[자연과학][일반화학실험] 정성분석 - 제 4족 양이온의 정성분석

Title 제 4족 양이온의 정성분석
4 Cation`s Qualitative analysis
Object 용액 속에 녹아있는 양이온 4족에 속하는 Co2+, Ni2+, Mn2+, Zn2+ 이온의 체계적인 분석을 통하여 그 존재를 확인하고, 이들의 침전반응과 평형을 이해한다
Abstract
Co2+, Ni2+, Mn2+, Zn2+ belong to melted 4 cation in solution. check up 4 cation`s existence look through systematic analysis. Moreover understand 4 cation`s precipitation reaction and equilibrium.
Theory
Co2+, Ni2+, Mn2+, Zn2+이온은 중성 또는 알칼리성 용액 중에서 H2S를 포화시키면, 난용성 황화물로 되어 침전한다. 이들은 다시 d-HCl에 의해 용해되는 이온과 용해되지 않는 이온으로 분리 된다. 제 2족과는 산성도의 차이로 나누어져 제 4 족으로 분류된다. 제 4족 분족시약은 H2S + 암모니아수이다.NH4Cl이 존재하면 S2-의 농도가 높게 되고, 황화물은 완전히 침전한다.

1) 양이온 제 4 족의 분리 특성

① 양이온 제 4 족은 Mn2+, Co2+, Ni2+등 네가지이다.

② 4족양이온의 분족시약은 제 2 족과 같은 황화수소인데, 2족양이온을 분리할때에는 산성에서 황화수소를 통하고, 4족양이온을 분리할 때에는 알칼리성에서 통하는 점이 다르다. 이 실험에서는 약한 알칼리성에서 S2-과 반응하여 황화물의 침전을 만드는 4족양이온을 확인해 본다.

③ 4족양이온 황화물의 용해도 곱은 2족양이온 황화물에 비하여 상당히 크기 때문에 S2- 농도가 크지 않으면 4족양이온 황화물은 침전되지 않는다. 암모니아성 용액에 황화수소가스를 통하면 OH- 때문에 황화수소의 전리가 촉진되어 H+의 농도는 적어지고 S2-의 농도는 커져서 4족양이온의 이온들의 황화물 침전이 만들어진다. 즉, 이 족은 암모니아성 용액에 황화수소가스를 통하여 침전시키며 5족양이온 및 6족양이온과 분리된다.

2) 용해도 곱 (Solubility product)

① 침전 생성의 조건은 용해도 곱의 크기에 따라 결정된다. 용액안의 양이온 및 음이온의 농도(g-ion/ℓ)의 곱이 이 물질의 용해도곱 보다 커지면 침전이 생긴다. 보기를 들면, 브롬화은의 용해도곱은 20℃에서 약 2.00×10-13(g-ion/ℓ)2이며, 이것은 100g의 물에 브롬화은 이 8.4×10-6g까지 녹는다는 것을 뜻한다.

② AgBr ⇔ Ag+ + Br-에 있어서

…

③ 양이온 제2족 황화물의 용해도곱은 매우 적어서 쉽게 침전한다. 그러나,산성에서 침전되지 않는 것은 H2S가 약한 산이기 때문에 H+의 농도가 큰 용액(산성용액)에서는 전리가 억제되어 S2-의 농도가 감소되는데, 이것은 실제로 Mn2+과 S2-의 농도의 곱이 용해도곱 710－16에 미달되기 때문이다. 그러나, 중성이나 알칼리성 용액에서는 S2-의 농도가 증가되기 대문에 침전 될 수 있다.