razie prze
ciwnym — strącenie ich było zupełne.
Osady przemywamy na sączku przy pomocy tryskawki, przez co otrzymuje się je w stanie zupełnej czystości. Jak długo należy prowa
dzić czynność przemywania osadu — odpowie nam na to negatywna reakcja jonów, od których pragniemy uwolnić dany osad.
Ażeby wniknąć nieco głębiej w istotę reakcyj jonowych, przerobimy kilka doświadczeń, z których wysnujemy odpo
wiednie wnioski.
1. Do roztworu wodnego c h l o r a n u p o t a s o w e g o (KCIO3), a więc soli, w której drobinie istnieje „pierwiastek" chlor, dodajemy kilka kropel rozczynu wodnego azotanu srebra (Ag^NOj'), jako odczyn
nika, wykazującego „jony" chloru: reakcja wypadnie negatywnie czyli j o n ó w c h 1 o r u n i e w y k a ż e m y. Prażmy jednak s u c h y c h l o r a n p o t a s o w w probówce, badając równocześnie wydzielający się gaz w sposób, podany w analizie suchej (str. 10, ustęp U c), po wypra
żeniu rozpuśćmy pozostałość w wodzie i zbadajmj' ją zapomocą Ąg' w postaci rozczynu Ag^NOs’, a wówczas o t r z y m a m y r e a k c j ę j o n ó w c h l o r o w y c h .
2. C h l o r o f o r m , związek organiczny o wzorze CIICI3, nie daje reakcji jonów chlorowych, również nie daje jej rozczyn s u c h e g o c h l o r o w o d o r u (IICl) w chloroformie.
3. Weźmy cztery sole, w których znajduje się żelazo jako skład
nik drobin, a mianowicie c h l o r e k ż e l a z o w y , s i a r c z a n ż e l a z a w y , ż e l a z o c y j a n e k . p o t a s o w y i ż e l a z i c y j a n e k p o t a - s o w y, rozpuśćmy je oddzielnie w wodzie i podziałajmy jonami siarki (S”) jako odczynnikiem dla jonów żelaza. Jon siarki wprowadzimy w reakcję w postaci siarczku amonowego, (NlhOaS”. Spodziewany w y
nik, t. j. czarny osad siarczku żelaza FeS, nierozpuszczalny w wodzie, olrzjmiamy tylko w dwu pierwszych rozczynach, t. j. w rozczynie
chlorku żelazowego (l'eCl5') i siarczanu żelazawego (FeS04), natomiast' dwa inne rozczyny reakcji lej nie dadzą.
4. W drobinie g l i c e r y n y stwierdzono z zupełną ścisłością istnienie trzech grup wodorotlenowych czyli hidroksylowych i z tego powodu nadano jej wzór Cjlh.COlIjs. Obecność grup hidroksylowych jako jonów znamionujących zasady wykazujemy zapomocą wskaźników^
np. lakmusu lub fenolftaleiny albo też poznajemy je po tem, że z ka- tjonami pewnych metali, jak np. z Cu” (użyjemy rozczynu Cu-SO^’) dają osady wodorotlenków nierozpuszczalnych w wodzie. Dodając do rozczynu sody żrącej (Na'01I’), kilka kropel roztworu Cu"S04”, otrzy
mamy wspomniany osad wodorotlenku miedziowego, CuCOlI).^, podczas gdy gliceryna tej reakcji nie daje, jak również nie powoduje zmiany barwy wskaźników, co natomiast bardzo w y r a ź n i e stwierdzamy w rozczynie sody żrącej.
5. Oblejmy w probówce kawa
łeczki s i a r c z k u ż e l a z a (FeS) s t ę ż o n y m k w a s e m s i a r k o - w y m, a skoro stwierdzimy, że działanie chemiczne nie zachodzi, rozcieńczajmy (ostrożność!) kwas siarkowy powoli wodą. Niebawem pocznie wywiązywać się siarkowo
dór. Gaz ten, którym często posłu
gujemy się w chemji analitycznej, najwygodniej wywiązywać w zna
nym przyrządzie Kippa albo też w urządzeniu (ryc. 5), które łatwo zestawić z części składowych, t. j.
cylindra lampowego, wetkniętego w drewnianą lub tekturową przy
krywkę słoja, korka gumowego lub zwykłego parafinowanego, prze- ródki z płyty gumowej lub ołowianej albo nawet drewnianej z dziur
kami, rurek szklanych, kawałka węża gumowego, ściskacza lub też kurka szklanego.
Wyjaśnienie powyższych pięciu doświadczeń przedsta
wia się następująco:
ad 1. Rozczyn chloranu potasowego (K^ClOj’) nie daje reakcji jonów chloru, ponieważ ich nie posiada, natomiast ma on jony (dO^’, w których chlor zatracił swój samoistny charakter i związał się z tlenem w pe
wnego rodzaju zaczepno odporny sojusz. Podczas pra- Ryc. 5.
żenią KCIO3 uchodzi tlen i związek ten zamienia się na chlorek potasowy, który w rozczynie ma jony K‘ i (h’.
ad 2. Chloroform (CHCI3) nie ulega wogóle joni
zacji, ani też nie może służyć za rozczynnik dla jonów chloru i wodoru. Jony te tworzą się natychmiast, skoro do roztworu osuszonego chlorowodoru w chloroformie dodamy wody.
ad 3. Przytoczone cztery reakcje przemawiają za tern, że jeden i ten sam pierwiastek (w naszym przy
kładzie — żelazo) może występować raz jako samo
dzielny katjon, o zmiennej niekiedy wartościowości (Fe" i Fe" ), to znów wchodzić w skład anjonu z dru- giemi pierwiastkami, t. j. utworzyć jeden wspólny jon, t. zw. jon sprzężony. Tak np. jon żelazawy (Fe"), barwy zielonawej, może się związać z bezbarwnym anjonem cyjanowym (CN’) w anjon sprzężony Fe(CN)g””, cztero- wartościowy. Jon ten ma barwę żółtawą, nie okazuje reakcyj ani jonu Fe" ani CN’. Powstanie sprzężonego jonu żelazocyjanowodorowego unaocznia nam następu
jące równanie;
Fe-(CN’)3 + 4K-(CN’) K4'[Fe(CN)g]””.
W żelazicyjanku potasowym występują również jony sprzężone, ale trójwartościowe. Wzór tego ciała opiewa:
K-3[Fe(CN)e]’”.
ad 4. Gliceryna, C3lI(OH)3, mimo analogicznej bu
dowy z zasadami w chemji nieorganicznej, nie będąc elektrolitem, nie ma wogóle jonów i reakcji anjonu 0H\
znamionującego zasady., wogóle dawać nie może.
ad ó. Stężony kwas siarkowy (HjSOi) wogóle jo
nów nie ma. Skoro go rozcieńczymy wodą, wówczas * rozpada się na katjony wodorowe (H ), znamionujące wszystkie kwasy, oraz na anjony (SO/’). Rozpad nieelek
trycznej drobiny H3SO4 na jony wyraża nam równanie:
H3SO4 H3 +SO4”.
Wogóle w roztworach stężonych nie mamy wol
nych jonów albo też bardzo mało. Stężony, absolutnie bezwodny H2SO4 nie przewodzi prądu elektrycznego i nie działa na wskaźniki w podobn)' sposób jak woda
(H2O), która, praktycznie t)iorąc, nie jest zdijsocjowana, gdyż stopień jej dysocjacji jest znikomo mały*). Mimo to, że woda, jako taka, jest w minimalnym stopniu zdy- socjowana na jony H’ i OH’, przecież jednak jony te wywierają swój wpływ na rozmaite sole, teoretycznie obojętne, odszczepiając z nich wolny kwas i wolną za
sadę. Proces ten nazywamy hidrolizą. Ogólnie:
M R’ + H OH’ M OH’ + H R
S ó l w o d a za sad a kw as.
Dla lepszego zrozumienia procesu hidrolizy wykonamy kilka prób i rozpatrzymy ich wyniki.
1. Wodny rozczyn s o d y Na2C0 3, a więc soli teoretycznie obo
jętnej, okazuje reakcję zasadową (badaj lakmusem lub fenolftaleiną!).
2. Wodny rozczyn s i a r c z a n u m i e d z i o w e g o (CUSO4),
c h l o r k u ż e l a z o w e g o (FeClsl — okazuje reakcję — kwaśną, co stwierdzamy zapomocą papierków lakmusowych.
Ze stanowiska teorji jonów — kwasy są eleklrolitami, które mają wolne jony wodorowe (H ), zasady zaś są elektro
litami, w których występują jony hidroksylowe (OH’).
Praktycznie poznajemy obecność jednych i drugich jo
nów zapomocą wskaźników^ które w rozczynach kwasów i zasad wywołują odpowiednie zabarwienia. Jako wska
źnika używamy najczęściej nastoju czyli tinktury lakmusowej lub też papierków, t. j. bibuły napojonej lakmąsem. Wska
źnik ten przyjmuje w obecności jonów wodorowych (H ), a więc kwasów, zabarwienie czerwone, wobec zasad, t. j. jo
nów hidroksylowych (OH’) — zabarwienie niebieskie. Fe- nolflaleina jest wskaźnikiem jednostronnym, wykazującym tylko zasady, z któremi przyjmuje zabarwienie buraczkowo- czerwone.
Stosując wiadomości o hidrolizie soli, wyjaśniamy re
akcję zasadową rozczynu sody NajCOg przy pomocy równania Na-2C03” + 2H 0 H’ 2 Na'OH + H2 CO3”
w ten sposób : pod wpływem hidrolitycznego działania wody drol)ina sody rozbija się na dwie drobiny silnej zasady (NaOH’) i jedną drobinę słabego kwasu, jakim właśnie jest słabo zjonizowany kwas węglowy H2 CO3”, wskutek czego
*) Na 10 miljonów litrów wody destylowanej przypada zaledwie 18 g, t. j. gramodrobina zdysocjowanej wody.
istnieje przewaga liczebna jonów hidroksylowych (OH’) i stąd odziały wonie zasadowe.
Inaczej przedstawia się rzecz w rbzczynie CuSO^ lub FeCl;,. Tu, dzięki hidrolitycznemu działaniu wody, powstają, obok słabo zdysocjowanych drobin wodorotlenków metali ciężkich, w wielkiej ilości jony H', pochodzące ze silnego kwasu H2’S04” lub H'Cr, zatem istnieje przewaga jonów wo
dorowych i stąd reakcja kwaśna.
Np.: Fe-Cls’ + 3 H OH’ ^ Fe-(()H)3’ + 3 H CT.
Na podstawie stopnia dysocjacji elektrolitycznej kwasów i zasad przeprowadzamy następujący podział tych związków:
Siła Ii Kwasy Zasady
Silne miernie silne
słabe
lI-NOj’, Il-Cr, II-Br’, H-r, n2-S0 4’
Ih-POj’”, IIj-SOj ’
Ila-COj”, II2 S”, Ił4-Si04 -, Ilg-BO,”' i kwasy orga
niczne
IvOir, Na Oir, Ca••(On’)2, Ba-(0 1I’).3
N ih -oir, Ag o ir
wodorotlenki II i III war
tościowych metali z wyj.
Ca(OII)2 i Ba(OII)3
Na podstawie powyższej tabliczki, uwzględniając dane o hidrolizie, oznaczyć możemy reakcję wodnego rozczynu danej soli. Tu należy nadmienić, że sole, utworzone z silnego kwasu i silnej zasady, jak np. NaCl + H^O Na OH’ + H-Cl’, nie ulegają widocznej hidrolizie i wskutek tego okazują re
akcję obojętną.
Chcąc określić istotę chemiczną danego roztworu, mu
simy wprzód poznać metody, prowadzące do zbadania jako
ści występujących w nim jonów. Wykrywszy w roztworze np. katjony miedzi (Cu-) i anjony reszty kwasu siarkowego (SO4 ), powiadamy, że roztwór zawierał siarczan miedziowy (CUSO4).
W wypadku zaś, jeżeli w roztworze kwaśnym poszuki
wania za jonami metalicznemi (łącznie z grupą amonową) wypadną ujemnie, a natomiast wykryjemy anjony np. SO4”, naówimy o obecności wolnego kwasu siarkowego (H2SO4).
W podobny sposób w roztworach zasadowych, o ile nie wy
każemy reszt kwasowych, wykrywamy wolne zasady, np. KOH, Ba(OH),a NH4OH i t.d.
Dla określenia istoty jonów badanego roztworu dzia
łamy nań t. zw. odczijunikami, t. j. ciałami o znanym skła
dzie chemicznym. Odczynnikami są różne kwasy, zasady, sole, wyjątkowo pierwiastki lub tlenki. Odczynniki stosujemy zazwyczaj w postaci roztworów, rzadziej w stanie gazu (np.
HjS) lub ciała stałego (np. Zn, PbOg). Odczynniki rozróżniamy ogólne i szczegółowe. Pierwsze 'dają podobne reakcje z jo
nami kilku pierwiastków, drugie służą do odróżnienia po
szczególnych pierwiastków lub ich grup pomiędzy sobą. Od
czynniki, które wykazują bardzo małe ilości t. j. ślady jakiegoś ciała, nazywamy — czułemi*).
Wyraź w liczbach (w ułamkach miligrama!) czułość re
akcji skrobiowej dla jodu, t. j. podaj ilość jodu, zawartą w 100 cm^ rozczynu, którą przy pomocy mączki (kleiku skrobiowego) można jeszcze wykazać. W tym celu odważ ści
śle 1 g jodu, wrzuć do kolbki na 100 cm^ i rozpuść w mo
żliwie małej ilości jodku potasowego (KI), potem dopełnij wodą destylowaną do 100 cm^ Z owych 100 cm^ nabierz za- pomocą pipety 1 cm^ i dopełnij go wodą w kolbie do 100 cm^
(1 cm^ rozczynu zawiera zatem 0 0001 g jodu). Weź obecnie 1 cm* z tego rozczynu, dopełnij do 100 cm* wodą i badaj, czy kleik skrobiowy wywoła reakcję. O ile nie wywoła, dodaj 2-gi, 3-ci... cm* owego rozczynu z zawartością 0 0001 g 1, aż wy
stąpi zabarwienie niebieskie, a następnie oblicz czułość reakcji!
Działając odczynikami na badany roztwór, musimy znać warunki, w jakich dana reakcja ma się odbywać, a więc, czy w zwyczajnej, czy wyższej temp., dalej, czy w obecności wolnych kwasów, zasad lub w roztworach obojętnych, wresz
cie, czy w nadmiarze lub przy użyciu małych tyłko ilości od
czynnika. Niedopełnienie powyższych warunków prowadzi w wielu razach do wątpliwych lub wprost fałszywych wy
ników analizy. Sam porządek w kolejnem działaniu odczyn
ników gra ważną rolę.
*) Czułym odczynnikiem jest np. siarkocyjanek (rodanek) po
tasu (KCNS), który z bardzo małemi ilościami (0'002 jug — 0-003 f^g) soli żelazowych (zawierających katjony Fe—) np. wywoływa krwiste zabarwienie. W mikrochemji znamy reakcje, pozwalające na wykazanie nieraz 0-0001 fig substancji, przy reakcjach tych posługujemy się jednak rozmaitemi środkami pomocniczemi, przedewszystkiem mikroskopem, którego w zwykłych warunkach nie używamy.
i:
H<
w DCU
z
N U S - Hc
z
[T] <
N O h
D 0<
o
hJ
o
0-.
uDC
>•
O
z o
h<
CS
1 s
O B ta ~<v toI D
i) rt M ^ NO “ 'J S
S T3
O ^rt
a, o c ^
^ s
rs ^t-
o 2
