Ⅰ族陽イオンの系統分析について

質問

試料溶液に鉛イオンがあることをクロム酸カリウムを用いて確認する際に、なぜクロム酸カリウムを加える前に溶液を酸性にする必要があるのですか？

回答No.1

nious · ベストアンサー

仮に 6(M)ー酢酸水溶液を加えないとどうなるか考えて見ます。

濾液はほぼ 中性で Pb^2+, Cl^- が含まれています。
ここへ 0.5(M)ーK2CrO4 水溶液を加えたときに [CrO4^2-]＝0.10(M) 程度に為ったとします。HCrO4^- の pKa＝6.52 トすれば、
加水分解：CrO4^2- + H2O ⇔ OH^- + HCrO4^- により [OH^-]≒6＊10^(-5)、[Pb^2+]＝0.010(M) 程度とすると イオン積：[Pb^2+][OH^-]^2＝4＊10^(-11)＞KspPb(OH)2＝4＊10^(-15) で Pb(OH)2 の白色沈殿が生じます。

その直後に Pb(OH)2(固) + CrO4^2- ⇔ PbCrO4(固) + 2OH^- が起こり KspPbCrO4＝2＊10^(-16) から K＝KspPb(OH)2/KspPbCrO4＝20。
K＝20 より大部分は クロムイエローの PbCrO4 に変化しますが
それでも Pb(OH)2 が残るので、
色は淡くなり最終的な色は クリームイエロー と予想されます。
これでも Pb^2+ の確認は出来るが Pb(OH)2 を含んでいます。

酢酸を加え弱酸性 pH＝3 程度にすると、イオン積は KspPb(OH)2 より小さくなり Pb(OH)2 の沈澱は生じません。pKa＝6.52 からこのとき CrO4^2- の大部分は HCrO4^- に変化していますが、
Pb^2+ + HCrO4^- ⇔ PbCrO4(固) + H^-
K＝Ka/KspPbCrO4＝2＊10^10＞＞1 から、
Pb^2+ + HCrO4^- → PbCrO4(固) + H^- の反応が起こり、
Pb(OH)2 を含まない 純粋な クロムイエローの PbCrO4 の沈澱が生じると予想されます。

結局、必ずしも酢酸を加えなくても Pb^2+ の確認は可能だが、
クロムイエローの色を確認するために加えている。
そんな事しか私には思い付きません。
参考程度にして下されば幸いです。

お礼

非常に参考になりました。ありがとうございます！