Анализ катионов 4 аналитической группы кратко
Обновлено: 03.07.2024
Групповым реагентом этой гр являются 2М растворы NaOH или КОН. При анализе смеси катионов IV аналитической группы, содержащей Al 3+ , Cr 3+ , Zn 2+ , As(lII), As(IV), Sti(II), Sn(IV), последовательно выполняют следующие операции:
• получение гидроксидов катионов IV аналитической группы, их растворение в избытке щелочи и окисление. К исходному раствору прибавляют при нагревании смесь NaOH и Н2О2. При этом в раствор переходят ионы [А1(ОН)4] "СrО4 2- ", SnO3 2- ", AsO4 3- , [Zn(OH)4] 2- ;
• осаждение гидроксидов олова и алюминия. Для этого раствор нагревают с NH4C1. Образуется осадок А1(ОН)з и Sn(OH)4, а в растворе остаются [Zn(NH3)4] 2+ , СrО4 2- , AsO4 3- ;
• растворение осадка А1(ОН)3 и Sn(OH)4 и обнаружение ионов алюминия и олова. После отделения осадка центрифугированием его растворяют действием НС1 и в полученном растворе обнаруживают ионы алюминия и олова характеристическими реакциями (4.43), (4.45), (4.74), (4.77), (4.79);
• цинк осаждают из раствора [Zn(NH3)4] 2+ , СгО4 2- и AsO4 3- проводят действием Na2C03 при нагревании. Образующийся осадок основной соли цинка [Zn(0H)]2C03 отделяют центрифугированием, растворяют в НС1, а затем определяют с помощью его характеристических реакций;
• хром и мышьяк в оставшемся растворе СrО4 2- , AsO4 3- выявляют с помощью характеристических реакций/
Катионы 5 гр
К ним относят катионы Fe 2+ , Fe 3+, Mn 2+ .
Растворы Fe 3+ имеют желтую окраску, р-рыFe 2+ - бледно-зеленую, Mn 2+ - бледно-розовую.
К малорастворимым солям в воде относят:
К хорошо растворимым в воде:
Катионы данной группы образуют слабые основания малорастворимые в воде.
Соли в водных растворах подвергаются гидролизу, соли образованные сильными кислотами имеют кислую реакцию.
Большое значение имеет образование комплексных цианидов, тиоционатов при обнаружении катионов Fe 3+ и Fe 2+. При осаждении ионов Fe 3+ , Fe 2+ иMn 2+ выделяют осадки сульфидов.
Аналитические реакции ионов Fe2+:
Растворы солей имеют желтую окраску или красно-бурую.
I. Едкие щелочи и гидроксид аммония образуют с ионами железа красно-бурый осадок.
3 NH4OH+FeCl3=3NH4Cl+Fe(OH)3
В отличие от гидроксида аммония и гидроксида хрома, железо не обладает амфотерными с-вами и поэтому не растворяется в избытке щелочи
II. Ацетат натрия (CH3COONa) с ионами железа образует ацетат железа(III) – изменение окраски р-ра в красно-бурую.
приводит к образованию основной соли железа, выпадающей в виде бурого осадка.
(CH3COO)3Fe+H2O=CH3COO(OH)2Fe+CH3COOH
III. Карбонаты щелочных Ме и аммония образуют с ионами железа бурый осадок основных солей, который при кипячении превращается в гидроокись.
IV. Роданид аммония и родонид калия образуют с ионами железа в-во растворимое в воде, кроваво-красного цвета
KCNS+FeCl3=Fe(CNS)3+3KCl
Т.к. эта реакция обратима, то прибавление осадка усиливает окраску.
K4[Fe(CN)6]+FeCl3=Fe4[Fe(CN)6]3+3KCl
Слишком сильное подкисление не рекомендуется, т.к. осадок растворяется, а так же он растворим в щелочах.
VI. Na2HPO4 образует с ионами железа бледно-желтый осадок, растворимый в сильных кислотах, но не растворим в уксусной кислоте.
2Na2HPO4+FeCl3=FePO4+3NaCl+NaH2PO4
VII. ОВР. Ион железа(III) способен восстанавливаться в ион железа(II). Если в подкисленный р-р соли железа(III) пропускать сероводород, происходит окисление сероводорода до серы, выпадающей в виде белой мути.
2FeCl3+Y2S=2FeCl2+S+2HCl
Аналитические реакции катиона Fe 2+ :
Р-ры солей закиси железа бледно-зеленого цвета, разбавленные р-ры – бесцветные.
1) Едкие щелочи осаждают ион железа в отсутствии воздуха в виде белого (прио.у. – грязно- зеленого) осадка.
2NaOH+FeCl2=Fe(OH)2+2NaCl
Осадок быстро окисляется на воздухе, меняя свою окраску. Конечный продукт окисления – Fe(OH)3. Осадок Fe(OH)2 растворяется в кислотах, но не растворяется в щелочах.
2) NH4OHосаждает ион железа в виде гидроксида железа, в присутствии солей аммония осаждение не происходит.
3) Карбонаты щелочных Ме и NH4 образуют с ионами железа белый осадок, быстро буреющий на воздухе в следствии окисления его до Fe(OH)3.
4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2
K3[Fe(CN)6]+FeCl2=Fe2[Fe(CN)6]+KCl
Осадок не растворим в кислотах и разлагается в щелочи
5) Диметилглиоксин с ионами железа дает растворимый в воде внутрикомплексную соль красного цвета.
6) Окисление железа(2) в железо(3), в то время, как ион железа(3) обладает свойствами слабого окислителя, ион железа(2) представляет собой восстановитель и способен окисляться при действии ряда окислителейKMnO4,KCr2O7 в кислой среде.
Аналитические реакции катиона Mn 2+ :
Р-ры солей марганца бледно-розового цвета, разбавленные р-ры бесцветные
1. Едкие щелочи образуют с ионом марганца белый осадок, растворимый в щелочах.
MnCl3+NaOH=Mn(OH)2+NaCl
Осадок быстро буреет на воздухе в следствии окисления до марганца(4), а именно до марганцовистой к-ты H2MnO3
2. Гидроксид аммония подобно едким щелочам осаждает ион марганца.
3. Карбонаты щелочных Ме и NH4 образуют с ионами марганца белый осадок, растворимый в кислотах
MnCl2+Na2CO=MnCO3+NaCl
4. Гидрофосфат натрия образует с ионами марганца белый осадок Mn3(PO4)2, растворимый в мин. к–тах и уксусной кислоте.
5. Окисление Mn(III) в MnO4
b) Окисление висмутатомнартия
6. БензидинC12H6(NH2)2 окисляет соединения марганца с образованием окрашенных в синий цвет продуктов
7. Реакция сухим путем. Метод растирания. Небольшую порцию исследуемой твердой смеси растирают с кристаллами AgNO3 и несколькими кристаллами NaCO3, в присутствии Mn, реакционная смесь чернеет.
Лабораторная работа № 3. Анализ катионов четвертой и пятой аналитических групп
Оглавление
1. Общая характеристика катионов IV аналитической группы
В IV аналитическую группу входят Al 3+ , Cr 3+ , Zn 2+ , As(III), As(V), Sn(II), Sn(IV). Эти катионы образуют амфотерные гидроксиды или растворимые соли кислородсодержащих кислот и поэтому хорошо растворяются в избытке щелочей. Групповым реагентом на катионы четвертой группы является NaOH в избытке.
При действии на катионы IV аналитической группы стехиометрического количества KOH или NaOH образуются труднорастворимые аморфные, окрашенные в различные цвета осадки соответствующих гидроксидов: белые –Al(OH)3, Zn(OH)2, зеленый – Cr(OH)3.
Осадки гидроксидов растворимы в разбавленных кислотах. В избытке щелочи все осадки этих амфотерных гидроксидов растворяются с образованием зеленого хромита и бесцветных алюминатов, цинкатов, станнитов:
Из растворов полученных солей можно снова выделить осадки гидроксидов при осторожном действии растворами кислот
Но более полное выделение в осадок гидроксидов катионов четвертой группы, кроме Zn(OH)2, возможно при действии на растворимые соли соответствующих слабых кислот солями аммония при нагревании (нагревание способствует, как известно, полноте осаждения)
Zn(OH)2 подобным образом получить невозможно, так как этот гидроксид в избытке NH4 + переходит в растворимый комплексный аммиакат цинка
Образование растворимого аммиаката цинка отличает цинк от всех остальных катионов четвертой группы и способствует их разделению.
Гидроксид хрома обладающий восстановительными свойствами, в присутствии окислителей, например, пероксида водорода, легко окисляется:
2. Реакции обнаружения катионов IV аналитической группы
Цель работы: Изучение реакций обнаружения катионов IV аналитической группы.
В ходе работы студенты получают практические навыки выполнения аналитических реакций, характерных для катионов IV аналитической группы, осуществления контроля за кислотностью реакционной среды и температурными условиями протекания реакций, правильного и безопасного использования центрифуги для отделения осадков, проведения микро-кристаллоскопического анализа.
Полученные знания и умения необходимы при проведении анализа образца неизвестного состава, в частности, при выполнении контрольной работы № 1.
2.1 Реакции Al 3+ - ионов
Водные растворы солей алюминия бесцветны.
1. Реакция образования гидроксида алюминия.
Полное осаждение Al(OH)3 достигается при рН = 5. При действии избытка щелочи (рН > 10) на раствор, содержащий ион Al 3+ , образуется растворимый гидроксокомплекс алюминия по реакции:
Добавление к полученному раствору хлорида аммония приводит к связыванию избыточных гидроксильных ионов в малодиссоциированные молекулы NH4OH, которые с избытком хлорида аммония представляют аммонийную буферную смесь (рН = 9). При этом значении рН реакция останавливается на стадии образования белого осадка Al(OH)3, который устойчив в интервале рН = 5–10:
Выполнение реакции:
К 4-5 каплям раствора соли алюминия осторожно по каплям при перемешивании добавляют 2 М раствор NaOH (или KOH) до полного растворения образующегося белого осадка гидроксида алюминия. К полученному раствору по каплям прибавляют насыщенный раствор NH4Cl до рН = 9 (контроль по универсальной индикаторной бумаге) и нагревают на водяной бане. Наблюдают образование аморфного осадка гидроксида алюминия в виде белых студенистых хлопьев.
2. Люминесцентная реакция с 2,3-оксинафтойной кислотой.
Реакция основана на люминисцентном свечении комплекса алюминия с 2,3-оксинафтойной кислотой, образующегося по реакции:
Выполнение реакции:
На полоску фильтровальной бумаги, пропитанную 2,3-оксинафтойной кислотой и гексаметилентетрамином (получить у лаборанта), наносят каплю раствора соли алюминия и помещают под ультрафиолетовое излучение (ƛ= 254 нм). Наблюдают голубое свечение пятна комплекса на зеленом фоне.
Аналогичное свечение дает борная кислота и ее соли. Мешающее действие оказывают ионы Fe 3+ и Cr 3+ , гасящие люминесценцию.
8 –Гидроксихинолин при pH = 5 образует с ионом Al 3+ малорастворимое соединение зеленовато-желтого цвета, флуоресцирующее зеленоватым светом при УФ-облучении.
Выполнение реакции:
На кусочек фильтровальной бумаги поместите 1 каплю раствора AlCl3, 1 каплю ацетатного буферного раствора с рH 4,5-6,0 и 1 каплю этанольного раствора реагента. Влажное пятно рассмотрите в УФ-свете (прибор!) и убедитесь в появлении зеленоватого свечения.
По-видимому, состав образующегося соединения отвечает формуле:
Подобные окрашенные лаки дают с ализарином и другие катионы. Поэтому необходимо отделять их от А1 3+ . При выполнении реакции капельным методом это достигается применением подстилки из K4[Fe(CN)6], с которым мешающие реакции катионы дают малорастворимые гексацианоферраты(II) и остаются, таким образом, в центре пятна. Ионы же А1 3+ , не осаждаемые K4[Fe(CN)6], диффундируют на периферию пятна, где и могут быть обнаружены действием ализарина в присутствии NH4OH.
Выполнение реакции:
На полоску фильтровальной бумаги наносят каплю раствора K4[Fe(CN)6]. В центр влажного пятна помещают каплю исследуемого раствора. Для этого прикасаются к бумаге кончиком капилляра, в котором капиллярными силами удерживается немного исследуемого раствора, и держат капилляр так несколько секунд. Если в растворе кроме А1 3+ присутствуют мешающие реакции катионы (например, Fe 3+ ), то в центре пятна появляется осадок малорастворимых гексацианоферратов(II). Чтобы вымыть из него адсорбированные А1 3+ -ионы, полезно таким, же путем нанести на осадок каплю воды.
Обрабатывают пятно газообразным аммиаком, для чего помещают бумагу над отверстием склянки с концентрированным раствором аммиака.
Пятно по периферии обводят капилляром с раствором ализарина и снова обрабатывают газообразным аммиаком. При этом не должно оставаться желтого окрашивания, свойственного ализарину в кислой среде.
В присутствии А1 3+ появляется розовое кольцо на фиолетовом фоне. Этот фон представляет собой окраску ализарина, принимаемую им в щелочной среде. Поскольку фон несколько затрудняет наблюдение розовой окраски, вызываемой А1 3+ , бумагу осторожно высушивают, держа высоко над пламенем горелки. При этом аммиак улетучивается, и фиолетовая окраска ализарина переходит в желтую, не мешающую наблюдению окраски алюминиевого лака. Реакция применяется для дробного открытия А1 3+ в присутствии других катионов.
Эту реакцию можно проводить и в пробирке в слабоуксуснокислой среде. Для лучшей коагуляции розового осадка раствор следует нагреть.
2.2 Реакции Cr 3+ - ионов
Хром образует два ряда устойчивых солей: соли хрома(III) и соли хрома(VI).
Растворы солей окиси хрома содержат хром в виде трехзарядного катиона Сг 3+ .
При действии различных окислителей хром (III) переходит в Cr VI , образуя анионы хромовой кислоты Сг04 2- (хромат-ион) или двухромовой кислоты Сг2О7 2- (бихромат-ион).
Растворы солей хрома (III) имеют зеленую или фиолетовую окраску, растворы хроматов - желтую, растворы бихроматов -оранжевую окраску.
1. Едкие щелочи NaOH и КОН дают с Сг 3+ осадок Сг(ОН)3 серо- фиолетового или серо-зеленого цвета, обладающий амфотерными свойствами. Уравнения реакций аналогичны уравнениям соответствующих реакций А1 3+ .
Образующиеся при действии щелочей на Сr(ОН)3 хромиты NaCr02 и КСг02 окрашены в ярко-зеленый цвет.
В отличие от алюминатов они необратимо разлагаются при кипячении (гидролиз) с образованием Сr(ОН)3:
2. Аммиак NH4OH и соли слабых кислот [Nа2СО3, (NH4)2S и др.] также осаждают Сr 3+ в виде Сr(ОН)3.
3. Ацетат натрия CH3COONa (при нагревании) не осаждает Сг 3+ (отличие от А1 3+ и Fe 3+ ) вследствие образования комплексного катиона. Однако в присутствии катионов А1 3+ и Fe 3+ частично осаждается также и Сr 3+ .
4. Гидрофосфат натрия Na2HP04 дает с Сr 3+ зеленоватый осадок CrPO4. Реакция идет также, как с А1 3+ . Осадок растворим в минеральных кислотах и щелочах.
5. Окисление хрома (III) до хрома (VI) может быть осуществлено действием различных окислителей, например Н202, Na202, С12, и Br2, KMn04, (NH4)2S2O8 и т. п. В щелочной среде образуются СrO4 2- -ионы. Окисление в кислой среде приводит к образованию Сr207 2- -ионов.
Учитывая сказанное, рассмотрим оба случая окисления отдельно.
a) Окисление в щелочной среде (реакция образования хромат - иона).
Обнаружение ионов Cr 3+ по этой реакции основано на его окислении пероксидом водорода в щелочной среде до хромат-иона, имеющего желтую окраску:
Выполнение реакции:
2-3 капли раствора соли хрома (III) помещают в коническую пробирку, добавляют 4-5 капель 2 М раствора NaOH, 4-5 капель 3 % раствора H2O2 и нагревают на водяной бане. Наблюдают желтую окраску реакционной смеси.
Для подтверждения образования хромат-иона к полученному раствору добавляют несколько капель 6 М раствора уксусной кислоты до рН = 5 (контроль по универсальной индикаторной бумаге), после чего добавляют 2-3 капли раствора соли бария. Наблюдают образование желтого осадка хромата бария, который отделяют от раствора на центрифуге:
б) Окисление в кислой среде (реакция образования бихромат - иона).
Окисление в кислой среде может быть осуществлено действием KMnO4, (NH4)2S2O8 и некоторых других наиболее сильных окислителей.
Реакция протекает по уравнению:
Выполнение реакции:
В пробирку берут 5-6 капель раствора (NH4)2S2O8, прибавляют к нему по 1 капле 2н. растворов Н2SO4 и соли серебра (катализатор), в полученную окислительную смесь вводят 2-3 капли раствора Cr2(SO4)3 или Cr(NO3)3 (не CrCl3!) и нагревают. При этом происходит изменение окраски.
Аналогично персульфату действует на Cr 3+ перманганат калия:
Реакция сопровождается образованием бурого осадка марганцовистой кислоты МnО(ОН)2 и идет при нагревании.
6. Образование надхромовой кислоты.
Обнаружение ионов Cr 3+ по этой реакции основано на его последовательном окислении до дихромат-иона и надхромовой кислоты действием избытка перманганата калия и пероксида водорода в кислой среде:
Образование бурого осадка диоксида марганца MnO(OH)2 обусловлено окислением первоначально образующихся в кислой среде ионов Mn 2+ избытком перманганата калия:
Образующаяся надхромовая кислота H2CrO6 окрашивает раствор в синий цвет. Однако, в водных растворах надхромовая кислота неустойчива и быстро разлагается до соединений хрома(III) зеленого цвета. Поэтому ее экстрагируют из водного раствора каким-либо органическим экстрагентом, слой которого окрашивается в интенсивно синий цвет.
Выполнение реакции:
7. Образование малорастворимых солей (реакции Сr04 2- - иона).
Ион Сr04 2- дает малорастворимые соли с Pb 2+ , Ag + и Ва 2+ , что может быть использовано для его обнаружения и отделения. Реакции идут по уравнениям:
Реакцию следует выполнять в присутствии ацетатной буферной смеси.
2.3 Реакции Zn 2+ - ионов
Водные растворы солей цинка бесцветны.
1. Реакция с дитизоном.
Дитизон (дифенилтиокарбазон) в щелочной среде (рН > 10) образует с ионами Zn 2+ внутрикомплексное соединение, окрашенное в малиново-красный цвет:
Выполнение реакции:
5 капель раствора соли цинка помещают в пробирку и по каплям добавляют 6 М раствор NaOH до растворения образующегося белого осадка гидроксида цинка (образуется гидроксокомплекс [Zn(OH)4] 2- ). Помещают 1 каплю полученного раствора на полоску фильтровальной бумаги и по периферии влажного пятна наносят раствор дитизона в четыреххлористом углероде. Наблюдают малиново-красное окрашивание.
2. Реакция с сульфидом натрия.
При действии на сильнощелочной раствор соли цинка (pH > 10) раствора сульфида натрия Na2S образуется белый осадок сульфида цинка:
[Zn(OH)4] 2- + S 2- → ZnS↓ + 4 OH -
Выполнение реакции:
2-3 капли раствора гидроксокомплекса цинка, полученного при изучении реакции ионов цинка с дитизоном (см. п. 1), помещают в чистую пробирку, добавляют 1-2 капли раствора Na2S и наблюдают образование белого осадка.
3. Микрокристаллоскопическая реакция с тетрароданомеркуриатом аммония.
Тетрароданомеркуриат аммония (NH4)2[Hg(SCN)4] с ионами цинка образует белый кристаллический осадок в форме крестов и дендритов:
Выполнение реакции:
На предметное стекло помещают 1 каплю раствора соли цинка, 1 каплю 2 М раствора уксусной кислоты и 1 каплю раствора тетрароданомеркуриата аммония. Осторожно смешивают капли стеклянной палочкой и через 1-2 минуты рассматривают под микроскопом форму образовавшихся кристаллов.
Рис. Кристаллы тетрароданомеркуриата цинка Zn[Hg(SCN)4]
Обнаружению ионов цинка по этой реакции мешает присутствие ионов Со 2+ , дающих нехарактерные кристаллы Сo[Hg(SCN)4] синего цвета.
4. Едкие щелочи NaOH и КОН дают с Zn 2+ белый осадок Zn(OH)2 (или H2Zn02), растворимый и в кислотах и в щелочах (амфотерность), например:
Цинкат-ион ZnO2 2- в отличие от алюминатов при действии NH4C1 не образует осадка Zn(OH)2, так как он растворим в солях аммония (см. ниже).
5. Аммиак NH4OH образует осадок Zn(OH)2, который растворяется в избытке NH4OH вследствие образования [Zn(NH3)6] 2+ или [Zn(NH3)4] 2+ , например:
Гидроксид цинка, обладая сравнительно большой величиной произведения растворимости (ПР Zn(OH)2= 7,1 * 10 -18 ), растворяется также в хлориде аммония.
Поэтому Zn 2+ в присутствии соли аммония не осаждается в виде гидроокиси.
6. Гидрофосфат натрия Na2HP04 дает белый осадок Zn3(P04)2, растворимый в кислотах, щелочах и аммиаке. В присутствии солей аммония в осадок выпадает менее растворимая двойная соль ZnNH4PO4.
7. Гексацианоферрат(II) калия K4[Fe(CN)6] образует с Zn 2+ белый осадок двойной соли — гексацианоферрата(II) цинка и калия, растворимый в щелочах:
Эта реакция отличает Zn 2+ от А1 3+ , который с K4[Fe(CN)6] осадка не образует.
8. Гексацианоферрат(III) калия K3[Fe(CN)6] образует с Zn 2+ коричневато-желтый осадок Zn3[Fe (СN)6]2, растворимый в НС1 и NH4OH.
3. Общая характеристика катионов V аналитической группы
Катионы этой группы при действии на них NH4OH, а также NaOH или КОН образуют осадки гидроксидов, легко растворимых в минеральных кислотах.
Анализ смеси начинают с предварительных наблюдений и испытаний.
Прежде всего обращают внимание на цвет раствора и определяют рН. По цвету раствора можно сделать вывод о наличии или отсутствии катионов Cr +3 , Fe +3 , Cu +2 , Ni +2 , Co +2 .
Низкое значение рН раствора может быть обусловлено присутствием сильно гидролизующихся солей висмута, ртути, железа. Если величина рН заметно не изменяется после осторожной нейтрализации, то можно предположить, что могут присутствовать какие–либо из этих катионов. Если анализируемый раствор имеет щелочную реакцию, то могут присутствовать [Cu(NH3)4] 2+ , [Co(NH3)4] 2+ . Сурьма и олово в этом случае могут находиться в виде анионов соответствующих кислот.
Предварительные испытания
В отдельных порциях раствора обнаруживают ионы Fe 2+ , Fe 3+ .
Отделение катионов IV группы от катионов V и VI групп.
15 – 20 капель исследуемого раствора помещают в пробирку, добавляют несколько капель H2O2 для окисления ионов марганца(II) и ионов сурьмы(III), затем избыточное количество 2н. раствора гидроксида натрия (до щелочной реакции), нагревают в течение 3-5 минут и тщательно перемешивают стеклянной палочкой. Избыток пероксида водорода удаляют кипячением. Полученную смесь центрифугируют, получают осадок 1 и раствор 1.
Осадок 1 Раствор 1
Отделение ионов Al +3 и Sn(IV) в виде гидроксидов
К раствору 1 добавляют небольшими порциями кристаллический NH4Clи упаривают раствор до небольшого объема. Центрифугируют полученную смесь и получают осадок 2 и раствор 2.
Осадок 2 Раствор 2
Обнаружение ионов алюминия и олова(IV)
Осадок 2 обрабатывают 2н. раствором HCl. Полученный раствор, содержащий ионы Al +3 и [SnCl6]‾ 2 делят на две части и в одной из них обнаруживают ионы алюминия, в другой – олова.
Обнаружение ионов алюминия
К 5-7 каплям испытуемого раствора добавляют 3-5 капель 2н. CH3COOH, и
5-7 капель алюминона. Смесь осторожно нагревают, перемешивают и добавляют раствор аммиака до щелочной реакции, а затем 4 капли 2н раствора карбоната аммония. Выпадает красный осадок или появляется красная окраска.
Обнаружение олова (IV)
Металлический магний и металлическое железо восстанавливают олово(IV) до Sn(II):
[SnCl6]‾ 2 + Mg = Sn 2+ + 6Cl ‾ + Mg 2+ или
[SnCl6]‾ 2 + Fe = Sn 2+ + 6Cl ‾ + Fe 2+
Реакции протекают в кислой среде. Образовавшиеся в результате восстановления ионы Sn 2+ можно обнаружить по реакции восстановления Bi 3+ .
Обнаружение ионов Zn 2+
Раствор 2 нагревают с концентрированным раствором Na2CO3 до полного удаления аммиака. Полученную смесь центрифугируют, получают осадок 3 и раствор 3.
Осадок 3 Раствор 3
Осадок 3 обрабатывают 2н. раствором HCl, в полученном растворе открывают цинк реакцией с дитизоном или какой либо другой качественной реакцией (условия проведения реакций см. качественные реакции на ионы цинка).
Обнаружение CrO4 ‾2
Желтая окраска раствора 3 указывает на присутствие CrO4 ‾2 . Подтвердить это можно реакцией образования надхромовой кислоты: Добавляют к исследуемому раствору 6н. раствора серной кислоты до кислой реакции, затем несколько капель 3% -ного раствора пероксида водорода и эфира. Смесь осторожно встряхивают, синяя окраска слоя эфира подтверждает присутствие хрома.
Обнаружение и отделение ионов сурьмы(V)
Осадок 1 обрабатывают при слабом нагревании небольшим количеством 2н. раствора азотной кислоты в присутствии 3%-ного раствора пероксида водорода. Смесь центрифугируют, получают осадок 4 и раствор 4.
Осадок 4 Раствор 4
H2SbO3 Fe 3+ , Mn 2+ , Mg 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Hg 2+ , Bi 3+
Осадок 4 обрабатывают сероводородной водой, вследствие образования Sb2S5, осадок окрашивается в оранжево-красный цвет.
Отделение катионов V группы от катионов IV группы
К раствору 4 добавляют при нагревании концентрированный раствор NH4OH, смесь центрифугируют, получают осадок 5 и раствор 5.
Осадок 5 Раствор5
Mn(OH)2, Fe(OH)2 Аммиакаты Ni 2+ , Co 2+ , Hg 2+ ,Cu 2+ , Cd 2+
Отделение и обнаружение ионов Mg 2+
К осадку 5 добавляют 2н. раствор NH4Cl (для растворения гидроксида магния) и 3%-ный раствор H2O2 (для окисления ионов марганца), Полученную смесь центрифугируют, отделяют раствор 6 от осадка 6.
Осадок 6 Раствор 6
В растворе 6 обнаруживают ионы магния гидрофосфатом натрия в присутствии аммиака и хлорида аммония.
Отделение и обнаружение ионов Mn(VII)
Осадок 6 обрабатывают 2н. раствором HNO3 . Смесь центрифугируют, получают осадок 7 и раствор 7.
Осадок 7 Раствор 7
Осадок 7 промывают дистиллированной водой и обрабатывают при нагревании 3н. раствором HNO3 и концентрированным раствором H2O2. К полученному раствору добавляют 1-2 крупинки висмутата натрия. В присутствии Mn(VII) раствор приобретает фиолетово-розовую окраску вследствие образования MnO4 ‾ .
Обнаружение Bi 3+
К раствору 7 добавляют 2н. раствора NH4OH до появления осадка BiOCl, затем добавляют несколько капель 2н. раствора HCl и кипятят. Затем смесь центрифугируют, получают осадок 8 и раствор 8.
Осадок 8 Раствор 8
BiOCl (не исследуется)
Осадок 8 обрабатывают раствором станнита натрия. Осадок чернеет вследствие образования металлического висмута.
Разрушение аммиакатов катионов VI группы
и отделение ионов Cu 2+ , Hg 2+
К раствору 5 добавляют до кислой реакции 2н. раствор H2SO4, затем при нагревании добавляют концентрированный раствор Na2S2O3. Полученную смесь центрифугируют.
Осадок 9 Раствор 9
Отделение и обнаружение ионов Cu 2+
Осадок 9 обрабатывают при нагревании 2н. раствором HNO3, смесь центрифугируют, получают осадок 10 и раствор 10.
Осадок 10 Раствор 10
HgS (не исследуется) Cu 2+
В растворе 10 открывают ионы Cu 2+ реакцией с раствором аммиака по синему окрашиванию раствора вследствие образования [Cu(NH3)4] 2+ .
Обнаружение ионов Co 2+ , Ni 2+ , Cd 2+
Раствор 9 делят на три части. В одной из них открывают кобальт реакцией с NH4SCNили KSCN. Во второй аликвоте открывают никель реакцией с диметилглиоксимом, а в третьей – при рН = 0,5 осаждают желтый осадок CdS сероводородом.
Реакцию проводят на фильтровальной бумаге, после сжигания которой образуется пепел синего цвета. Мешающие ионы: ионы Zn 2+ , образующие пепел зеленого цвета.
2. С раствором аммиака с образованием белого аморфного осадка гидроксида алюминия, обладающего амфотерными свойствами:
В присутствии хлорида аммония при нагревании алюминаты гидролизуются с образованием осадка гидроксида алюминия:
Реакцию используют для отделения и обнаружения Al 3+ в присутствии Zn 2+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Fe 3+ и других катионов.
Реакция дробная. Мешающие ионы: Cr 3+ , Fe 3+ и другие. Их связывают (маскируют) в малорастворимые соединения действием подстилающего реагента – К4[Fe(CN)6].
Методика: на кусочек фильтровальной бумаги наносят каплю раствора K4[Fe(CN)6]. В центр влажного пятна помещают каплю исследуемого раствора, появляется осадок малорастворимых гексацианоферратов (II), обрабатывают пятно парами аммиака. Пятно по периферии обводят капилляром с раствором ализарина и снова обрабатывают парами аммиака. В присутствии Al 3+ появляется розовое кольцо на фиолетовом фоне. Фильтровальную бумагу высушивают и наблюдают розовое кольцо на желтом фоне.
Ион олова (II) Sn 2+
1. С солями висмута (III) в основной среде с образованием черного осадка металлического висмута.
Bi 3+ + 3e = Bi 0 2
Мешающие ионы: Pb 2+ , Fe 2+ .
2. С хлоридом ртути (II) HgCl2 с образованием белого осадка хлорида ртути (I), который чернеет в избытке Sn 2+ от выделившейся металлической ртути:
Условия проведения реакции: а) рН + , Pb 2+ , Hg2 2+ ; в) отсутствие сильных окислителей.
3. С гидроксидом аммония NH4OH после окисления олова (II) в олово (IV) в солянокислой среде с образованием бесцветных октаэдров гексахлоростанната (IV) аммония.
Методика: в пробирке смешивают 2 капли соли олова (II), 3-4 капли 2 моль/дм 3 раствора HCl и 2-3 капли 3% раствора пероксида водорода. Каплю раствора из пробирки помещают на предметное стекло и прибавляют каплю 1 моль/дм 3 раствора аммиака, слегка нагревают. Через 2 минуты наблюдают под микроскопом мелкие октаэдры.
Реакция дробная. Мешающие ионы: Ag + , Pb 2+ , Hg осаждают хлорид- ионами.
Ион хрома (III) Cr 3+
Окисление хрома (III) до хрома (VI) пероксидом водорода в щелочной среде с последующей идентификацией ионов Сr2О и СrO получением надхромовой кислоты Н2СrО6 (экстракционный способ).
Методика: к 5 каплям раствора соли хрома (III) добавляют избыток концентрированного раствора щелочи до растворения выпадающего осадка Сr(ОН)3, а затем 3-5 капель 3% раствора пероксида водорода, нагревают на кипящей водяной бане 1-2 минуты до появления желтой окраски раствора хромата натрия. К охлажденному раствору добавляют 3-5 капель 3% раствора пероксида водорода, 5 капель амилового спирта или смеси его с эфиром (для устойчивости надхромовой кислоты) и серной кислоты до кислой реакции. Раствор встряхивают, органический слой окрашивается в синий цвет.
Реакция дробная, специфичная.
Ион цинка Zn 2+
1. С раствором аммиака с образованием белого осадка гидроксида цинка, растворяющегося в избытке реагента с образованием бесцветного раствора комплексного соединения – гидроксида тетраамминцинка (II).
Реакция позволяет отделить Zn 2+ от других катионов IV аналитической группы.
2. С сульфидом натрия или сероводородом с образованием осадка белого цвета, нерастворимого в избытке осадителя, в щелочи и уксусной кислоте и растворимого в сильных кислотах.
Мешающие ионы: катионы р- и d-элементов. Реакция используется в качестве дробной в основной среде, после удаления мешающих ионов.
3. С гексацианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6] с образованием белого осадка гексацианоферрата (II) калия-цинка, растворимого в щелочах и нерастворимого в разбавленной хлороводородной кислоте.
Мешающие ионы: катионы s 2 - , р- и d-элементов (кроме Al 3+ и Сr 3+ ), ионы-окислители.
4. С тетратиоцианомеркуратом (II) аммония (NH4)2[Hg(SCN)4] с образованием бесцветных кристаллов в виде дендритов, крестов и вытянутых треугольников (рис. 5).
Рис. 5. Кристаллы Zn[Hg(SCN)4], полученные в обычных условиях (а) и
в присутствии минеральных кислот (б) (или в очень разбавленных растворах)
Мешающие ионы: Со 2+ , Cd 2+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ и другие.
Реакцию проводят на фильтровальной бумаге, после сжигания которой образуется зола зеленого цвета. Мешающие ионы: ионы Al 3+ , образующие пепел синего цвета.
6. С дитизоном (дифенилтиокарбазоном) с образованием внутрикомплексной соли малиново-красного цвета, окрашивающей в щелочной среде как слой органического растворителя (хлороформа, четыреххлористого углерода), так и водный слой (экстракционный способ).
Реакция дробная, в экстракционном варианте применяется для обнаружения Zn 2+ в присутствии других катионов.
Методика: к 2 каплям исследуемого раствора добавляют 10 капель ацетатного буферного раствора, 3-4 капли раствора тиосульфата натрия (для осаждения Sn 2+ и маскировки Ag + , Bi 3+ , Pb 2+ , Cu 2+ ), центрифугируют. К центрифугату добавляют 20 капель раствора дитизона в хлороформе. В присутствии Zn 2+ водный и хлороформный слой окрашиваются в малиново-красный цвет.
Реакцию можно проводить хроматографическим способом.
Ион алюминия А1 3+
Реакцию проводят на фильтровальной бумаге, после сжигания которой образуется пепел синего цвета. Мешающие ионы: ионы Zn 2+ , образующие пепел зеленого цвета.
2. С раствором аммиака с образованием белого аморфного осадка гидроксида алюминия, обладающего амфотерными свойствами:
В присутствии хлорида аммония при нагревании алюминаты гидролизуются с образованием осадка гидроксида алюминия:
Реакцию используют для отделения и обнаружения Al 3+ в присутствии Zn 2+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Fe 3+ и других катионов.
Реакция дробная. Мешающие ионы: Cr 3+ , Fe 3+ и другие. Их связывают (маскируют) в малорастворимые соединения действием подстилающего реагента – К4[Fe(CN)6].
Методика: на кусочек фильтровальной бумаги наносят каплю раствора K4[Fe(CN)6]. В центр влажного пятна помещают каплю исследуемого раствора, появляется осадок малорастворимых гексацианоферратов (II), обрабатывают пятно парами аммиака. Пятно по периферии обводят капилляром с раствором ализарина и снова обрабатывают парами аммиака. В присутствии Al 3+ появляется розовое кольцо на фиолетовом фоне. Фильтровальную бумагу высушивают и наблюдают розовое кольцо на желтом фоне.
Ион олова (II) Sn 2+
1. С солями висмута (III) в основной среде с образованием черного осадка металлического висмута.
Bi 3+ + 3e = Bi 0 2
Мешающие ионы: Pb 2+ , Fe 2+ .
2. С хлоридом ртути (II) HgCl2 с образованием белого осадка хлорида ртути (I), который чернеет в избытке Sn 2+ от выделившейся металлической ртути:
Условия проведения реакции: а) рН + , Pb 2+ , Hg2 2+ ; в) отсутствие сильных окислителей.
3. С гидроксидом аммония NH4OH после окисления олова (II) в олово (IV) в солянокислой среде с образованием бесцветных октаэдров гексахлоростанната (IV) аммония.
Методика: в пробирке смешивают 2 капли соли олова (II), 3-4 капли 2 моль/дм 3 раствора HCl и 2-3 капли 3% раствора пероксида водорода. Каплю раствора из пробирки помещают на предметное стекло и прибавляют каплю 1 моль/дм 3 раствора аммиака, слегка нагревают. Через 2 минуты наблюдают под микроскопом мелкие октаэдры.
Реакция дробная. Мешающие ионы: Ag + , Pb 2+ , Hg осаждают хлорид- ионами.
Ион хрома (III) Cr 3+
Окисление хрома (III) до хрома (VI) пероксидом водорода в щелочной среде с последующей идентификацией ионов Сr2О и СrO получением надхромовой кислоты Н2СrО6 (экстракционный способ).
Методика: к 5 каплям раствора соли хрома (III) добавляют избыток концентрированного раствора щелочи до растворения выпадающего осадка Сr(ОН)3, а затем 3-5 капель 3% раствора пероксида водорода, нагревают на кипящей водяной бане 1-2 минуты до появления желтой окраски раствора хромата натрия. К охлажденному раствору добавляют 3-5 капель 3% раствора пероксида водорода, 5 капель амилового спирта или смеси его с эфиром (для устойчивости надхромовой кислоты) и серной кислоты до кислой реакции. Раствор встряхивают, органический слой окрашивается в синий цвет.
Реакция дробная, специфичная.
Ион цинка Zn 2+
1. С раствором аммиака с образованием белого осадка гидроксида цинка, растворяющегося в избытке реагента с образованием бесцветного раствора комплексного соединения – гидроксида тетраамминцинка (II).
Реакция позволяет отделить Zn 2+ от других катионов IV аналитической группы.
2. С сульфидом натрия или сероводородом с образованием осадка белого цвета, нерастворимого в избытке осадителя, в щелочи и уксусной кислоте и растворимого в сильных кислотах.
Мешающие ионы: катионы р- и d-элементов. Реакция используется в качестве дробной в основной среде, после удаления мешающих ионов.
3. С гексацианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6] с образованием белого осадка гексацианоферрата (II) калия-цинка, растворимого в щелочах и нерастворимого в разбавленной хлороводородной кислоте.
Мешающие ионы: катионы s 2 - , р- и d-элементов (кроме Al 3+ и Сr 3+ ), ионы-окислители.
4. С тетратиоцианомеркуратом (II) аммония (NH4)2[Hg(SCN)4] с образованием бесцветных кристаллов в виде дендритов, крестов и вытянутых треугольников (рис. 5).
Рис. 5. Кристаллы Zn[Hg(SCN)4], полученные в обычных условиях (а) и
в присутствии минеральных кислот (б) (или в очень разбавленных растворах)
Мешающие ионы: Со 2+ , Cd 2+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ и другие.
Реакцию проводят на фильтровальной бумаге, после сжигания которой образуется зола зеленого цвета. Мешающие ионы: ионы Al 3+ , образующие пепел синего цвета.
6. С дитизоном (дифенилтиокарбазоном) с образованием внутрикомплексной соли малиново-красного цвета, окрашивающей в щелочной среде как слой органического растворителя (хлороформа, четыреххлористого углерода), так и водный слой (экстракционный способ).
Реакция дробная, в экстракционном варианте применяется для обнаружения Zn 2+ в присутствии других катионов.
Методика: к 2 каплям исследуемого раствора добавляют 10 капель ацетатного буферного раствора, 3-4 капли раствора тиосульфата натрия (для осаждения Sn 2+ и маскировки Ag + , Bi 3+ , Pb 2+ , Cu 2+ ), центрифугируют. К центрифугату добавляют 20 капель раствора дитизона в хлороформе. В присутствии Zn 2+ водный и хлороформный слой окрашиваются в малиново-красный цвет.
Читайте также: