PHÂN TÍCH VÀ NHẬN BIẾT CATION

Dựa trên sự khác nhau về độ tan của các hiđroxit kim loại trong axit và bazơ kiềm như NaOH, NH3 ; người ta chia các cation thành 6 nhóm (các cation thường gặp) :
- Nhóm I : Các kim loại kiềm Li+, Na+, K+, Rb+, Cr+, (Fr+) (và NH4+)
Nhóm II : Các kim loại kiềm thổ : Ca2+. Sr2+, Ba2+ (và Ra2+)
Nhóm III : Các cation tạo được muối clorua ít tan : Ag+, Pb2+, Hg22+, Cu+, Au+
Nhóm IV : Các cation tạo được hiđroxit tan trong kiềm dư : Be2+, Al3+, Cr3+, Zn2+, Sn2+,
Sn2+, Sn4+.
Nhóm V : Các cation có hiđroxit tan trong dung dịch NH3 hoặc dung dịch hỗn hợp
NH3 + NH4Cl do tạo phức amin : Cu2+, Hg 2+, Ni2+, Cd2+, Co2+.
Nhóm VI : Các cation tạo được các hiđroxit ít tan trong nước, tan trong axit : Fe3+, Fe2+,
Mg2+, Mn2+.

Các cation kim loại kiềm (Nhóm I) : Li+, Na+, K+, NH4+
I. Tính chất chung : Các cation nhóm I đều không màu.
Hiđroxit kim loại kiềm là bazơ mạnh,
Ion kim loại kiềm : trung tính
Ion NH4+ có tính axit yếu : NH4+
NH3 + H+ K = 10-9,24
II. Phương pháp nhận biết :
1. Dựa vào vào ngọn lửa : Lấy 1 dây Pt, tẩm HCl. Đốt nóng ở ngọn lửa đèn khí cho đến sạch (màu ngọn lửa không đổi). Nhúng đầu dây Pt vào dung dịch thử rồi đưa vào ngọn lửa :
Li+: đỏ chói; Na+ : màu vàng; K+ : màu tím
Rb+, Cs+ : tím hồng
2. Nhận biết NH4+ : Dùng dung dịch NaOH và quì tím (đỏ) ẩm.

Các cation kim loại kiềm thổ : Ca2+. Sr2+, Ba2+
I. Tính chất chung : - Các cation kim loại nhóm II cũng không màu và có tính axit yếu
M2+ + H20
MOH+ + H+ (K : rất bé)
- Các muối cacbonat, sunfat đều ít tan, CaSO4 tan nhiều nhất, muốn ↓ hoàn toàn ion Ca2+ dưới dạng CaSO4 thường phải thêm ít rượu etylic.
II. Sơ đồ phân tích :
D2 phân tích (3 giọt)
+ (D2 H2SO4 + Rượu etylic)

↓ sunfat nhóm II Bỏ

+ D2 Na2CO3 bão hoà, t0 (nhiều lần)


Bỏ ↓ cacbonat nhóm II

+ D2 CH3COOH đặc (đến tan)
+ D2 K2Cr2O7

BaCrO4 ( (vàng) Sn2+, Ca2+


+ D2 CaSO4 bão hoà + D2 (NH4)2SO4 bão hoà


SrSO4 ↓ trắng + D2 (NH4)2C2O4 SrSO4 ↓

CaC2O4 ↓ trắng

C. Các cation kim loại tạo được muối clorua ít tan (nhóm III) : Ag+, Pb2+, (Hg22+)
I. Tính chất chung :Ion Ag+, Pb2+ : không màu
Ion Ag+có tính axt rất yếu, ion Pb2+ có tính axit yếu
Ag+ + H2O
AgOH + H+, K= 10-11,7; pH dung dịch 0,01M ≈ 6,7
Pb2+ + H2O
PbOH+ + H+, K= 10-6,18; pH dung dịch 0,01M ≈ 4
II. Sơ đồ phân tích :
D2 phân tích
+ D2 HCl 2M


↓ clorua nhóm III Các cation khác

+ Nước, đun nóng


Pb2+ AgCl (+ Hg2Cl2)
+ D2 NH3 2M
+ D2 KI + D2 K2CrO4
Ag(NH3)2Cl Hg + HgNH2Cl
PbI2 ↓ vàng PbCrO4 ↓ vàng + D2 HNO3 (Đen)
Tan trong OH-
AgCl ↓ trắng
D. Các cation kim loại tạo được hiđroxit tan trong OH- dư (Nhóm IV) : Al3+, Cr3+, Zn2+

Sơ đồ phân tích :
D2 phân tích
+ D2 HCl 2M

Clorua nhóm III + D2 H2SO4 1M (+ C2H5OH)

+ D2 NaOH 2M dư (đến đục) Sunfat