基礎化学実習

陽イオン定性分析

基礎化学実習

１． 陽イオンの定性分析１族～５族（１，３，５族）の分析

２．レポート作成

実習場所 ４階実習室（６４２８）

実習内容１日目：6428に集合(13:00)

実験操作法・注意事項 説明予習日

２日目：分析サンプル配布操作開始・・・片付け（１６：００）

３日目： 分析操作の続き（１６：００）

４日目： 分析操作の続き（１６：００）あるいは

５日目： レポート作成レポート提出期限（指定日13:00までに提出）

A組 B組

4/26 5/10

4/27 5/11

4/28 5/125/17

5/1 5/19

4/19 5/2

１日目： 予習日

１日目： テキスト 4.1.3 実験操作法●実験における注意事項●遠心分離機の操作法●遠沈管の使い方（分離とコツなど）

テキスト 4.1.4 諸注意●廃液の取り扱い（重金属廃液）●ピペットの取り扱いと用途の説明

２日目・３日目 サンプル分析４日目・５日目 レポート作成日

実習： １人１サンプルを分析する

配布サンプル：各種金属イオンを複数種（max. 9種）含む約1 mLの混合溶液

Ag+, Pb2+, Al3+, Cr3+, Fe3+, Mn2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+

金属イオン濃度：たとえばAg+の場合、１サンプル中に硝酸塩(AgNO3)として1.6 mg (0.01 mmol)

全量がAgClとなったならば、AgClは約1.4 mg沈殿

陽イオン判定表 （分析終了後、○×をつけて提出）

７つ以上正解で合格

不合格の場合には、やりなおし

※レポート表紙裏の判定表に結果を記入して教員のサインを

Ag+, Pb2+, Al3+, Cr3+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Ba2+, Ca2+, Sr2+

第１属 第３属 第５属

分属試薬HClで、水に難溶の塩化物の沈殿を与えるもの

分属試薬NH4Cl + NH4OHで水酸化物の沈殿を与えるもの

分属試薬(NH4)2CO3で炭酸塩として沈殿分離するもの

これらの陽イオンを系統的に分離する

・無機反応の確認・微量試料の取り扱い・反応の観察

操作フローチャートの例

予習日に各自のフローチャートを作製

テキスト p.66

１，２滴＋飽和酢酸アンモニウム１滴＋K2CrO4 1滴黒色呈色板が見やすい

ここではPb2+陰性でもPb2+存在の可能性有り

やり忘れ

溶液５

３族以降の試験へ

Ag+, Pb2+が入っている

6M HCl

加温

AgClPbCl2

沈殿２

水

AgCl

Pb2+

溶液３

残渣４

PbCrO4 ↓

Pb2+を含まない

テキスト p.66

１，２滴＋飽和酢酸アンモニウム１滴＋K2CrO4 1滴黒色呈色板が見やすい

ここではPb2+陰性でもPb2+存在の可能性有り

やり忘れ

溶液５

３族以降の試験へ

Ag+, Pb2+が入っている

6M HCl

加温

AgCl

沈殿２

水

AgCl

Pb2+

Pb2+

Pb2+を含む

含まない

溶液３

Pb2+試験は陰性

Pb2+試験は陽性

溶液３のPb2+試験が陰性でもPb2+が入っている可能性は否定できない

PbCl2の溶解度は，AgClの溶解度に比べはるかに大きい

PbCl2（白） AgCl （白）

Pb2+が少量の場合，１属で沈殿しないときがある．

しかし，Pb2+が存在していれば，２属で必ずPbSが沈殿する

第１属イオン塩化物の溶解度

錯塩の形成

テキスト p.66

１，２滴＋飽和酢酸アンモニウム１滴＋K2CrO4 1滴黒色呈色板が見やすい

ここではPb2+陰性でもPb2+存在の可能性有り

やり忘れ

溶質 1 g又は 1 mLを溶かすに要する溶媒量は

極めて溶けやすい ・・・1mL未満溶けやすい ・・・1mL以上 10mL未満やや溶けやすい・・・ 10 mL以上 30 mL未満やや溶けにくい ・・・30 mL以上 100 mL未満溶けにくい ・・・100 mL以上 1000 mL未満極めて溶けにくい・・ 1000 mL以上 10000 mL未満ほとんど溶けない ・・・10000 mL以上

PbCl2 1 gを溶解するのに必要な熱湯は約31 mL

テキスト p.66

沈殿と上澄みの分離

①

②

③

沈殿が生じる可能性のある操作を行った後は，必ず

遠心分離法

遠心分離法

→ ろ過法による試料のロスを避ける→ 時間の節約→ 微量沈殿を確認しやすくする

を用いる

テキスト p.66

沈殿の洗浄

沈殿と上澄みの分離

パスツールピペット

ミクロスパーテル

９．遠心分離器の取り扱い

遠心分離器

遠心分離

９．１

遠心分離器を使うときは，バラ

ンスを保つことが大事なので，

バランサーで，遠心管のバラン

スをとるようにする．

○

バランサー

サンプル

バランスをとる

９．２

低速で回転するときは，バラ

ンスがとれていなくても，大

丈夫である．

９．３

遠心分離器が振動したときは，

手で装置を強く押さえて，振動

を止めるようにする．

９．４

遠心分離器から1分以上，異常

音が続くときは，回転を止める

ようにする．

９．５

実験を迅速に行うようにする

ため，遠心分離器のスイッチ

が切れたときは，急いでふた

を開けて，手やタオルなどで

回転を止めるようにする．

９．６

回転ローターの回転速度が

ゆっくりになってきたら，安

全なので，手で回転を止めて

よい．

4.2.34.2.3 テキスト p.68

共通イオン効果

（電離平衡）

（完全電離）

Fe(OH)3, Al(OH)3, Cr(OH)3, Mn(OH)3

溶解度小

（赤褐色） （白色） （灰緑色） （褐色）

共通イオン効果

Mn2+の検出

MnO4-として

検出

Mn2+の検出

（褐色）

hydroxylamine

2NH2OH → N2 + 2 H2O + 2 H・2H・ → 2H+ + 2e-

還元剤

2NH2OH → N2 + 2 H2O + 2H+ + 2e-

2NH2OH → N2O + H2O + 2H+ + 2e-

or

Al3+の検出 レーキ生成

アルミノンレーキ

レーキとは：

水溶性の色素を金属塩などの沈殿剤を加えてキレート化合物として不溶性にした有色顔料のこと

水酸化アルミニウムは色素であるアルミノンを吸着する．

吸着の機構はわかっていないが，考えられる機構は以下の通りである．

Al(OH)3の表面が正に帯電し，陰イオンの色素が吸着Al(OH)3 + (NH4)3Dye → [Al(OH)2(OH2)]+[(NH4)2Dye]- + NH4

+

アルミノン 沈殿表面

水酸基の一部が色素に置き換わる機構Al(OH)3 + (NH4)3Dye → [Al(OH)2]+[(NH4)2Dye]- + NH3 + H2O

他に，Fe3+, Cr3+, Ni2+, Zn2+などの水酸化物にもアルミノンは吸着される

アルミノンレーキの沈降

アルミノンレーキの遠心分離

アルミノン試薬が過剰だと、上澄み液が赤く着色してしまう

試料にFe3+が混入していると、アルミノンレーキは赤色ではなく、紫色を呈する

4.2.5 第５族陽イオンの分析 Ba2+, Ca2+, Sr2+ テキスト p.71

pH 5程度ではCrO42-の濃度は小さい

CH3COOH – CH3COONH4 buffer

BaCrO4

SrCrO4

CaCrO4

溶解度小さい

溶解度大きい

炎色反応が確認できない

Ｓｒの検出

写真提供：東京都立小岩高等学校 教諭 中條 敏明 先生

炎色反応

Newton Press，2016

輝線スペクトル

Na

Sr

(nm)

(nm)

炎色反応

エタノールを加える

Srの検出

各自、用意するもの

実習書白衣保護メガネ実験ノート筆記用具ビニールテープ・付箋紙はさみマジック

など

複数の遠心管を区別するため

基礎化学実習 レポート作成要領（陽イオンの定性分析）

１．表紙 ・・・ 裏面の様式に従う

２．用紙 ・・・ Ａ４サイズ用紙 （レポート用紙，コピー用紙など）

３．記述方法 ・・・ 手書き，ワープロなど，自由．注ＰＣなどで作成した場合は，必ずプリントアウトしたものを提出

手書きの場合，鉛筆書きは不可．容易に消去できない筆記用具（ボールペンなど）を使用すること

４．以下の内容を含めることi) 目的ii) 方法iii) 結果iv) 考察v) 感想vi) 参考文献vii) 判定表（表紙裏）

注なお，方法，結果，考察などを，全部，別項として記載しなくてもよい．各自の工夫で見やすいレポートの作成を心がける

５．提出方法 ・・・表紙を一番上にし，２枚目からページ番号（右上あるいは最下部中央）を付けて，左上を留める

６．提出期限：Ａ組・・・５月1日Ｂ組・・・５月19日各日，１３時まで （期日前の提出は可）

７．提出場所： ５階医薬品化学 第三研究室