L analyse de quelques cations : Pb 2+, Fe 3+, Cu 2+, Cr 3+, Co 2+ et Ni 2+

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1 But: L analyse de quelques cations : Pb 2+, Fe 3+, Cu 2+, Cr 3+, Co 2+ et Ni 2+ 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) (NH 4 ) 2 S est vendu sous forme de aqueuse jaunâtre. H 2 S est un gaz qu on produit ( p.ex. ) dans l appareil de Kipp: 2) H 2 S et (NH 4 ) 2 S 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) (NH 4 ) 2 S se dissocie entièrement dans l eau: (NH 4 ) 2 S NH S 2- L ion sulfure ( base de Broenstedt! ) participe aux équilibres suivants dans l eau: S 2- + HS - + OH - HS - + H 2 O H 2 S + OH - Il en résulte -qu une de sulfure d ammonium est basique (ion hydroxyde) -qu une de sulfure d hydrogène renferme un d ions sulfure! Ammoniac L ammoniac ( base de Broenstedt! ) participe à l équilibre suivant dans l eau: + H 2 O NH OH - Il en résulte qu une aqueuse d ammoniac est basique ( ion hydroxyde), mais renferme encore beaucoup de molécules intactes AdM 1

2 Pb 2+ ion (II) (incolore en aqueuse, toxique) H 2 S Pb 2+ + S 2- PbS sulfure de noir acide nitrique (NH 4 ) 2 S Pb 2+ + S 2- PbS Pb OH - Pb(OH) 2 hydroxyde de, puis Pb(OH) 2 + K + + OH - K + - +Pb(OH) 3 tétrhydroxo ate de potassium Pb OH - Pb(OH) 2 hydroxyde de HCl Pb Cl - PbCl 2 chlorure de blanc, aqueuse incolore blanc blanc acide nitrique eau acide nitrique eau à chaud K 2 CrO 4 Pb CrO 4 PbCrO 4 chromate de acide jaune nitrique KI Pb I - PbI 2 iodure de jaune AdM 2

3 Fe 3+ ion fer(iii) (ocre en aqueuse) H 2 S oxydo-réduction: soufre 16Fe S 2-16 Fe 2+ + S 8 jaune (NH 4 ) 2 S HCl, puis: Fe 2+ + S 2- FeS sulfure de fer(ii) Fe OH - Fe(OH) 3 hydroxyde de fer Fe OH - Fe(OH) 3 hydroxyde de fer aucune noir ocre ocre K 4 Fe(CN) 6 4Fe Fe(CN) 6 hexacyanoferra Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 te(ii) de fer(iii) bleu ( bleu de Prusse ) KSCN Fe 3+ + SCN -- FeSCN 2+ ion thiocyanato fer(iii) aqueuse ( laque ) rouge-sang NaF AdM 3

4 Cu 2+ ion cuivre(ii) (bleu en aqueuse ) réactif réaction produit descript. H 2 S Cu 2+ + S 2- CuS sulfure de cuivre(ii) noir (NH 4 ) 2 S solub. acide nitrique HCl Cu OH - Cu(OH) 2 hydroxyde de cuivre Cu OH - Cu(OH) 2 hydroxyde de cuivre(ii) Cu(OH) Cu( ) 4 hydroxyde + 2OH - de tétrammine cuivre(ii) aucune bleu clair, bleu clair aqueuse bleue foncée K 4 Fe(CN) 6 2Cu Fe(CN) 6 heacyano Cu 2 [Fe(CN) 6 ] ferrate(ii) de brun cuivre(ii) KSCN Cu SCN - Cu(SCN) 2 tiocyanate de cuivre noir AdM 4

5 Cr 3+ ion chrome(iii) (vert-bleuâtre en aqueuse) H 2 S aucune (NH 4 ) 2 S Cr OH - Cr(OH) 3 hydroxyde de chrome(iii) gris-bleu HCl, puis: Cr(OH) 3 + K + + OH - K Cr(OH) 4 tétrahydroxoc hromate de potassium Cr OH - Cr(OH) 3 hydroxyde de fer, puis: Cr(OH) Cr( ) OH -- aucune hydroxyde d hexammine chrome(iii) aqueuse vertémeraude gris-bleu pink (incomplète) NaOH, puis oxydo-réduction: chromate de H 2 O 2 6% 3H 2 O OH - +2Cr 3+ sodium aqueuse 2CrO gants!!!! 4 + 8H 2 O jaune AdM 5

6 Ni 2+ ion nickel(ii) (vert en aqueuse) H 2 S aucune (NH 4 ) 2 S Ni 2+ + S 2- NiS sulfure de noir nickel (II) Ni OH - Ni(OH) 2 hydroxyde de nickel (II), puis: Ni(OH) Ni( ) OH -- hydroxyde d hexammine nickel(ii) vert-clair, mauve diméthyl- complexation bis(glyoxima glyoxime to) nickel rougeframboise AdM 6

7 Co 2+ ion nickel(ii) (rose en aqueuse) H 2 S aucune (NH 4 ) 2 S Co 2+ + S 2- CoS sulfure de noir cobalt (II) Co OH - Co(OH) 2 hydroxyde de cobalt (II), puis formation de Co( ) OH - (oxydation!) hydroxyde d hexammine cobalt(iii) bleu foncé, brunit à l'air jaunebruneâtre pentanol/éther, Co SCN NH puis NH 4 SCN 2 NH 4 + Co(SCN) 4 tétrathiocyana tocobaltate d'ammonium bleue dans le p.-e. AdM 7

8 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

9 Remarque: Les réactions de précipitation et de complexation par l'ammoniac et par l'ion hydroxyde vent en général être inversées par l'ajoute d'acide nitrique dilué. Ainsi, l'ajoute de HNO 3 dilué à une d'hydroxyde de tétramminecuivre(ii) mène progressivement à la reprécipitation de l'hydroxyde de cuivre(ii), puis à la redis de cet hydroxyde pour former une 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