陽イオンの定性分析〜原理・目的・反応式まとめ〜

【プロ講師解説】このページでは『陽イオンの定性分析（原理・目的・反応式など）』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

陽イオンの定性分析とは

陽イオンの定性分析とは、複数の陽イオンが含まれる水溶液に対して様々な操作を行うことで沈殿生成反応や炎色反応を引き起こし、その水溶液に含まれる陽イオンを特定する分析法である。

上の図のように、①から⑤（＋炎色反応）の操作を順番に行うことで、陽イオンをキレイに分離することができる。

※沈殿生成反応や炎色反応について詳しくは下記ページを参照

• 沈殿生成反応の仕組みと沈殿生成反応式の作り方
• 【炎色反応】色一覧や仕組み、具体例、操作など

陽イオンの定性分析の一連の流れ

陽イオンの定性分析は、先ほど上でも示したように、次のような流れで行われる。

まずは操作①から見ていこう。

操作①

まずは、陽イオンが多く含まれる溶液にHClを加える。

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）にまとめたように塩化物イオンCl^–はAg⁺・Pb²⁺・Hg₂²⁺などと塩化物の沈殿を形成する。

したがって、今回水溶液中に含まれている陽イオンの中ではAg⁺とPb²⁺がそれぞれAgCl・PbCl₂として沈殿する。

また、沈殿ができた後にろ過操作を行う（＝ろ別する）ことで沈殿を取り除く。

操作②

次に、酸性下でH₂S（S^2-）を通じる。

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）にまとめたように硫化物イオンS^2-は酸性下においてCd²⁺・Cu²⁺・Pb²⁺などと硫化物の沈殿を形成する。

したがって、今回水溶液中に含まれている陽イオンの中ではCd²⁺・Cu²⁺がCdS・CuSとして沈殿する。

ちなみに、Pb²⁺は操作①で既に沈殿として取り除いてしまっているのでここでは沈殿しないこと、この操作は酸性下で行う必要があるが、操作①でHClを加えた結果水溶液は既に酸性になっているため、H₂Sを通じるだけでOKということは把握しておこう。

操作③

次に、煮沸後硝酸を加え、NH₃（少量のOH^–）を通じる。

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）にまとめたように水酸化物イオンOH^–はAl³⁺・Fe³⁺・Cr³⁺などと水酸化物の沈殿を形成する。

したがって、今回水溶液中に含まれている陽イオンの中ではAl³⁺とFe³⁺がそれぞれAl(OH)₃・Fe(OH)₃として沈殿する。

この操作では、注目すべき重要なポイントが3つある。順番に確認していこう。

操作④

次に、塩基性下でH₂S（S^2-）を通じる。

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）にまとめたように塩基性下において硫化物イオンS^2-はZn²⁺・Co²⁺・Ni²⁺・Mn²⁺などと硫化物の沈殿を形成する。

したがって、今回水溶液中に含まれている陽イオンの中ではMn²⁺・Zn²⁺がMnS・ZnSとして沈殿する。

操作⑤

次に、(NH₄)₂CO₃溶液（CO₃^2-）を加える。

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）にまとめたように炭酸イオンCO₃^2-はCa²⁺・Ba²⁺などと炭酸塩の沈殿を形成する。

したがって、今回水溶液中に含まれている陽イオンの中ではCa²⁺とBa²⁺がそれぞれCaCO₃・BaCO₃として沈殿する。

また、(NH₄)₂CO₃溶液を加える代わりにCO₂を吹き込んでも同じ反応が起こる。

最後は炎色反応

最後に炎色反応を使ってアルカリ金属・アルカリ土類金属を判別する。

炎色反応について詳しくは【炎色反応】色一覧や仕組み、具体例、操作などを確認しよう。

一問一答

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり（過去生徒合格実績：東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など）
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

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