Jakościowa analiza substancji ma na celu określenie czy badanym związkiem jest;

a) substancja nieorganiczna:

• tlenek
• wodorotlenek
• kwas
• sól
• inny związek nieorganiczny

b) substancja organiczna:

• węglowodór
• alkohol
• aldehyd
• keton
• kwas karboksylowy
• amina
• inny związek organiczny

Jakościowa analiza soli nieorganicznej obejmuje:

• badania wstępne
• systematyczną analizę kationów i anionów

Analiza jakościowa soli nieorganicznej

Badania wstępne

a) Przygotowanie próbki substancji stałej.
Przed pobraniem średniej próbki należy substancję rozdrobnić poprzez roztarcie w moździerzu. Pobieranie średniej próbki wykonuje się metodą ćwiartkowania. Polega ona na usypaniu stożka, który następnie spłaszcza się i dzieli na możliwie równe cztery części. Dwie przeciwległe części odrzuca się a z dwu pozostałych po dokładnym wymieszaniu usypuje się ponownie stożek. Czynność te powtarza się aż do uzyskania średniej próbki odpowiedniej wielkości np. 100g.

b) Obserwacja zabarwienia.
Obserwacja zabarwienia pozwala na wstępną orientację, ponieważ wiele związków posiada charakterystyczną barwę np.

• uwodnione sole miedzi(II) - mają barwę niebieską
• uwodnione sole żelaza(II), chromu(III), niklu(II) - barwę zieloną

c) Ogrzewanie substancji.
Ogrzewanie substancji stałej przeprowadza się z zachowaniem najwyższej ostrożności w probówkach z trudno topliwego szkła.
Podczas ogrzewania substancja może:

• ulatniać się całkowicie
• ulatniać się częściowo
• w ogóle się nie ulatniać Zmiany zachodzące podczas ogrzewania mogą wskazywać na obecność pewnych związków.
• tworzenie barwnego sublimatu:
  • sublimat barwy białej: HgCl₂, Hg₂Cl₂, NH₄Cl
  • sublimat barwy żółtej: As₂S₃, S⁰, HgI₂
  • sublimat barwy czarnej: Hg⁰, As⁰, HgS
• zmiana barwy:
  • na zimno żółty, na gorącoczerwony: CdS
  • na zimno biały, na gorąco żółty: ZnO, SnO
  • na gorąco brunatnieje: PbO
• wydzielanie gazów lub par:
  • wydziela O₂: azotany(V), chlorany(V), manganiany(VII)
  • wydziela CO i CO₂: węglany
  • wydziela SO₂: siarczany(IV), siarczany(VI), tiosiarczany(VI), inne tlenowe związki siarki
  • wydziela H₂S: siarczki
  • wydziela NH₃: sole amonowe
  • wydziela I₂: jodki
  • wydziela brunatne gazy: azotany(III), azotany(V)
• topnienie substancji:
  azotany(III), azotany(V), węglany, siarczany(VI) litowców, siarczan(VI) żelaza(III), miedzi(II) lub cynku, tiosiarczan(VI) sodu.

d) Stapianie substancji z wodoroortofosforanem(V) sodu lub potasu oraz z tetraboranem(III) sodu.

Podczas stapiania niektórych soli z boraksem tj. Na₂B₄O₇*10H₂O lub wodoroortofosforanem(V) sodu lub potasu tworzą się tzw. perły. Ich zabarwienie jest charakterystyczne dla niektórych metali, zarówno przy stapianiu w stożku utleniającym, jak i redukującym.

3Na₂HPO₄ + Cr(OH)₃ -> CrPO₄ + 2Na₃PO₄ +3H₂O
3Na₂B₄O₇ +2Cr(OH)₃ -> Cr(BO₂)₃ + 6NaBO₂ + 3H₂O

Tabela 1
Zabarwienie perły fosforanowej

Pierwiastek	W płomieniu utleniającym	W płomieniu redukującym
Srebro	brunatne	szare
Ołów	bezbarwne	szare
Miedź	zielone lub niebieskie	czerwone
Żelazo	żółte lub niebieskie	żółte
Nikiel	brunatnoczerwone	szare
Kobalt	niebieskie	niebieskie
Mangan	fioletowe	bezbarwne
Chrom	żółte	zielone

Tabela 2
Zabarwienie perły boraksowej

Pierwiastek	W płomieniu utleniającym	W płomieniu redukującym
Srebro	bladożółte	szare
Ołów	bezbarwne	szare
Miedź	zielone lub niebieskie	czerwone
Żelazo	żółte na zimno, żółte lub czerwonena gorąco	zielone
Nikiel	żółte lub brunatne	szare
Kobalt	niebieskie	niebieskie
Mangan	fioletowe	bezbarwne
Chrom	zielone	zielon

e) Zabarwienie płomienia palnika gazowego
Niektóre lotne związki wprowadzone do stożka utleniająco płomienia zabarwiają go np.

• na żółto - związki sodu
• na karminowoczerwono - związki strontu
• na ceglastoczerwono - związki wapnia
• na niebieskozielono - związki miedzi
• na zielono - związki baru

f) Rozpuszczanie substancji
Badanie rozpuszczalności przeprowadza się w:

• wodzie
• HCl 2mol/l
• HCl stęż.
• HNO₃ 2mol/l
• HNO₃ stęż.

Pozwala to na zakwalifikowanie substancji do jednej z grup:

• substancja rozpuszcza się w wodzie
• substancja rozpuszcza się w kwasach
• substancja nie rozpuszcza się w wodzie i kwasach.

Jeżeli substancja jest nierozpuszczalna w wodzie i kwasach przeprowadza się ją w rozpuszczalna poprzez stapianie z węglanami lub wodorotlenkami litowców.

Cr₂O₃ + 2Na₂CO₃ + 3KNO₃ -> 2Na₂CrO₄ + 3KNO₂ + CO₂
2SnO₂ + 2Na₂CO₃ + 9S -> 2Na₂SnS₃ + 2CO₂ + 3SO₂

g) Odczyn wodnego roztworu soli
Z badania odczynu można wyciągnąć następujące wnioski:

• odczyn obojętny - sole mocnych kwasów i mocnych zasad lub sole słabych kwasów i słabych zasad
• odczyn zasadowy - sole mocnych zasad i słabych kwasów, gliniany, cyniany(IV), ołowiany(II), chromiany(III), kompleksy amoniakalne srebra, miedzi, kadmu, cynku, kobaltu lub niklu
• odczyn kwaśny - sole mocnych kwasów, słabych zasad, wodorosole

Systematyczna analiza jakościowa

W systematycznej analizie jakościowej związków nieorganicznych wykorzystywane jest podobne zachowanie się poszczególnych grup jonów wobec niektórych odczynników, zwanych grupowymi. Tworzenie trudno rozpuszczalnychosadów z danym odczynnikiem jest podstawą zaliczenia jonu do określonej grupy kationów lub anionów. Dopiero przeprowadzenie reakcji charakterystycznych pozwala na identyfikację badanego jonu.

Analiza kationu

Wykrywanie kationu rozpoczyna się od przeprowadzenia reakcji charakterystycznych dla kationów:
a) NH⁴⁺ - próbka zadana NaOH 2mol/l, ogrzana - wydzielający się NH3 świadczy o obecności jonu NH⁴⁺
b) Fe²⁺ - próbka zadana K4[Fe(CN)6] 0,125mol/l - pojawiające się niebieskie zabarwienie świadczy o obecności jonów Fe²⁺
c) Fe³⁺ - próbka zadana K3[Fe(CN)6] 0,125mol/l - wydzielający się granatowy osad świadczy o obecności jonu Fe³⁺

Kolejnym etapem wykrywania kationów jest zadawanie roztworu odczynnikami grupowymi.
I grupa kationów: Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺
Z odczynnikiem grupowym (HCl 2mol/l), kationy grupy I tworzą białe osady chlorków (AgCl - ciemnieje na świetle).
II grupa kationów: Hg²⁺, Cu²⁺, Bi²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, Cd²⁺, As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺
Z odczynnikiem grupowym (H₂S w środowisku HCl) tworzą żółte, pomarańczowe, brunatne lub czarne osady siarczków.
III grupa kationów: Ni²⁺, Co²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Cr³⁺
Z odczynnikiem grupowym (H₂S w środowisku NH_3aq+NH₄Cl) tworzą białe, cieliste lub czarne osady siarczków oraz białe lub szarozielone osady wodorotlenków.
IV grupa kationów: Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺
Z odczynnikiem grupowym ( (NH₄)₂CO₃ 1mol/l w NH₃ 2mol/l) tworzą białe osady węglanów.
V grupa kationów: K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Mg²⁺
Ta grupa kationów nie posiada odczynnika grupowego. Przeprowadza się reakcje charakterystyczne dla danego jonu.
a) NH⁴⁺
Roztwór zadany NaOH 2mol/l i ogrzany wydziela gazowy NH₃
b) K⁺
Roztwór zadany 3% roztworem Na[B(C₆H₅)₄] - wytrąca się biały osad K[B(C₆H₅)].
c) Mg²⁺
Roztwór zadany NaOH 2mol/l - wytrąca biały osad wodorotlenku Mg(OH)₂.
d) Na⁺
Roztwór zadany Mg(UO₃)₂(CH₃COO)₈ wytrąca żółty osad soli sodu NaMg(UO₂)₃(CH₃COO)₉*10H2O.

Analiza anionu

Badania wstępne i zidentyfikowanie kationu upraszczają w niektórych przypadkach analizę anionu, np. analiza kationu wykazała obecność jonu srebra, a sól jest rozpuszczalna w wodzie, to możliwa jest obecność jedynie jonów: NO₃^-, F^-, SO₄^2- lub ClO₃^-.
Wykrywanie anionu rozpoczyna się od przeprowadzenia reakcji charakterystycznych dla jonów NO₃^- i Cl^-.
a) Cl^- - zakwaszona próbka stęż. H₂SO₄ odbarwia roztwór manganianu(VII) potasu.
b) NO₃^- - metaliczny cynk w zalkalizowanej próbce redukuje jony azotanowe(V) do amoniaku.
Kolejnym etapem wykrywania anionu są reakcje z AgNO₃ lub BaCl₂.

Tabela 3
Podział anionów na grupy i reakcje z AgNO₃ i BaCl₂

Nr grupy	Aniony	AgNO3	BaCl2
I	Cl-, Br-, SCN- I-	Biały lub żółty osad nierozpuszczalny w HNO3	-
II	S2-, NO2-	Czarny lub biały osad rozpuszczalnyw HNO3	-
III	SO32-, CO32-	Biały osad rozpuszczalny w HNO3	Biały osad rozpuszczalny w HNO3
IV	S2O32-, PO43-, AsO43-	Barwny osad rozpuszczalny w HNO3	Biały osad rozpuszczalny w HNO3
V	NO3-, ClO3-	-	-
VI	SO42-, F-	-	Biały osad rozpuszczalny w HNO3
VII	SiO32-	Żółty osad rozpuszczalny w HNO3	Biały osad rozpuszczalny w HNO3