4. Grup katyonlarI (Toprak Alkalileri Grubu) Ba+2, Sr+2, Ca+2

The Chemistry of Fireworks COMPOUND INTEREST The Chemistry of Fireworks In-text: (Compound Interest, 2013) Bibliography: Compound Interest, (2013). The Chemistry of Fireworks. [online] Available at: http://www.compoundchem.com/2013/12/30/the-chemistry-of-fireworks/ [Accessed 3 Oct. 2015].

4. Grup katyonlarI (Ba+2, Sr+2, Ca+2) 4. grup katyonlarının bir grup altında toplanmalarına neden olan ortak özellikleri, amonyak (NH4OH) – amonyum klorür (NH4Cl) tamponu ile tamponlanmış bazik ortamda amonyum karbonat ((NH4)2CO3 ) ile karbonatları halinde çökmeleridir.

Tanıma deneyleri - Ba+2 1. K2CrO4 (Potasyum Kromat) ile Sarı renkli BaCrO4 (Baryum kromat) çökeleğini verir . Ba+2 + K2CrO4 BaCrO4 + 2K+ (sarı) Bu çökelek diğer 4. grup katyonlarından farklı olarak suda ve asetik asitte çözünmez. Fakat mineral asitlerde çözünür.

Tanıma deneyleri - Ba+2 Baryum kromat çözeltisine asit ilave edildiğinde sarı rengin kırmızımsı turuncuya döndüğü görülür. Nedeni ortamda meydana gelen Cr2O7-2 (Bikromat) anyonudur. Bu durumdan da anlaşıldığı gibi, BaCrO4’ın çökmesi için ortamda yüksek konsantrasyonda hidrojen iyonu olmamalıdır. Varsa sodyum asetat (CH3COONa) ilavesi ile nötralize edilmelidir.

Tanıma deneyleri - Ba+2 2) Alev Deneyi : Baryum tuzları bunzen alevinde platin tel üzerinde yakıldıklarında alevi sarımsı yeşil bir renge boyar.

Tanıma deneyleri - Sr+2 1) Alev Deneyi : Stronsiyum tuzları bunzen alevinde platin tel üzerinde yakıldıklarında alevi karmen kırmızısı renge boyar.

Tanıma deneyleri - Ca+2 1) Alev Deneyi : Kalsiyum tuzları bunzen alevinde platin tel üzerinde yakıldıklarında alevi kiremit kırmızısı renge boyar.

Tanıma deneyleri - Ca+2 2. SO4-2 ile : 4. grup katyonların hepsi H2SO4 veya SO4-2 içeren bir tuz eklendiğinde sülfatları halinde beyaz renkli olarak çökerler. Sadece CaSO4, diğer 4. grup katyonlarından farklı olarak, amonyum sülfat ((NH4)2SO4) çözeltisi ile kaynatıldığında amonyum kalsiyum sülfat ((NH4)2[Ca(SO4)]) tuzu oluşturarak çözünür. BaSO4 ve SrSO4 ise bu şartlarda çözünmez.

Tanıma deneyleri - Ca+2 3. Amonyum okzalat ( (NH4)2C2O4 ) ile Ca+2 + (NH4)2C2O4 → ↓CaC2O4 + 2(NH4)+ Beyaz Ortamın amonyak ile bazikleştirilmesi ve ısıtılması çökelmeyi kolaylaştırır. Tüm 4. grup katyonları bu reaksiyonu verir. CaC2O4 asetik asitte çözünmez, mineral asitlerde çözünür. SrC2O4 asetik asitte çözünmez, mineral asitlerde çözünür. BaC2O4 asetik asit ve mineral asitte çözünür.

SPEKTROSKOP Spektroskop, içerisinde bir cam prizma bulunan ve ışık analizinde kullanılan bir cihazdır. Uçucu bir tuz çözeltisi platin tel üzerinde yakıldığında, her bir katyona özgü olan belli dalga boylarındaki ışınlardan meydana gelmiş bir ışık yayarlar. Işınlar bir cam prizmadan geçirilecek olursa kendisine oluşturan bileşenlerine ayrılır ve çizgilerden oluşan kesikli bir spektrum meydana gelir.

SPEKTROSKOP

(aşırı) CrO4-2’ı uzaklaştırmak için. CrO4-2 çözeltide kalır, katyonlar karbonatla çökerler. (presipitat) Çöktürülen karbonat tuzlarını tekrar çöktürmek için. Numunede Ba+2 yoksa erlendeki numuneden bir tüpe alıp şu noktadan başlayabilirsiniz. (aşırı)

Sistematik analizde dikkat edilecek noktalar 4. grup katyonlarının sistematik analizine ayrı bir santrifüj tüpünde başlanmalıdır. Çökelek ve süzüntünün görüldüğü her yerde santrifüj yapılacaktır. Sadece “Sıcakken süzülür” yazan kısımda santrifüj yapılmayacaktır. Çünkü burada SrSO4 sadece sıcakta çöker. “Bazik olana dek” yazan kısımlarda baziklik muhakkak turnusol kağıdı ile kontrol edilip emin olunduktan sonra diğer aşamalara geçilmelidir. Örneğin, Ca+2 ve Sr+2 bulunduğu tahmin edilen çözeltiyi bazik hale getiremezsek bu taktirde (NH4)2CO3 ilave edildiğinde çökme değil kabarcık çıkışı görülecektir. Bu da sonuçta hatalara sebep olacaktır.

Sistematik analizde dikkat edilecek noktalar Eğer baryumun ilk başta BaCrO4 halinde çöktüğü görülüyorsa, aynı santrifüj tüpünde santrifüj yapıldıktan sonra süzüntüden analize devam edilmelidir. Numunede baryum yoksa analize “Ca+2, Sr+2” yazan yerden başlanmalıdır. Çünkü buraya kadar olana aşamalar, eğer numunede baryum varsa baryumu tamamen uzaklaştırmak için gerçekleştirilen aşamalardır. Sistematik içerisindeki “bütün CO2 ortamdan uzaklaşana kadar ısıt” işlemi, aynı CO3-2 tayininde olduğu gibi gaz kabarcıklarının çıkışı bitene kadar devam ettirilecektir. Santrifüj cihazı kullanılırken tüplerin konulduğu kısmın karşısında başka ve aynı miktarda dolu bir tüp olduğu muhakkak kontrol edilmelidir. Tek bir kişi santrifüjü çalıştırırken, santrifüj tüpünün karşısına aynı miktarda distile su dolu bir tüp koymalıdır.

Soda ekstraksiyonu İlk anyonlar birbirlerinin deneylerini bozmazlar. 5. grup katyonlar ne kendilerinin ne de ilk anyonların deneylerini bozmazlar. (NH4+ dışında. O yüzden uzaklaştırıyoruz.) 5., 3., 2, ve 1, grup katyonlar ise birbirlerinin ve ilk anyonların tanıma deneylerini etkilerler. Bu yüzden 5. katyonlar dışındaki katyonların analizinde sistematik kullanılır. İlk anyonları tanıyabilmek içinse soda ekstraksiyonu yapılarak ilk anyonlar numuneden ayrılır.

Neden soda ekstraksiyonu? Numunedeki katyonlar renkli olabilir, ilk anyon deneylerindeki renk oluşumunu kapatabilirler. İlk anyon tanıma deneyi için kullandığınız reaktif, katyonlardan biriyle reaksiyona girebilir. Örneğin Ba+2, H2SO4 ile BaSO4 olarak çöker. Bu yüzden de NO3- için yapılan mavi halka deneyinde mavi halka oluşmaz. Ayrıca iyonların çözünürlüğünü arttırmak için kullanılır.

Soda ekstraksiyonu prensibi Ortamı bazik yap. Na2CO3 (soda) ekle. Tüm katyonlar CO3-2 ile reaksiyona girip karbonat tuzları halinde çöksünler. CO3-2 dışındaki tüm anyonlar süzüntüde kalsın. Karbonatlaı halinde çöken katyonları da herhangi bir asitte kolayca çöz.

Soda ekstraksiyonu Turnusolle bazikliği kontrol et. Bazik olana dek damla damla NaOH ekle. NaOH ilavesinden sonar bagetle karıştır, bageti turnusole değdir. Turnusol mavi olana dek tekrarla. 3 spatül dolusu Na2CO3 ekle. Su banyosunda kaynat. (10-15 dk) Santrifüj et. Çözeltiyi ilk anyon deneyleri için kullan.

Soda ekstraksiyonu DİKKAT EDİLMESİ GEREKLİ NOKTALAR Numune asidik ise muhakkak nötralize edilmelidir. Karbonat anyonu daima soda çözünürleştirilmesinden önce doğrudan numuneden aranır. Soda çözünürleştirilmesinden sonra ilk anyonlar aranırken, ortama ilave edilen asit ile ortamın asidik hale geçip geçmediği kontrol edilmelidir. (Turnusol kağıdı ile).

4. Ve 5. grup katyonların ayrılması 4. grup ortak özellik: Amonyak (NH4OH) – amonyum klorür (NH4Cl) tamponu ile tamponlanmış bazik ortamda amonyum karbonat ((NH4)2CO3 ) ile karbonatları halinde çökmeleridir. NH4OH - NH4Cl tampon: pH=9.2 (NH4)CO3 ekle XCO3 olarak çöksün. (BaCO3 , SrCO3 , CaCO3)

4. Ve 5. grup katyonların ayrılması Ba+2, Sr+2, Ca+2 + 5. grup katyonları 1. NH4Cl (katı) 2. NH4OH (bazik olana dek) 3. (NH4)2CO3 (çökelme tam olarak) SÜZÜNTÜ ÇÖKELEK 5. grup katyonları BaCO3, SrCO3, CaCO3 (beyaz)

4. Ve 5. grup katyonların ayrılması 4. grup katyonların 5. gruptan ayrılmasında reaktiflerin eklenme sırası önemlidir. NH4OH - NH4Cl tamponlu ortamı oluşturmak için önce NH4Cl , daha sonra NH4OH eklenmelidir. NH4OH önce eklenecek olursa 5. grupta olan Mg+2 Mg(OH)2 olarak çökecek ve 4. grup katyonlarla birlikte çökelekte kalacaktır. Sırasıyla NH4Cl, NH4OH ve (NH4)2CO3 eklendiğinde tüm 4. gruplar karbonatları şeklinde çökecek, Mg+2 diğer 5. grup katyonlarıyla birlikte süzüntüde kalacaktır.