Activităţi de laborator clasa a VIII-a

TABĂRA NAŢIONALĂ DE CHIMIE

ŞCOALA DE VARĂ

PIATRA-NEAMŢ, 23-30 AUGUST 2009

ACTIVITĂŢI DE LABORATOR

Clasa a VIII-a

IDENTIFICAREA CATIONILOR

Prof. Felicia Maftei şi Prof. Rodica Şurubaru

I. Consideraţii teoretice

În lucrările practice se poate realiza analiza calitativă sistematică ce presupune:

1. Studiu macroscopic (aspect, culoare, stare de agregare);

2. Analiza preliminară;

3. Solubilitatea;

4. Analiză cationi;

5. Analiză anioni;

6. Interpretarea şi notarea rezultatelor.

În lucrarea de faţă ne vom referi la posibilităţile de identificare ale unor cationi care se poate realiza:

a) Pe cale uscată prin coloraţia flăcării.

Ex: K⁺ -- violet;

Na⁺ -- galben intens;

Ca ²⁺ -- roşu cărămiziu (portocaliu);

Sr ²⁺ -- roşu carmin

Cu ²⁺ -- albastru-verzui

Ba ²⁺ -- galben-verzui

b) Identificarea cationilor folosind reactivi.

¨ Reacţii pentru identificarea ionului de argint, Ag⁺.

Halogenurile (KCl, KBr, KI) formează cu cationii de Ag⁺ precipitate cristaline, astfel:

AgCl -- precipitat de culoare albă;

AgBr -- precipitat de culoare galben-pai;

AgI -- precipitat de culoare galbenă

AgNO₃ + KCl = KNO₃ + AgCl¯

AgNO₃ + KBr = KNO₃ + AgBr ¯

AgNO₃ + KI = KNO₃ + AgI ¯

Soluţia de hidroxid de sodiu precipită ionii Ag ⁺ :

AgNO₃ + NaOH = AgOH ¯ + NaNO₃

2AgOH = Ag₂O ¯ + H₂O

negru

Ag₂O se dizolvă în exces de amoniac:

Ag₂O + 4 NH₄OH = 2[Ag(NH₃)₂]OH + 3H₂O

¨ Reacţii pentru identificarea ionului Ca²⁺:

- ionii sulfat, SO₄^2- , precipită ionii de calciu, Ca²⁺ cu formarea unui compus alb, insolubil în acizi şi baze tari:

CaCl₂ + CuSO₄ = CaSO₄ ¯ + CuCl₂

- carbonatul de sodiu, Na₂CO₃ , dă cu sărurile de calciu un precipitat alb de carbonat de calciu:

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ ¯ + 2NaCl

- ionii CrO₄^2- precipită ionii Ca²⁺ cu formarea unui compus insolubil :

CaCl₂ + K₂CrO₄ = CaCrO₄ ¯ + 2KCl

galben

¨ Reacţii pentru identificarea ionului de zinc, Zn²⁺

- Hidroxidul de amoniu, NH₄OH, precipită ionii de zinc cu formarea hidroxidului de zinc, Zn(OH)₂ precipitat gelatinos de culoare albă, care se dizolvă în exces de amoniac:

ZnCl₂ + 2NH₄OH = 2NH₄Cl + Zn(OH)₂ ¯

Zn(OH)₂ ¯ + 4NH₄OH = [Zn(NH₃)₄] (OH)₂ + 4H₂O

- Hidroxizii alcalini KOH, NaOH, precipită cu sărurile de zinc, hidroxid de zinc, solubil în acizi şi baze tari:

ZnCl₂ + 2NaOH = Zn(OH)₂ ¯ + NaCl

Zn(OH)₂ ¯ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

Zn(OH)₂ ¯ + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O

¨ Reacţii pentru identificarea ionului de fer, Fe³⁺

- Hidroxizii NaOH, KOH, NH₄OH, precipită cu sărurile ferice hidroxidul de fer (III), de culoare brun-roşcat (ruginie):

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ ¯ + 3NaCl

II. Activitatea experimentală

A. Identificarea unor cationi folosind reactivi

· Ustensile, aparatură, substanţe necesare:

- eprubete;

- soluţii apoase (sulfaţi, azotaţi, cloruri) ale ionilor cercetaţi;

- soluţii de hidroxid de sodiu şi de amoniac;

-

· Mod de lucru.

În eprubetele numerotate cu 1, 2 şi 3 se află substanţele FeCl₃, ZnSO₄ şi AgNO_3, nu neapărat în această ordine. Pentru identificarea cationilor utilizează reactivii existenţi pe masa de lucru în sticluţe.

Atenţie ! Foloseşte volume mici de soluţii şi lucrează doar cu eprubetele aflate în stativ.

1. adaugă câteva picături de soluţie de hidroxid de sodiu în fiecare eprubetă în care se află soluţiile apoase ale ionilor metalici;

2. înregistrează observaţiile în tabelul nr. 1;

3. împarte apoi conţinutul fiecărei eprubete în 2 părţi pentru a cerceta acţiunea unui exces de hidroxid de sodiu şi exces de soluţie amoniac;

a) adaugă soluţie de hidroxid de sodiu în fiecare eprubetă cu precipitat (doar în 3 dintre eprubete) şi agită uşor;

Notează observaţiile în tabelul nr. 1

b) adaugă în celelalte 3 eprubete cu precipitat soluţie amoniac şi agită puţin.

Notează observaţiile în tabelul nr. 1.

ð Scrie ecuaţiile reacţiilor chimice efectuate (7 ecuaţii) şi ţine seama de toate informaţiile teoretice de mai sus.

ð Marchează cu ¯ formarea unui precipitat şi precizează culoarea lui.

ð Dacă precipitatul este solubil în exces de reactiv, scrie formula compusului rezultat şi precizează dacă a avut loc vreo modificare.

ð Dacă precipitatul este insolubil în exces de reactiv marchează cu „¾”.

B. Identificarea unor cationi prin coloraţia flăcării.

· Ustensile, aparatură, substanţe necesare:

- sticlă de ceas, mojar cu pistil, pahar Berzelius (sticlă reactiv), spatulă;

- substanţe (săruri);

- soluţie HCl;

- mină de creion.

· Mod de lucru:

1. Alege ustensilele şi materialele necesare experimentului: mojar cu pistil, sticlă de ceas, pahar Berzelius, mină de creion, bec de gaz.

2. Mojarează substanţa solidă din mojar şi pune-o pe sticla de ceas cu nr. 4.

3. Umezeşte mina de creion cu acid clorhidric şi arde-o în flacără. Repetă operaţia până când flacăra nu îşi mai modifică culoarea.

4. Cu mina de creion fierbinte umezită în soluţia de acid clorhidric din paharul Berzelius, atinge substanţa, apoi introdu-o în flacără de la baza flăcării spre vârful acesteia urmărind coloraţia flăcării.

5. Repetă operaţiile pentru celelalte substanţe de analizat.

6. Completează tabelul nr. 2 cu observaţiile efectuate.

Tabelul nr. 1

Ionul cercetat	Culoarea soluţiei iniţiale	Caracteristicile hidroxidului metalic
		Culoare	Formulă	Acţiunea excesului de HO¯	Acţiunea NH3
Ag+
Fe3+
Zn2+

Tabelul nr. 2

Nr.	Culoarea imprimată flăcării	Cation identificat
1
2
3
4

Anexa nr. 1

Ecuaţiile reacţiilor chimice efectuate sunt:

1. Ag⁺ AgNO₃ + NaOH = AgOH ¯ + NaNO₃

2AgOH = Ag₂O ¯ + H₂O

negru

Ag₂O + 4 NH₄OH = 2[Ag(NH₃)₂]OH + 3H₂O

2. Fe³⁺ FeCl₃ + 3NaOH = Fe (OH)₃ ¯

ruginiu

3. Zn²⁺ ZnSO₄ + 2NaOH = Zn (OH)₂ ¯ + Na₂SO₄

alb

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂ [Zn (OH)₄]

Zn(OH)₂ + 4NH₄OH = [Zn (NH₃)₄] (OH)₂ + 4 H₂O

Anexa nr. 2

Tabelul nr. 1 completat

Nr. crt.	Ionul cercetat	Culoarea soluţiei iniţiale	Caracteristicile hidroxidului metalic
			Aspect şi culoare	Formulă	Acţiunea excesului de HO¯	Acţiunea NH3
1	Ag+	incoloră	precipitat alb care se închide la culoare în prezenţa luminii	AgOH ¯ Ag2O	¾	precipitatul se dizolvă [Ag(NH3)2]OH
2	Fe3+	gălbuie	precipitat ruginiu (roşu-brun)	Fe(OH)3	¾	¾
3	Zn2+	incoloră	precipitat alb, gelatinos	Zn(OH)2¯	precipitatul se dizolvă [Zn(OH)4]2-	precipitatul se dizolvă [Zn(NH3)4]2+

Tabelul nr. 2

Nr.	Culoarea imprimată flăcării	Cation identificat
1	Roşu cărămiziu	Ca2+
2	Roşu carmin	Sr2+
3	Verde albastru	Cu2+
4	Galben intens	Na+

COLORAŢIA FLĂCĂRII

Cation prezent în substanţa de analizat	Culoarea imprimată flăcării
Na+	Galben intens
K+	Roz - violet
Ca2+	Roşu cărămiziu
Sr2+	Roşu carmin
Ba2+	Galben verzui
Cu2+	Verde albastru
BO33-	Verde