Kimyam.NET: I. GRUP KATYONLARININ ANALİZİ

I. grup katyonlar gümüş (Ag⁺), kurşun (Pb²⁺) ve civa (I) (Hg₂²⁺), sulu ortamda klorürleri şeklinde çöktürülerek ayrılır (AgCI, PbCI₂, Hg₂CI₂). Bu grup katyonların çöktürülmesi seyreltik (3M) HCI çözeltisiyle gerçekleştirilir. Derişik HCI çözeltisi kullanıldığında AgCI ve PbCI₂ aşağıdaki tepkimelere göre kompleks iyonlarını oluşturarak çözünürler. Bu nedenle çöktürme ortamının pH’ı iyi ayarlanmalıdır.

AgCI + HC1 =>' AgCl₂^- + H⁺

PbCI₂ + 2HC1 => PbCI₄^2- + 2H⁺

Oluşan I. grup katyon klorürlerinin çözünürlük çarpımı (Kçç)^* değerleri aşağıda verilmiştir:

PbCl₂ (1.6 x 10^-5 ).

AgCI (1.8 x 10^-10 ).

Hg₂CI₂ (1.3 x 1.0^-18 )

PbCI₂ bileşiğinin çözünürlüğü AgCI ve Hg₂CI₂' e göre oldukça büyük olduğundan, Pb²⁺ iyonu klorürü halinde çözeltiden tamamen çöktürülüp ayrılamaz. Bu nedenle Pb²⁺ iyonu II. grup katyon analizinde de gözlenebilir.

1.1.1. Gümüş

Gümüş, elementlerin periyodik tablosunda simgesi Ag olan, beyaz, parlak, kıymetli bir metalik elementtir. Atom numarası 47, atom ağırlığı 107,87 gramdır. Ergime noktası 961,9 °C, kaynama noktası 1950 °C ve özgül ağırlığı da 10,5 g/cm³'tür. Çoğu bileşiklerinde +1 değerliklidir. Gümüş periyodik cetvelin I B Grubu elementidir.

Doğada bulunuşu:

Doğada metalik şekilde ve mineralleri halinde bulunur. En önemli mineralleri argentit (Ag₂S), arsenikli gümüş (AgCI).

Kullanım Alanları:

ü Gümüş elektriği çok iyi geçirdiğinden ve kolayca tel haline geldiğinden, elektrik teli olarak (Pahalı olduğundan tercih edilmez)

ü Süs eşyası üretiminde,

ü Ayna yapımında,

ü Fotoğrafçılıkta,

ü Bazı ilaçlar ve alaşımların hazırlanmasında

ü Saf gümüş asetik asit, boyalar ve fotoğraf maddeleri elde etmede

ü Toz halinde gümüş, cam ve ahşabı elektrik iletkeni yapmak için yeni seramik tipi kaplama işlerinde

ü Gümüş zeolitler, acil durumlarda, deniz suyundan içilebilir su elde etmek için kullanılabilmektedir.

Suda çözünen tuzları:

AgN0₃. AgMn0₄. AgCIO₃. AgCIO₄

Suda çözünmeyen tuzları:

AgCI, AgBr, Agl, Ag₂S0₄, Ag₂C₂0₄, AgCN,

Ag₂Cr0₄, Ag₂0, Ag₂S, AgSCN, Ag₂C0₃ dır. Başlıca kompleksleri: Ag(CN)₂^-, Ag(S₂0₃)₂^3-, AgCl₂^-, AgI₂^-, Ag(NH₃)₂⁺ dır.

GÜMÜŞ İYONUNUN (Ag⁺) ÖN DENEMELERİ

a) Hidroklorik asit çözeltisi (HCl) :

4 - 5 damla Ag⁺ çözeltisine 2 damla 1 M HCl çözeltisi ekleyin.

Ag⁺ + HCl =» AgCI + H⁺

Çökelekli çözeltiyi ikiye ayırın, santrifüjleyerek çözeltileri atın. (çökeleği ikiye ayırın). Elde edilen beyaz çökeleğin,

i) Birinci kısmına 15 - 20 damla su koyduktan sonra su banyosunda ısıtarak çözünürlüğünü gözleyin.

ii) İkinci kısmına çökelek çözününceye kadar derişik HCl çözeltisi ekleyin.

AgCI + HCl => AgCl₂^- + H⁺

b) Amonyak çözeltisi (NH₃):

AgCI çökeleğini yeniden oluşturduktan sonra, çökelek üzerine çözününceye kadar 6 M NH₃ çözeltisi ekleyin.

AgCI + 2 NH₃ => Ag(NH₃)₂⁺ + Cl^-

Bu çözeltiyi (c) şıkkı için saklayın.

* Bütün çözünürlük denemelerinde, çökelek üzerindeki çözelti ayrıldıktan sonra çökeleğe istenilen çözücü eklenir.

**Bir çökeleğin çözünmesi, çözeltinin tamamen BERRAK olması demektir.

c) Potasyum İyodür Çözeltisi (KI):

i) 4 damla Ag⁺ çözeltisine 2 damla 1 M KI çözeltisi ekleyin.

Ag⁺ + KI => AgI + K⁺

Santrifüjleyerek çözeltiyi atın, oluşan AgI çökeleğine çözününceye kadar 0.5 M KCN çözeltisi ekleyin.

Agl + 2CN^- => Ag(CN)₂^- + I^-

ii) b şıkkındaki çözeltiyi ikiye ayırın: Birinci tüpe 1 damla 6 M HNO₃ çözeltisi ve ikinci tüpe 1 damla 0.1M KI çözeltisi damlatın.

Ag(NH₃)₂⁺ + Cl^- + 2HN0₃ => AgCI + 2 NH₄NO₃

Ag(NH₃)₂⁺ + Cl^- + KI => Agl + KCI + 2 NH₃

1.1.2. Kurşun

Kurşun periyodik cetvelin IV A Grubu elementidir. Kurşun (Pb) atom numarası 82 ve atom kütlesi 207,19 olan mavi-gümüş rengi karışımı bir elementtir. 327,5 °C de erir ve 1740 °C de kaynar. Doğada, kütle numaraları 208, 206, 207 ve 204 olmak üzere 4 izotopu vardır. Kurşun genellikle bileşiklerinde +4 yerine +2 değerlik alır.

Kullanım Alanları

ü Kurşun metali ve oksidi pillerde,

ü Petroldeki vuruntuyu önleyici olarak kullanılan PbEt₄ eldesin de,

ü X-ray cihazları ve nükleer reaktörlerin radyasyondan korumak amacıyla kaplanmasında,

ü Kristal cam üretiminde,

ü Kabloları kaplamak için,

ü Aşındırıcı sıvıların saklanacağı kapların yapımında,

ü Renksiz lenslerin yapımında (yüksek kırılma indisine sahiptir),

ü Su taşınması için kullanılan boruların yapımında kullanılmaktadır.

Doğada bulunuşu: Doğada en yaygın olarak parlak metal görünümlü, grafit renginde galen (PbS) minerali şeklinde bulunur. Kurşunun en çok rastlanılan cevherleri, sülfür minerali galen (PbS) ve onun oksitlenmiş ürünleri olan serüsit (PbCO₃) ve anglezit’dir (PbSO₄). Bu mineraller arasında en önemli olanı galendir. Genel olarak sfalerit (ZnS), gümüş ve pirit (FeS₂) ile birleşik halde bulunur.

Suda çözünen tuzları:

Pb(N0₃)₂, Pb(CH₃COO)₂, Pb(C10₃)₂ ve PbCl₂

Suda çözünmeyen başlıca tuzları:

PbF₂, PbBr₂, PbS0₄, PbC₂0₄, PbS, PbC0₃, PbCr0₄,

Başlıca kompleksleri:

IPbCI₃]^-, [PbCl₄]^2- [Pbl4]^2- , [Pb(CH₃COO)₄]^2-, [Pb(S₂0₃)₂]^2-

KURŞUN İYONUNUN (Pb²⁺) ÖN DENEMELERİ

a) Hidroklorik asit çözeltisi (HCl) :

4 - 5 damla Pb²⁺ çözeltisine 4 damla 3 M HCl çözeltisi ekleyin,

Pb²⁺ + 2 HCl => PbCl₂ + 2H⁺

Oluşan beyaz çökeleği ikiye ayırın:

i) Birinci kısmına 20 damla su koyduktan sonra, su banyosunda ısıtarak çözünürlüğünü gözleyin, sonra tekrar soğutun.

ii) İkinci kısmına çökelek çözününceye kadar derişik HCl çözeltisi ekleyin.

PbCl₂ + 2 HCl => PbCl₄^2- + 2 H⁺

b) Potasyum iyodür çözeltisi (KI):

i) 2 damla Pb²⁺ çözeltisine 5 damla su ve 1 damla 1 M KI çözeltisi ekleyin. Karışımı dikkatlice amyant tel üzerinde alevde kaynayıncaya kadar ısıttıktan sonra çeşme suyunda soğutarak sonucu not edin.

ii) i şıkkında elde edilen Pbl₂ çökeleğinin üzerine 1 M KI çözeltisinin fazlasını ekleyin.

Pbl₂ + 2 KI => K₂(PbI₄)

c) Tiyoasetamid çözeltisi:

1 - 2 damla Pb²⁺ çözeltisine 10 damla su ve 2 damla tiyoasetamid çözeltisi ekleyip su banyosunda 5 dakika ısıtın.

Pb²⁺ + H₂S => PbS + 2 KL

Oluşan çökeleğe çözününceye kadar 3 M HNO₃ çözeltisi ekleyerek su banyosunda ısıtın.

3 PbS + 8 HNO₃ => 3 Pb²⁺ + 6 NO₃^- + 2 NO. 4 H₂0 + 3 S

d) Potasyum kromat çözeltisi (K₂CIO₄):

4 - 5 damla Pb²⁺ çözeltisine 10 damla su ve 2 - 3 damla 0.1 M K₂Cr0₄ çözeltisi ekleyin.

Pb²⁺ + K₂Cr0₄ => PbCr0₄ + 2 K⁺

Oluşan çökeleği ikiye ayırın:

i) Birinci kısmına çözününceye kadar 6 M NaOH çözeltisi ekleyin.

PbCr0₄ + 4 NaOH => Pb0₂^2- + Cr0₄^2- + 4 Na⁺ + 2 H₂0

ii) İkinci kısmına çözününceye kadar 6 M HN0₃çözeltisi ekleyin.

2 PbCr0₄+ 2 H⁺ => 2 Pb²⁺ + Cr₂0₇^2- + H₂0

e) Sülfürik asit çözelüsi (H₂S0₄) :

4- 5 damla Pb²⁺ çözeltisine 10 damla su ve 4 - 5 damla 0.1 M H₂S0₄çözeltisi ekleyin.

Pb²⁺ + H₂S0₄ => PbS0₄ + 2 H⁺

Oluşan çökeleği ikiye ayırın:

i) Birinci kısmına çözününceye kadar amonyum asetat (NH₄CH₃COO) çözeltisi ekleyin

PbS0₄ + 4NH₄CH₃C00 => Pb(CH₃COO)₄^2- + 4 NH₄⁺ + S0₄^2-

1.1.3 Civa

Ağır, gümüş renkli bir geçiş metali olan cıva, oda şartlarında (25 ºC'de) ya da normal şartlar altında sıvı durumda bulunan beş elementten biridir. Civa periyodik cetvelin II B Grubu elementidir. Atom ağırlığı 200.59 gr/mol, yükseltgenme basamağı: 1+, 2+ dir.

Doğada bulunuşu:

Doğada en çok zencefre (HgS) şeklinde bulunur. Az oranda bazı kayalar arasında çok ince dağılmış elemental halde de bulunmaktadır.

Kullanım Alanları:

ü Termometre (sıcaklık ölçer) ve barometre (basınçölçer) gibi bilimsel aygıtlarda

ü Cıva, platin ve demir hariç diğer metallerle "amalgam" adı verilen alaşımlar yapar. Gümüş, kalay, kadmiyum ve cıvadan ibaret bir cins amalgam dişleri doldurmakta kullanılır.

ü Kırmızı cıva "(2)" sülfür (HgS) vermilion adı altında kırmızı boya olarak kullanılır. Gemi teknelerinin su altındaki kısmı, bu boyayla boyanarak midye ve istiridyelerin tekneye yapışarak toplanmaları önlenir.

ü Cıva buharlı lambalarda kullanılır.

ü Aynaların sırlanmasında, altın ve gümüş üretiminde, tıpta tedavi maddesi olarak cıvadan faydalanılır.

ü Bazı elektrik devre anahtarlarının yapımında da cıva kullanılır.

Suda çözünen başlıca civa(I) tuzları:

Hg₂(N0₃)₂.2H₂O, Hg₂(Cl0₄)₂. 4H₂0 dir.

Suda çözünmeyen civa(I) bileşikleri:

Hg₂Cl₂, Hg₂Br₂, Hg₂I₂, Hg₂Cr0₄, Hg₂S0₄, Hg₂C0₃, Hg₂S. Hg₂(CN)₂, Hg₂(SCN)₂, Hg₂C₂0₄ dır.

CİVA (I) İYONUNUN (Hg₂²⁺) ÖN DENEMELERİ

a) Hidroklorik asit çözeltisi (HCI) :

4 - 5 damla Hg₂²⁺ çözeltisine 2 damla 1 M HCI çözeltisi ekleyin.

Hg₂²⁺ + 2 HCI => Hg₂CI₂ + 2H⁺

Oluşan beyaz çökeleği ikiye ayırın.

i) Birinci kısmına 15 - 20 damla su koyduktan sonra su banyosunda ısıtarak çözünürlüğünü gözleyin.

ii) İkinci kısmına çökelek çözününceye kadar kral suyu (1 hacim derişik HNO₃ + 3 hacim HCI) ekleyin.

3Hg₂Cl₂ + 4N0₃^- + 16 H⁺ => 6 Hg²⁺ + 4 NO + 3 Cl₂ + 8 H₂0

b) Amonyak çözeltisi (NH₃):

Hg₂CI₂ çökeleğini yeniden oluşturduktan sonra, üzerine 3 - 4 damla 3 M NH₃ çözeltisi ekleyin,

Hg₂CI₂ + 2 NH₃ => Hg(NH₂)Cl + Hg + NH₄CI

Oluşan çökeleğin üzerine çözününceye kadar kral suyu ekleyin, çözünmezse ısıtın.

Hg(NH₂)Cl + 3 Hg + 15 Cl^- + 3 NO₃^- + 10 H⁺ => 4HgCl₄^2- + 3 NO + 1/2 N₂ + 6 H₂O

Çözeltiyi c şıkkında kullanmak için saklayın.

c) Potasyum iyodür çözeltisi (KI):

c şıkkında ayırdığınız çözeltiye 3 damla 1 M KI çözeltisi ekleyin

d) Kalay klorür çözeltisi (SnCI₂):

1- 2 damla Hg₂²⁺ çözeltisine 1 - 2 damla 0.1 M SnCr₂ çözeltisi ve 1 -2 damla 3 M HC1 çözeltisi ekleyin.

Hg₂²⁺ + SnCI₂ + 2 HC1 => 2 Hg + SnCI₄ + 2H⁺

e ) Bakış şerit (Cu):

Bakır şerit parçasına 4.-5 Derişik HNO3 çözeltisi ile temiz damla Hg₂²⁺ çözeltisi damlatın

Hg₂²⁺ + Cu => Cu²⁺ + 2Hg

1.2. I. GRUP KATYONLARININ SİSTEMATİK ANALİZİ

I. GRUP KATYONLARIN ÇÖKTÜRÜLMESİ

Analiz edilecek çözeltiden bir tüpe 20 damla alınır (1*). Bunun çizerine 5 damla 3 M HC1 eklenip iyice karıştırdıktan sonra santrifüjlenir (2*). Çökmenin tam olup olmadığını anlamak için üstteki çözeltiye 1 damla daha 3 M HC1 damlatılır. Yeniden çökelek oluşursa santrifüjlenerek çökelek I ve çözelti I ayrılır.

Çökelek I:1 damla 3 M HC1 içeren 10 damla soğuk suyla yıkanıp yeniden santrifüjlenir ve yıkama suyu atılır (4*). Elde edilen beyaz çökelek AgCI, PbCI₂ ve Hg₂CI₂ içerebilir. Çökelek I üzerine 6-7 damla su eklenerek karıştırılır ve 4-5 dakika su banyosunda ısıtılarak PbCI ün çözünmesi sağlanır. Karışım sıcakken santrifüjlenir, soğumuş ise yeniden tüp sarsılmadan ısıtılır. Santrifüjledikten sonra çökelek A ve çözelti A olarak ayrılır.

Çözelti I, II. III. IV. ve V. grup katyonların analizi için saklanır (3*)

!!!Katı örneğin çözülmesi işleminde HC1 çözeltisi kullanıldıysa, ortamda çözünmeden kalan beyaz çökelek I. grup katyonlarının klorürlerini içerebilir. Bu durumda analize çökelek içeren çözelti ile başlanmalıdır.

Çökelek A

Çözelti A

AgCI ve Hg₂CI₂ içerebilir. Bu çökelekte PbCI₂ kalıp kalmadığını anlamak için Çözelti ikiye çökeleğe 3-4 damla su eklenir ve su banyosunda ısıtılır. Üstteki çözeltiden 1 damla saat camına alınarak üzerine 1 damla 1 M K₂Cr0₄ çözeltisi eklenir, sarı renkli PbCr0₄ çökeleği oluşmazsa çökelek A da PbCI₂ yok demektir. Aksi hallerde yıkama işlemi bir kaç kez tekrarlanır. Çökelek üzerine 15 damla 3 M NH₃ eklenip bir bagetle iyice karıştırılır. Çözelti bazik yapılıp santrifüjlenir {5*} ve ÇÖKELEK B ile ÇÖZELTİ B ayrılır.

Çözelti A PbCI₂ içerebilir. Çözelti ikiye ayrılır.

a) Birinci kısmına 4 damla 1M K₂CrO₄ eklenince oluşan SARI ÇÖKELEK Pb⁺² oluştuğunu gösterir. Bu çökelek üzerine 10 damla 2.5 M H₂SO₄ eklenip bagetle iyice karıştırılır. PBSO₄ oluşumu sebebiyle beyaz çökelek elde edilirse Pb⁺² vardır. Ayrıca bu çökelek (PbSO₄) üzerine 10 damla amonyum asetat eklendiğinde çökeleğin çözünmesi Pb⁺²’nin varlığını destekler.

b) ikinci kısmına 1-2 damla 1 M KI çözeltisi eklenir. Elde edilen sarı çökelek çözününceye kadar amyant tel üzerinde bek alevinde ısıtılıp hemen çeşme suyunda soğutulduğunda oluşan PARLAK SARl KRİSTALLİ ÇÖKELEK Pb⁺² nu gösterir.

Çökelek B

Çözelti B

Çökelek B içinde HgNH₂Cl, Hg olabilir (6*). SİYAH-GRİ ÇÖKELEK Hg₂²⁺ nu gösterir. Çökelek 10 damla su ile yıkanıp yıkama suyu atılır. Çökeleğe 20 damla kral suyu eklenir, su banyosunda 5 dakika karıştırılarak ısıtılır, kapsüle alınır ve kuruluğa kadar ısıtılır. Soğuduktan sonra 5 damla suyla seyreltilip berrak çözelti ikiye ayrılır.

a) birinci kısmına 2-3 damla SnCI₂ çözeltisi eklenir, BEYAZ VEYA GRİ ÇÖKELEK Hg₂²⁺ nu gösterir.

b) ikinci kısmına 2-3 damla KI eklenir. PORTAKAL RENKLİ ÇÖKELEK Hg₂²⁺ nu gösterir.

Çözelti B, Ag(NH₃)²⁺ ve CI^-içerebilir.

a) birinci kısmı 3 M HNO3 ile asidik yapılır (7*). AgCI oluşumu nedeniyle BEYAZ ÇÖKELEK elde edilirse Ag⁺ nu gösterir.

b) ikinci kısmına 2 damla 0.1 M KI çözeltisi eklendiğinde oluşan AÇIK SARl ÇÖKELEK Ag+ nu gösterir. Bu çökeleğin 10 damla 0.5 M KCN eklendiğinde çözünmesi Ag⁺ varlığını destekler.

1.3. I. GRUP KATYONLARININ ANALİZİNDE NOTLAR

1*) I. grup katyonlarını çöktürürken ortam pH iyi ayarlanmalıdır. HCl çözeltisinin fazla eldenmesi durumunda, I. grup katyon klorürleri "kompleks iyonlarını oluşturarak çözünürler. HCl çözeltisinin az eklenmesi durumunda ise Sb(III) ve Bi(III)'ün beyaz" renkli oksiklorürleri (SbOCI, BiOCl) hidroliz nedeniyle çökerler. Bu nedenle seyreltik HCl çözeltisi kullanılır ve bu oksiklorürler aşağıdaki tepkimeye göre çözünürler.

BiOCl + 2 H₃0⁺ => Bi³⁺ + Cl^- + 3 H₂0

2*) Karışımda yalnızca I. grup katyonları bulunursa HCl ile çöktürdükten sonra, su banyosunda ısıtmaya geçilir.

3*) Kurşun klorür yıkama sırasında önemli ölçüde çözünebilir. Bunu önlemek için, ortak iyon etkisi kurşun klorürün çözünürlüğünü azaltacağından HCl eklenir.

4*) Kurşun klorür sıcak suda oldukça iyi çözünmesine karşılık, çözelti soğuduğunda çöker. Kurşun iyonu için deneyin çoğu kez yanlış çıkması, bu noktaya dikkat edilmemesinden kaynaklanır. Kurşun klorürün çözünürlüğü sıcaklıkla şöyle değişir:

100 mL suda 0 °C 0.67 gram PbCl₂

100 mL suda 100 °C 3.34 gram PbCl₂

5*) AgCI ve Hg₂Cl₂ karışımının NH₃ ile tepkimesi aşağıdaki gibidir:

AgCI + 2 NH₃ => Ag(NH₃)₂⁺ + Cl^-

Hg₂Cl₂ + 2NH₃ => Hg(NH₂)Cl + Hg + NH₄CI

Kullanılan NH₃ miktarı her iki tepkime için yeterli olmadığında, yalnızca Hg₂CI₂ ile NH₃ tepkimesi olur ve çözünmeden kalır. Bu nedenle, eğer ortamda oldukça çok civa(I) bulunuyorsa (NH₃ ilk eklendiğinde oluşan siyah veya gri çökelek bunu gösterir) gümüş kaçırılabilir. Bunu önlemek için, ikinci bir kısım daha eklenerek çözeltinin bazik olması sağlanır.

;

6*). Civa(I) iyonu varsa, amonyak eklendiğinde oluşan çökelek siyah veya gri renkte olur. Bu aşamada oluşan beyaz bir çökelek, ayrılamamış kurşun klorür ile amonyağın oluşturduğu kurşun oksiklorür olabileceği gibi, çözünmeden kalan gümüş klorür de olabilir. Bu nedenle amonyağın yeterli miktarda eklenmesine özen gösterilmelidir.

7*). Çözeltinin asitli olup olmadığı turnusol kağıdı ile incelenir. Ag(NH₃)'nin AgCl'e dönüşmesi için çözelti asidik olmalıdır. Aksi takdirde gümüş iyonu bulunmasına karşılık çökelek gözlenemez.

Bu Sitede Ara

Site Haritası

I. GRUP KATYONLARININ ANALİZİ

Hiç yorum yok:

Popüler Yayınlar