Analisis kualitatif: mengenal pasti kation dan anion

Analisis kualitatif bertanya satu soalan mudah dengan jawapan yang teliti: ion apakah yang hadir dalam suatu garam yang tidak diketahui? Dalam SPM ia muncul dalam bab asid, bes dan garam dan dalam kertas amali, dan ia menghargai pelajar yang menerangkan pemerhatian dengan tepat, bukan meneka. Panduan ini memberi anda susunan ujian yang boleh dipercayai, warna yang perlu dihafal, dan perkataan tepat yang dicari pemeriksa.

Dua bahagian masalah

Setiap garam terbentuk daripada kation (ion positif, biasanya logam atau ammonium) dan anion (ion negatif seperti klorida, sulfat, karbonat atau nitrat). Anda mengenal pasti setiap bahagian dengan set ujian tersendiri. Jangan campur adukkan: larutan natrium hidroksida dan larutan ammonia menguji kation, manakala asid cair, barium klorida, argentum nitrat dan ujian gelang perang adalah untuk anion.

Mengenal pasti kation: kaedah dua reagen

Kaedah teras ialah menambah dua alkali secara bergilir kepada bahagian larutan yang berasingan dan memerhati mendakan.

1. Tambah larutan natrium hidroksida sedikit demi sedikit, kemudian berlebihan.
2. Tambah larutan ammonia kepada bahagian baharu, sedikit demi sedikit, kemudian berlebihan.

Warna mendakan dan sama ada ia larut dalam lebihan akan menyempitkan kation dengan cepat.

• Cu²⁺ memberi mendakan biru dengan kedua-duanya. Ia tidak larut dalam lebihan NaOH tetapi larut dalam lebihan ammonia menjadi larutan biru tua.
• Fe²⁺ memberi mendakan hijau; Fe³⁺ memberi mendakan perang. Kedua-duanya tidak larut dalam lebihan mana-mana alkali.
• Pb²⁺, Al³⁺ dan Zn²⁺ semuanya memberi mendakan putih dengan NaOH yang larut dalam lebihan NaOH. Untuk memisahkannya, guna ammonia: dengan ammonia, Zn²⁺ larut dalam lebihan tetapi Pb²⁺ dan Al³⁺ tidak.
• Mg²⁺ dan Ca²⁺ memberi mendakan putih yang tidak larut dalam lebihan NaOH.
• NH₄⁺ tiada mendakan; sebaliknya, memanaskan campuran dengan NaOH membebaskan gas ammonia, yang berbau kuat dan menukar kertas litmus merah lembap kepada biru.

Kerana beberapa kation memberi mendakan putih, anda menamatkannya dengan ujian pengesahan. Contohnya, tambah kalium iodida kepada larutan yang disyaki Pb²⁺: mendakan kuning plumbum(II) iodida mengesahkannya, Pb²⁺ + 2I⁻ → PbI₂. Untuk Fe³⁺, kalium tiosianat memberi warna merah darah; untuk Fe²⁺, kalium heksasianoferat(III) memberi mendakan biru tua. Anda boleh berlatih pemerhatian ini dalam eksperimen analisis kualitatif kation, dan warna dikumpulkan dalam rujukan warna ion, mendakan dan nyalaan.

Mengenal pasti anion: asid dahulu, kemudian reagen khusus

Ujian anion biasanya bermula dengan menambah asid cair, kemudian reagen khusus.

• Karbonat, CO₃²⁻: tambah asid cair; anda nampak buih, dan gas menukar air kapur menjadi keruh, mengesahkan karbon dioksida. CO₃²⁻ + 2H⁺ → H₂O + CO₂.
• Klorida, Cl⁻: tambah asid nitrik cair, kemudian larutan argentum nitrat; mendakan putih argentum klorida terbentuk dan larut dalam ammonia. Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl.
• Sulfat, SO₄²⁻: tambah asid hidroklorik cair, kemudian larutan barium klorida; mendakan putih barium sulfat terbentuk dan tidak larut dalam asid itu. Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄.
• Nitrat, NO₃⁻: guna ujian gelang perang. Tambah larutan ferum(II) sulfat, kemudian tuang asid sulfurik pekat perlahan-lahan di dinding tabung; gelang perang terbentuk di sempadan lapisan. Kendalikan asid pekat dengan berhati-hati.

Asid nitrik sebelum ujian klorida dan asid hidroklorik sebelum ujian sulfat bukan pilihan, ia menyingkir ion karbonat yang jika tidak akan memberi mendakan putih palsu. Terlepas langkah itu ialah kesilapan peperiksaan yang klasik.

Ujian gas yang wajib dikuasai

Beberapa ujian berakhir dengan gas, jadi hafal pengesahan ini dengan tepat:

• Karbon dioksida menukar air kapur menjadi keruh.
• Oksigen menyalakan semula kayu uji berbara.
• Hidrogen terbakar dengan bunyi “pop” apabila kayu uji bernyala didekatkan.
• Ammonia berbau kuat dan menukar kertas litmus merah lembap kepada biru.
• Klorin berwarna kuning kehijauan dan meluntur kertas litmus lembap.

Contoh penyelesaian: pepejal putih tidak diketahui

Katakan satu larutan tidak berwarna memberi mendakan putih dengan NaOH yang larut dalam lebihan, mendakan putih dengan ammonia yang tidak larut dalam lebihan, dan mendakan putih dengan barium klorida selepas menambah asid hidroklorik cair. Kation yang larut dalam lebihan NaOH tetapi tidak dalam lebihan ammonia menunjukkan Al³⁺ atau Pb²⁺; keputusan anion mengesahkan sulfat. Ujian pengesahan kalium iodida (tiada mendakan kuning) menolak plumbum, jadi garam itu ialah aluminium sulfat. Perhatikan bagaimana setiap pemerhatian membuang kemungkinan sehingga satu jawapan tinggal.

Cara mendapat setiap markah

Pemeriksa memberi markah untuk pemerhatian dan inferens secara berasingan, jadi tulis kedua-duanya: “Mendakan putih terbentuk, larut dalam lebihan natrium hidroksida” kemudian “oleh itu kation mungkin Al³⁺, Pb²⁺ atau Zn²⁺.” Namakan warna, nyatakan sama ada gas atau mendakan terbentuk, dan sama ada ia larut dalam lebihan. Perkataan kabur seperti “berubah” atau “bertindak balas” tidak mendapat markah.

Analisis kualitatif banyak bergantung pada ingatan tetapi benar-benar boleh dipelajari, kerana selusin keputusan yang sama muncul berulang kali. Bina jadual kecil keputusan kation dan anion, uji diri sehingga warna menjadi automatik, dan berlatih menulis pemerhatian dalam ayat penuh. Jika warna terus bercampur, itu perkara yang cepat diperbaiki dengan guru, kelas satu-ke-satu dalam talian kami berjalan dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dengan percubaan satu jam berbayar; lihat cara ia berjalan jika anda mahu ujian ini dilatih dengan soalan Kertas 3 sebenar.