I saggi su carbone vengono eseguiti per riconoscere componenti cationiche in base alle caratteristiche dei relativi ossidi e dell'elemento nel suo stato elementare (metallo). Viene eseguito mescolando la sostanza incognita con carbonato di sodio, Na2CO3 , e riscaldando alla fiamma diretta del bunsen su un supporto di carbone. Il carbonato di sodio, essendo il sale di un metallo alcalino fonde molto facilmente. Inoltre induce la fusione di altri sali per reazione di doppio scambio:
Na2CO3 + MeA Na2A + MeCO3
In questo tipo di saggio il carbone non funziona soltanto da supporto, ma è anzi il reattivo fondamentale. Molte specie, riscaldate su carbone con carbonato di sodio danno i corrispettivi ossidi. Questi ossidi in alcuni casi vengono ridotti dal carbonio elementare a dare i corrispettivi metalli. Quindi alcuni cationi possono essere riconosciuti a partire dai loro ossidi o dal loro stato metallico.
Esecuzione del saggio
La sostanza incognita viene deposta in un piccolo incavo scavato nel carbone di qualsiasi natura (ad esempio carbone di tiglio). Si aggiunge poi carbonato di sodio, nel rapporto di 2:1. Soffiando nel cannello ferruminatorio si direziona la fiamma di bunsen verso il nostro miscuglio di sostanza incognita / carbonato di sodio. Per riscaldamento il carbonato di sodio fonde e induce la fusione anche della nostra sostanza incognita. Come già visto, avverrà, almeno parzialmente, la reazione di doppio scambio:
Na2CO3 + MeA Na2A + MeCO3
Otterremo quindi il carbonato del nostro metallo Me e il sale alcalino del nostro anione A. Alla temperatura del saggio il sale alcalino di A fonde e viene assorbito dal carbone, che in questa fase si comporta solo da substrato poroso. Per evitare che anche i prodotti di reazione che ci interessano vengano assorbiti è consigliabile non usare un forte eccesso di carbonato.
Per riscaldamento, il carbonato dal metallo si decompone a dare l'ossido corrispondente e anidride carbonica:
MeCO3 MeO + CO2
(questo tipo di reazione è comune a tutti i carbonati). Adesso arriva il momento fondamentale di questo saggio. A seconda della natura del catione, l'ossido può andare incontro a destini diversi.
- Non si altera
Gli ossidi di questi cationi una volta formatisi non subiscono alterazioni. Alla temperatura del saggio non fondono e non vengono ridotti dal carbone. Possono tutt'al più arrivare all'incandescenza.
E' un comportamento proprio delle seguenti specie:
- Al, Ca, Ba, Sr, Mg, Cr → i loro ossidi sono tutti bianchi (ad eccezione del cromo, Cr2O3 è di colore verde)
2. Viene ridotto allo stato metallico e rimane come tale
Gli ossidi di questi cationi una volta ridotti allo stato metallico rimangono come tali, una volta ridotti fondono a dare una masserella lucente (globulo). E' il caso di:
- Ag, Au → i loro ossidi vengono decomposti a metallo e ossigeno, ma non per azione riducente del carbone. La redox seguente è indotta dall'alta temperatura:
2Ag2O 4Ag + O2
ed allo stesso modo per l'oro.
3.a Viene ridotto allo stato metallico ma successivamente viene trasformato parzialmente in ossido
L'ossido del metallo viene ridotto allo stato metallico, questa volta per azione del carbone; il metallo alla temperatura del saggio fonde (si ottiene quindi il globulo) ed è abbastanza volatile. Continuando a scaldare, i vapori metallici, per azione dell'ossigeno atmosferico oppure della parte ossidante della fiamma di Bunsen, vengono nuovamente ossidati a dare l'ossido. Questi si va a depositare sulla parte più fredda del carbone intorno al globulo, a dare la cosiddetta "aureola".
-Pb, Bi, Sb, Sn
3.b Viene ridotto allo stato metallico ma successivamente viene trasformato completamente in ossido
L'ossido del metallo viene ridotto dal carbone allo stato metallico. Il metallo alla temperatura del saggio è fusibile e molto volatile. La massa di metallo viene vaporizzata completamente. I vapori metallici vengono ossidati all'ossigeno atmosferico e si ottiene quindi soltanto l'aureola. I cationi che si comportano in questo modo sono:
- Cd, Zn, As
3.c Viene ridotto allo stato metallico ma questo non fonde alla temperatura del saggio
L'ossido del metallo viene ridotto allo stato metallico, ma la sostanza allo stato metallico non fonde alla temperatura del saggio. Il risultato è che quindi non si ottengono né globulo né aureola. Queste sostanze andranno a costituire un residuo più o meno scuro.
I cationi che si comportano in questo modo sono:
- Fe, Cu, Ni, Co, Mn
