Bài giảng Phân tích định tính

Chương 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN
Chuẩn bị thí nghiệm
Một thí nghiệm thường bao gồm nhiều giai đoạn. Nếu mọi giai đoạn thí nghiệm đều được tiến hành cẩn thận, đúng nguyên tắc thì kết quả cuối cùng mới có thể chính xác.
Bởi vậy sinh viên phải chuẩn bị thật kỹ trước khi làm thí nghiệm:
- Nắm vững cơ sở lý thuyết của thí nghiệm, hiểu thấu đáo ý nghĩa của từng thao tác thí nghiệm.
- Nắm vững cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, cách pha chế, chuẩn bị các hóa chất cần thiết.
- Trình tự thí nghiệm.
- Cách ghi chép và tính toán kết quả thí nghiệm.
Để giúp sinh viên chuẩn bị tốt, cuối mỗi bài thí nghiệm đều có câu hỏi và bài tập. Sinh viên cần hoàn thành đầy đủ các phần này trước mỗi bài thí nghiệm.
 Tiến hành thí nghiệm
Muốn tiến hành thí nghiệm có kết quả tốt trong thời gian định sẵn, không lãng phí hóa chất, làm hư hỏng dụng cụ, thiết bị, sinh viên cần chú ý một số qui tắc sau:
1. Sắp xếp chỗ làm việc
Chỗ làm việc phải sạch sẽ, khô ráo, các dụng cụ phải bố trí thuận tiện cho việc sử dụng, tránh xẩy ra va chạm, đổ vỡ..
2. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị
Các dụng cụ thủy tinh, sứ phải bảo đảm sạch sẽ trước khi dùng, cần kiểm tra dụng cụ thiết bị trước khi dùng và bàn giao đầy đủ cho phòng thí nghiệm sau khi hoàn thành thí nghiệm.
3. Ghi chép
Mọi hiện tượng, số liệu trong khi thí nghiệm đều phải ghi vào sổ thí nghiệm, không ghi vào mảnh giấy rời hoặc ghi lên bàn. Trước và trong khi làm thí nghiệm nếu còn điều gì chưa nắm vững sinh viên phải hỏi thầy, cô giáo hướng dẫn.
I. Giới thiệu một số dụng cụ, thiết bị cơ bản khi làm thí nghiệm 
I.1 Dụng cụ thủy tinh
Có nhiều loại dụng cụ bằng thủy tinh được sử dụng khi tiến hành phân tích định lượng. Về cơ bản có thể chia thành ba loại sau:
Loại dùng để đựng, bảo quản, chứa như bình, chai, lọ...
Loại dùng để đun nóng như cốc có mỏ, bình nón hay bình tam giác...
Loại dùng để đo như bình định mức, ống đong, buret, pipet...
a - Bình nón (bình tam giác) b - Cốc có mỏ dung tích 100ml c – ống đong
d – Bình định mức 	đ – pipet	e – Buret và autoburet
Hình 1: Một số loại dụng cụ thủy tinh thường dùng trong phân tích định lượng
Nói chung các dụng cụ thủy tinh đều dễ bị kiềm ăn mòn, bị HF phá hủy. Đặc biệt dụng cụ thủy tinh đều dễ bị vỡ khi va chạm, đánh rơi, dãn nở đột ngột.
Lưu ý rằng chỉ được đun nóng các dụng cụ thủy tinh chịu nhiệt. Không được đun dung dịch bằng các bình định mức hoặc trong các chai lọ thông thường dùng để đựng.
I.2 Dụng cụ bằng sứ
Bát sứ, cốc sứ, chén sứ... đều là loại dụng cụ chịu được nhiệt độ tương đối cao, có thể chịu được nhiệt độ tới 1000oC, bền với các axit vô cơ, bền cơ học tốt. Tuy nhiên chúng chịu kiềm kém và không thể sử dụng để thực hiện các phản ứng kiềm chảy.
Hình 2: Chén nung bằng sứ
I.3 Dụng cụ bạch kim
Bát, chén, điện cực bạch kim là những vật dụng đắt tiền, chúng chịu được nhiệt độ rất cao (bạch kim nóng chảy ở 1770oC), bền với các loại axit vô cơ (kể cả HF). Tuy nhiên bạch kim cũng bị cường thủy phá hủy vì vậy tuyệt đối không được hòa tan mẫu bằng cường thủy khi sử dụng dụng cụ bạch kim. Đặc biệt bạch kim dễ tạo hợp kim với Pb, Sb, As, Bi, Sn, Ag, Au, C... vì vậy không nung các chất này trong bát, chén bạch kim và tránh nung dụng cụ bạch kim trên ngọn lửa có khói (C). Không thực hiện phản ứng kiềm chảy có chất oxy hóa vì khi đó Pt sẽ bị hòa tan làm hỏng chén.
I.4 Lò nung
Có nhiều loại lò nung được sử dụng trong phòng thí nghiệm phân tích, dựa theo nhiệt độ tối đa mà chúng có thể đạt được người ta chia làm ba loại lò sau:
1. Loại lò nung có thể đạt 800oC –1000oC: loại này thường dùng sợi đốt Niken- Crom quấn xung quanh một hộp làm bằng vật liệu chịu lửa. Để điều chỉnh nhiệt độ người ta sử dụng cặp nhiệt điện nối với các rơle và bộ nguồn cung cấp điện áp.
2. Loại lò nung có thể đạt 1100oC – 1200oC: loại này dùng sợi đốt là một hợp kim đặc biệt, có thể chịu nhiệt độ cao hơn (ví dụ như Tantan), các sợi đốt được sắp xếp sao cho gần vật nung nhất có thể. 
Hình 3: Lò nung
3. Loại lò nung có thể đạt 1350oC – 1400oC: loại này không dùng sợi đốt thông thường mà phải dụng các thanh đốt là vật liệu của hợp chất silic, đó là thanh cacbuasilic. Vật nung được đặt vào ống hình trụ đặt giữa các thanh cacbuasilic.
I.5 Cân phân tích và những lưu ý khi sử dụng cân
1. Cân phân tích
Cân là thiết bị thường xuyên phải dùng trong các phòng thí nghiệm hóa phân tích. Đó là thiết bị chính xác, đắt tiền và dễ hỏng. Có hai loại cân chính đó là cân kỹ thuật và cân phân tích.
Hình 4: Cân kỹ thuật và cân phân tích điện tử hiện số
Cân kỹ thuật: dùng cho phép cân kém chính xác, có thể cân sơ bộ trước khi cân phân tích; cân các vật, hóa chất có hơi ẩm không cần sấy để sau đó xác định lại nồng độ bằng các chất chuẩn. Sai số của phép cân này từ 0,01 đến 0,1 gam.
Cân phân tích thường cân các vật có khối lượng cân tối đa không quá 200 gam, có độ chính xác tới 10−4 – 10−5 gam, bao gồm hai loại chính là cân cơ học và cân điện tử. Cân cơ học ngày nay ít được sử dụng trong các phòng thí nghiệm, nguyên lý hoạt động của cân đơn giản là dùng quả cân và đòn cân để đo khối lượng của vật cân. Quang cân và đòn cân được đỡ bằng các lưỡi dao hợp kim chịu mài mòn tốt. Cân Mettler có cấu tạo gồm hai lưỡi dao cân , một lưỡi dùng để treo quang cân, lưỡi dao còn lại dung để nâng đòn cân ở vị trí cân bằng. Khi đưa vật vào cân ta phải lấy bớt quả cân ra với khối lượng tương ứng để giữ cho đòn cân về lại vị trí cân bằng ban đầu.
Ngày nay cân điện tử ra đời sử dụng kỹ thuật số và hiển thị bằng màn hình tinh thể lỏng nên đã giảm bớt được rất nhiều thao tác cho người phân tích. Nguyên lý hoạt động của cân điện tử là vật cân kéo đĩa cân xuống với lực F = m.g với m là khối lượng của vật cân; g là gia tốc trọng trường. Cân điện tử sẽ dùng một lực phản hồi điện tử để kéo đĩa cân về vị trí ban đầu của nó. Khi đặt vật cân vào đĩa cân, do khối lượng của vật cân kéo đĩa cân xuống, điều đó sẽ được detector phát hiện và gửi tín hiệu đến bộ chỉnh dòng, dòng phản hồi được sinh ra đưa tới động cơ trợ. Dòng điện cần thiết để sinh ra lực phản hồi tỷ lệ với khối lượng của vật và được hiển thị trên màn hình hiện số.
Hình 5: Cân điện tử và nguyên lý hoạt động
2. Những lưu ý khi sử dụng cân
- Trước khi cân phải kiểm tra độ thăng bằng của cân qua bọt nước của bộ phận điều chỉnh thăng bằng, bọt nước phải nằm ở giữa vòng tròn giới hạn.
- Khi cân phải đối diện với cân, mọi thao tác phải nhẹ nhàng tránh va đập.
- Nguồn điện cấp cho cân phải đúng, bật công tác nguồn, đợi cho cân ổn định, màn hình hiển thị chỉ “0,0000 g”.
- Không được cho vật quá khối lượng giới hạn của cân (khối lượng này được ghi trên từng loại cân cụ thể).
- Đặt vật cân ở chính giữa đĩa cân.
- Chỉ cân vật ở nhiệt độ bằng nhiệt độ xung quanh không gian của cân vì vậy đối với những vật lấy ở lò nung, tủ sấy... ra nhất thiết phải đặt vào bình hút ẩm tới nhiệt độ phòng rồi mới được cân.
- Trong thời gian cân các cửa tủ cân phải đóng kín.
- Trong bất kỳ trường hợp nào cũng không đặt trực tiếp hóa chất lên đĩa cân (phải đựng trong các cốc cân, thuyền cân hoặc giấy cân phù hợp). Khi cân các chất dễ bay hơi phải đựng trong bình có nút kín.
- Cân xong phải tắt cân, rút nguồn và vệ sinh sạch sẽ cân.
I.7 Máy li tâm
Máy ly tâm hiệu HETTICH_ĐỨC 
Model EBA 12 
Đặc tính kỹ thuật: Máy dùng để tách các thành phần khác nhau trong nước thải bằng cách tạo lực ly tâm.
Công suất ly tâm tối đa:	6 x 50 mL 
Trọng lượng riêng tối đa của mẫu: 	1.2 kg/L
Máy có màn hình hiển thị, âm thanh và đèn LED báo hiệu 
Điện năng tiêu thụ:350 W, máy có cầu chì loại T 3.15 A.
I.8 Máy đo độ dẫn điện
Máy đo độ dẫn điện cầm tay hiệu ORION - Anh 
Model 105   
Đặc tính kỹ thuật: đo độ dẫn điện (µS, mS), đo độ muối (0/00) và nhiệt độ. Máy còn có chức năng tự kiểm tra máy.
Độ dẫn điện: từ 0 đến 199.9 mS, độ chính xác ± 0.5% max
Độ muối: từ 0 đến 80 ppt (0/00), độ chính xác ± 0.5% max
0C:  từ -5 đến 105, độ chính xác ± 1.0
Điện thế: pin 9V
I.9 Máy so màu
(Spectrophotometer) hiệu JENWAY_Anh 
Model 6300 
Đặc tính kỹ thuật: Đo độ dẫn truyền, độ hấp thu, nồng độ 
Thông số kỹ thuật:
Bước sóng:                                                    Độ dẫn truyền: 
	320 – 1000 nm                       Thang đo: 	 0 – 199.9%      
Hiển thị đến:	 1 nm                  Hiển thị đến:	0.1%
Độ chính xác: ± 2 nm              Ánh sáng lạc mất:	< 0.5%
Dãi phổ:	8 nm                   Độ chính xác:	± 2%  
Nồng độ:                                                        Độ hấp thu: 
Thang đo:	-300 – 1999                                Thang đo:	-0.300 – 1.999 Abs
Hiển thị đến:	0.1/1	Hiển thị đến:	0.001 Abs
Hiển thị đến:	0.1/1 	 
Đơn vị: 	ppm, mg/L, g/L, M
II. Một số yêu cầu làm việc với các dụng cụ thí nghiệm 
II.1 Làm sạch dụng cụ thí nghiệm
Những dụng cụ thủy tinh như chai, lọ, ống nhỏ giọt, ống nghiệmtrước khi dùng phân tích phải được rửa rất sạch. Bình được xem như đã sạch nếu ngấn nước trong bình đều đặn và trên thành bình không còn những giọt nước. 
Nói chung, các dụng cụ thủy tinh đã sạch, trước khi sử dụng được rửa bằng nước máy và tráng 2, 3 lần bằng nước cất. Sau khi sử dụng để phân tích cũng phải được rửa rất sạch, treo ngược trên giá ( đáy lên trên, miệng xuống dưới ) cho tới khô.
Để làm sạch các dụng cụ thủy tinh, có một số dung dịch rửa sau:
- Dung dịch xà phòng nóng: hòa tan một ít xà phòng trong nước nóng.
- Dung dịch kiềm pemanganat: hòa tan 5g KMnO4 trong 100ml dung dịch
kiềm kali 10% nóng.
- Dung dịch hỗn hợp sunfôcrômic: hòa tan 15g K2Cr2O7 đã được nghiền nhỏ trong 100ml nước nóng, làm lạnh dung dịch rồi vừa khuấy liên tục, vừa thêm rất chậm 100ml axit K2SO4 đặc. Dung dịch này được để trong lọ thủy tinh có nút nhám, có thể sử dụng trong thời gian dài nên sau khi sử dụng nên giữ lại.
Để rửa các dụng cụ thủy tinh tốt nhất là sử dụng dung dịch xà phòng nóng vì dung dịch kiềm pemanganat có tác dụng phá hoại thủy tinh, còn hỗn hợp sunfôcrômic thì khi sử dụng phải cẩn thận hơn.
II.2. Đun
Trong phân tích định tính bằng phương pháp hóa học, thường phải đun dung dịch trong các ống nghiệm trên đèn cồn. Khi đun, phía ngoài ống phải khô để tránh bị nứt hoặc vỡ, mới đầu nên hơ nóng nhẹ ống nghiệm bằng cách di chuyển trên ngọn lửa, sau đó mới đun nóng mạnh. Nếu đun chất lỏng có chứa kết tủa thì phải khuấy đều. Thông thường khi đun chất lỏng có chứa kết tủa nên đun trên bếp các thủy, không nên đun trực tiếp trên ngọn lửa vì sự sôi dễ làm nảy sinh những va chạm và chất lỏng có thể bắn ra ngoài.
Cần chú ý khi đun không để miệng ống nghiệm hướng về phía có người, vì chất lỏng sôi thường là axit hoặc kiềm có thể bị bắn mạnh ra ngoài.
Trong quá trình phân tích thường cần phải cô đặc dung dịch hoặc phải làm bay hơi đến khô, khi này có thể sử dụng bát sứ đặt trên lưới amiăng hoặc trên bếp cách thủy.
II.3. Kết tủa
Trong phân tích định tính bằng phương pháp hóa học, ta thường kết tủa các chất từ dung dịch phân tích để tách và phát hiện các ion. Vì vậy cần chú ý đến màu và dạng bên ngoài của kết tủa. Có thể phân biệt kết tủa tinh thể và kết tủa vô định hình: kết tủa tinh thể thường có dạng hạt to hoặc hạt nhỏ, thường không tạo thành ngay mà cần một thời gian để hình thành tinh thể; lắc mạnh và dùng đũa thủy tinh cọ vào thành ống nghiệm là những động tác giúp cho quá trình hình thành tinh thể nhanh hơn. Kết tủa tinh thể thường nhanh chóng lắng xuống đáy ống nghiệm, nên việc ly tâm tách kết tủa cũng thuận lợi hơn. Kết tủa vô định hình thường xuất hiện ngay sau khi thêm thuốc thử vào, nhưng lắng xuống đáy ống nghiệm một cách chậm chạp nên khó quay ly tâm để tách, chúng cũng thường dễ dàng tạo thành dung dịch keo. Việc đun nóng và thêm chất điệnli là để tạo điều kiện đông tụ chúng.
Nên kết tủa khi đun nóng dung dịch, vì khi tăng nhiệt độ những hạt kết tủa sẽ lớn hơn, thuận lợi cho việc rửa và quay li tâm, nhưng không nên đun tới sôi vì khi thêm thuốc thử vào có thể làm bắn dung dịch ra ngoài. Nếu kết tủa dạng tinh thể thì thêm từ từ thuốc thử kết tủa và khuấy đều, còn nếu kết tủa dạng keo thì thêm toàn bộ lượng thuốc thử kết tủa cần thiết.
Quá trình kết tủa thực hiện như sau: Lấy vào ống nghiệm để quay li tâm khoảng 2-3ml dung dịch nghiên cứu ( nếu ống nghiệm để quay li tâm loại nhỏ thì lấy khoảng 0,5ml). Tạo môi trường pH phù hợp theo hướng dẫn và tăng nhiệt độ. Kiểm tra môi trường phản ứng bằng giấy chỉ thị bằng cách: đặt giấy chỉ thị lên nắp kính đồng hồ sạch, dùng đũa thủy tinh khuấy đều dung dịch rồi đặt đầu đũa thủy tinh lên giấy chỉ thị. Sau khi tạo môi trường pH phù hợp, đun nóng cẩn thận rồi vừa khuấy vừa thêm thuốc thử kết tủa vào cho đến dư để kết tủa hoàn toàn.
II.4. Ly tâm, tách kết tủa, rửa kết tủa
Trong phân tích định tính bán vi lượng, để tách kết tủa khỏi dung dịch chúng ta thường dùng phương pháp quay li tâm bằng máy quay li tâm. Phải lưu ý tuân thủ cách sử dụng máy quay li tâm như hướng dẫn. Thời gian li tâm phụ thuộc vào đặc tính của kết tủa, những kết tủa dạng tinh thể lắng xuống đáy nhanh nên chỉ cần quay 0,5 đến 1,5 phút ở tốc độ khoảng 1000 vòng/phút; kết tủa dạng vô định hình lắng chậm nên phải quay từ 2 đến 3 phút ở tốc độ khoảng 2000 vòng/phút.
Sau khi quay li tâm, toàn bộ kết tủa lắng xuống đáy, nước cái ở trên trở thành trong suốt gọi là nước li tâm. Cũng có khi một số kết tủa khi quay li tâm lại nổi lên trên mặt chất lỏng hoặc lắng xuống rất chậm. Gặp những kết tủa này, muốn tách kết tủa phải lọc qua giấy lọc.
Để kiểm tra xem quá trình kết tủa đã hoàn toàn chưa, ta thử ở ống nghiệm vừa quay li tâm bằng cách nhỏ vài giọt thuốc thử kết tủa theo thành ống ngiệm và quan sát ở vị trí giọt thuốc thử rơi xuống nước li tâm, nếu không thấy đục ở các vị trí đó là quá trình kết tủa đã hoàn toàn.
Sau khi quay li tâm, kết tủa lắng chặt xuống đáy đến mức có thể rót dễ dàng nước li tâm ở trên, quá trình rót nước li tâm ra khỏi kết tủa như vậy gọi là quá trình gạn. Một cách khác để tách nước li tâm ra khỏi kết tủa là: giữ ống nghiệm bằng tay trái ở vị trí nghiêng, tay phải dùng ống nhỏ giọt có ống bóp cao su hút nước li tâm, chú ý khi đưa ống nhỏ giọt tránh chạm vào kết tủa, làm đục dung dịch.
Tùy thuộc vào lượng kết tủa và tính chất của nó mà sử dụng những dung dịch rửa khác nhau, nói chung ta rửa kết tủa bằng nước cất, với những kết tủa có khả năng chuyển thành trạng thái keo thì thêm vào nước rửa các chất điện li, ví dụ khi rửa kết tủa sắt hidroxyt, người ta dùng dung dịch amoni nitrat loãng. Để rửa kết tủa, ta thêm vài ml nước cất hoặc hoặc dung dịch rửa tương ứng, đậy ống nghiệm lại rồi lắc hoặc đặt nghiêng ống nghiệm để kết tủa được phân bố trên diện rộng rồi khuấy, sau đó quay li tâm và bỏ đi phần nước rửa. Rửa kết tủa khoảng 3,4 lần là đủ.
III. Xử lí thống kê các số liệu thực nghiệm 
Ngay cả những quan sát chính xác cũng có thể dẫn đến những kết luận không chính xác nếu các sự kiện thí nghiệm được xử lý không đúng. Vì vậy việc xử lý các kết quả thực nghiệm là một giai đoạn quan trọng khi thực hiện công việc thí nghiệm và nghiên cứu. Cơ sở và các thuật ngữ của công việc dựa trên những lý thuyết về xác suất và thống kê toán, dưới đây chỉ trình bày nội dung của phương pháp này dưới dạng các ví dụ cụ thể để sinh viên có thể áp dụng ngay khi xử lý các số liệu thí nghiệm.
Ví dụ 1: Xác định axit phophoric bằng phương pháp thể tích dựa trên việc chuẩn axit phophoric bằng dung dịch chuẩn NaOH khi có mặt chất chỉ thị metyl da ...  và H2O2. Khi đó tất cả các cation nhóm 4 ở dạng hidroxit, riêng mangan ở dạng MnO2.
Như vậy, với hỗn hợp cation sau khi tách nhóm 1 và 2, ta dùng NaOH để tách nhóm 3 còn nhóm 4 đều ở dạng kết tủa.
Sau khi tách riêng kết tủa nhóm 4, dùng axit hòa tan chúng thành dung dịch rồi dựa trên tính chất hóa học khác nhau của từng ion để tách và nhận biết chúng bằng các phản ứng đặc trưng.
Bảng 4. Hệ thống các phản ứng đặc trưng của các ion nhóm 4
Thuốc thử
Cation
Fe2+
Fe3+
Mn2+
Bi3+
Mg2+
Sb3+
Sb5+
NaOH
Fe(OH)2↓ xanh nhạt, nâu dần trong không khí
Fe(OH)3↓ nâu
Mn(OH)2↓ trắng, nâu dần trong không khí
Bi(OH)3↓ trắng
Mg(OH)2↓ trắng
HSbO2↓ trắng
Sb2O5.H2O↓ trắng
Na2CO3
FeCO3↓ trắng
Fe(OH)CO3↓
MnCO3↓
Bi(OH)CO3↓ trắng
MgCO3↓ trắng
HSbO2↓
Sb2O5.H2O↓
Na2HPO4
Fe3(PO4)2↓ trắng
FePO4↓ vàng nhạt
Mn3(PO4)2↓ trắng
BiPO4↓ trắng
MgHPO4
↓ trắng
HSbO2↓
Sb2O5.H2O↓
KI
-
Giải phóng I2
-
BiI3↓ đen, tan trong KI dư tạo thành BiI4- vàng
-
-
I2
KSCN
-
Đỏ máu
-
Vàng hoặc nâu
-
-
-
H2S trong môi trường axit
-
-
-
Bi2S3↓ đen
-
Sb2S3 da cam
Sb2S5 da cam
(NH4)2S2O8
Fe3+
-
MnO4- tím
-
-
Sb5+
-
Dimetyl glioxim
Phức màu đỏ
-
-
-
-
-
-
Kt4 + HNO3 + H2O2 đun cạn + H2O, li tâm, lọc
Kt4,1 + HCl đặc + rodamin B + C6H6, lắc
L4,1 trung hòa bằng Na2CO3 đến khi thoáng đục + NH4OH đặc + H2O2, li tâm, lọc
Lớp C6H6 có màu cánh sen
Kt4,2 + NH4Cl, đun nhẹ, lắc kỹ
L4,2
L4,3 + NH4OH + Na2HPO4
Kt4,3 + HNO3 + H2O2, đun đến ta, chia thành 3 phần
MgNH4PO4 ↓ + HCl đến tan + vàng titan + NaOH → Kt đỏ
P1 + NH4SCN → Phức đỏ máu
P2 + (NH4)2S2O8 + HNO3 đun sôi, để lắng, dd màu tím
P3 + KI dư + SnCl2, dd vàng
Hình 3.4. Sơ đồ phân tích hệ thống nhóm 4
Chương VI: PHÂN TÍCH CATION NHÓM V
VI.1 Đặc tính hóa học của các cation nhóm 5: Cu2+, Hg2+, Cd2+, Co2+ và Ni2+
Các cation nhóm này là các kim loại chuyển tiếp, vì vậy tính chất điển hình của nhóm là khả năng tạo phức khá mạnh. Chúng tạo các phức bền với NH3, CN-, SCN-. Tính chất này được sử dụng để tách nhóm, để phát hiện các ion.
Kiềm tạo với các cation nhóm này những hidroxit hoặc oxit không tan trong thuốc thử dư nhưng tan trong amoniac do tạo thành các amoniacat.
Các cation nhóm này tạo được các sunfua khó tan với H2S. Độ tan của sunfua phụ thuộc vào độ axit của môi trường. Tính chất này được sử dụng để tách riêng các cation ra khỏi nhóm.
Bảng 5. Hệ thống các phản ứng chính của cation nhóm 5:
Thuốc thử
Cation
Hg2+
Cd2+
Cu2+
Co2+
Ni2+
NaOH
HgO↓ vàng
Cd(OH)2↓ trắng
Cu(OH)2↓ xanh
CoOHCl↓ xanh
Ni(OH)2↓ lục nhạt
NH4OH vừa đủ
NH2HgCl↓ trắng
Cd(OH)2↓
Cu(OH)2↓ 
CoOHCl↓ 
Ni(OH)2↓ 
NH4OH dư
[Hg(NH3)4]2+
[Cd(NH3)4]2+
[Cu(NH3)4]2+
[Co(NH3)4]2+
[Ni(NH3)4]2+
H2S
HgS ↓ đen
CdS ↓ vàng tươi
CuS ↓ đen
-
-
(NH4)2S trong NH3
HgS↓ 
CdS↓
CuS↓
CoS↓ đen
NiS↓ đen
K4[Fe(CN)6]
[Hg2Fe(CN)6] màu gạch
[Cd2Fe(CN)6] trắng
[Cu2Fe(CN)6] đỏ nâu
[Co2Fe(CN)6] xám xanh
[Ni2Fe(CN)6] lục
Na2HPO4
Hg3(PO4)2↓ trắng
Cd3(PO4)2↓ trắng
Cu3(PO4)2↓ da trời
Co3(PO4)2↓ tím
Ni3(PO4)2↓ lục
KI
HgI2↓ đỏ, tan trong KI dư
-
Cu2I2↓ + I2
-
-
NH4SCN
Hg(SCN)2 trắng, tan trong thuốc thử dư
-
Cu(SCN)2 ↓ đen
Dung dịch xanh khi dư thuốc thử
Kết tủa màu lục sáng khi thuốc thử dư
SnCl2 trong kiềm dư
Hg↓ đen
-
-
-
-
Dimetyl glioxim
-
-
-
-
Kết tủa màu đỏ
L5: [Ni(NH3)4]2+, [Co(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+, [Cu(NH3)4]2+ đun + NH4Cl + (NH4)2S, li tâm, lọc
Kt5,1 NiS, CoS, CdS, HgS, CuS, rửa sạch bằng nước + NH4Cl + H2SO4 loãng, lắc mạnh, li tâm
L5,1 + Nước H2S
Kt5,2 : NiS, CoS, HgS, CuS + HNO3 đun sôi, li tâm
CdS ↓ vàng
L5,2 chia làm 3 phần
Kt5,3: HgS + HCl + H2O2, đun đến tan + SnCl2
Hg2Cl2 ↓ trắng
P1: tìm Cu2+ bằng NH4OH
P2: tìm Ni2+ bằng dimetyl gioxim
P3: tìm Co2+ bằng NH4SCN, chiết phức bằng rượu amylic
Hình 3.5. Sơ đồ phân tích dung dịch nhóm 5
 Các cation nhóm 6: K+, Na+, NH4+
Các muối của các cation nhóm này đều dễ tan trong nước tạo thành dung dịch không màu. Các hidroxit của kali và natri là những kiềm mạnh còn hidroxit của amoni là bazơ yếu, dễ bay hơi. Khả năng tạo phức của các cation nhóm này rất yếu. Không có thuốc thử nhóm cho các cation nhóm này, để phát hiện chúng ta dùng các phản ứng đặc trưng của từ những phần riêng biệt của hỗn hợp ban đầu.
Nhìn chung, các cation kim loại đặc biệt là các kim loại nặng đều cản trở việc tìm các cation nhóm này vì vậy phải tách chúng. Ta dùng Na2CO3 hoặc K2CO3 để tách các cation kim loại khác. 
Các phản ứng đặc trưng của cation nhóm 6:
Tác dụng của hexanitro cobantiat (III) natri Na3[Co(NO2)6]:
Với K+: trong dung dịch trung tính hoặc axit axetic, hexanitro cobantiat (III) natri tác dụng với K+ tạo thành kết tủa tinh thể màu vàng theo phản ứng:
2K+ + Na3[Co(NO2)6] = K2Na[Co(NO2)6]↓ 
Với NH4+: có phản ứng với Na3[Co(NO2)6] tương tự như K+
Tác dụng của hidrotactrat natri NaHC4H4O6 hoặc axit tactric khi có mặt natri axetat
Với K+: thuốc thử trên tác dụng với K+ trong môi trường trung tính hoặc axit axetic đều tạo thành kết tủa tinh thể màu trắng theo phản ứng:
KCl + H2C4H4O6 = KHC4H4O6 ↓ + HCl
Kết tủa KHC4H4O6 tan trong các axit mạnh, kiềm, nước nóng nhưng không tan trong axit axetic
Với NH4+: có phản ứng tương tự như K+
Tác dụng của uranyl axetat kẽm:
Trong dung dịch trung tính hoặc axit axetic, Zn(UO2)3(CH3COO)8 tạo với các muối natri kết tủa tinh thể màu vàng lục nhạt:
Na+ + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COO- + 9H2O = NaZn(UO2)3(CH3COO)9.9H2O↓
Các cation Ag+, Hg22+, Sb3+ tạo kết tủa với thuốc thử và do đó cản trở việc phát hiện ra cation Na+.Các cation K+, NH4+, Ca2+, Ba2+ chỉ cản trở phản ứng khi chúng có hàm lượng gấp 20 lần hàm lượng của Na+.
Thử màu ngọn lửa:
Các muối kali, natri, đặc biệt là muối clorua hoặc nitrat nhuốm màu ngọn lửa đèn khí không màu thành màu tím, vàng. Màu vàng của ngọn lửa natri dễ nhận thấy còn màu tím của ngọn lửa kali khó nhận biết hơn. 
Cách phân tích các cation nhóm 6:
Tìm NH4+:
Từ dung dịch đầu bằng phản ứng tạo NH3 trong môi trường kiềm
Bằng phản ứng với thuốc thử Netle từ dung dịch đã tách các kim loại khác
Tìm K+: 
Tách các cation khác rồi tìm K+ bằng phản ứng với Na3[Co(NO2)6] trong môi trường axit axetic sau khi đã loại ion NH4+
Thử màu ngọn lửa
Tìm Na+:
Tách các cation khác rồi tìm Na+ bằng phản ứng với uranyl axetat
Thử màu ngọn lửa
Chương VII: PHÂN TÍCH ANION 
Cho tới nay chưa tìm được thuốc thử nhóm thích hợp để chia các anion thành từng nhóm chặt chẽ giống như các cation. Việc chia các nhóm anion thành từng nhóm dựa theo tính chất của chúng:
VII.1. Đặc tính hóa học của các anion nhóm 1
Nhóm thứ nhất bao gồm các cation tạo thành kết tủa với ion Ag+ trong môi trường HNO3 loãng, kết tủa này không tan trong HNO3. Các anion này không tạo kết tủa với ion Ba2+, Ca2+. Thuộc nhóm này gồm có: Cl-, Br-, I-, S2-, SCN-.
Các phản ứng đặc trưng của Cl-:
- Tác dụng với AgNO3: 
Cl- + Ag+ = AgCl↓ trắng
AgCl không tan trong HNO3 nhưng tan trong NH4OH, KCN, Na2S2O3, HCl đặc
- Tác dụng với Pb2+, Hg22+: tạo thành kết tủa trắng, không tan trong thuốc thử dư
- Phản ứng oxy hóa Cl- đến Cl2: có thể sử dụng các chất oxy hóa mạnh (MnO4-, S2O82-, MnO2 Cl2 bay ra có thể nhận biết ngay bằng giấy tẩm KI và hồ tinh bột
Các phản ứng đặc trưng của Br-:
- Tác dụng với AgNO3: 
Br- + Ag+ = AgBr↓ vàng nhạt
- AgBr không tan trong HNO3, (NH4)2CO3 nhưng tan trong NH4OH, KCN, Na2S2O3
- Tác dụng với Pb(CH3COO)2:
2Br- + Pb(CH3COO)2 = PbBr2 ↓ trắng + 2CH3COO-
PbBr2 tan trong kiềm, amoni axetat và KBr dư
Tác dụng với nước clo:
2Br- + Cl2 = Br2 + 2Cl-
Các phản ứng của ion I-:
- Tác dụng với AgNO3: 
I- + Ag+ = AgI↓ vàng 
AgI không tan trong HNO3, NH4OH nhưng tan trong KCN
- Tác dụng với Hg2+:
HgCl2 + 2I- = HgI2↓ đỏ cam + 2Cl-
HgI2 tan trong thuốc thử dư
- Tác dụng với CuSO4:
2Cu2+ + I- = 2CuI ↓ trắng + I2↓ nâu sẫm
- Tác dụng với KNO2 tạo thành I2, sau đó nhận biết bằng hồ tinh bột
Các phản ứng đặc trưng của S2-:
- Tác dụng với AgNO3:
S2- + 2Ag+ = Ag2S↓ đen
Ag2S không tan trong NH4OH và HNO3 nguội, nhưng tan trong HNO3 nóng
- Tác dụng với Pb(CH3COO)2 tạo thành kết tủa màu đen PbS, kết tủa này tan trong HNO3 2N khi đun nóng
- Tác dụng với các axit vô cơ loãng tạo khí H2S, khí này có thể nhận biết được bằng Pb(CH3COO)2.
- Tác dụng với nước clo, brom và iod
Các phản ứng của SCN-:
- Tác dụng với AgNO3:
SCN- + Ag+ = AgSCN ↓ trắng
AgSCN không tan trong các axit vô cơ loãng, nhưng tan trong NH4OH, KCN và SCN- dư
- Tác dụng với Hg(NO3)2:
2SCN- + Hg2+ = Hg(SCN)2 ↓ trắng
Nếu cho Co2+ tác dụng lên tinh thể vừa thu được thì sẽ có kết tủa tinh thể màu xanh thẫm
- Tác dụng với Fe3+ tạo thành phức màu đỏ máu
Dung dịch + HNO3 đun kĩ + AgNO3, đun sôi, li tâm, lấy kết tủa rửa sạch + (NH4)2CO3, lắc kĩ, li tâm
Nước lọc + vài giọt HNO3
Kết tủa + NH4OH đặc, lắc kĩ, li tâm
AgCl ↓ trẵng
Nước lọc + HNO3, li tâm → AgBr + AgSCN + CH3COOH + Zn → Ag, li tâm, chia đôi nước lọc
Kết tủa AgI + CH3COOH + Zn, đun nóng, để yên, li tâm lấy nước lọc
Nước lọc có I-, tìm bằng phản ứng đặc trưng
P1: Tìm SCN- bằng Fe3+
P2: Tìm Br- bằng fluoretxein
Hình 3.6. Sơ đồ phân tích hệ thống hỗn hợp các anion: Cl-, Br-, I-, SCN-.
VII.2 Đặc tính hóa học của các anion nhóm 2
Nhóm thứ 2 bao gồm các anion tạo thành kết tủa với Ba2+, Ca2+ trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu, kết tủa này tan trong HNO3. Thuộc nhóm này gồm có các anion: CO32-, SO32-, SO42-, S2O32-, PO43-, AsO43-, AsO33-, SiO32-, CrO42-, F-, C2O42-, C4H4O62- 
Các phản ứng đặc trưng của ion cacbonat:
- Tác dụng với BaCl2 tạo thành kết tủa tan trong axit vô cơ và trong axit axetic
- Tác dụng với AgNO3 cho kết tủa Ag2CO3 màu trắng. Kết tủa này hóa đen khi để lâu và đặc biệt là khi đun nóng vì nó bị phân hủy thành Ag2O. Ag2CO3 tan trong HNO3 và trong NH4OH
- Tác dụng với các axit vô cơ loãng tạo thành khí CO2, khí này có thể nhận biết bằng dung dịch nước vôi trong. Tuy vậy cần chú ý rằng, nếu lượng CO2 quá nhiều thì kết tủa sẽ tan vì tạo thành hidro cacbonat
Các phản ứng của BO2-
- Tác dụng với BaCl2
2BO2- + Ba2+ = Ba(BO2)2 ↓trắng
Kết tủa này tan trong BaCl2 dư và trong HNO3, HCl, CH3COOH loãng 
- Tác dụng với AgNO3 tạo thành kết tủa AgBO2 có lẫn Ag2O (do bị phân hủy một phần)
- Tác dụng với rượu và H2SO4đặc: đốt muối borat khô bằng rượu và có H2SO4 đặc thì cho ngọn lửa màu xanh lục rất đặc trưng
Các phản ứng của ion SO42-:
- Tác dụng với BaCl2 tạo thành kết tủa BaSO4 không tan trong HNO3 và HCl
- Tác dụng với AgNO3: chỉ tạo thành kết tủa Ag2SO4 khi trong dung dịch SO42- có nồng độ đậm đặc
- Tác dụng với BaCl2 khi có mặt KMnO4: vì BaSO4 và KMnO4 đồng hình nên KMnO4 đi vào mạng lưới tinh thể BaSO4, do đó sẽ tạo thành kết tủa màu tím
Các phản ứng của SO32-
- Tác dụng với BaCl2: tạo thành kết tủa màu trắng tan trong axit loãng.
- Tác dụng với AgNO3 tạo kết tủa Ag2SO3 có khả năng tan trong HNO3 loãng, NH4OH và Na2SO3 dư
- Tác dụng với axit vô cơ loãng tạo thành khí SO2. Dẫn khí này qua dung dịch nước vôi trong sẽ làm đục và làm mất màu dung dịch KMnO4
- Tác dụng với các chất oxy hóa: Br2, I2, KMnO4
Tác dụng với chất khử: Zn
SO32- + 3Zn + 6H+ = H2S + 3Zn2+  + 3H2O
H2S có thể nhận biết được bằng Pb2+
Các phản ứng của S2O32-
- Phản ứng BaCl2 tạo thành kết tủa màu trắng dễ tan trong các axit vô cơ loãng
- Tác dụng với AgNO3 tao thành kết tủa Ag2S2O3 sinh ra biến ngay thành vàng rồi nâu và cuối cùng tạo thành kết tủa đen vì tạo thành Ag2S
- Tác dụng với các axit vô cơ loãng:
S2O32- + 2H+ = H2S2O3 = SO2 + S ↓ + H2O
- Làm mất màu dung dịch KMnO4
- Tác dụng với dung dịch iot:
2S2O32- + I2 = S4O62- + 2I-
Các phản ứng của ion PO43-:
- Tác dụng với dung dịch BaCl2 tạo thành kết tủa BaHPO4. Kết tủa tan trong axit HCl , HNO3 và CH3COOH. Khi đun nóng kết tủa chuyển thành Ba3(PO4)2
- Tác dụng với AgNO3 tạo kết tủa Ag3PO4 màu vàng nhạt. Kết tủa này tan trong các axit vô cơ và trong NH4OH
- Tác dụng với FeCl3 khi có mặt ion axetat:
HPO42- + Fe3+ + CH3COO- = FePO4 ↓vàng nhạt + CH3COOH
Kết tủa FePO4 không tan trong CH3COOH nhưng tan trong HCl và HNO3 loãng
Phản ứng với amoni molipdat
3NH4+ + PO43- + 12MoO42- + 24H+ = [(NH4)3]Pmo12O40 ↓vàng + 12H2O
Kết tủa tan trong kiềm và amoniac, nhưng không tan trong axit nitric
Các phản ứng của SiO32-
- Tác dụng với BaCl2 tạo kết tủa màu trắng
- Tác dụng với AgNO3 tạo kết tủa màu vàng tan trong amoniac
- Tác dụng với các axit vô cơ, NH4+ cho kết tủa keo trắng
- Tác dụng với amoni molipdat, phản ứng tương tự như PO43- nhưng kết tủa tạo thành tan trong HNO3
Các phản ứng của AsO33-
- Tác dụng với H2S trong môi trường trung tính tạo thành muối thio tan:
AsO33- + 3H2S = AsS33- + 3H2O
Nhưng trong môi trường HCl 6N thì tạo thành kết tủa As2S3 màu vàng:
	2AsO33- + 6H+ + 3H2S = As2S3 ↓vàng + 6H2O
Tác dụng với Na2S2O3 trong môi trường axit:
2AsO33- + 6H+ + 3S2O32- = As2S3 ↓vàng + 3SO42- + 3H2O
Tác dụng với AgNO3 trong môi trường trung tính tạo thành kết tủa Ag3AsO3 màu vàng.
Các phản ứng của AsO43-
- Tác dụng với H2S trong môi trường HCl đặc. H2S sẽ khử một phần AsO43- về AsO33- 
AsO43- + H2S = AsO33- + H2O + S↓
Khi đó trong dung dịch có mặt đồng thời AsO43- và AsO33-, chúng tác dụng với H2S tạo thành As2S5 và As2S3 đều có màu vàng. Các kết tủa này tan trong dung dịch kiềm, cacbonat, sunfua, HNO3 đặc nóng, trong nước cường thủy nhưng không tan trong HCl
- Tác dụng với Na2S2O3 trong môi trường axit và đun nóng tạo thành kết tủa As2S3
- Tác dụng với AgNO3 trong môi trường trung tính tạo thành kết tủa Ag3AsO4 có màu socola
Các phản ứng của ion F-
- Tác dụng với BaCl2 tạo kết tủa BaF2 màu trắng. Kết tủa này tan trong axit vô cơ dư và trong dung dịch muối amoni
- Tác dụng với CaCl2 tạo kết tủa CaF2 màu trắng khó tan trong HCl và HNO3, không tan trong CH3COOH
- Tác dụng với Al3+ tạo thành kết tủa tinh thể Na3AlF6 màu trắng
Phản ứng của ion oxalat C2O42-
- Tác dụng với AgNO3 trong môi trường trung tính tạo kết tủa Ag2C2O4 màu trắng, kết tủa tan trong HNO3 và amoniac
- Tác dụng với BaCl2 tạo thành kết tủa BaC2O4 màu trắng tan trong HCl và HNO3 khi đun nóng, CH3COOH và trong H2C2O4 dư
- Tác dụng với CaCl2 tạo thành kết tủa trắng canxi ôxalat. Kết tủa này tan trong HCl và HNO3, không tan trong CH3COOH và H2C2O4
- Tác dụng với KMnO4 trong môi trường axit
Phản ứng của ion tactrat C4H4O62-
- Tác dụng với AgNO3 tạo thành kết tủa bạc tactrat dễ tan trong HNO3, NH4OH
- Tác dụng với BaCl2 tạo kết tủa bari tactrat màu trắng có khả năng tan trong CH3COOH và các axit vô cơ
VII.3. Đặc tính hóa học của các anion nhóm 3
Nhóm thứ 3 bao gồm các ion không kết tủa được với cả Ag+ và Ba2+, Ca2+. Thuộc nhóm này gồm có các anion: NO2-, NO3-, CH3COO-, ClO3-
Các phản ứng của NO2-
- Tác dụng với H2SO4 loãng tạo thành khí NO2 màu nâu
- Làm mất màu dung dịch KMnO4
- Tác dụng với I-
- Tác dụng với hỗn hợp axit sunfanilic và α – naphtylamin tạo thành hợp chất azo màu đỏ. Phản ứng này rất đặc trưng để nhận biết NO2-
Các phản ứng của NO3-
- Tác dụng với brusin C22H25O4N2.4H2O trong môi trường axit sunfuric đặc, tạo thành hợp chất màu đỏ, sau đó chuyển thành màu vàng lục, nitrit không cho phản ứng này.
Các phản ứng của CH3COO-
- Tác dụng với bạc nitrat tạo thành kết tủa màu trắng tan trong HNO3 và amoiac
- Tác dụng với H2SO4 loãng tạo thành axit axetic, có thể nhận biết bằng mùi
- Tác dụng với FeCl3 tạo thành phức màu đỏ sẫm