陽イオン・陰イオンの検出法

この記事では溶液中のイオンの検出法をまとめます。

検出法では多くの場合沈殿生成反応を利用します。

沈殿生成反応は反応物や沈殿の色など、
覚えるべきことが多いですね。

そんな暗記量の多い沈殿も、
・陽イオンの系統分析
・イオンの検出法
の2つを学べばほとんど網羅することができます。

今回はそのうち「イオンの検出法」を解説します。

このページだけ読めば大丈夫なようにまとめるので、
ぜひ最後までご覧ください。

陽イオンの検出法

鉄Fe関連の入試で必須のものから、
少しマニアックなものまで合わせてまとめました。

加える薬品と合わせて、
色を中心に覚えていきましょう。

少しだけ説明を加えておきます。

クロム酸イオンCrO4^–

系統分析によって金属を分離したのち、
クロム酸イオンを用いて各イオンの存在を確認できます。

例えば塩酸（Cl^–）によってAg⁺、Pb²⁺、Hg₂²⁺が沈殿し、
これを熱するとPb²⁺のみが溶け、
残った沈殿にNH₃を入れるとAg⁺が溶けます。

これらにそれぞれCrO₄^–を入れれば、
Ag⁺ではAg₂CrO₄の赤褐色沈殿、
Pb²⁺ではPbCrO₄の黄色沈殿が生じます。

これによってPbとAgの存在が確認できました。

また炭酸イオンCO₃^2-によって沈殿したBaCO₃は、
塩酸を加えると弱酸遊離反応で再溶解し、
そこにCrO₄^–を加えれば黄色沈殿となります。

鉄Fe関連

鉄(Ⅱ)イオンFe²⁺にK₃[Fe(CN)₆]を加えると濃青色沈殿、
鉄(Ⅲ)イオンFe³⁺にK₄[Fe(CN)₆]を加えると濃青色沈殿となります。

一般にこの沈殿は同じものと考えて構いません。

具体的には、

の沈殿生成において、
KFe^ⅡFe^Ⅲ(CN)₆=KFe^ⅢFe^Ⅱ(CN)₆=KFe₂(CN)₆
とみなせるからです。

またFe³⁺にチオシアン酸イオンSCN^–を入れると、
溶液の色が血赤色になります。

教科書ではFe(SCN)₃と書かれたりしますが、
正確には配位子の数はきっちり決まっておらず、
「[Fe(H₂O)_6-n(SCN)_n]^3-n(n=1〜6)」という状態になっています。

陰イオンの検出法

こちらは陽イオンに増してマニアックです。
あくまで参考程度に確認しておきましょう。

ハロゲン+Ag⁺

フッ素以外のハロゲンは沈殿を作ります。

またAgClはアンモニアを加えると、
錯イオン[Ag(NH₃)₂]⁺を作って溶けます。

これらはハロゲンの電気陰性度の差から理解しましょう。

ハロゲンの電気陰性度の大きさは、
F>Cl>Br>Iの順でした。

電気陰性度が非常に強いフッ素Fは、
AgFの状態で極性が強くなり水に溶けます。

AgCl、AgBr、AgIは沈殿しますが、
アンモニア水を加えると次に極性が強いAgClがよく溶け、
AgBrは少しだけ溶け、AgIは溶けません。

まとめれば、
・ハロゲン化銀のうちAgFのみ水溶性
・ハロゲン化銀のうちAgIのみNH₃水に不溶
となります。

センター頻出なのできちんと理解して覚えておきましょう。

褐色環反応

硝酸イオンNO₃^–の検出反応としては、
「褐色環反応」が有名です。

褐色環反応は濃硫酸と硫酸鉄を加えて、
濃硫酸が硝酸イオンを還元して一酸化窒素NOを作り、
鉄との錯イオン[Fe(NO)(H₂O)₅]²⁺（褐色）を作る反応です。

参考程度に覚えておきましょう。

その他の陰イオンの検出法

その他の陰イオンは、
無機化学の6つの反応で単純に説明できます。

以下も参考にしてみましょう。

酸化還元反応の仕組みを酸化数から理解しよう！

参考：系統分析

溶液中にどの金属イオンがあるかを分析するのが、
金属イオンの「系統分析」です。

系統分析については以下に詳しくまとめたので、
ぜひそちらも見てみてください。

陽イオンの系統分析

まとめ

陽イオン・陰イオンの検出法を解説しました。

かなりマニアックなものまでまとめましたが、
まとまっているだけでかなり覚えやすいと思います。

もう一度まとめを貼っておきますね。

スクショなどをして何度も確認しておきましょう。