V. GRUP KATYONLARININ ANALİZİ

V. GRUP KATYONLARININ ANALİZİ

Bu grubun katyonları amonyum (NH₄⁺), sodyum (Na⁺) ve potasyum (K⁺) dır. Bu iyonların birkaç istisna dışında bütün tuzları suda çözünür. Bu nedenle bu grup için herhangi bir çöktürücü reaktif yoktur.

5.1.1.SODYUM

Sodyum periyodik cetvelin I A grubu elementidir. Atom ağırlığı Na = 22,99 olan kimyasal elementtir. Alkali madenler grubunda, lityum ile potasyum arasında yer alır. Dövülgen ve yumuşak bir madendir; kırık yüzeyleri yeni olduğu zaman parlak beyaz renktedir, fakat havada hızla oksitlenerek donuklaşır. 0.97 g/mL, yoğunluğundadır, 98 °C’ta erir. Yükseltgenme basamağı 1+ dir.

Doğada bulunuşu:

Doğada serbest halde bulunmaz. Ancak bileşikleri halinde % 2.6 oranında bulunur. En çok bulunan mineralleri kaya tuzu (NaCl), sili güherçilesi (NaNO₃), acı göllerde çözünmüş halde (Na₂S0₄), kriyolit (Na₃AlF₆), albit (NaAlSi₃0₈), glanberit (Na₂S0₄. CaSO₄), deniz suyunda çözünmüş olarak büyük oranda bulunur.

Kullanım Alanları:

• Sodyum, esterlerin ve organik bileşiklerin yapımında kullanılır. Bu alkali metal, yaşam için gerekli olan tuzun (sodyum klorür, NaCl) bileşenidir.
• Yapılarını geliştirmek için bazı alaşımlarda,
• Yağlı asitlerle birlikte sabunlarda,
• Metallerin yüzeyini temizleyip düzgünleştirme amacıyla,
• Erimiş tuzları saflaştırmada,
• Sodyum buharlı lambalarda aydınlatma amacıyla ve
• Bazı nükleer reaktörlerde ısı transfer akışkanı olarak ve yüksek performanslı, içten yanmalı motorlarda içi boşluklu valflerde kullanılır

SODYUM İYONUNUN (Na⁺)   ÖN DENEMELERİ

a) Çinko uranil asetat çözeltisi

2-3 damla Na⁺ çözeltisini bir saat camına damlatın. Üzerine çinko uranil asetat (uranil asetat + çinko asetat) çözeltisinden 2-3 damla ekleyin.

Na+   +   Zn2+ + 3U022+   + 9 CH3COO"   =>   NaZn(U02)3(CH3COO)9

a)      Alev Deneyi

4-5 damla Na⁺ çözeltisi üzerine 5-6 damla su ve 5-6 damla derişik HCI ekleyin. Derişik HCI ile alevde renk vermeyinceye kadar temizlenmiş platin teli, Na⁺ çözeltisine batırıp alevin yükseltgen kısmına tutun. Alevdeki parlak sarı renk Na⁺ iyonunun varlığını belirler.

5.1.2.POTASYUM

Potasyum periyodik cetvelin IA grubu elementidir. Potasyum yumusak, gümüş-beyaz renkli alkali bir metaldir. Doğada deniz suyunda ve pek çok mineralde diğer elementlere bağlı olarak bulunur. Havada hızla oksitlenir ve suya karşı da çok aktiftir. Atom ağırlığı 39,10 gr/mol ve yükseltgenme basamağı 1+ dir.

Doğada bulunuşu:

Doğada %2.4 oranında bileşikleri halinde bulunur. En önemli mineralleri ortoklas (KAİSİ308), silvin (KCl). karnalit (KCl. MgCl₂. 6H₂0), kalnit (KCl. MgS0₄. 3H₂0) dir. Deniz suyunda KCl şeklinde NaCl'ün 1/40' ı kadar bulunur.

Kullanım Alanları:

• Potasyum klorür, sülfat veya karbonat gübrelerde kullanılır.
• Potasyum hidroksit endüstride kuvvetli baz olarak kullanılır.
• Potasyum nitrat barut yapımında kullanılır.
• Potasyum karbonat, potas, cam yapımında kullanılır.
• Potasyumla işlenen cam normal camdan daha kuvvetlidir.
• Potasyum buharı manyetik metrelerde kullanılır.
• NaK, oda sıcaklığında sıvı olan bir sodyum-potasyum alaşımı, ısı iletimi için kullanılır. Ayrıca hava içermeyen kuru çözücü üretiminde kurutucu olarak kullanılır.
• Potasyum bitkilerin büyümesi için toprakta bulunması gereken bir maddedir.
• Potasyum iyonları hayvan hücrelerinde hayati öneme sahiptirler (Na-K pompası).
• Potasyum klorür sofra tuzu -NaCl- yerine veya kalbi durdurmak için kullanılır (kalp ameliyatları veya iğneyle idam).
• Superoksit KO₂ taşınabilir oksijen kaynağı veya karbondioksit tutucu olarak kullanılır.
• Potasyum bisülfit gıda katkısı olarak kullanılır.
• Potasyum bromür (KBr) fotografik film ve kabartmalarda kullanılır.
• Potasyum kromat (K₂CrO₄) havai fişek, patlayıcı, kibrit, deri işlemede renk verici (parlak sarı-kırmızı renk) olarak kullanılır.
• Potasyum florosilikat (K₂SiF₆) özel cam ve seramik yapımında, ve böcek öldürücü olarak kullanılır.
• Potasyum pirofosfat (K₂P₂0₇) sabun ve deterjanlarda kullanılır.
• Potasyum sodyum tartarat, Rochelle tuzu, (KNaC₄H₄O₆)kabartma tozu, ilaç ve ayna yapımında kullanılır.

POTASYUM İYONUNUN (K⁺)    ÖN DENEMELERİ

a) Sodyum kobalt (III) hekza nitrit çözeltisi Na₃Co(NO₂)₆

2-3 damla K⁺ çözeltisini bir saat camına damlatın. Üzerine 2-3 damla sodyum kobalt (III) hekza nitrit çözeltisi ekleyin (ortamda AgNO₃ çözeltisi bulunursa duyarlılık artar).    

2 K⁺ + Na⁺ +  Co(N0₂)₆^3- =>    NaK₂Co(N0₂)₆

b) Alev Deneyi I

4-5 damla K⁺ çözeltisi üzerine 5-6 damla su ve 5-6 damla derişik HCl ekleyin. Derişik HCl ile alevde renk vermeyinceye kadar temizlenmiş platin teli. K+ çözeltisine baunp alevin yükseltgen kısmına tutun. Alevdeki açık eflatun renk K⁺ iyonunun varlığını belirler.

c) Alev Deneyi II

4-5 damla K⁺ ve 4-5 damla Na⁺ çözeltisini bir tübe koyup üzerine 6-7 damla derişik HCl ekleyin Alev deneyini bir kez çıplak gözle, bir kez de kobalt camıyla yapın (Not 2).

5.1.3. AMONYUM İYONU ((NH₄⁺))

Amonyum iyonu ancak asidik ortamda mevcut olabilir. Bazik ortamda aşağıdaki tepkimeye göre ayrışır.

NH₄⁺     +    OH^-      =>       NH₃      +   H₂0

(NH₄CaP0₄.7H₂0, NH₄CoPO₄. H₂0 gibi birkaç istisna dışında tüm, amonyum tuzlan suda çözünürler.

AMONYUM İYONUNUN (NH₄⁺) ÖN DENEMELERİ

Sodyum hidroksit çözeltisi (NaOH)

3-4 damla NH₄⁺ çözeltisi üzerine 5 damla su ve 4-5 damla 3 M NaOH çözeltisi ekleyip su banyosunda ısıtın. Çözelti ısıtılırken açığa çıkan NH₃ gazı birkaç yolla belirlenebilir. (Bu deneyler çözelti ısıtıldıktan hemen sonra yapılmalı, aksi takdirde NH₃ gazı ortamdan uzaklaştığı için, amonyum iyonunun varlığı izlenemez.)

NH₄⁺    +    OH^-    => NH₃      +   H₂P

*          Kokusu ile (deney tübünü ısıttıktan sonra tübün kenarından dikkatlice koklanır.)

*          Tübün ağzına tutulan derişik HCl'e batırılmış cam çubuk üzerinde oluşan NH₄CI dumanları ile,

*          Islatılmış kırmızı turnusol kâğıdının maviye dönüşmesi ile (turnusol kağıdı tüpe değdirmeden, tübün üzerinde pens ile tutulmalıdır),

*          Civa (I) nitrat ile ıslatılmış süzgeç kağıdının tübün ağzına tutulduğunda siyahlaşmasıyla (ortamda arsenik olmamalıdır).

Hg₂(N0₃)₂ + 2NH₃ => Hg(NH₂)N0₃+ Hg +     NH₄NO₃

5.2. V.  GRUP KATYONLARININ SİSTEMATİK ANALİZİ

AMONYUM İYONUNUN TANINMASI

I - V grup katyonlarının sistematik analizinde, çözeltiye çeşitli aşamalarda amonyak çözeltisi ya da amonyum tuzları eklendiğinden, amonyum iyonu öncelikle ilk (orijinal) örnek çözeltisinden aranır. Çözeltiden alman 5 damla küçük bir tübe koyulup üzerine 5 damla su eklenir. Çözelti 3 M KOH ile bazikleştirilip ıslatılmış kırmızı turnusol kağıdı tübün ağzına tutulur (turnusol kağıdı tüpe değdirilmeden, tübün üzerinde pens ile tutulmalıdır) ve çözelti su banyosunda 1 dakika ısıtılır. Kırmızı -turnusol kağıdının maviye dönmesi amonyum iyonunun varlığını gösterir. Aynı tübün ağzına Hg₂(N0₃)₂ damlatılmış süzgeç kağıdı tutulduğunda, süzgeç kağıdındaki siyahlaşma amonyum iyonunun varlığına bir başka kanıttır.

Na⁺ ve K⁺ NIN ANALİZİ İÇİN NH4⁺ NUN AYRILMASI

Na⁺ ve K⁺ nın analiz edilebilmesi için NH₄⁺ iyonunun ayrılması gerekmektedir. Bu işlem için Çözelti, IV kapsüle alınır, kuruluğa kadar ısıtılır ve soğuduktan sonra üzerine 15 damla kral suyu eklenir. Kapsül yeniden kızıl renk alıncaya kadar ısıtılarak içindeki çözeltinin kuruması sağlanır. Bu. İşleme kapsülden beyaz dumanlar çıkmayıncaya kadar devam edilir. Kapsül iyice soğuduktan sonra 20 damla su eklenip geride kalan katı kısım çözülür. Elde edilen çözelti V Na⁺ ve K⁺ iyonlarını içerir ve dört kısma ayrılır.

POTASYUM İYONUNUN TANINMASI

a) Çözelti V’ in birinci kısmına 1 damla yeni hazırlanmış sodyum kobalt (III) hekza nitrit çözeltisi ekleyip beklenir (1*). AÇIK SARI ÇÖKELEK K⁺ nun varlığını gösterir. Çökeleği su banyosunda ısıtıp çözdükten sonra soğutup yeniden eklenen sodyum kobalt (III) hekza nitrit çözeltisiyle oluşan AÇIK SARI ÇÖKELEK K⁺ nun varlığına ayrı bir kanıttır.

b) Çözelti V in ikinci kısmına 6-7 damla derişik HCI eklenir ve alev deneyi uygulanır (2*). İki saniye kalan AÇIK EFLATUN RENK K⁺ nun varlığını gösterir.

SODYUM İYONUNUN TANINMASI

a)         Çözelti V in üçüncü kısmına 7-8 damla çinko uranil asetat çözeltisi ekleyip karıştırılır ye 5 dakika beklenir. Oluşan SARI ÇÖKELEK Na⁺ nun varlığını gösterir.

b)         Çözelti V in dördüncü kısmı 6-7 damla derişik HC1 ile asitlendirilir ve alev deneyi uygulanır. 5 saniye kalan PARLAK SARI RENK Na⁺  nun varlığım gösterir.

5.3. V. GRUP KATYONLARININ ANALİZ NOTLARI

1*) Doygun kobalt (III) hekza nitrit çözeltisi, deneyden önce hazırlanmalıdır. (Bu çözeltinin rengi san olmalıdır, pembe ise çözelti yeniden hazırlanmalıdır.)

2*) Potasyum bileşikleri, sodyum bileşiklerine oranla daha uçucu olduklarından, potasyumun alev deneyinde görülme süresi sodyuma nazaran daha kısadır. Potasyumun eflatun rengi, sodyumun parlak sarı rengiyle kapatılır.