Analisi e Schemi di Precipitazione del Gruppo dei Metalli Alcalino-Terrosi
Il quinto gruppo analitico, detto anche gruppo dei metalli alcalino-terrosi, si compone degli ioni dei tre principali metalli alcalino-terrosi: Ca²⁺, Sr²⁺ e Ba²⁺. Questi ioni sono suscettibili di precipitare come carbonati da una soluzione che contiene (NH₄)₂CO₃, NH₄OH e NH₄Cl. Inoltre, se la precipitazione avviene in una soluzione etanolica al 50%, il magnesio può formare un precipitato come carbonato doppio, Mg(NH₄)₂(CO₃)₂·4H₂O. Si può dunque decidere se far precipitare l’ione Mg²⁺ come membro del gruppo alcalino-terroso o lasciarlo in soluzione con gli ioni solubili come Na⁺, K⁺ e NH₄⁺.
La procedura di analisi consentirà di identificare e separare i metalli alcalino-terrosi presenti in una soluzione, permettendo una corretta determinazione e caratterizzazione di ciascun componente. È cruciale seguire attentamente la sequenza di reazioni e precipitazioni per garantire risultati accurati e affidabili.
Reazioni Chimiche con H2SO4 e Soluzioni di Ioni
Nell’articolo che segue verranno esaminate le reazioni chimiche coinvolte nell’utilizzo di H2SO4 a 6 M e delle soluzioni contenenti ioni specifici come Sr2+, Ca2+ e (NH4)2SO4. Verranno inoltre considerati i precipitati che si formano durante gli esperimenti.
Prima di iniziare l’analisi, è necessario preparare una soluzione incognita di 3 mL e aggiungervi 1 mL di NH4Cl. Questo composto, contenente ioni NH4+, riduce la concentrazione di ioni OH- derivanti dalla dissociazione di NH4OH, prevenendo la formazione del precipitato di Mg(OH)2. Successivamente, alcalinizzare la soluzione con NH4OH e riscaldare. A questo punto, aggiungere 1 mL di (NH4)2CO3, mescolare e lasciare riposare per 5 minuti.
Successivamente, procedere con la centrifugazione del campione e, senza decantare il liquido supernatante, aggiungere alcune gocce di carbonato di ammonio per verificare la completezza della precipitazione. Successivamente, decantare il liquido supernatante che potrebbe contenere ioni Mg2+ e seguire il trattamento seguendo il procedimento H. Per quanto riguarda il precipitato, seguire il procedimento G-1.
Procedura per Identificare l’Ione Ba²⁺
Per identificare l’ione Ba²⁺, seguire il procedimento seguente. Inizialmente, al precipitato dei carbonati, aggiungere lentamente HAc 6 M fino a che il solido si sciolga completamente. Successivamente, diluire la soluzione con acqua e portarla ad ebollizione. Aggiungere poi una goccia di K2CrO4 1 M alla soluzione riscaldata.
Se non si forma un precipitato, significa che l’ione Ba²⁺ è assente e la soluzione deve essere trattata secondo un altro procedimento (G-2). Se si forma un precipitato, riscaldare nuovamente la soluzione e aggiungere una seconda goccia di K2CrO4 1 M. Centrifugare e, prima di decantare il liquido sovranante, controllare se ha un colore giallo. In caso affermativo, la soluzione deve essere trattata secondo il procedimento G-2.
Per confermare la presenza dell’ione Ba²⁺, sciogliere il BaCrO4 giallo in 1 mL di HCl 6 M. Testare la soluzione alla fiamma. Aggiungere due gocce di H2SO4 6 M alla soluzione rimanente. La formazione di un precipitato bianco conferma la presenza dell’ione Ba²⁺. Se il colore della soluzione rende il precipitato sembrare giallo, centrifugare, scartare il liquido superantante e lavare il precipitato con 1 mL di acqua. Centrifugare nuovamente e verificare che il precipitato sia bianco.
Identificazione dell’Ione Sr²⁺ e Ca²⁺
Aggiungere 15 gocce di trietanolammina alla soluzione G-2 e agitare. Successivamente, aggiungere 1 mL di (NH4)2SO4 2 M e riscaldare la soluzione fino all’ebollizione. La formazione di un precipitato bianco o un torbidamento della soluzione indica la presenza dell’ione Sr²⁺. Centrifugare e decantare il liquido sovranatante tramite un filtro. Successivamente, cercare l’ione Ca²⁺ nel filtrato seguendo il procedimento G-3.
Per identificare l’ione Ca²⁺, aggiungere 10 gocce di ossalato ammonico ((NH4)2C2O4 0.2 M) al filtrato. La formazione di un precipitato bianco indica la presenza dell’ione Ca²⁺. Centrifugare, decantare e scartare il liquido sovranatante.
Identificazione dell’Ione Mg²⁺
Per scoprire se è presente l’ione Mg²+ in una soluzione, seguire i passaggi seguenti. Aggiungere cinque gocce di NH4OH 15 M e venti gocce di Na2HPO4 0.5 M al centrifugato H. Mescolare bene e lasciar riposare per almeno 10 minuti. Successivamente, centrifugare la soluzione e rimuovere il liquido sovrastante. Per sciogliere il precipitato, aggiungere tre gocce di HCl 6 M e diluire il tutto con acqua. Aggiungere una goccia di reagente S. e O., che funziona da indicatore, e riscaldare la soluzione. Continuare ad aggiungere NaOH 6 M fino a quando il colorante assume un colore rosso-porpora. La formazione di un precipitato blu brillante indica la presenza dell’ione Mg²+.
Conclusioni
In conclusione, conoscere le reazioni chimiche coinvolte nell’uso di H2SO4 e soluzioni di ioni, è fondamentale per identificare i precipitati formati e determinare la presenza di specifici ioni nelle soluzioni. Le equazioni chimiche del quinto gruppo analitico sono importanti per l’analisi qualitativa dei cationi in una soluzione, e la comprensione di tali reazioni consente di identificare con successo la presenza di ioni metallici specifici.