الكشف عن كاتيونات الفلزات وتصنيف المجموعات التحليلية
يُعد الكشف عن الشقوق القاعدية (الكاتيونات الفلزية) أكثر تعقيداً وتشعباً من الكشف عن الشقوق الحامضية، ويرجع ذلك إلى كثرة عدد الكاتيونات الفلزية، وإمكانية وجود الكاتيون الواحد في أكثر من حالة تأكسد (كالحديد والنحاس)، فضلاً عن التداخل والتقارب الشديد بين خواص رواسبها وألوانها. ولذا تم تقسيم الكاتيونات إلى ست مجموعات تحليلية وفقاً لاختلاف ذائبية أملاحها في الماء، حيث يتميز كل قسم بمركب كاشف نوعي يرسب كاتيونات المجموعة بصورة انتقائية: كترسيب كلوريدات المجموعة الأولى، وكبريتيدات المجموعة الثانية في وسط حمضي، وهيدروكسيدات المجموعة الثالثة، وكربونات المجموعة الخامسة، مما يتيح فصلها والتعرف عليها بالتجارب التأكيدية الدقيقة وكشوف اللهب الجافة.
1. تصنيف المجموعات التحليلية المقررة
المجموعة التحليلية الأولى
كاتيوناتها: الفضة I (Ag⁺)، الرصاص II (Pb²⁺)، والزئبق I (Hg⁺).
كاشف المجموعة: حمض الهيدروكلوريك المخفف (HCl)، لأن كلوريداتها شحيحة الذوبان في الماء وتترسب ككلوريدات بيضاء.
المجموعة التحليلية الثانية
كاتيوناتها المقررة: كاتيون النحاس II (Cu²⁺).
كاشف المجموعة: غاز كبريتيد الهيدروجين (H2S) في وسط حمضي (HCl مخفف). الملاحظة: يتكون راسب أسود من كبريتيد النحاس II (CuS) يذوب في حمض النيتريك الساخن.
المجموعة التحليلية الثالثة
كاتيوناتها المقررة: الحديد II (Fe²⁺)، الحديد III (Fe³⁺)، والألومنيوم (Al³⁺).
كاشف المجموعة: محلول هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH)؛ تترسب الكاتيونات على هيئة هيدروكسيدات.
- Al³⁺: راسب أبيض جيلاتيني من Al(OH)3 يذوب في الأحماض وفي وفرة من NaOH لتكون ميتا ألومينات الصوديوم (NaAlO2) الذائبة.
- Fe²⁺: راسب أبيض مخضر من Fe(OH)2 يذوب في الأحماض المخففة.
- Fe³⁺: راسب بني محمر جيلاتيني من Fe(OH)3 يذوب في الأحماض المخففة.
المجموعة التحليلية الخامسة
كاتيوناتها المقررة: كاتيون الكالسيوم (Ca²⁺).
كاشف المجموعة: محلول كربونات الأمونيوم ((NH4)2CO3). يتكون راسب أبيض من كربونات الكالسيوم (CaCO3) يذوب في حمض HCl المخفف وفي الماء المحتوي على CO2.
التجربة التأكيدية وكشف اللهب: مع حمض H2SO4 المخفف يعطي راسباً أبيض من CaSO4، وفي كشف اللهب الجاف (كشف بنزن) يتلون اللهب باللون الأحمر الطوبي.
الحل: لأن هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3 مادة مترددة تتفاعل مع القواعد القوية كحمض مكونة ملح ميتا ألومينات الصوديوم الذائب في الماء:
Al(OH)3 + NaOH ⟶ NaAlO2 + 2H2Oبينما هيدروكسيد الحديد III مادة قاعدية فقط فلا تتفاعل مع هيدروكسيد الصوديوم القلوي.
الحل: الكاتيون هو الحديد II (Fe²⁺)، حيث تكون أولاً راسب هيدروكسيد الحديد II الأبيض المخضر Fe(OH)2، وتأكسد جزئياً بأكسجين الهواء إلى هيدروكسيد الحديد III البني المحمر Fe(OH)3.
اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:
اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً: