Analisi qualitativa cationi

Procedure analitiche per il riconoscimento dei cationi

Preparazione e pulizia della vetreria

Pulire bene con acqua deionizzata la vetreria, altrimenti potrebbero esserci residui di sali che interferiscono con l’analisi.

Test di precipitazione

Il test è positivo se si forma un precipitato abbondante. Se si ottiene un’opalescenza, il test è da considerarsi negativo. Preparare il bagnomaria per facilitare la solubilizzazione dei sali.

È interessante anche fare la prova negativa di un saggio di riconoscimento per assicurarsi che il test sia positivo. Alla fine di ogni procedura analitica, per fare un’ulteriore prova, bisogna preparare una nuova soluzione acquosa del sale incognito.

Cationi

Per riconoscere i cationi, bisogna seguire lo schema: analizzare prima quelli del primo gruppo, poi del secondo, poi del terzo, ecc. Ogni analisi di un gruppo è positiva anche a quelle precedenti. Quando individuo un catione, mi fermo e sono sicura che è quello cercato.

Classificazione dei cationi

• I gruppo: Reattivo precipitante: HCl → Ag⁺ AgCl (bianco)
• II gruppo: Reattivo precipitante: H₂S (pH ≤ 0.5) → Hg²⁺ HgS (nero)
• III gruppo: Reattivi precipitanti: NH₄OH, NH₄Cl (pH = 0) → Al³⁺ Al(OH)₃ (bianco gelatinoso)
• IV gruppo: Reattivo precipitante: H₂S (pH = 9) → Zn²⁺ ZnS (bianco)
• V gruppo: Reattivo precipitante: (NH₄)₂CO₃ → Ca²⁺ CaCO₃ (bianco)
• VI gruppo: NH₄⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Li⁺

Questi sono solo i cationi presenti nella farmacopea ufficiale per quanto riguarda gli elementi presenti in composti farmaceutici e biologici.

I gruppo (Ag⁺)

Precipitazione come cloruro d’argento: Ag⁺ + Cl^- → AgCl (bianco)

Verifica di solubilità in ammoniaca diluita: AgCl + 2NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-

Solo i sali di solfato e nitrato con Ag⁺ sono solubili in acqua a pH neutro. A pH acidi essi precipitano. Quindi per riconoscerli si fa il saggio dell’anello bruno. Se è positivo allora sono nitrati, se è negativo allora sono solfati.

Precipitazione per acidificazione con acido nitrico: [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2H⁺ → AgCl + 2NH₃

Procedimento

• In una provetta da centrifuga mettere una punta di spatola di sale e 1-2 ml di acqua. Il sale è poco solubile quindi è importante metterne poco e provare a scaldarlo a bagnomaria.
• Aggiungere HCl dil. Si forma un precipitato bianco caseoso se c’è Ag⁺.
• Centrifugare, eliminare il surnatante e lavare con acqua distillata.
• Aggiungere qualche pipettata di NH₃ dil. In presenza di Ag⁺, il precipitato si solubilizza.
• Aggiungere HNO₃ dil verificando che il pH sia acido. AgCl riprecipita (se Ag⁺ è presente).

II gruppo (Hg²⁺ e Hg⁺)

Precipitazione con acido solfidrico a pH ≤ 0.5: Hg₂²⁺ + 2H₂S → Hg₂SCl₂ + 4H⁺ (bianco)

Hg₂SCl₂ + H₂S → 3HgS + 2H⁺ + 2Cl^- (nero)

Hg²⁺ + S^2- → HgS K_s = 4.0 x 10^-54

Generazione di acido solfidrico: CH₃CSNH₂ + 2H₂O → CH₃COOH + NH₃ + H₂S

Una soluzione acquosa satura di tioacetammide a caldo si comporta come una soluzione satura di H₂S (circa 0.1M).

Reazione con ioduro di potassio (conferma)

Hg²⁺ + 2I^- → HgI₂ (rosso-arancione, quasi fosforescente)

HgI₂ + 2I^- → [HgI₄]^2- (incolore)

Reazione con rame metallico (conferma)

Cu²⁺ + Hg⁰ → Cu²⁺ + Hg⁰ (grigio)

Procedimento

1. Precipitazione con acido solfidrico a pH ≤ 0.5

   Questo saggio si fa in due stanzini posti alle estremità del laboratorio, dove sono ubicate delle cappe speciali per utilizzare l’acido solfidrico. Inoltre bisogna buttare tutto lì e lavare anche lì, nel lavandino sotto la cappa.

   • In una provetta metto una punta di spatola di sale e 1-2 ml di acqua.
   • Aggiungo HCl (pH ≤ 0.5).
   • Sotto la cappa aggiungo qualche goccia di tioacetammide. Agitare bene.
   • Scaldare qualche minuto a bagnomaria per permettere la completa saturazione della soluzione con H₂S.
   • In presenza di Hg²⁺ si forma un precipitato nero di HgS. Il saggio è positivo solo se si ha un precipitato nero. Se non è nero potrebbe essere S (bianco-giallo), quindi il saggio è negativo.
2. Reazione con ioduro di potassio (conferma)
   • In una provetta mettere una punta di spatola di sale e 1-2 ml di acqua.
   • Aggiungere qualche goccia di soluzione di KI (metterne poco altrimenti diventa incolore). In presenza di Hg²⁺ si forma un precipitato rosso di HgI₂ che è in eccesso di KI e solubilizza.
3. Reazione con rame metallico (conferma)
   • In una provetta mettere una punta di spatola di sale incognito e 1-2 ml di acqua.
   • Aggiungere HCl dil per permettere il trasferimento di elettroni.
   • Aggiungere una lamina di rame alla provetta.
   • In presenza di Hg la lamina si colora di grigio per la formazione di Hg⁰. Bisogna smaltire tutto nel bidone.

NB: Bisogna avere un pH ≤ 0.5 per evitare la precipitazione dei cationi del IV gruppo (Zn) con i solfuri.

III gruppo (Al³⁺)

Precipitazione come idrossido: Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃ (bianco gelatinoso)

La precipitazione dell’idrossido di alluminio è completa per un pH compreso tra 3 e 9.

Procedimento

• In una provetta mettere una punta di spatola di sale e 1-2 ml di acqua.
• In un’altra provetta preparare 2 ml di tampone ammoniacale (NH₄OH/NH₄Cl): 1 ml di NaOH 2M + 1 ml di NH₄Cl 2M. Se manca NH₄Cl, mettere 1 ml di NaOH + 2 ml di NH₄Cl. Se manca NH₄Cl, mettere 1 ml di HCl + 2 ml di NH₃. Il tampone va preparato, quello già pronto presente nel reagentario.