Introduzione all’analisi qualitativa

Nell’analisi qualitativa il caso più generale è costituito dall’analisi di un campione solido.

Quando non si ha alcuna indicazione relativa agli ioni presenti nel campione è necessario procedere a una ricerca sistematica dei vari cationi e anioni presenti che costituiscono la sostanza in esame, indipendentemente da come essi erano originariamente combinati nel campione.

Nell’analisi sistematica gli ioni vengono separati non singolarmente, ma in gruppi , in quanto un certo numero di ioni esibisce un comportamento simile rispetto a determinati reattivi detti reattivi di gruppo. L’uso dei reattivi di gruppo risulta vantaggioso dal momento che il complesso procedimento di analisi può essere suddiviso in varie operazioni più semplici. Infatti, se un determinato reattivo di gruppo, aggiunto alla soluzione in esame, non dà luogo a nessun precipitato si esclude la presenza di tutti gli ioni di quel gruppo.

Se, invece, la composizione della sostanza da analizzare è approssimativamente nota, ed è necessario, per esempio stabilire la presenza o l’assenza di determinati ioni, allora risulta conveniente avvalerci dell’analisi individuale: ogni ione viene ricercato direttamente con reazioni di riconoscimento che sono specifiche con l’adozione di ben precise condizioni operative.

Secondo la quantità di sostanza che si adopera per l’analisi si usa distinguere:

  1.       La microanalisi in cui si adoperano 0.5-1 g di campione incognito
  2.       La semimicroanalisi in cui si adoperano 0.05 g di campione incognito
  3.       La microanalisi in cui si adopera circa 1 mg di campione incognito

Il procedimento generale è sostanzialmente simile per i tre tipi di analisi; le reazioni di riconoscimento sono generalmente le stesse per i primi due tipi, mentre per il terzo si ricorre ad apparecchiature e a reazioni specifiche.

Gruppi analitici dei cationi nell’analisi sistematica tradizionale

La classificazione tradizionale dei cationi è dovuta a Bunsen e a Fresenius, che la idearono nel 1840 circa, cioè trent’anni prima che Mendeleev proponesse il Sistema periodico degli elementi e da allora, sia pure con alcune varianti, essa è rimasta immutata. Essa si basa sulle differenti solubilità dei cloruri, solfuri, idrossidi e carbonati.

Secondo la suddivisione tradizionale il primo gruppo analitico comprende i cationi che danno cloruri poco solubili e che precipitano da soluzioni neutre o acide per trattamento con acido cloridrico; questi cationi sono: argento (I), mercurio (I), piombo (II), tallio (I).

Il piombo, che non precipita completamente al primo gruppo, si ritrova parzialmente al secondo gruppo, il tallio si ritrova al quarto.

Il secondo gruppo analitico comprende quei cationi che, dopo l’eliminazione del primo gruppo, reagiscono con il solfuro di idrogeno formando solfuri tanto insolubili ( Kps < 10-23) da poter precipitare in soluzione acida ( pH ≅ 0.5).  Essi sono: mercurio (II), piombo (II), bismuto (III), cadmio (II), arsenico (III), arsenico (V), antimonio (III), antimonio (V), stagno (II) e stagno (IV).

Il terzo gruppo analitico comprende i cationi che, dopo l’eliminazione del primo e del secondo gruppo, precipitano come idrossidi mediante idrossido di ammonio in presenza di cloruro di ammonio ovvero in presenza di una soluzione tampone a pH ≅9. Essi sono: ferro (III), alluminio (III), cromo (III), titanio (IV). In presenza di anioni quali fosfato, ossalato, borato, e fluoruro possono precipitare al terzo gruppo, data la basicità dell’ambiente, i rispettivi sali dei cationi alcalino-terrosi ( Ca2+, Sr2+, Ba2+ e Mg2+ che di norma dovrebbero precipitare nei gruppi successivi: in tal caso questo terzo gruppo viene chiamato terzo gruppo complesso e comporta una variante al metodo generale.

Il quarto gruppo analitico comprende i cationi che, esclusi quelli dei guppi precedenti, non vengono precipitati né dal solfuro di idrogeno a pH ≅0.5, né dalla soluzione tampone idrossido di ammonio/ cloruro di ammonio; essi sono: zinco (II), cobalto (II), nichel (II) e manganese (II).

Il quinto gruppo analitico comprende i cationi che, non essendo stati precipitati dai reattivi dei gruppi precedenti vengono precipitati dal carbonato di ammonio in soluzione tamponata di idrossido di ammonio/cloruro di ammonio a pH ≅9 ; essi sono: calcio (II), stronzio (II) e bario (II).

Il sesto gruppo analitico, infine, comprende i cationi che non vengono precipitati da nessuno dei  reattivi dei gruppi precedenti e cioè: il magnesio, tutti i cationi alcalini e, inoltre, lo stesso ammonio. Tali cationi non hanno un reattivo comune di precipitazione e vengono ricercati con reazioni specifiche.

Nella seguente tabella sono indicati, in modo schematico, i gruppi analitici.

Gruppo Reattivo Cationi Precipitati
I HCl Ag+ Hg2+ Pb2+ AgCl (bianco)Hg2Cl2( bianco)PbCl2 ( bianco)
II H2 Hg2+Pb2+Cu2+

Bi3+

Cd2+

AsIII AsV

SbIII SbV

SnII SnIV

                                                

HgS ( nero)PbS ( nero)CuS ( nero)

Bi2S3 ( rosso-bruno)

CdS (giallo)

As2S3, As2S5 (giallo)

Sb2S3, Sb2S5(arancio)

SnS(bruno) SnS2(giallo)

III NH4OH + NH4Cl Fe3+Al3+Cr3+

Mn2+

Fe(OH)3(bruno)Al(OH)3(bianco)Cr(OH)3( grigio-verde)

MnO(OH)2 (bruno)

IV (NH4)2S Zn2+Co2+Ni2+

Mn2+

ZnS ( bianco)CoS ( nero)NiS (nero)

MnS ( rosa)

 

 

V (NH4)2CO3 Ba2+Ca2+Sr2+ BaCO3 (bianco)CaCO3(bianco)SrCO3 (bianco)
VI Reattivi vari di non gruppo Mg2+K+Na+

NH4+

 

 

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Author: Chimicamo

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