イオン分析を行う上で必要な知識まとめ

沈殿生成反応

• 沈殿生成反応を利用することで水溶液中に含まれるイオンを判断することができる。
• 例えば硫酸イオンSO₄^2ーはCa^2＋、Sr^2＋、Ba^2＋、Pb^2＋と沈殿をつくりやすいので、硫酸を加えて沈殿を生成したら水溶液中にはこれらのイオンのうちどれかが存在することが予測できる。

参考：沈殿生成反応の仕組みと沈殿生成反応式の作り方

イオン・化合物（沈殿）の色

• 2本の試験管があり片方にはZn^2＋、もう片方にはPb^2＋を含んだ水溶液が入っているとする。
• ここで両方の試験管に硫化水素H₂Sを通じたところ、一方には黒色の沈殿が、もう一方には白色の沈殿が生じたとする。
• 水に難溶なイオン結晶（水酸化物・硫化物・塩化物・硫酸・クロム酸・炭酸イオン）にあるように、中性下でH₂Sを通じた場合、Zn^2＋とPb^2＋はともに硫化物の沈殿を生成する。
• したがって、単に沈殿が生成するということを知っていただけでは、どちらの試験管にZn^2＋またはPb^2＋が含まれるのか判断できない。
• しかし、ZnSの色が白色であり、PbSの色が黒色であることを知っていれば、試験管にZn^2＋とPb^2＋のどちらが含まれているかを見分けることができる。
• この判別法を行うにはイオンや沈殿に関して知識をもっておく必要がある。詳しくは次のページを参照のこと。

参考：無機化学の色まとめ（イオン/化合物（沈殿）/ハロゲンなど）

炎色反応

• ある元素が含まれた水溶液を炎の中に入れると、その元素特有の色を示す。これを炎色反応という。
• 炎色反応は水溶液に含まれているアルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素を調べる目的などで利用される。
• 炎色反応について詳しくは次のページを参照のこと。

参考：【炎色反応】色一覧や仕組み、具体例、操作など

沈殿を溶かす方法

• 沈殿を溶かす方法は、複数の沈殿が混ざって生成したときにそれらを再溶解させて再度イオン分析を進めるときに役立つ。
• ここでは代表的な3つの方法を紹介する。

中和反応

• 中和反応を利用して沈殿を溶かすことができる。
• 例えば水酸化鉄(Ⅲ)の沈殿に塩酸を滴下すると中和反応により沈殿が溶解する。

\[ \mathrm{Fe(OH)_{3}↓ + 3H^{+} → Fe^{3+}+3H_{2}O} \]

参考：中和（定義・塩・中和反応式の作り方など）

弱酸遊離反応

• 弱酸遊離反応を利用して沈殿を溶かすことができる。
• 例えば炭酸カルシウムCaCO₃の沈殿に塩酸を滴下すると、弱酸遊離反応によって沈殿が溶解する。

\[ \mathrm{CaCO_{3}↓ + 2H^{+} → Ca^{2+}+H_{2}O+CO_{2}} \]

参考：【弱酸・弱塩基遊離反応】原理や公式、反応式の作り方など

錯イオン形成反応

• 錯イオン形成反応を利用して沈殿を溶かすことができる。
• 例えば水酸化銅(Ⅱ)Cu(OH)₂の沈殿に過剰のアンモニア水を加えると錯イオン形成反応により沈殿が溶解する。

\[ \mathrm{Cu(OH)_{2}↓+4NH_{3}→[Cu(NH_{3})_{4}]^{2+}+2OH^{-}} \]

参考：【錯イオン】色・配位数・形・価数・命名法を総まとめ