2. GRUP KATYONLARI. As +3, As +5, Sb +3, Sb +5, Sn +2, Cu +2, Hg +2, Pb +2, Cd +2, Bi +3

Transkript

1 2. GRUP KATYONLARI As +3, As +5, Sb +3, Sb +5, Sn +2, Cu +2, Hg +2, Pb +2, Cd +2, Bi +3

2 Bu grup katyonları 0.3M HCl li ortamda H 2 S ile sülfürleri şeklinde çökerler. Ortamın asit konsantrasyonunun 0.3M olması önemlidir. Konsantrasyon düşük olursa 3. gruptan Zn, Co, Ni gibi katyonlar ikinci grupta çökebilir. Konsantrasyon yüksek olursa 2. gruptan Cd,Pb,Sn gibi katyonlar 3. grupta çökebilirler.

3 2. grup katyonlarının sülfürlerinin Ksp değerleri küçüktür. Buna karşın MnS, ZnS gibi 3. grup katyonlarının Ksp değerleri daha büyüktür. 2. grup katyonların sülfürlerinin çöktürülmesinde H 2 S 2 H + + S 2 dengesinden gelen S 2 iyonlarının konsantrasyonunun CdS ün (2. grup içinde en büyük Ksp si olandır) çökmesini sağlayıp, ZnS ü (3. grup içinde en küçük Ksp si olandır) çözeltide bırakacak şekilde tutmak için ortamın tamponlanması gerekir. Bu tamponlamada [H + ] = 0.3 mol/l de tutulur.

4 Bu durumda; Kd = [H + ] 2. [S 2 ] / [H 2 S] = 6,8 x [H + ] = 0.3 M [H 2 S] = 0.1 M 25 o C de asitli ortamda en fazla çözünürlüğü 0.1 mol/l [0.3] 2. [S 2 ] / [0.1] = 6,8 x [S 2 ] = 7,5 x olmalıdır.

5 Analitik kimyada genelde çözelti konsantrasyonları M arasındadır. Ortamda bulunan iki yüklü bir iyonun çözünürlük çarpımı; [Me +2 ]. [S 2 ] = Ksp iyonlar çarpımı [10 2 ]. [10 23 ] = Bu katyonun çözünürlük çarpımı den daha küçükse bu katyon çöker.

6 2. gruptan Cd un çözünürlük çarpımı en büyüktür. [Cd +2 ] = 0.1 olsa bile [Cd +2 ]. [S 2 ] = 0,1. 7,5 x = 7,5 x > Ksp CdS çöker. 3. grupta ise metal sülfürleri arasında çözünürlük çarpımı en küçük olan Zn dur. [Zn +2 ] =0,01 olsa bile [Zn +2 ].[S 2 ] = 0,01. 7,5 x = 7,5 x < Ksp ZnS çökmez.

7 3. gruptaki hiçbir katyon çökemez. Böylece 2. grup katyonlar sistematikte çöktürülür, 3. grup katyonları çözeltide kalır. 2. gruptaki iyonların sülfürleri renkli olarak çökerler. Bu çökeleklerle analizin başlangıcında ortamdaki iyonlar hakkında bilgi sahibi olabiliriz. Bi 2 S 3,HgS, CuS, PbS = Siyah As 2 S 3, As 2 S 5 = Sarı CdS = Açık sarı Sb 2 S 3, Sb 2 S 5 = Turuncu SnS= Koyu kahverengi

8 Cu Cu tuzlarının çözeltilerinin rengi mavi veya maviye yakın yeşildir. Erlendeki numunenin rengine bakılarak fikir edinilebilir. 2- Potasyum ferro siyanür [Fe(CN) 6 ] 4 ile kırmızı-kahverengi bir çökelek meydana gelir. Seyreltik asitlerde çözünmeyen bu çökelek seyreltik amonyaktaçözünür. 2Cu +2 + [Fe(CN) 6 ] 4 Cu 2 [Fe(CN) 6 ] 3- KCN ile önce yeşilimsi-sarı Cu(CN) 2 çökeleği oluşur. KCN ilavesine devam edilirse K 2 [Cu(CN) 4 ] kompleksi yaparak çözünür. K 2 [Cu(CN) 4 ] Potasyum tetra siyano kuprat Çözeltide Cu +2 kalmadığından mavi renk kaybolur ve H 2 S ilavesiyle CuS çökmez. Aynı şartlarda CdS çöker.

9 4- NH 3 ile : 2Cu NH 3 + 2H 2 O CuSO 4.Cu(OH) 2 soluk mavi bazik tuz Bazik tuz + NH 3 koyu mavi çözelti (Bi dan farkı) CuSO 4.Cu(OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 + 6NH 3 2[Cu (NH 3 ) 4 ]SO 4 + 2H 2 O Bakır tetra amin sülfat

10 Cd H 2 S ile kolloidal ve sarı renkli CdS oluşur. CdS, HNO3 de çözünür. Cd +2 +H 2 S CdS (sarı) + 2H + 3CdS + 8H + + 2NO 3 3Cd S + 2NO + 4H 2 O 2- KCN az miktarda ilave edildiğinde Cd(CN) 2 den oluşan beyaz renkli bir çökelek oluşur.kcn ilavesine devam edilirse tetra siyano kadmiyat kompleksi oluşarak çözünür. Bu kompleks dayanıklı değildir. H 2 S ile CdS verir. CdSO KCN Cd(CN) 2 + K 2 SO 4 Kadmiyum siyanür Cd(CN) KCN K 2 [Cd(CN) 4 ] Potasyum tetra siyano kadmiyat K 2 [Cd(CN) 4 ] + H2S CdS + 2KCN +2HCN Sarı Aynı şartlarda Cu +2 iyonu H 2 S ile bir çökelti meydana getirmez. Bakırın siyanürle meydana getirdiği kompleks daha sağlamdır.

11 Bi+3 ** Başlıca yükseltgenme basamağı +3, 3, yükseltgenme basamağındaki bizmut kuvvetli indirgen, +5 yükseltgenme basamağındaki bizmut kuvvetli yükseltgendir. ** Bizmutun sulu ortamdaki reaksiyonlarında genellikle Bi +3 iyonu söz konusudur. Bi +3 bileşikleri kuvvetle hidroliz olurlar ve oksi bileşikleri halinde çökerler. BiCl 3 + H 2 O BiOCl + 2H + +2Cl Beyaz seyreltik kuvvetli asitlerde çözünür, BiO + iyonu oluşur. (Çözünen bu tuzlar Bi(NO 3 ) 3, BiCl 3, Bi 2 (SO 4 ) 3 dür.)

12 1- NaOH ile beyaz Bi(OH) 3 çöker. Amonyağın aşırısında çökelek çözünmez. (Cd ve Cu dan farkı) Bi(NO 3 ) 3 + NaOH Bi(OH) 3 + 3NaNO 3 2- KI ile Bi +3 + KI BiI 3 siyah BiI 3 + KI [BiI 4 ] Seyreltilirse tekrar çöker.

13 Sn +2 (kalay) Sn +2 tuzları şiddetle hidroliz olarak Sn(OH)Cl den oluşmuş beyaz çökelek verir. 1- Parlama (Luminesans) deneyi: Direkt erlendeki numuneden yapılır. Bir erlene numune alınır,üzerine Zn granülleri ve HCl ilave edilir. Soğuk suyla doldurulmuş deney tüpü bu karışıma daldırılıp bek alevinin indirgen kısmına tutulur. Mavi parlama varsa numunede Sn +2 vardır. 2- H 2 S ile kahverengi SnS çöker. 3- HgCl 2 ile: Sn +2 + HgCl 2 Sn +4 + Hg 2 Cl 2 +2Cl Beyaz kalamel Sn +2 + Hg 2 Cl 2 ısı Sn Cl + 2Hg Siyah

14 As +3, As +5 (Arsenik) Her ikisi de oksijenle sağlam kovalent bağ verdiğinden sulu ortamda serbest bulunmaz. As +3 : AsO 3 3, AsO 2 As +5 : AsO 3 4 (arsenit) (arsenat)

15 Sb +3, Sb +5 (Antimon) Kuvvetli hidroliz nedeniyle gerçek bir çözelti elde edilemez. SbCl 3 + H 2 O SbOCl + 2H + + 2Cl Beyaz 1- Guitzeit deneyi: Direkt erlendeki numuneden yapılır. Bir tüpe numune alınır üzerine HCl (veya H 2 SO 4 ) ve Zn o granülleri koyulur,tüpün ağzına %10 luk AgNO 3 ile ıslatılmış süzgeç kağıdı kapatılır. Kağıtta bir kararma var ise numunede As veya Sb ikisinden biri mutlaka var demektir.

16 2- Flaytman deneyi: Bir tüpe numune alınır üzerine NaOH ve Zn o granülleri koyulur, tüpün ağzına %10 luk AgNO 3 ile ıslatılmış süzgeç kağıdı kapatılır. Kağıtta bir kararma var ise numunede Sb vardır.kararma yoksa As vardır.

17 Sistematikte dikkat edilecek noktalar: **Numunede Cu +2 varsa soda ekstraktına rağmen renksizleşme olmayabilir. İşleme böyle devam edilir. Fakat ilk anyon aranırken o deneyin asidi ile ortam asidik oluncaya kadar asit ilave edilmelidir. Ortam asidik yapılmadan reaktif ilave edilirse yanlış çökelme olabilir. **Bu grup katyonlar hidroliz olduklarından çözeltileri asidik hazırlanır. Birden aşırı Na 2 CO 3 ilave edilirse köpürme ve taşma olur. İlk önce ortama nötralize oluncaya dek veya kabarcık çıkışı sona erinceye dek NaOH ilave edilir. Sonra Na 2 CO 3 ilavesi yapılır.

18 **Verilen numune çökelekli ise sistematik yapılmadan önce bir tüpte asit ilavesiyle çözünmesi sağlanır. **Cu +2 ve Cd +2 un KCN ile reaksiyonlarında ortamın bazikliği turnusol kağıdı ile kontrol edilmelidir. Asidik olursa HCN gazı çıkışı ile zehirlenme olabilir. KCN + H + HCN