Manipulation 10: recherche des anions.

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Les anions recherchés seront,  dans l' ordre:

I. Carbonates.
II. Nitrites.
III. Nitrates.
IV. Phosphates.
V. Sulfites.
VI. Sulfates.
VII. Chlorures.
VIII. Bromures.
IX. Iodures.

I. Recherche de carbonates CO32-.
Une solution qui contient des anions carbonates a une réaction basique ou neutre. Les carbonates  en solution (des carbonates alcalins, en raison de l' insolubilité des autres) sont caractérisés par leur déplacement sous forme de dioxyde de carbone CO2, grâce à un acide fort tel l' acide sulfurique.
On met en évidence le dégagement de dioxyde de carbone par le trouble qu' il produit avec l' hydroxyde de calcium, alias eau de chaux.
Remarque préliminaire: la présence de sulfites, SO32-, dans la solution peut gêner l' identification des anions carbonate car le dioxyde de soufre SO2 produit lors de l' action d' un acide fort sur le milieu réactionnel peut conduire à un précipité blanc de sulfite de calcium CaSO3. Il convient d' éliminer toute trace de sulfite en traitant le milieu réactionnel par un oxydant tel que l' eau oxygénée, afin de transformer les anions sulfite SO32- en anions sulfate SO42-.

Expérience:
Mettre environ 1 mL de solution de carbonate dans un tube à essais et ajouter quelques gouttes d' acide sulfurique 3M.
Constater le dégagement gazeux.
Adapter à l' extrémité du tube à essais un tube à dégagement plongeant dans un second tube à essais contenant une solution aqueuse d' hydroxyde de calcium limpide.
Noter le trouble qui apparaît en chauffant le premier tube à essais.
Quelle est la nature du trouble formé?
Ce trouble est-il soluble dans un excès de dioxyde de carbone? Que se passe t-il alors si le trouble se dissout?
On donne les couples acidobasiques du dioxyde de carbone CO2 en solution aqueuse:
CO2,H2O/HCO3-: 6.4.
HCO3-/CO32-: 10.3.
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II. Recherche de nitrites NO2-.
Les anions nitrites sont caractérisés par le réactif de GRIESS, à savoir un mélange d' acide sulfurique et d' alpha naphtyl amine.
On fabrique in situ l' acide nitreux, HNO2, lequel donne une réaction de diazotation (voir cours de chimie organique, réaction des amines primaires) en milieu acide acétique.

Expérience:
Mettre quelques gouttes de solution de nitrite dans un tube à essais. Acidifier par quelques gouttes d' acide acétique jusqu' à un pH de 3-4. Verser ensuite quelques gouttes de réactif
de GRIESS le long de la paroi du tube à essais que l' on tiendra incliné. Ne pas agiter. Constater la coloration rouge qui apparaît.

Remarque: si l' on veut se débarrasser de la présence de nitrites dans une solution on sature cette dernière avec du chlorure d' ammonium NH4Cl et il se produit alors la réaction:

NO2- + NH4+N2 + 2H2O
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III. Recherche de nitrates NO3-.

Le grand problème des nitrates est qu' ils sont tous solubles. Il faut donc les transformer en nitrites afin de les détecter.
Ils sont caractérisés sous forme de nitrites après réduction par le zinc en poudre en milieu acétique. On reprend ensuite la manipulation des nitrites.

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IV. Recherche des phosphates PO43-.
On fera réagir le réactif molybdique: ce réactif est une solution de molybdate d' ammonium (NH4)2MoO4, dans de l' acide nitrique 6M, qui donne à chaud, avec un phosphate,  un précipité jaune de phosphomolybdate d' ammonium (NH4)3PO4(MoO3)2.

Expérience:
Verser 1 mL de solution de phosphate dans un tube à essais. Ajouter 10 gouttes d' acide nitrique 15M. Dans un autre tube verser 1 mL de réactif molybdique. Faire tiédir le réactif et ajouter quelques gouttes de la solution acidifiée contenant le phosphate.
Constater la précipitation du phosphomolybdate d' ammonium.

Remarque: action du nitrate d' argent AgNO3.
Ce sel donne avec les anions phosphate un précipité jaune, soluble dans l' acide nitrique et la soude, de phosphate de triargent Ag3PO4.

Expérience:
Vérifier la précipitation du phosphate de (tri)argent et sa dissolution dans l' acide nitrique 1M.

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V. Recherche de sulfites SO32-.
On les caractérise sous la forme de dioxyde de soufre SO2 après déplacement des sels par un acide fort tel que l' acide sulfurique. Le dégagement de dioxyde de soufre est caractérisé par la décoloration d' une solution aqueuse peu concentrée de permanganate de potassium acidifiée par de l' acide sulfurique.
On met ainsi en évidence les propriétés oxydoréductrices du dioxyde de soufre.
On utilisera les potentiels normaux suivants:
E° MnO4-/Mn2+: 1.51V.
E° SO42-/SO2: 0.20V.
 

Expérience:
Mettre 1 mL de solution de sulfite dans un tube à essais et ajouter quelques gouttes d' acide sulfurique 3M. Constater le dégagement gazeux. Adapter à l' extrémité du tube à essais un tube à dégagement, placer un papier imbibé d' une solution très peu concentrée de permanganate de potassium en milieu acide sulfurique. Constater la décoloration du papier imbibé après avoir chauffé le tube à essais.

Remarque supplémentaire:  les solutions sulfureuses ( de sulfite) réduisent le diiode I2 en anion iodure I-.
Le potentiel normal E° du couple I2/I- étant supérieur à celui du couple SO42-/SO32-.
On peut donc utiliser la décoloration du diiode comme indice de la présence de sulfites, à condition toutefois qu' il n' y ait pas dans le milieu d' autres réducteurs tels que les anions sulfure S2- ou bien thiosulfates S2O32-.

Expérience:
Mettre 1 mL de solution sulfureuse dans un tube à essais et ajouter quelques gouttes de lugol (solution aqueuse de diiode I2 dans de l' iodure de potassium KI).
Constater la décoloration du diiode.

Remarque:
Les sels d' argent et les sels de barym précipitent avec les sulfites.
Les précipités obtenus sont solubles dans l' acide nitrique.

On rappelle les valeurs des pKa du dioxyde de soufre:
SO2, H2O/HSO3-: 2.
HSO3-/SO32-: 7.
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VI. Recherche de sulfates SO42-.
Pour les caractériser on utilise en général l' insolubilité en milieu acide, contrairement aux sulfites, du sulfate de baryum BaSO4.

Expérience:
Dans 1 mL de solution sulfatée ajouter 1 mL d' acide chlorhydrique 6M. Puis rajouter 10 gouttes de nitrate de baryum Ba(NO3)2. Constater la formation du précipité blanc de sulfate de baryum.

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VII. Recherche de chlorures Cl-.

1. Formation d' un précipité. Action du nitrate d' argent AgNO3.
On obtient un précipité blanc de chlorure d' argent AgCl qui noircit à la lumière.
Le produit de solubilité Ks du chlorure d' argent est égal à 1,6.10-10.
Ce précipité est insoluble dans l' acide nitrique, contrairement à Ag2SO3, mais il se dissout bien dans une solution  aqueuse d' ammoniaque concentrée.
Il se forme alors le cation diammine argent (I) de formule Ag(NH3)2+.
Si on acidifie la solution le précipité se reforme.

Expérience:
Dans un tube à centrifuger verser 1 mL de solution de chlorure. Ajouter quelques gouttes de nitrate d' argent 3M. Constater la précipitation du chlorure d' argent AgCl.
Centrifuger le précipité et jeter la phase liquide. Ajouter 10 gouttes d' acide nitrique 1M et constater la non dissolution du précipité. Centrifuger et jeter la phase liquide. Laver le précipité à l' eau distillée et puis éliminer la phase liquide. Ajouter 10 à 20 gouttes de carbonate d' ammonium (NH4)2CO3 6M. porter à ébullition 5 minutes au bain-marie. Constater que le précipité s' est dissous. Acidifier la solution par de l' acide nitrique 6M et constater que le précipité se reforme.

2. Propriétés redox.
Un oxydant tel que le permanganate de potassium, en milieu acide, peut oxyder les anions chlorure en dichlore.
Le dégagement de dichlore peut être mis en évidence avec le réactif de Villiers ou bien avec une solution aqueuse d' indigo, qui se décolore en présence de dichlore.

Expérience:
Verser 1 mL de solution de chlorure dans un tube à essais. Ajouter une pincée de permanganate de potassium et cinq gouttes d' acide sulfurique concentré. Chauffer. Attention aux projections!!!!!!
Présenter à  l' extrémité du tube un papier imprégné de réactif de Villiers. Constater la coloration en bleu de ce dernier.

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VIII. Recherche de bromures Br-.

1. Formation de précipités. Action du nitrate d' argent.
On obtient un précipité de bromure d' argent AgBr, de couleur jaune, et dont le produit de solubilité Ks vaut 7,7.10-13.
Ce précipité est insoluble dans l' acide nitrique et il se dissout faiblement dans une solution aqueuse d' ammoniaque. Contrairement au chlorure d' argent il ne se dissout pas dans le carbonate d' ammonium.

Expérience:
Dans 1 mL de solution contenant un bromure verser quelques gouttes de nitrate d'argent. Constater la précipitation du bromure d' argent.

2. Propriétés redox. Action du zinc en poudre sur le bromure d'argent, en milieu acétique.
Le cation argent Ag(I) est réduit à l' état d' argent métallique et l' on peut, de la sorte, faire repasser le bromure en solution.

3. Propriétés redox. Suite.
L' oxydation des anions bromure est plus facile que celle des chlorures. Un oxydant tel que l' eau oxygénée est capable d' oxyder en dibrome Br2 les anions bromure. Le dibrome est mis en évidence par la coloration orangée qu' il donne à une solution de tétrachlorure de carbone CCl4, ou par la coloration rose qu' il donne à une solution aqueuse de fluorescéine.

Expérience:
Verser 1 mL de solution de bromure dans un tube à essais. Ajouter 1 mL de tétrachlorure de carbone (opérer sous la hotte). Constater qu' il ne se passe rien. Ajouter quelques gouttes d' eau oxygénée H2O2, agiter, constater que la phase organique, au fond du tube, se colore.
Avec un compte-gouttes prélever une partie de la phase organique et la répandre sur un morceau de papier filtre imprégné de fluorescéine. Constater la coloration rose qui apparaît.

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IX. Recherche d' iodures I-.

1. Formation de précipités. Action du nitrate d' argent.
On obtient un précipité jaune d' iodure d' argent AgI, dont le produit de solubilité Ks est égal à 1,5.10-16.
Ce précipité est insoluble dans l' acide nitrique, contrairement au phosphate de (tri)argent. Il n' est ni soluble dans l' ammoniaque ni dans le carbonate d' ammonium.

Expérience:
Dans 1 mL de solution iodurée verser quelques gouttes de nitrate d' argent. Constater la précipitation de AgI.

Une autre jolie expérience de formation de précipité:
Dans une solution iodurée verser quelques gouttes de chlorure de plomb (II). Constater la très belle coloration jaune "bouton d' or" du précipité de diiodure de plomb (II) PbI2.

2. Propriétés redox. Action du zinc Zn en poudre, en milieu acétique, sur le précipité d' iodure d' argent. Mêmes propriétés de dissolution des anions iodure qu' avec les anions bromure précédemment.

3. Propriétés redox. Suite.  Action des oxydants.
L' oxydation des anions iodure est encore plus aisée que celle des anions bromure. L' acide sulfurique concentré est il alors suffisant pour oxyder en diiode I2 les anions iodure. On met en évidence le diiode I2 formé par la coloration violette qu' il donne à une solution de tétrachlorure de carbone CCl4, ou par la coloration bleue qu' il donne avec de l' empois d' amidon.

Expérience:
Verser 1 mL de solution iodurée dans un tube à essais. Ajouter 1 mL de tétrachlorure de carbone. Agiter. Constater qu' il n' y a pas de coloration. Ajouter quelques gouttes d' acide sulfurique concentré. Agiter. Constater que la phase organique au fond du tube se colore. Avec un compte-gouttes prélever une partie de la phase organique et la répandre sur un morceau de papier filtre imprégné d' empois d' amidon. Constater l' apparition de la couleur bleue caractéristique du complexe diiode-amidon.

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Manipulation 11: recherche des cations.

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Les cations recherchés seront, dans l' ordre:

I. Sodium.
II. Potassium.
III. Ammonium.
IV. Fer (III).
V. Chrome (III).
VI. Fer (II).
VII. Manganèse (II).
VIII. Cuivre (II).
IX. Cobalt (II).
X. Nickel (II).
XI. Zinc (II).
XII. Aluminium (III).






I. Recherche du sodium (I), Na+.

Il se reconnaît facilement par le test à la flamme. La, ou plutôt les, longueur(s) d' onde émise(s) par le sodium constituent le "doublet D du sodium", à savoir deux radiations proches à l = 589.0 et 589.6 nm.
Cette longueur d' onde est souvent choisie pour la mesure du pouvoir rotatoire des molécules chirales.

Expérience:
Tremper un morceau de fil de platine (ou un copeau de cuivre) dans une solution contenant un sel de sodium et passer ce fil sur la flamme non éclairante ( c' est à dire sur la flamme réglée au bleu) d' un bec Bunsen. Observer la coloration jaune orangé caractéristique, au besoin en comparant avec un essai à blanc avec de l' eau distillée.

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II. Recherche du potassium (I), K+.

Il se reconnaît et se différencie par la flamme violette que ses solutions émettent sur la flamme d' un bec Bunsen. Cette coloration est cependant souvent masquée par le sodium.

On peut également remarquer l' existence, parmi les composés insolubles du potassium, du perchlorate de potassium KClO4, de couleur blanche, de même que l' existence de l' hexachloroplatinate de potassium K2PtCl6, et surtout l' hexanitrocobaltate (III) de potassium et de sodium K2Na[Co(NO2)6].

Expérience 1:
Verser de l' acide perchlorique concentré (attention! sous la hotte!) dans un tube à essais contenant environ 1 mL de solution de chlorure de potassium. Constater la formation du précipité blanc de perchlorate de potassium KClO4.

Expérience 2:
Prélever dans un tube à essais environ 1 mL de solution d' un sel de potassium, ajouter 10 gouttes d' acide acétique 6M, verser 6 gouttes de nitrate de cobalt (II) Co(NO3)2 puis 1 mL de solution saturée de nitrite de sodium NaNO2. Laisser reposer environ 5 minutes puis observer le précipité obtenu.
Les ions cobalt (II) sont oxydés in situ en ions cobalt (III) puis complexés par les ions nitrite en excès. La réduction qui intervient est celle de l' acide nitreux HNO2 formé in situ en monoxyde d' azote NO, puis en dioxyde d' azote NO2, de couleur brune. Attention à la toxicité des vapeurs nitreuses de dioxyde d' azote. Opérer sous la hotte en petites quantités.

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III. Recherche du cation ammonium, NH4+.
Les caractéristiques analytiques de l' ion ammonium qu' on utilise ici sont les suivantes:

a) Déplacement par une base forte permettant la formation d' ammoniac NH3.
b) Caractérisation par le réactif de NESSLER, qui donne avec le cation ammonium une coloration rouge orangé.

Expérience:
Verser 1 mL environ de solution de chlorure d' ammonium dans un tube à essais. Ajouter 10 gouttes d' hydroxyde de sodium 6M. Porter à ébullition et présenter à l' orifice du tube un papier filtre imprégné de réactif de NESSLER. Observer la coloration rouge qui apparaît.

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IV. Recherche du cation Fe (III).

Ses solutions sont de couleur jaune paille.

a) Action des bases fortes et de l' ammoniaque.
On obtient un précipité brun rouille d' hydroxyde de fer (III) Fe(OH)3. Cet hydroxyde n' est pas amphotère. Il ne se dissout pas dans un excès de réactif.

Expérience:
Dans un tube à essais contenant 1 mL d' un sel de fer (III) ajouter quelques gouttes d ' hydroxyde de sodium 6M. Constater la précipitation de l' hydroxyde et sa non dissolution dans un excès de réactif.

b) Action du thicyanate d' ammonium NH4SCN.
Ce sel donne avec les ions Fe (III) en milieu acide une coloration rouge vif due au complexe soluble Fe(SCN)3. L' ion cuivre (II) qui donne avec le thicyanate d' ammonium une coloration brune, de même que les ions Ni (II) et Co (II), peut être un ion gênant. Pouratnt, dans l' analyse systématique utilisée en suivant le mode opératoire adopté, ces ions sont éliminés, car aucun d' eux ne précipite simultanément avec l' hydroxyde de fer (III).

Expérience 1:
Dans un tube à essais contenant 1 mL de solution ajouter quelques gouttes de thiocyanate d' ammonium 0.1 M. Observer la coloration.

Expérience 2:
On fera réagir les ions Fe (III) avec du ferrocyanure de potassium, alias hexacyanoferrate (II) de potassium. On constatera la formation de bleu de Prusse.

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V. Recherche du cation chrome (III), Cr3+.

Ses solutions aqueuses sont vertes.

a) Action des bases fortes et de l' ammoniaque.
Elles donnent avec une solution d' ions Cr (III) un précipité grisâtre de trihydroxyde de chrome (III) Cr(OH)3. Cet hydroxyde est amphotère : il se dissout dans les bases fortes et légèrement dans l' ammoniaque, en donnant l' anion chromite, de couleur verte, de formule CrO2-, écrit le plus souvent Cr2O42-.
Remarque: en mileu ammoniaque concentrée on n' a pas de dissolution de l' hydroxyde de chrome (III).

Expérience:
Dans un tube à essais contenant 1 mL de solution de chrome (III) ajouter quelques gouttes d' hydroxyde de sodium. Constater la précipitation puis la redissolution dans un excès de réactif.

b) Action des oxydants.
Sous l' action des oxydants tels que l' eau oxygénée H2O2 ou le permanganate de potassium KMnO4 les ions chrome (III) passent à l' état de chrome (VI).

Les cations chrome (III), après oxydation par KMnO4 en milieu acide sont caractérisés sous la forme d' acide perchromique H2CrO6, extractible par l' acétate d' éthyle, qui se colore alors en bleu.

Expérience:
Dans un tube à centrifuger contenant 1 mL de solution d' ions chrome (III)  ajouter 10 gouttes de permanganate de potassium dilué 0.02 M. Porter à ébullition. Eliminer le précipité d' acide manganeux qui se forme. Ajouter 1 mL d' acétate d' éthyle et 5 gouttes d' eau oxygénée à 20 volumes. Agiter et observer la coloration bleue prise par la phase organique.

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VI. Recherche du cation Fe (II), Fe2+.
Ses solutions aqueuses sont vert pâle, voire incolores en milieu sulfurique.

a) Action des bases fortes et de l' ammoniaque.
Elles donnent avec une solution d' ions Fe (II)  un précipité vert bouteille d' hydroxyde de fer (II) Fe(OH)2. Cet hydroxyde s' oxyde très rapidement à l' état d' hydroxyde de fer (III) Fe(OH)3. Cet hydroxyde est basique, donc insoluble dans un excès de réactif. C' est la même chose avec l' hydroxyde de fer (III), comme on l' a vu plus haut.

Remarque:
Etant donné la valeur du produit de solubilité Ks de l' hydroxyde de fer (II), à savoir Ks = 4,8.10-16, il ne précipite pas sous l' action de l' ammoniaque en présence de chlorure d' ammonium.

Expérience:
Constater la précipitation de l' hydroxyde sous l' action de l' ammoniaque concentrée 15 M et sa non précipitation en mileu saturé par du chlorure d' ammonium.

b) Réaction caractéristique: action de l' orthophénanthroline.
Cette molécule constitue un ligand bidentate, susceptible grâce à ses deux atomes d' azote présentant un doublet non liant de complexer les ions Fe(II) au niveau de leurs orbitales 3d. La teinte du complexe est rouge vif et le seuil de détection particulièrement faible de ce complexe permet de détecter des traces de Fe(II) dans un milieu.
Si l' on opère avec du Fe (III) alors on n'obtient pas du tout la même coloration. L' orthophénathroline est un ligand bidentate sélectif.

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VII. Recherche des cations manganèse (II), Mn2+.

Ses solutions sont rose pâle.

a) Action des bases fortes et de l' ammoniaque.
Elles donnent un précipité blanc d' hydroxyde de manganèse (II) Mn(OH)2 qui s' oxyde à l' air en acide manganeux MnO(OH)2 de couleur brune.
Remarque:
Avec l' ammoniaque la précipitation n' est pas totale et elle n' a pas lieu dans une solution saturée de chlorure d' ammonium, tout comme  avec les ions Fe (II).

b) Réaction caractéristique:
Les ions Mn (II) sont caractérisés par la coloration violette des ions permanganate MnO4- obtenus après oxydation, en milieu acide, par le bismuthate de sodium NaBiO3.

Expérience:
Dans un tube à essais contenant un sel de manganèse (II), acidifié par quelques gouttes d' acide nitrique 6M, ajouter une pincée de bismuthate de sodium solide. Observer la coloration violette due aux ions permanganate.

Remarque:
Dans l' étude systématique on ajoute d' abord l' eau oxygénée afin de réduire l' acide manganeux qui s' est formé.

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VIII. Recherche des cations cuivre (II), Cu2+.
Ses solutions aqueuses sont bleues.

a) Action de bases fortes et de l' ammoniaque diluée.
Elles donnent un précipité bleu turquoise d' hydroxyde de cuivre (II) Cu(OH)2.
Ce précipité noircit à chaud pour donner de l' oxyde de cuivre (II) CuO.

Cet hydroxyde basique est légèrement acide et il se dissout en partie dans un excès de base, surtout à chaud, en donnant un cuprate.

b) Action de l' ammoniaque concentrée.
On obtient un complexe bleu marine le cation tétrammine cuivre (II) Cu(NH3)42+.
Expérience:
Dans un tube à essais contennat 1 mL de solution de cuivre (II) verser quelques gouttes de soude 6M. Constater la formation du précipité bleu turquoise d' hydroxyde de cuivre (II). Ajouter quelques gouttes d' ammoniaque concentrée 15 M et observer la redissolution du précipité bleu turquoise et la formation du complexe tétrammine cuivre (II).

c) Action de l' acide tartrique HO2C-CHOH-CHOH-CO2H en milieu basique, mélange de soude et de potasse.
Les anions tartrate se complexent en milieu basique avec les ions cuivre (II) afin de donner un complexe bleu qui n' est pas le cation tétrammine cuivre (II).
Ce complexe du cuivre (II) est célèbre. Il entre dans la composition de la liqueur de FEHLING.
La liqueur de FEHLING sert à tester la présence de sucres réducteurs (aldoses et cétoses) tels que le glucose ou le fructose, tous deux de formule brute C6H12O6 .
Les ions cuivre (II) de la liqueur de FEHLING sont alors réduits en ions cuivre (I) et l' on détecte la présence de sucres réducteurs par la formation, à chaud, d' oxyde de cuivre (I) Cu2O, de couleur rouge brique.

Faire le test de FEHLING sur du glucose, du fructose et du saccharose.
Ecrire l' équation chimique qui a lieu avec le glucose. Il se forme du gluconate de sodium, HOCH2-(CHOH)4-CO2Na lors de la réaction.

d) Action du thiocyanate d' ammonium.

On peut réduire les ions cuivre (II) à l' état d' ions cuivre (I) qu' on caractérise par la formation d' un précipité blanc de thiocyanate de cuivre (I) CuSCN.

Cette même réaction est utilisée pour éliminer le cuivre qui peut gêner lors de la recherche des ions zinc (II) .

Expérience:
Dans un tube à centrifuger contenant 1 mL d' une solution de cuivre (II) ajouter du sulfite de sodium solide jusqu' à saturation. Acidifier par HCl 12M et chauffer jusqu' à dégagement gazeux. Eliminer le sulfitede sodium en excès. Ajouter quelques gouttes de thiocyanate d' ammonium 0.1M. Observer le précipité blanc de thiocyanate de cuivre (I).

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IX. Recherche des cations cobalt (II), Co2+.

Ses solutions aqueuses sont roses.

a) Action des bases fortes.
Elles donnent un précipité rose d' hydroxyde de cobalt (II) Co(OH)2.Cet hydroxyde est basique et il est soluble dans un excès de réactif.

b) Action de l' ammoniaque.
On obtient tout d' abord l' hydrxyde puis le complexe amminé correspondant, de couleur jaune,  le cation hexammine cobalt (II) Co(NH3)62+.

Expérience:
Dans un tube à centrifuger contenant 1 mL d' une solution d' ions cobalt (II) ajouter de l' ammoniaque 15M. Constater la précipitation de l' hydroxyde ainsi que sa dissolution.

c) Réaction caractéristique. Action du thiocyanate d' ammonium.
On obtient un complexe bleu peu stable. Ce complexe est extrait par l' acétate d' éthyle qui prend une coloration bleue. Procéder avec un excès de thiocyanate d' ammonium.

Expérience:
Dans un tube à essais contenant 1 mL de solution de cobalt (II) verser 1 mL d' acétate d' éthyle. Ajouter quelques cristaux de thiocyanate d' ammonium. Agiter. Observer la coloration bleue de la phase organique.

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X. Recherche des cations nickel (II), Ni2+.

Ses solutions aqueuses sont de couleur verte.

a) Action des bases fortes.
On obtient un précipité vert d' hydroxyde de nickel (II) Ni(OH)2.
Cet hydroxyde est basique et il se redissout dans un excès de réactif.

b) Action de l' ammoniaque.
En présence de chlorure d' ammonium il n' y a pas de précipitation de l' hydroxyde mais formation du complexe amminé, le cation hexammine nickel (II) Ni(NH3)62+.
c) Réaction caractéristique. Action de la diméthyl glyoxime.
En milieu ammoniacal on obtient un précipité rouge.

Expérience:
Dans un tube à essais contenant 1 mL de solution de nickel (II) ajouter quelques gouttes d' ammoniaque 15M.
Veiller à ne pas dépasser pH 10. Verser quelques gouttes de diméthyl glyoxime. Observer la précipitation.

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XI. Recherche du cation zinc (II), Zn2+.

Ses solutions sont incolores.

a) Action des bases fortes.
Elles donnent un précipité blanc d' hydroxyde de zinc (II) Zn(OH)2. Cet hydroxyde amphotère est soluble dans les acides et aussi les bases, avec lesquelles il forme un anion zincate de formule Zn(OH)42-, écrit parfois sous sa forme déshydratée ZnO22-.
b) Action de l' ammoniaque.
On obtient d' abord le précipité d' hydroxyde, soluble dans un excès de réactif, par formation du cation complexe hexammine zinc (II) Zn(NH3)62+.
c) Action du sulfure de disodium Na2S. Réaction caractéristique.
En milieu acide (pH 2) il se forme un précipité blanc de sulfure de zinc ZnS.

Expérience:
Dans un tube à centrifuger contenant 1 mL de solution de zinc (II) ajouter quelques gouttes de HCl 6M. Ne pas descendre sous pH 2. Verser 1 mL de la solution de sulfure de disodium Na2S  0.1M.
Observer la précipitation du sulfure de zinc (II) ZnS.
Le précipité est peu visible. On le voit mieux après centrifugation.

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XII. Recherche du cation aluminium (III), Al3+.

Les solutions sont incolores.

a) Action de la soude et des bases fortes.
Il faut procéder lentement de façon à ne pas rater une étape.
On obtient un précipité blanc d' hydroxyde d' aluminium (III) Al(OH)3. Ce précipité est soluble dans un excès de base et on obtient alors l' anion aluminate Al(OH)4-, écrit parfois sous sa forme deshydratée AlO2-. La solution est incolore alors.

b) Action de l' ammoniaque.
Contrairement à ce qui se produit avec le zinc (II), l' aluminium (III) ne donne pas de complexe amminé avec l' ammoniaque.

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Manipulation 12: schéma général d' analyse d' une solution pouvant contenir divers anions et cations.

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Mode opératoire:

I. Préparation de la solution des anions S 010.
A 5 mL de la solution initiale SI  on ajoute 10 à 20 mL de carbonate de disodium Na2CO3 à 0.1 M.
Porter à ébullition pendant 10 min. On obtient la solution S 010.
Pendant ce temps rechercher la présence de l' anion carbonate et des cations de la manipulation 11.

II. Recherche sur la solution initiale SI.

1. Prendre 1 mL de la solution initiale SI et verser 10 gouttes d' eau oxygénée H2O2 à 20 volumes et 10 gouttes d' acide sulfurique 3M.
Dégagement gazeux dans l' eau de chaux limpide? Si celle-ci se trouble alors il y a la présence de l' anion carbonate, CO32-.

2. Test de la flamme sur SI.
Si flamme jaune alors présence de cations sodium (I), Na+.

3. Prendre 1 mL de la solution initiale SI.
Saturer la solution avec du chlorure d' ammonium solide. Rajouter de l' ammoniaque 6M jusqu' à pH 7-8. Porter à ébullition 2 minutes.
On peut alors obtenir, éventuellement deux phases:
a) Le précipité éventuel P 1.
b) Le surnageant S 234.

Travail sur le précipité éventuel P 1.
Dissoudre P 1 dans de l' acide chlorhydrique 6M. On obtient alors la solution S 1.
Diviser la solution S 1 en deux parts égales: S' 1 et S" 1.
Sur S' 1 rajouter quelques gouttes de thiocyanate d' ammonium 0.1 M.
Si on obtient une coloration rouge alors il y a la présence du cation fer (III), Fe3+.

Sur S" 1. Neutraliser par de l' ammoniaque 6M Rajouter 10 gouttes de permanganate de potassium 0.1 M. Porter à ébullition. Eliminer le précipité formé. Garder le surnageant, appelé S"' 1.
Sur S"' 1 rajouter 1 mL d' acétate d' éthyle et 5 gouttes d' eau oxygénée à 20 volumes. Si on obtient une coloration bleue, alors il y a présence du cation chrome (III), Cr3+.

Travail sur S 234.
Alcaliniser par 10 gouttes de soude 6M. Porter à ébullition pendant deux minutes.
On obtient éventuellement un précipité P 2 et un surnageant S 34.

Travail sur P 2.
Dissoudre P 2 dans de l' acide nitrique. Partager la solution obtenue en deux parties égales S' 2 et S" 2.

Travail sur S' 2.
Rajouter quelques gouttes d' ortho phénanthroline.
Si coloration rouge alors présence de cations fer (II), Fe2+.

Travail sur S" 2.
Rajouter une pincée de bismuthate de sodium NaBiO3. Si coloration rouge violette alors présence du cation manganèse (II), Mn2+.

Travail sur S 34.
Rajouter 10 gouttes de soude 6M. Porter à ébullition pendant 5 minutes. On obtient éventuellement le précipité P 3 et le surnageant S 4.

Travail sur P 3.
Dissoudre P 3 dans de l' acide chlorhydrique 6 M. Saturer la solution avec du sulfite de disodium solide. Acidifier avec de l' acide chlorhydrique 12 M. Chauffer jusqu' à dégagement gazeux. Eliminer l' excès de sulfite de disodium. On obtient la solution S' 3.

Travail sur S' 3.
Rajouter quelques gouttes de thiocyanate d' ammonium 0.1 m. Si précipité blanc obtenu, alors présence de cations cuivre (II), Cu2+.

Eliminer le précipité blanc. Le surnageant restant est appelé S" 3.

Travail sur S" 3.
Rajouter 1 mL d' acétae d' éthyle puis quelques cristaux de thiocyanate d' ammonium. Si a phase organique se colore en bleu, alors présence du cation cobalt (II), Co2+.
Eliminer la phase organique après extraction complète. La phase aqueuse restante est appelée S"' 3.

Travail sur S"' 3.
Neutraliser par de l' ammoniaque 15 M. Rajouter quelques gouttes de diméthyl glyoxime. Si précipité rouge obtenu, alors présence de cations nickel (II), Ni2+.

Travail sur S 4.
Si la solution S 4 n' est pas acide, acidifier par de l' acide chlorhydrique 6 M. Ne pas descendre en dessous de pH 2. On obtient alors la solution S' 4.

Travail sur S' 4.
Rajouter quelques gouttes de sulfure de disodium 0.1 M. Si précipité blanc obtenu, s' il est, de plus, soluble dans les acides, alors présence du cation zinc (II), Zn2+.
 

III. Recherche sur la solution initiale SI, ou  sur la solution des anions S 010.
Amener la solution à pH 3-4 par ajout d' acide acétique 6 M environ 0.1 mL de la solution S 010.
Rajouter le réactif de GRIESS. Si coloration rouge, alors présence d' anions nitrite, NO2-.
L' opération qui suit n' est à faire que si l' anion nitrite a été recherché, ou  identifié.

Prendre 0.1 mL de la solution S 010 et y rajouter du chlorure d' ammonium solide jusqu' à saturation. Porter à ébullition quelques minutes puis refroidir et éliminer le chlorure d' ammonium en excès. On obtient la solution S' 010.

Dans tous les cas, que ce soit avec la solution S 010, ou avec la solution S' 010, amener les solutions vers pH 3-4 avec de l' acide acétique 6 M. Ajouter le réactif de GRIESS. Aucune coloration ne doit apparaître. Ajouter ensuite du zinc en poudre en petites quantités. Attendre 5 minutes. Si coloration rouge apparaît, alors présence de l' anion nitrate, NO3-.
Travail sur S 010.
Prélever 1 mL de S 010 et rajouter 10 gouttes d' acide nitrique 15 M. Verser cette solution dans 2 mL de réactif molybdique. Si formation d' un précipité jaune, alors présence d' anions phosphate, PO43-.

Travail sur S 010.
Ajouter 1 mL d' acide chlorhydrique 6 M à la solution, ainsi que quelques gouttes de nitrate ou de chlorure de baryum (II). Attendre quelques instants. Si formation d' un précipité blanc, alors présence d' anions sulfate, SO42-.

Travail sur S 010.
Ajouter 1 mL d' acide chlorhydrique à la solution, ainsiq ue 10 gouttes de lugol (diiode I2 dans de l' iodure de potassium KI). Si observation d' une décoloration alors présence d' anions sulfite, SO32-.

Travail sur S 010.
Rajouter quelques gouttes de nitrate d' argent dilué. Observation éventuelle d' un précipité P 1.

Travail sur P 1.
Laver le précipité avec 10 gouttes d' acide nitrique 1 M. Eliminer l' acidité par lavage avec 10 à 20 gouttes de carbonate d' ammonium 6 M. Ebullition durant 5 minutes. Obtention éventuelle d' un précipité P" 1 et d' un surnageant S 1.

Travail sur S 1.
Acidifier S 1 par de l' acide nitrique 6 M jusqu' à pH 1. Si précipité blanchâtre, nommé alors P' 1, caractérisation du chlore nécessaire.

Travail sur P' 1.
Rajouter quelques cristaux de permanganate de potassium et quelques gouttes d' acide sulfurique concentré. Chauffer en faisant très attention aux projections. Présenter à l' extrémité du tibe un papier filtre imprégné de réactif de VILLIERS. Si coloration bleue, alors présence d' anions chlorure, Cl-.

Travail sur P" 1.
Laver le précipité avec 5 gouttes d' acide acétique 6 M. Rajouter de la poudre de zinc en petites quantités. Chauffer puis centrifuger. Obtention d' une solution S' 1.

Travail sur S' 1.
Acidifier par de l' acide sulfurique concentré. Mettre environ 10 gouttes d' acide. Rajouter ensuite 1 mL de tétrachlorure de carbone CCl4. Si la phase organique devient violette, alors présence de l' anion iodure, I-.

Travail sur S' 1.
Extraire éventuellement cette solution par du toluène si l' anion iodure a été recherché au préalable. Ajouter 1 mL d' eau oxygénée H2O2 à 20 volumes. Extraire par le tétrachlorure de carbone. Si la phase organique est orangée, alors présence de l' anion bromure, Br-.

Travail sur la solution initiale SI.

Rajouter 10 gouttes de soude 6 M. Présenter un papier imbibé de réactif de NESSLER à l' extrémité du tube. Si coloration rouge alors présence du cation ammonium, NH4+.

Travail sur la solution S 0.
Chauffer jusqu' à élimination complète du gaz ammoniac. Centrifuger pour éliminer le précipité. Le précipité est nommé S' 0.
 
Travail sur S' 0.
Neutraliser S' 0 par de l' acide sulfurique 3 M. Rajouter 5 gouttes d' acide acétique 6 M, 3 gouttes de nitrate d' ammonium 0.1 M et 10 gouttes de nitrite de sodium saturé. Attendre 10 minutes. Si précipité jaune, alors présence du cation potassium, K+.

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