L`analyse de quelques cations : Pb , Fe , Cu , Cr , Co et Ni

L’analyse de quelques cations
travaux pratiques
L’analyse de quelques cations :
Pb2+ , Fe3+ , Cu2+ , Cr3+ , Co2+ et Ni2+
But:
Etudier les principales réactions analytiques de ces cations , apprendre à les séparer par la
méthode des sulfures et à les caractériser.
Sulfure d’hydrogène et sulfure d’ammonium:
1)
(NH4)2S est vendu sous forme de solution aqueuse
jaunâtre.
H2S est un gaz qu’on produit ( p.ex. ) dans l’appareil
de Kipp:
2) H2S et (NH4)2S sont toxiques. Toutes leurs réactions
doivent être menées sous hotte. . Aucun tube à essais ayant
renfermé ces deux substances ne sortira plus des hottes!
3) (NH4)2S se dissocie entièrement dans l’eau:
(NH4)2S
NH4+ + S2-
L’ion sulfure ( base de Broenstedt ! ) participe aux équilibres suivants dans l’eau:
S2- +
HS- + H2O
Il en résulte
HS- + OHH2S + OH-
-qu’une solution de sulfure d’ammonium est basique (ion hydroxyde)
-qu’une solution de sulfure d’hydrogène renferme un peu d’ions sulfure !
Ammoniac
L’ammoniac ( base de Broenstedt! ) participe à l’équilibre suivant dans l’eau:
NH3 + H2O
NH4+ + OH-
Il en résulte qu’une solution aqueuse d’ammoniac est basique ( ion hydroxyde), mais renferme
encore beaucoup de molécules NH3 intactes
AdM
1
L’analyse de quelques cations
travaux pratiques
Pb2+ ion plomb(II)
(incolore en solution aqueuse, toxique)
Réactions générales:
réactif
réaction
Pb2+ + S2H2S
(+HCl dil )
Pb2+ + S2(NH4)2S
PbS
produit
descript.
solub.
sulfure de
plomb
précipité
noir
acide
nitrique
acide
nitrique
KOH
eau
PbS
KOH
peu
Pb2+ + 2OH-
Pb(OH)2
hydroxyde de
plomb
KOH
excès
idem, puis
Pb(OH)2+ K+ + OHK+ +Pb(OH)3Pb2+ + 2OHPb(OH)2
tétrhydroxo
plombate de
potassium
hydroxyde de
plomb
précipité
blanc,
gélatineux
solution
aqueuse
incolore
précipité
blanc
chlorure de
plomb
précipité
blanc
eau à
chaud
produit
descript.
solub.
chromate de
plomb
précipité
jaune
iodure de
plomb
précipité
jaune
acide
nitrique
KOH
KOH
NH3
peu
NH3
excès
HCl
acide
nitrique
KOH
idem
Pb2+ + 2Cl-
PbCl2
Tests spécifiques:
réactif
K2CrO4
réaction
KI
Pb2+ + 2I-
AdM
2+
Pb + CrO4
2-
PbCrO4
PbI2
2
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travaux pratiques
Fe3+ ion fer(III)
(ocre en solution aqueuse)
Réactions générales:
réactif
H2S
réaction
produit
descript.
oxydo-réduction:
16Fe3+ + 8S2-
soufre
précipité
jaune
(NH4)2S
idem, puis:
Fe2+ + S2-
sulfure de
fer(II)
précipité
noir
acides
KOH
peu
KOH
excès
NH3
peu
NH3
excès
HCl
Fe3+ + 3OH-
Fe(OH)3
hydroxyde de
fer
précipité
ocre
acides
Fe(OH)3
hydroxyde de
fer
précipité
ocre
acides
descript.
solub.
16 Fe2+ + S8
FeS
solub.
idem
Fe3+ + 3OHidem
aucune
Tests spécifiques:
réactif
K4Fe(CN)6
KSCN
AdM
réaction
3+
produit
4-
4Fe + 3Fe(CN)6
Fe4[Fe(CN)6]3
Fe3+ + SCN-FeSCN2+
hexacyanoferra précipité
te(II) de fer(III) bleu ( bleu
de Prusse )
ion thiocyanato solution
fer(III)
aqueuse
(“laque”)
rouge-sang
NaF
3
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Cu2+ ion cuivre(II)
(bleu en solution aqueuse )
Réactions générales:
réactif
réaction
Cu2+ + S2H2S
(+HCl dil )
idem
(NH4)2S
produit
descript solub.
.
sulfure de
cuivre(II)
précipité
noir
Cu(OH)2
hydroxyde
de cuivre
précipité
acides
bleu clair,
gélatineux
Cu(OH)2
hydroxyde
de
cuivre(II)
hydroxyde
de
tétrammine
cuivre(II)
précipité
acides
bleu clair
gélatineux
solution
aqueuse
bleue
foncée
CuS
KOH
peu
Cu2+ + 2OH-
KOH
excès
NH3
peu
idem
NH3
excès
Cu(OH)2 + 4NH3
+ 2OH-
HCl
aucune
Cu2+ + 2OH-
Cu(NH3)42+
acide
nitrique
Tests spécifiques:
réactif
K4Fe(CN)6
réaction
KSCN
excès
Cu2+ + 2SCN-
AdM
2+
4-
2Cu + Fe(CN)6
Cu2[Fe(CN)6]
Cu(SCN)2
produit
descript.
heacyano
ferrate(II) de
cuivre(II)
tiocyanate de
cuivre
précipité
brun
solub.
précipité
noir
4
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Cr3+ ion chrome(III)
(vert-bleuâtre en solution aqueuse)
Réactions générales:
réactif
réaction
aucune
H2S
(+HCl dil )
Cr3+ + 3OH(NH4)2S
KOH
peu
KOH
excès
NH3
peu
NH3
excès
HCl
produit
descript.
solub.
Cr(OH)3
hydroxyde de
chrome(III)
précipité
gris-bleu
gélatineux
acides
idem, puis:
Cr(OH)3 + K+ + OHK+ + Cr(OH)4Cr3+ + 3OHCr(OH)3
tétrahydroxoc
hromate de
potassium
hydroxyde de
fer
idem
idem, puis:
Cr(OH)3 + 6NH3
Cr(NH3)63+ + 3OH-aucune
solution
aqueuse vertémeraude
précipité
acides
gris-bleu
gélatineux
hydroxyde
solution pink
d’hexammine (incomplète)
chrome(III)
Tests spécifiques:
réactif
NaOH, puis
H2O2 6%
gants!!!!
AdM
réaction
produit
descript.
oxydo-réduction:
3H2O2 + 10OH- +2Cr3+
2CrO42- + 8H2O
chromate de
sodium
solution
aqueuse
jaune
solub.
5
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Ni2+ ion nickel(II)
(vert en solution aqueuse)
Réactions générales:
réactif
réaction
aucune
H2S
(+HCl dil )
Ni2+ + S2(NH4)2S
KOH
Ni2+ + 2OH-
NH3
peu
NH3
excès
idem
NiS
Ni(OH)2
idem, puis:
Ni(OH)2 + 6NH3
Ni(NH3)62+ + 2OH--
produit
descript.
sulfure de
nickel (II)
précipité noir
hydroxyde de
nickel (II)
précipité
vert-clair,
gélatineux
solub.
acides
hydroxyde
solution
d’hexammine mauve
nickel(II)
Tests spécifiques:
réactif
diméthylglyoxime
AdM
réaction
produit
descript.
solub.
complexation
bis(glyoxima
to) nickel
précipité
rougeframboise
acides
6
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Co2+ ion nickel(II)
(rose en solution aqueuse)
Réactions générales:
réactif
réaction
aucune
H2S
(+HCl dil )
Co2+ + S2(NH4)2S
KOH
Co2+ + 2OH-
NH3
peu
NH3
excès
idem
CoS
Co(OH)2
produit
descript.
sulfure de
cobalt (II)
précipité noir
hydroxyde de
cobalt (II)
précipité
bleu foncé,
brunit à l'air
solub.
acides
idem, puis formation de
hydroxyde
solution
Co(NH3)63+ + 3 OH-(oxydation !) d’hexammine jaunecobalt(III)
bruneâtre
Tests spécifiques:
réactif
réaction
produit
descript.
2+
+
pentanol/éther, Co + 4 SCN+ + 2 NH4 2- tétrathiocyana solution
2 NH4 + Co(SCN)4
tocobaltate
bleue dans
puis NH4SCN
d'ammonium
AdM
solub.
le p.-e.
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travaux pratiques
Exercice de séparation:
Vous disposez d'un mélange des ions suivants:.........................................................
Imaginez un mode opératoire pour leur séparation et caractérisation. Cette manipulation se basera
uniquement sur des ajoutes de réactifs et des séparations par filtration.Servez-vous des modèles
suivants que vous annoterez avec les formules des espèces chimiques en indiquant leur solubilité
par (s) ou (is) . Si trop d'espèces sont prévues, vous bifferez les cases correspondantes. De même,
vous pouvez biffer des modèles entiers pour garder une succession logique des opérations à
effectuer:
AdM
;
;
;
;
;
;
;
;
8
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travaux pratiques
;
;
;
;
;
;
;
;
Remarque:
Les réactions de précipitation et de complexation par l'ammoniac et par l'ion hydroxyde peuvent
en général être inversées par l'ajoute d'acide nitrique dilué.
Ainsi, l'ajoute de HNO3 dilué à une solution d'hydroxyde de tétramminecuivre(II) mène
progressivement à la reprécipitation de l'hydroxyde de cuivre(II), puis à la redissolution de cet
hydroxyde pour former une solution de nitrate de cuivre(II).
Ceci n'est pas toujours vrai pour les réactions de précipitation des sulfures. ( p.ex. NiS et CoS )
AdM
9