Reactiile ionilor sodiu, potasiu si amoniu

Reactiile ionilor sodiu, potasiu si amoniu

IONUL SODIU (NATRIU) Na⁺

Numar de oxidare + 1. Pentru executarea reactiilor se foloseste o solutie ce contine ionul Na⁺, de exmplu NaCl.

Reactii pe cale uscata

Reactia de culoare a flacarii

Sarurile de sodiu coloreaza flacara incolora a unui bec in galben intens. Aceasta reactie este foarte sensibila.

Reactii pe cale umeda

Hexahidroxostibiatul de potasiu K Sb(OH)₆ formeaza in solutie neutra sau slab alcalina un precipitat alb, cristalin, de hexahidroxostibiat de sodiu, Na Sb(OH)₆ . Precipitarea se poate grabi frecand peretii interiori ai eprubetei cu o bagheta de sticla.

(Na⁺ + Cl^-) + (K⁺ + Sb(OH)₆ ^-) Na Sb(OH)₆ + (K⁺ + Cl)

Hexahidroxostibiatul de sodiu se descompune sub actiunea acizilor, formand acid stibic (precipitat alb, amorf).

Na Sb(OH)₆ + (H⁺ + Cl^-) H₃SbO₄ + 2 H₂O + (Na⁺ + Cl^-)

Datorita acestei comportari reactia nu se efectueaza niciodata in mediu acid. Hexahidroxostibiatul de potasiu este reactivul specific al ionului de sodiu, insa solutia nu trebuie sa contina alti ioni.

IONUL POTASIU (KALIU) K⁺

Numarul de oxidare: 1+. Pentru executarea reactiilor se foloseste o solutie ce contine ionul K⁺ , de exemplu KCl.

Reactii pe cale uscata

Reactia de culoare a flacarii

Sarurile de potasiu coloreaza flacara incolora a unui bec in albastru violet. In prezenta sarurilor de sodiu, culoarea galben intens mascheaza culoarea violeta. Culoarea violet se poate observa privind flacara printr-o sticla de cobalt, care absoarbe radiatiile galbene ale sodiului, lasand sa treaca numai pe cele violete ale potasiului.

Reactii pe cale umeda

1. Acidul percloric, HClO₄, formeaza cu ionul K⁺ un precipitat alb, cristalin, de perclorat de potasiu.

(K⁺ + Cl) + (H⁺ + ClO₄^-) = KClO₄ + (H⁺ + Cl^-)

2. Acidul tartric, C₄O₆H₆, formeaza in solutii neutre si nu prea diluate ale sarurilor de potasiu si in prezenta acetatului de sodiu un precipitat alb de tartrat acid de potasiu (bitartrat de potasiu) usor solubil in acizi minerali sau hidroxid de sodiu, greu solubil in acid acetic si alcool.

(H⁺ + Cl^-) + (Na⁺ + CH₃COO^-) = CH₃COOH + (Na⁺ + Cl^-)

Deoarece precipitatul este dizolvat de catre acidul mineral care rezulta din reactie, precipitarea este incompleta; pentru a inlatura dizolvarea partiala a bitartratului, precipitarea se face in prezenta acetatului de sodiu care formeaza cu acidul acetic rezultat din reactie un amestec tampon care mentine o concentratie a ionilor hidroniu favorabila precipitarii.

Aparitia precipitatului este favorizata de frecarea peretilor eprubetei cu o bagheta.

3. Hexanitrocobaltiatul trisodic, Na₃ Co(NO₂)₆ , formeaza in solutii neutre sau slab acetice un precipitat galben cristalin, de hexanitrocobaltiat de sodiu si potasiu.

2(K⁺ + Cl^-) + (3Na⁺ + Co(NO₂)₆ ^3-) = K₂Na Co(No₂)₆ + 2(Na⁺ + Cl^-)

Aceasta este una din cele mai sensibile reactii pentru identificarea potasiului (reactia specifica). Solutia nu trebuie sa fie alcalina, pentru ca precipita Co(OH)₃ verde brun, de asemeni nu trebuie sa contina ioni NH₄⁺ care formeaza cu reactivul un precipitat galben cristalin.

IONUL AMONIU (NH₄⁺)

Pentru efectuarea reactiilor se foloseste o solutie ce contine ionul NH₄⁺, de exemplu NH₄Cl.

Reactii pe cale uscata

Sarurile de amoniu se descompun prin incalzire in acid (sau derivati ai acestuia) si in amoniac (ce se recunoaste dupa mirosul caracteristic).

De exemplu: NH₄Cl NH₃ + HCl

NH₄NO₃ N₂O + 2H₂O

3(NH₄)₂SO₄ 3SO₂ + 4NH₃ + N₂ + 6H₂O

Reactii pe cale umeda

1. Bazele: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, descompun prin incalzire sarurile de amoniu, degajand amoniacul. Acesta se recunoaste dupa miros sau prin inalbastrirea hartiei umede roz de turnesol.

(NH₄⁺ + Cl^-) + (Na⁺ + OH^-) = NH₃ + (Na⁺ + Cl^-) + H₂O

2. Reactivul Nessler, care este o solutie alcalina de tetraiodomercuriat de potasiu K₂ HgI₄ , precipita iodura oxidimercuriamoniu amorfa, bruna.

(NH₄⁺ + Cl^-) + (Na⁺ + OH^-) = NH₃ + (Na⁺ + Cl^-) + H₂O

Este o reactie sensibila si serveste la identificarea urmelor de amoniac din apele de baut (reactie specifica).

Volumetria prin reactii de neutralizare

Prepararea si titrarea unei solutii 0,05 N de NaOH cu ajutorul unei solutii de acid oxalic

Principiul metodei

Metoda se bazeaza pe reactia de neutralizare dintre acidul oxalic si hidroxidul de sodiu in prezenta fenolftaleinei care serveste ca indicator.

COOH COONa

+ 2NaOH = + 2H₂O

COOH COONa

Reactivi:

1) - acid oxalic 0,05 N, F = 1,0000

Acidul oxalic este o titrosubstanta, astfel incat putem prepara o solutie de normalitate exacta. Masa moleculara a acidului oxalic: M_{H2C2O4 2H2O} = 126,068

Echivalentul chimic: =

Pentru prepararea a 1000 ml solutie 0,05 N sunt necesare 63,034 . 0,05 = 3,1517 grame, care se cantaresc cu precizie la balanta analitica pe o sticla de ceas. Substanta cantarita se trece cantitativ intr-un balon cotat de 1000 ml cu apa distilata; dupa dizolvarea substantei, solutia se aduce la semn cu apa distilata si se omogenizeaza prin agitare. Solutia este exact 0,05 N cu factorul de corectie F = 1.

2) - hidroxid de sodiu 0,05 N

Masa moleculara a hidroxidului de sodiu = 40. Echivalentul chimic = 40/1 = 40. 1000 ml solutie 0,05 N de NaOH contin 0,05 40 = 2g NaOH.

Pentru a prepara 1000 ml solutie de NaOH 0,05 N, vom cantari la balanta tehnica 2,5-3g de hidroxid de sodiu; substanta se clateste de 2-3 ori cu apa distilata pentru a indeparta stratul de carbonat de la suprafata, apoi se trece intr-un balon cotat de 1000 ml cu apa distilata si dupa dizolvarea substantei se aduce la semn cu apa distilata; se omogenizeaza prin agitare.

Solutia preparata este aproximativ 0,05 N deoarece NaOH nu este stabil in aer (se carbonateaza) si nu se poate cantari exact. Pentru a-i stabili concentratia, ea se titreaza cu o solutie etalon, care in cazul nostru este solutia de acid oxalic de concentratie cunoscuta.

3) - Fenolftaleina 0,1% solutie alcoolica

Se dizolva 0,1g fenolftaleina, cantarita la balanta analitica, intr-un balon cotat de 100 ml si se aduce la semn cu alcool etilic.

Mod de lucru

Intr-un pahar Berzelius de 100 ml se masoara cu ajutorul unei pipete 5 ml solutie de acid oxalic 0,05 N, F=1, se clatesc peretii paharului cu putina apa distilata si solutia din pahar se incalzeste pe sita, la flacara unui bec de gaz pana la temperatura de 70 - 80⁰C (pana apar primele bule de aer) pentru indepartarea dioxidului de carbon dizolvat in solutie, in prezenta caruia fenolftaleina nu este sensibila. Se evita fierberea solutiei pentru a nu se descompune acidul oxalic. Se adauga 1 - 2 picaturi de fenolftaleina si solutia fierbinte se titreaza cu o solutie de hidroxid de sodiu din biureta, pana la aparitia unei coloratii roz deschis. Coloratia trebuie sa persiste un minut. Se masoara volumul de solutie de hidroxid de sodiu folosit la titrare (V₁).

Calcul

5 ml (COOH)₂, 0,05 N, F = 1. V₁ ml NaOH N = ? T = ? F = ?

M_NaOH = 40; M_(COOH)2 . _2H2O = 126. E_NaOH = 40; E_(COOH)2 = 63

1. Calcularea gramelor de acid oxalic din volumul de 5 ml solutie 0,05 N F = 1;

1000 ml (COOH)₂ ----- ----- ----- ----- ----0,05 63 1g

5 ml-------- ----- ------ -----------x₁

__________ ______ ____ __________

x₁ = 63 5 0,05 / 1000

2. Calcularea gramelor de NaOH din volumul V₁:

(COOH)₂ + 2NaOH = (COONa)₂ + 2H₂O

1 mol 2 moli

126g (COOH)₂----- ----- ----- ----- -----2 40g NaOH

63g (COOH )₂----- ----- ----- ----- ------40g

63 5 0,05 / 1000x₂

__________ ______ ____ _________

x₂ = 40 5 0,05 /1000

3. Calcularea T_r (g NaOH/1000 ml si g NaOH/1 ml)

V₁ ml NaOH----- ----- ----- ----- ------- 40 5 0,05 /1000g

1000 ml ----- ----- --------- ----- --------T_r

__________ ______ ____ _________

T_r = 40 5 0,05 /V₁ g NaOH/1000 ml

g NaOH/1 ml = 40 5 0,05 /V₁ 1000

4. Calcularea normalitatii N:

N = T_r / E = 40 5 0,05 /V₁ 40

Normalitatea se calculeaza efectiv, luandu-se cu aproximatie.

5. Calcularea T_t T_t = E N

6. Calcularea factorului de corectie volumetrica:

F =