일반화학실험 | 1족 양이온의 정성 분석

 

 

 

TIP

 

 

1. 1족 양이온을 다른 족 이온과 분리하여 침전시킨 후 1족에 속한 각 이온을 분리하고 확인한다.
2. 물질을 구성하고 있는 성분의 종류나 그 양을 알기 위한 화학적인 규명 법을 화학적 분석이라 하며 이를 대별하
3. 양이온 정성분석은 금속이온의 각종 화학 반응(산·염기 중화, 산화·환원, 침전, 착물형성 등)을 토대로 하여 혼합용액으로부터 각 이온을 분리시키고, 확인하는 분석 방법의 한 종류이다.

 

 

 

양이온의 정성 분석은 금속이온의 각종 화학 반응 (산-염기 중화 반응, 산화-환원 반응, 침전 반응, 착물 형성 반응 등)을 토대로 하여 혼합 용액으로부터 각 이온을 분리시키고 확인하는 분석방법의 한 종류이다. 1족 양이온에 포함되는 이온들은 차가운 산성용액에서 염화물 침전을 일으키는 양이온들로써, Pb²⁺, Hg₂²⁺, Ag⁺ 이온이 있다. 차가운 미지 시료에 HCl을 가했을 때 침전이 생기지 않으면 Pb²⁺, Hg₂2+, Ag⁺ 이온이 존재하지 않는 것이다. 만일 침전이 생겼다면 침전을 걸러서 어떤 이온들이 들어있는지를 개별적으로 확인하면 된다.

 

Pb²⁺(aq) + 2Cl^-(aq) → PbCl(s)

Hg₂²⁺(aq) + 2Cl^-(aq) → Hg₂Cl₂(s)

Ag⁺(aq) + Cl^-(aq) → AgCl(s)

 

이때 HCl을 너무 과량으로 넣어주면 와 의 착이온이 형성되어 용해되어 나오는 경향이 있으므로 주의하여야 한다.

 

AgCl(s) + Cl^-(aq) → AgCl₂^-(aq)

PbCl₂(s) + 2Cl^-(aq) → PbCl₄^2-(aq)

 

Pb²⁺이온은 PbCl₂가 뜨거운 수용액에서 용해도가 증가한다는 점과 PbCrO₄의 노란색 침전을 만든다는 점을 이용하여 확인할 수 있다.

 

Pb²⁺(aq) + CrO₄^2-(aq) → PbCrO₄(s)

 

Hg₂²⁺이온은 Hg₂Cl₂가 다음과 같은 불균등화 반응을 하여 흰색의 염화아마이드 수은 그리고 검은색을 띄는 가는 입자의 수은과 같은 난용성 물질을 만드는 것을 이용하여 확인할 수 있다.

 

Hg₂Cl₂(aq) + 2NH₃(aq) → HgNH₂Cl(s) + Hg(l) + Cl^-(aq) + NH₄⁺(aq)

 

Ag⁺는 AgCl이 NH₃와 반응하여 다음과 같이 용해되어 나온다.

 

AgCl(s) + 2NH₃(aq) → Ag(NH₃)₂⁺(aq) + Cl^-(aq)

 

이 용액을 산성이 되게 한 후 흰색 침전(AgCl)이 생기는 것으로부터 Ag⁺이온을 확인 할 수 있다.

 

Ag(NH₃)₂⁺(aq) + 2H⁺(aq) + 2Cl^-(aq) → AgCl(s) + 2NH₄⁺(aq) + Cl^-(aq)

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실험 방법

1. 1족 양이온의 침전

1) 6M의 Pb²⁺, Hg₂²⁺, Ag⁺ 질산염 혼합용액을 원심 분리관에 취한후 6M HCl 용액 10방울을 가한다.

 

2) 침전이 생기면 원심분리기에 넣고 원심분리를 한다.

 

3) 원심 분리를 한 후 세 이온들이 모두 침전되었는지를 확인하기 위하여 6M HCl 용액 2방울 정도 더 가해본다.

 

4) 이때 침전이 더 생기지 않으면 상층액은 버리고, 만일 상층액에 다른 이온이 존재하는지를 확인하려면 상층액을 따로 보관한다.

 

5) 침전에 다른 이온들이 존재하지 않도록 친전을 1~2㎖의 증류수로 2~3번 씻어준다.

 

2. Pb²⁺확인

1) 원심 분리관에 들어있는 침전에 미리 가열해 놓은 증류수 2㎖정도를 넣어준다.

 

2) 이것을 다시 원심 분리하여 상층액은 다른 시험관에 옮기고 침전은 잘 보관하여 다른 이온들을 확인하는데 사용한다.

 

3) 시험관에 들어있는 상층액에 6M CH₃COONa 용액 3방울을 가한 후 1M K₂CrO₄ 용액 1방울을 가한다.

 

4) 이때 PbCrO₄의 노란색 침전이 생기면 Pb²⁺ 이온이 존재한다는 것을 의미한다.

 

3. Hg₂²⁺ 확인

1) 원심 분리관 안에 있는 침전을 뜨거운 물로 씻고 씻은 액은 버린다.

 

2) 원심 분리관에 있는 침전에 6M의 NH₄OH 용액을 10방울 넣고 원심 분리한다.

 

3) 위에 남아있는 상층액을 따라내어 Ag⁺ 확인에 사용하고 침전이 회색이나 흰색으로 변화되어 있으면 Hg₂²⁺ 이온이 들어있다는 증거가 된다

 

 

4. Ag⁺ 확인

1) 실험 3단계에서 얻은 상층액에 6M의 HNO₃ 를 한방울씩 가하여 산성용액을 만들었을 때(푸른색 리트머스 시험지로 확인) 흰색의 AgCl 침전이 생기면 Ag⁺ 이온이 들어 있다는 것을 나타내는 것이다.

 

 

 

[일반화학실험] 1족 양이온의 정성 분석 레포트