Експериментальна частина

Завдання 1. Характерні реакції катіонів першої

аналітичної групи

а) Реакції катіонів Літію

1.1.Дія амонію карбонату. Розчинність в ацетатній та

хлоридній кислотах

При додаванні суміші (NH₄)₂CO₃+NH₃ до концентрованого розчину солей Літію і при нагріванні випадає осад Li₂CO₃. Інші солі амонію перешкоджають осадженню Li₂CO₃, тому в присутності NH₄Cl осад літію карбонату не випадає. (NH₄)₂CO₃ з солями натрію, калію, рубідію, цезію і амонію не реагує. Перевірити розчинність осаду в CH₃COOH та HCl.

2LiCl + (NH₄)₂CO₃ → Li₂CO₃↓ + 2NH₄Cl

1.2.Дія натрію гідрофосфату. Розчинність осаду в ацетатній

кислоті та розчині амонію хлориду

Na₂HPO₄ з солями Літію при pH>10 утворює білий осад складу Li₃PO₄. Поряд з Li₃PO₄ в присутності NaOH випадає осад Li₂NaPO₄. Інші йони лужних металів не перешкоджають виявленню йонів Літію. Перевірити осад на розчинність в ацетатній кислоті та розчині NH₄Cl.

3LiCl + Na₂HPO₄ + NaOH → Li₃PO₄ ↓ + 3NaCl + H₂O

1.3.Дія амонію флуориду в присутності амонію гідроксиду

Поміщають у пробірку 2-3 краплі розчину літію хлориду, додають до нього 2-3 краплі розчину амонію флуориду і 2-3 краплі розчину аміаку. Суміш нагрівають до кипіння. При цьому повільно виділяється білий аморфний осад літію флуориду. Діють на отриманий осад ацетатною кислотою, осад розчиняється. Флуориди інших лужних металів не перешкоджають виявленню йонів Літію. Реакцію з NH₄F застосовують для виявлення та відділення йонів Літію від решти катіонів лужних металів. Однак Mg²⁺ перешкоджає виявленню Li⁺.

LiCl + NH₄F → LiF↓ + NH₄Cl

Умови проведення реакції

1.Реакцію слід проводити в присутності NH₃ при pH = 9-10.

2.Катіони лужноземельних металів, а також Pb²⁺, Cu²⁺ повинні бути попередньо видалені.

3.У присутності великої кількості домішок для недопущення помилки, осад, що випав, слід відфільтрувати, промити водою, розчинити в ацетатній кислоті і переосадити аміаком.

4.Відділення Li⁺ від Na⁺ досить важкий процес. Кращим методом відділення є осадження Li₃PO₄ за допомогою фосфату холіну в 50%-ому розчині ізопропілового спирту.

1.4.Проба на забарвлення полум’я

Леткі сполуки Літію забарвлюють полум’я пальника в карміново-червоний колір. Ця реакція дуже чутлива. В присутності солей Na⁺ забарвлення полум’я Li⁺ маскується. В цьому випадку використовують синій фільтр (кобальтове скло), яке не пропускає жовтих променів Натрію.

б) Реакції катіонів Натрію

1.5.Реакція з цинкуранілацетатом Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈

(фармакопейна)

Поміщують краплю досліджуваного розчину солі Натрію на предметне скло і випаровують майже досуха на водяній ванні. Поряд поміщують 2 краплі цинкуранілацетату в ацетатній кислоті і скляною паличкою з’єднують реактив з залишком. Після цього (через 1-2 хв.) виділяються зеленувато–жовті тетраедри і октаедри натрію уранілацетату NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉.

Na⁺ + Zn²⁺ + 3UO₂²⁺ + 8CH₃COO^- + CH₃COOH + 9H₂O →

→ NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉•9H₂O↓ + H⁺

Цю реакцію можна проводити в присутності інших катіонів, в т.ч. K⁺, Rb⁺, Cs⁺, NH₄⁺. Чутливість реакції підвищується в присутності солей Цинку і Магнію. При цьому утворюються кристали складу, наприклад NaMg(UO₂)₃(CH₃COO)₉•9H₂O. Реакція специфічна для йонів Na⁺.

Йони Mg²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Al³⁺, Hg²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺ перешкоджають даній реакції тільки при концентраціях, що перевищують 0,005 г на 1 см³.

1.6.Реакція з калію гексагідроксостибіатом K[Sb(OH)₆]

Поміщають у пробірку 2-3 краплі солі Натрію, додають до нього 2-3 краплі реактиву і труть скляною паличкою в стінки пробірки. При цьому випадає білий кристалічний осад.

NaCl + K[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓ + KCl

Умови проведення реакції

Реакцію слід проводити в строго нейтральному середовищі при pH = 7. У лужному середовищі осад не утворюється внаслідок утворення розчинної середньої солі. В кислому випадає білий аморфний осад стибіатної кислоти H₃SbO₄, який помилково може бути прийнятий за осад натрію антимонату. Кисле середовище нейтралізують розчином калію гідроксиду, лужне – розчином ацетатної кислоти.

Перевірити розчинність осаду при нагріванні та в ацетатній і хлоридній кислотах.

Дану реакцію використовують для осадження йонів Na⁺ з крові (чутливість – 50 мкг).

1.7.Проба на забарвлення полум’я

(фармакопейна)

Дослід виконують, вносячи крупинки солі на металевій дротинці в полум’я пальника або беручи на кінчик платинової дротинки краплю розчину солі Натрію. Леткі сполуки Натрію забарвлюють полум’я в характерний жовтий колір, який має зберігатись протягом 25-30 секунд.

в) Реакції катіонів Калію

1.8.Реакція з натрію гідротартратом або тартратною

кислотою (фармакопейна)

Наливають у пробірку 2-3 краплі розчину солі Калію, додають 2-3 краплі розчину NaHC₄H₄O₆ і труть скляною паличкою в стінки пробірки. Через деякий час випадає білий кристалічний осад:

KCl+ NaHC₄H₄O₆ → KHC₄H₄O₆↓ + NaCl

Вивчають властивості осаду:

а) розчинність у холодній та гарячій воді;

б) відношення до дії мінеральних кислот і лугів.

Чутливість реакції – 50 мкг, граничне розбавлення – 1:1000. Катіони NH₄⁺ перешкоджають визначенню, тому їх усувають шляхом прожарювання проби.

Державна Фармакопея України (ДФУ) проводить дану реакцію з тартратною кислотою в присутності натрію ацетату.

1.9. Реакція з натрію гексанітрокобальтатом (ІІІ)

(фармакопейна)

Поміщають у пробірку 1-2 краплі розчину солі Калію, додають 2 краплі розчину реактиву і труть скляною паличкою в стінки пробірки. При цьому випадає жовтий кристалічний осад подвійної солі калію-натрію гексанітрокобальтату (ІІІ).

2KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] → K₂Na[Co(NO₂)₆]↓ + 2NaCl

Реакцію проводять в слабокислому середовищі при рН = 4-7. В сильнокислому середовищі осад не випадає внаслідок утворення нестійкої кислоти Н₃[Co(NO₂)₆], яка розкладається в момент виділення. В лужному середовищі випадає коричневий осад Co(OH)₃, який заважає відкриттю йонів Калію.

1.10. Реакція з винною кислотою

До 2 см³ розчину солі Калію додають 1 см³ розчину винної кислоти, 1 см³ натрію ацетату і 0,5 см³ 95%-го спирту, добре збовтують. Поступово утворюється білий кристалічний осад, який розчиняється у розведених мінеральних кислотах і розчинах лугів.

Утворенню осаду сприяє охолодження реакційної суміші та потирання скляною паличкою стінок пробірки.

1.11. Реакція забарвлення полум’я

(фармакопейна)

Чисту прожарену дротину зі сталі опускають в розчин калію хлориду і поміщають в полум’я, яке в цьому випадку забарвлюється в фіолетовий колір. Йони Натрію перешкоджає виявленню K⁺, але його можна розрізнити при розгляді через синій фільтр (кобальтове скло).

г) Виявлення Rb⁺-йона

1.12. Реакція забарвлення полум’я

Леткі солі Рубідію забарвлюють полум’я в рожево-фіолетовий колір.

д) Виявлення Cs⁺-йона

1.13. Реакція забарвлення полум’я

Леткі солі Цезію забарвлюють полум’я в рожево-фіолетовий колір.

е) Реакції катіонів амонію (NH₄⁺)

1.14. Дія гідроксидів лужних металів (фармакопейна)

а) за запахом:

При нагріванні з лугами солі амонію розпадаються з виділенням газоподібного аміаку:

NH₄⁺+ OH^- → NH₃↑ + H₂O

б) проба з червоним лакмусовим папірцем, або універсальним індикаторним папірцем:

Як і при проведенні попереднього досліду, тримають змочений водою індикаторний папірець. При виділенні NH₃ папірець синіє. Індикаторний папірець не повинен торкатися стінок пробірки для уникнення попадання на нього лугу.

1.15. Дія реактиву Неслера

Йони амонію з реактивом Неслера (K₂[HgI₄] + KOH) утворюють червоно-бурий осад амідного комплексу меркурію (II):

NH₄⁺ + 2[HgI₄]^2- + 4OH^- = [Hg₂ОNH₂]I↓ + 7I^- + 3H₂O

Реакцію виконують крапельним методом. На скляну пластинку поміщають 1-2 краплі досліджуваного розчину і додають 2-4 краплі реагенту.

Виявленню NH₄⁺ перешкоджають катіони, які утворюють нерозчинні забарвлені гідроксиди і йодиди, а також йони Sn²⁺, Sb³⁺, які руйнують реактив Неслера.

1.16. Кип’ятіння солей амонію з натрію карбонатом

Під дією натрію карбонату солі амонію розкладаються з утворенням газоподібного аміаку. Нагрівання прискорює дану реакцію:

2NH₄Cl + Na₂CO₃ → 2NH₃↑ + 2NaCl + H₂O + CO₂↑.

У фарфорову чашку із досліджуваною рідиною додають розчин натрію карбонату, ставлять на піщану ванну і нагрівають. Аміак, який виділяється, виявляють за почервонінням змоченого водою і піднесеного до чашки фенолфталеїнового папірця.

Завдання 2. Характерні реакції катіонів другої

аналітичної групи

а) Реакції виявлення катіонів другої аналітичної групи

(Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺)

Груповим реагентом є розбавлена (2М) хлоридна кислота.

2.1.Дія групового реагенту (HCl)

Йони Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ утворюють з груповим реагентом білі осади хлоридів PbCl₂, Hg₂Cl_2, AgCl, які є слабо розчинними у воді та розбавлених мінеральних кислотах.

Виконання реакцій:

До 0,5 см³ розчинів солей Ag⁺, Hg₂²⁺і Pb²⁺ (в окремих пробірках) додають 3-4 краплі розбавленої HCl.

Властивості PbCl₂

Плюмбуму хлорид осаджується не повністю, оскільки він частково розчиняється у воді при кімнатній температурі. Він добре розчинний у гарячій воді і CH₃COONH₄, в розчинах NaOH та концентрованій HCl. PbCl₂ утворює добре розчинні комплексні сполуки:

PbCl₂ + 4NaOH = Na₂[Pb(OH)₄] + 2NaCl

PbCl₂ + 2CH₃COONH₄ = (CH₃COO)₂Pb + 2NH₄Cl

PbCl₂ + 2HCl = H₂[PbCl₄]

Розчинність PbCl₂ в гарячій воді використовують для відділення йонів Pb²⁺ від Ag⁺ та Hg₂²⁺.

Властивості AgCl

Аргентуму хлорид розчиняється в концентрованій HCl та в амонію гідроксиді (NH₄OH) з утворенням комплексних сполук:

AgCl + HCl = H[AgCl₂]

AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

Розчинення AgCl в NH₄OH з наступним виділенням осаду дією HNO₃ або KI використовується в аналізі для відділення Ag⁺ від Hg₂²⁺ і виявлення його в розчині.

Властивості Hg₂Cl₂ (каломелі)

Каломель розчиняється в концентрованій HNO₃ при нагріванні. При дії NH₄OH на осад Hg₂Cl₂ утворюється суміш білого осаду хлориду меркурамонію та дрібнодисперсної металічної ртуті, внаслідок чого весь осад забарвлюється в чорний колір.

Hg₂Cl₂ + 2NH₄OH = NH₂HgCl ↓ + Hg ↓ + NH₄Cl + 2H₂O

білий чорний

осади

Ця реакція застосовується для виявлення йонів Hg₂²⁺ в присутності Ag⁺ та Pb²⁺.

2.2. Дія загальних реагентів

Всі реакції з загальними реагентами виконують таким чином: в ряд пробірок поміщають по 0,5 см³ розчинів солей і додають по 3-4 краплі відповідного реагенту.

2.2.1. Дія лугів

Луги NaOH або KOH в еквівалентних кількостях утворюють з Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ нерозчинні у воді осади гідроксидів:

Pb(NO₃)₂ + 2NaOH = Pb(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH = Hg₂(OH)₂↓ + 2NaNO₃

AgNO₃ + NaOH =AgOH↓ + NaNO₃

Осади Hg₂(OH)₂ і AgOH відразу розкладаються, утворюючи осади Hg₂O – чорного та Ag₂O – бурого кольору.

При дії надлишку NaOH розчиняється тільки осад Pb(OH)₂ з утворенням комплексу:

Pb(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Pb(OH)₄].

2.2.2. Дія амонію гідроксиду

Амонію гідроксид в еквівалентних кількостях утворює з йонами Pb²⁺ та Ag⁺ осади: Pb(OH)₂ і AgOH. В надлишку NH₄OH повністю розчиняється тільки AgOH:

AgOH + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]OH + 2H₂O

З йонами Hg₂²⁺ взаємодія NH₄OH відбуваються за схемою:

2Hg₂²⁺ + 4NH₄OH + NO₃^- = [NH₂Hg₂O]NO₃↓ + 2Hg↓ + 3NH₄⁺ + 3H₂O

білий чорний

осади

Як і у випадку дії лугів, утворюється білий осад нітрату меркурамонію, який маскується чорним осадом дрібнодисперсної металічної ртуті. Осад незначно розчиняється в NH₄OH.

2.2.3. Дія калію йодиду

Калію йодид в еквівалентних кількостях утворює з йонами з Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ осади йодидів: PbI₂ - жовтого, Hg₂I₂ - ясно-зеленого, AgI - ясно-жовтого кольорів.

Всі осади слабо розчинні у воді при нагріванні, в розбавлених мінеральних кислотах і не розчинні у розчині амонію гідроксиду. PbI₂ розчинний у воді при нагріванні, після охолодження осад PbI₂ виділяється у формі блискучих пластинок (“золотий дощ”).

Осади Hg₂I₂, PbI₂ розчиняються в надлишку КІ, утворюючи майже безбарвні комплексні сполуки:

PbI₂ + 2КІ = K₂[PbI₄]

Hg₂I₂ + 2КІ = K₂[HgI₄] + Hg↓

(розчинення осаду супроводжується виділенням металічної ртуті).

Аргентуму йодид розчиняється в надлишку КІ лише частково:

AgI +KI = K[AgI₂]

2.2.4. Дія натрію карбонату і амонію карбонату

Реактиви утворюють з йонами Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ білі осади аргентуму карбонату (Ag₂CO₃), плюмбуму дигідроксокарбонату (Pb₂(OH)₂CO₃) і жовтий осад меркурію (І) карбонату: (Hg₂CO₃).

Ці осади розчиняються в кислотах. Ag₂CO₃ розчиняються також у надлишку (NH₄)₂CO₃:

Ag₂CO₃ + (NH₄)₂CO₃ = [Ag₂(NH₃)₂]CO₃ + H₂CO₃

2.2.5. Дія натрію гідрофосфату

Реактив утворює з Pb²⁺ і Hg₂²⁺ білі осади фосфату Pb₃(PO₄)₂ та гідрофосфату Hg₂HPO₄ відповідно. З Ag⁺ утворюється жовтуватий осад Ag₃PO₄ або Ag₂HPO₄. Осади розчинні в мінеральних кислотах. Pb₃(PO₄)₂ розчиняється також у надлишку (NH₄)₂CO₃.

2Ag⁺ + HPO₄^- = Ag₂HPO₄↓

2.2.6. Дія калію хромату та калію дихромату

Дані сполуки з йонами Ag⁺, Pb²⁺ і Hg₂²⁺ утворюють осади хроматів відповідно жовтого, червоного і цегляно-червоного кольорів.

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ (або K₂Cr₂O₇) = PbCrO₄↓ + …

Hg₂(NO₃)₂ + K₂CrO₄ (або K₂Cr₂O₇) = Hg₂CrO₄↓ + …

2AgNO₃ + K₂CrO₄ (або K₂Cr₂O₇) = Ag₂CrO₄↓ + …

PbCrO₄ слабо розчинний у розбавленій HNO₃, але добре розчинний у NaOH і CH₃COONH₄. Hg₂CrO₄ нерозчинний у розбавленій HNO₃, Ag₂CrO₄ добре розчинний у розбавленій HNO₃ та NH₄OH.

2.2.7. Дія сульфатної кислоти та сульфатів лужних металів

Реактиви утворюють з Pb²⁺ білий осад PbSO₄, який розчинний в розчинах NaOH, CH₃COONH₄, а також у концентрованій H₂SO₄ з утворенням кислої солі:

PbSO₄ + 4NaOH = Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄

PbSO₄ + 2CH₃COONH₄ = Pb(CH₃COO)₂ + (NH₄)₂SO₄

PbSO₄ + H₂SO₄ (конц.) = Pb(HSO₄)₂

З йонами Нg₂²⁺ і Аg⁺ білі осади Нg₂SО₄ і Аg₂SO₄ утворюються тільки з концентрованих розчинів.

2.2.8. Дія сірководню та натрію тіосульфату при нагріванні

(фармакопейна на йони Pb²⁺)

Реактиви утворюють з йонами чорні осади сульфідів РbS, Нg₂S₂ та Аg₂S, нерозчинні в хлоридній кислоті. РbS і Аg₂S розчинні в нітратній кислоті при нагріванні; Нg₂S₂ - в царській воді.

Pb²⁺ + S^2- → PbS↓

Плюмбуму сульфід розчиняється тільки в нітратній кислоті при нагріванні за наступним рівнянням реакції:

3PbS + 8HNO₃ → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO↑ + 3S↓ + 4H₂O

2.2.9. Дія дитизону

Розчиняють 5 г дитизону в 10 см³ ССl₄, приливають 20 см³ води і 0,5-1 см³ амонію гідроксиду. Струшують, відділяють органічний шар фільтрувальним папером і висушують. Капають 1-2 краплі розчину, що містить йони Pb²⁺ або Аg⁺. У випадку їх присутності появляється червона пляма. Перешкоджають виявленню майже всі катіони важких металів.

2.3. Реакції катіонів Pb²⁺

2.3.1. Дія калію йодиду (фармакопейна)

Калію йодид утворює з йонами Pb²⁺ жовтий осад. Реакцію проводятьвнейтральному або слабокислому середовищі:

Рb(NО₃)₂ + 2КІ = РbI₂↓ + 2КNО₃

Виконання досліду:

До 0,5-1 cм³ розчину солі Плюмбуму додають 2-3 краплі розчину КІ. Спостерігають утворення жовтого осаду. Потім додають 4-5 см³ води і 3-4 краплі СН₃СООН. Вміст пробірки нагрівають до повного розчинення осаду, повільно охолоджують. Спостерігається утворення "золотого дощу". Аg⁺, Нg₂²⁺ та інші йони, що утворюють осади з калію йодидом, перешкоджають виявленню Рb²⁺.

2.3.2. Дія сульфатної кислоти (фармакопейна)

Сульфатна кислота утворює з йонами Pb²⁺ білий дрібнокристалічний осад, який нерозчинний у розведених кислотах, але помітно розчиняється в концентрованих кислотах з утворенням гідросульфату та в розчині надлишку лугу з утворенням тетрагідроксоплюмбату, чим відрізняється від осаду барію сульфату. Реакцію проводять у нейтральному або слабокислому середовищі:

Pb(NO₃)₂ + H₂SO₄ = PbSO₄↓ + 2HNO₃,

PbSO₄ + H₂SO₄ = Pb²⁺ + 2HSO₄^-

PbSO₄ + 6OH^- = [Pb(OH)₆]^4- + SO₄^2-

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Плюмбуму додають 3-4 краплі H₂SO₄ (або Na₂SO₄). Йони Аg⁺, Нg₂²⁺ (якщо їх концентрація не дуже велика) не перешкоджають виявленню Рb²⁺. Перешкоджають йони III-ї аналітичної групи, які утворюють з Н₂SO₄ такі самі за виглядом осади.

2.3.3. Дія калію хромату або калію дихромату (фармакопейна)

Дані сполуки утворюють з Рb²⁺ осади жовтого кольору.

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Реакцію проводять в нейтральному або ацетатнокислому середовищі. Осад нерозчинний в ацетатній кислоті, водному розчині аміаку, але розчиняється в лугах:

PbCrO₄ + 6OH^- = [Pb(OH)₆]^4- + CrO₄^2-

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Плюмбуму додати 3-4 краплі K₂Cr₂O₇ чи K₂CrO₄. Аg⁺ і Нg₂²⁺ та інші йони, що утворюють осади, перешкоджають виявленню Рb²⁺.

2.4. Реакції йонів Нg₂²⁺

2.4.1. Дія амонію гідроксиду (фармакопейна)

Амонію гідроксид NH₄OH у присутності солей Нg₂²⁺ утворює чорний осад.

2Hg₂²⁺ + NO₃^- + 4NH₃•H₂O → [Hg₂ONH₂]NO₃ + 3NH₄⁺ + 3H₂O + 2Hg↓

Виконання реакції:

Одну краплю розчину Hg₂(NO₃)₂ поміщають на кусок фільтрувального паперу і додають 1-2 краплі розчину NН₄ОН. Йони Аg⁺ у великій концентрації, та деякі йони V і VI аналітичних груп перешкоджають виявленню Hg₂²⁺.

2.4.2. Дія стануму (II) хлориду

Стануму (II) хлорид відновлює Hg₂²⁺ до металічної ртуті, утворюючи чорний осад:

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = 2Hg↓ + SnCl₄

Реакція протікає в середовищі хлоридної кислоти.

Виконання досліду:

До 0,5 см³ солі Меркурію (І) додають 4-5 крапель розчину SnСl₂ в НС1. Йони Аg⁺ та інших металів, що відновлюються SnСl₄ до вільного металу, перешкоджають виявленню Hg₂²⁺.

2.4.3. Реакція на мідній пластинці (фармакопейна)

Поверхня мідної пластинки вкривається тонким шаром ртуті і стає блискучою:

Hg₂(NO₃)₂ + Cu = 2Hg↓ + Cu(NO₃)₂

Виконання досліду:

На мідну пластинку поміщають 1-2 краплі досліджуваного розчину. Через 1-2 хв. пластинку промивають протічною водою і насухо витирають фільтрувальним папером. У присутності Нg₂²⁺ утворюється біла з металічним блиском пляма. Йони Нg²⁺ і Аg⁺ перешкоджають виявленню Нg₂²⁺.

2.5. Реакції йонів Аg⁺

2.5.1. Йони Аg⁺ в розчині виявляють за допомогою трьох

наступних реакцій

(фармакопейна з хлоридною кислотою)

а) AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃ (утворення білого осаду). Аргентуму хлорид під впливом світла розкладається і при цьому виділяється дрібнодисперсне металічне срібло і осад чорніє. Реакцію осадження проводять у кислих розчинах при рН менше 7;

б) AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O (розчинення осаду з утворенням безбарвного розчину);

в) [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O + KI = AgI↓ + КCl + 2NH₄OH (утворення жовтого осаду).

Або:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃(конц.) → AgCl ↓ + 2NH₄NO₃

2.5.2. Реакція "срібного дзеркала”

(фармакопейна)

У чисту пробірку, попередньо добре вимиту хромовою сумішшю і водою, поміщують 4-5 крапель розчину AgNO₃ і 3-4 краплі NH₄OH до розчинення утвореного осаду, уникаючи надлишку аміаку. Додають декілька крапель розчину формальдегіду (формаліну) або розчину глюкози і занурюють пробірку в теплу воду. На стінках пробірки утворюється блискуче дзеркало металічного срібла:

2[Ag(NH₃)₂]OH + HCОH = 2Ag↓ + HCOONH₄ + 3NH₃ + H₂O

Завдання 3. Характерні реакції катіонів третьої

аналітичної групи

а) Реакції виявлення катіонів третьої аналітичної групи

(Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺)

Груповим реагентом є розбавлена (1М) сульфатна кислота.

3.1. Дія групового реагенту (H₂SO₄)

Йони Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺ утворюють з груповим реагентом білі дрібнокристалічні осади сульфатів, нерозчинні в розбавлених мінеральних кислотах і лугах.

Виконання реакцій:

До 1-2 см³ розчинів солей Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ в окремих пробірках додають 3-4 краплі розбавленої Н₂SO₄. Розчинність осадів у воді збільшується в ряду: ВаSO₄ < SrSO₄ < СаSO₄. Розчинність СаSO₄ у воді велика і для повного його виділення із розчину застосовують як "висолювач" етиловий спирт. Осади ВаSO₄, SrSO₄, СаSO₄ розчинні в концентрованій Н₂SO₄ з утворенням гідросульфатів металів.

Кальцію сульфат, крім того, на відміну від ВаSO₄ i SrSO₄ розчиняється в надлишку амонію сульфату з утворенням безбарвної комплексної сполуки:

СаSO₄ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂].

Цю реакцію використовують в аналізі для відділення Са²⁺ від Sr²⁺ i Ba²⁺.

Перевести в розчин ВаSO₄, SrSO₄, СаSO₄ можна багаторазовим обробленням (5-6 разів) насиченим розчином Na₂СО₃ або 30 % розчином (NH₄)₂СО₃ при нагріванні з наступним розчиненням карбонатів, що утворилися в ацетатній кислоті.

3.2. Дія загальних реагентів

3.2.1. Дія лугів (NaOH, КОН) і амонію гідроксиду

Реагенти (не забруднені карбонатами, які можуть утворитися в результаті поглинання вуглекислого газу з повітря), не осаджують катioнів третьої групи.

3.2.2. Дія карбонатів натрію і амонію

Реагенти утворюють з катіонами білі аморфні (на холоді) або кристалічні (при нагріванні) осади карбонатів. Реакцію проводять в нейтральному або слаболужному середовищі.

Са²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓

Осади добре розчинні в ацетатній та розбавлених мінеральних кислотах (крім розбавленої сульфатної кислоти).

3.2.3. Дія натрію гідрофосфату

Реагент у нейтральному середовищі утворює з йонами Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ аморфні осади гідрофосфатів. У лужному середовищі утворюються білі кристалічні осади середніх фосфатів. Всі осади фосфатів та гідрофосфатів (крім ВаНРО₄) розчинні у розбавлених НСl, НNО₃ і СH₃СООН.

3.2.4. Дія амонію оксалату

Реагент у нейтральному або слаболужному середовищі утворює з йонами Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ білі дрібнокристалічні осади оксалатів:

Са(NО₃)₂ + (NН₄)₂С₂O₄ = CaC₂O₄↓ + 2NH₄NO₃.

Всі осади добре розчинні у розбавлених НС1 і HNO₃. В СН₃СООН при нагріванні частково розчиняються тільки осади Sr²⁺ i Ba²⁺, а СаС₂О₄ в цих умовах не розчиняється. Реакцію з (NН₄)₂С₂O₄ використовують в аналізі для виявлення Са²⁺ в розчині, але тільки після відділення Sr²⁺ і Ва²⁺.

3.2.5. Дія калію хромату

У нейтральному середовищі реагент утворює з йонами Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ жовті осади:

Ba(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = BaCrO₄↓+ 2KNO₃

Осади SrСrO₄ і СаСrO₄ утворюються тільки при великій концентрації Са²⁺ і Sr²⁺ у розчині. Осади добре розчинні у розбавлених НСl і НNО₃. В СН₃СООН нерозчинний тільки осад ВаCrO₄. Цю властивість використовують в аналізі для виявлення йонів Ва²⁺ в присутності Са²⁺ і Sr²⁺, а також для відділення йонів Ва²⁺.

3.2.6. Дія калію гексаціаноферату (ІI)

Реагент утворює з йонами Са²⁺ і Ва²⁺ білі дрібнокристалічні осади, наприклад:

Са(NО₃)₂ + К₄[Fе(СN)₆] = К₂Са[Fе(СN)₆]↓ + 2КNО₃

У присутності солей амонію утворюються менш розчинні солі:

Са(NО₃)₂ + NН₄С1+ К₄[Fе(СN)₆] = СаNН₄К[Fe(СN)₆]↓ + 2КNО₃ + KCl.

Осади нерозчинні в ацетатній кислоті.

Реакцію з К₄[Fе(СN)₆] використовують в аналізі для виявлення Са²⁺, але тільки після відділення Ва²⁺.

б) Реакції йонів Ва²⁺

3.3.1. Дія калію дихромату

Реагент утворює з йонами Ва²⁺ жовтий осад хромату ВаСrO₄:

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂O = 2BaCrО₄ + 2KCl + 2HCl

Утворення осаду ВаСrO₄, а не ВаСr₂О₇, відбувається тому, що у результаті гідролізу в розчині, крім йонів Сr₂O₇^2- присутні також йони СrO₄^2-:

Cr₂O₇^2- + H₂O = 2CrO₄^2- + 2H⁺

Оскільки барію хромат менш розчинний, ніж дихромат, утворюється осад ВаСrO₄. Ця сполука добре розчинна у розбавлених НС1 і НNО₃. Тому виявлення Ва²⁺ проводять у присутності натрію ацетату, який реагуючи з сильною кислотою, що виділяється в результаті реакції, виділяє слабку ацетатну кислоту, в якій, як відомо, осад ВаСrO₄ нерозчинний.

Йони Са²⁺ і Sr²⁺ не перешкоджають виявленню Ва²⁺ з допомогою цієї реакції. Перешкоджають йони металів, які утворюють нерозчинні в СН₃СООН хромати.

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Барію додають 3-4 краплі СН₃СООН і 3-4 краплі розчину K₂Cr₂O₇.

3.3.2. Дія натрію родизонату

Натрію родизонат утворює з йонами Ва²⁺ червоно-бурий осад барію родизонату, який нерозчинний в ацетатній кислоті і розбавленій НС1. Реакцію проводять усередовищі 2М НCl. У цих умовах йони Са²⁺ і Sr²⁺ не перешкоджають виявленню Bа²⁺.

Виконання реакції:

На смужку фільтрувального паперу наносять краплю досліджуваного розчину (нейтрального за реакцією середовища), додають 1-2 краплі 0,2%-го розчину натрію родизонату. На фільтрувальному папері виникає червоно-бура пляма, яка при обробці 2М розчином хлоридної кислоти набуває яскраво-червоного забарвлення.

3.3.3. Забарвлення полум’я

Леткі солі Барію (хлориди, нітрати) забарвлюють полум’я газового пальника в зеленувато-жовтий колір.

в) Реакції йонів Sr²⁺

3.3.4. Дія гіпсової води (насиченого розчину СаSO₄)

Реактив утворює з йонами Sr²⁺ білий дрібнокристалічний осад, тому що розчинність SrSO₄ (ДР=3,2•10^-7) менша, ніж розчинність СаSO₄ (ДР=3,2•10^-5). Реакцію проводять при високій температурі (майже при температурі кипіння). Через деякий час утворюється біла каламуть. Йони Ва²⁺ і Рb²⁺ перешкоджають виявленню Sr²⁺, утворюючи осади вже при кімнатній температурі і відразу після додавання гіпсової води.

Sr²⁺ + CaSO₄ → SrSO₄↓ + Ca²⁺

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Стронцію додають 0,5-1 см³ гіпсової води. Вміст пробірки нагрівають майже до кипіння. Спостерігають утворення осаду через 5-10 хвилин.

3.3.5. Дія натрію родизонату

Реактив утворює з йонами Sr²⁺ бурий осад cтронцію родизонату. Реакцію проводять у нейтральному розчині, оскільки дана сполука розчинна в 2М НС1. Йони Ва²⁺ перешкоджають виявленню Sr²⁺. Йони Са²⁺ не реагують з натрію родизонатом.

Виконання реакції:

Реакцію виконують як і для йонів Ва²⁺, тільки без додавання 2М розчину хлоридної кислоти.

3.3.6. Забарвлення полум’я

Леткі солі Стронцію забарвлюють полум’я пальника в карміново-червоний колір. Перешкоджають йони елементів, які забарвлюють полум’я.

г) Реакції йонів Са²⁺

3.3.7. Дія амонію оксалату

(фармакопейна)

Реактив утворює з йонами Са²⁺ білий дрібнокристалічний осад. Реакцію проводять у нейтральному або оцтовокислому середовищі. Йони Ва²⁺ і Sr²⁺ перешкоджають виявленню Са²⁺. Осад розчиняється в мінеральних кислотах, але не розчиняється в ацетатній кислоті.

Са²⁺ + C₂O₄^2- → CaC₂O₄↓

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Кальцію додають 0,5-1 см³ розчину амонію оксалату (NН₄)₂С₂O₄ і нагрівають.

3.3.8. Дія калію гексаціаноферату (ІІ) (фармакопейна)

“Жовта кров’яна сіль” утворює з йонами Са²⁺ у присутності амонію хлориду та розчину аміаку з концентрованих розчинів або в присутності етанолу білий дрібнокристалічний осад:

СаСl₂ + NН₄Сl + К₄[Fе(СN)₆] = СаNН₄K[Fе(СN)₆]↓ + 3KCl

Реакцію проводять у нейтральному середовищі. Йони Ва²⁺ перешкоджають виявленню Са²⁺.

Виконання досліду:

До 0,5-1 см³ розчину солі Кальцію додають 2-4 краплі аміачного буферного розчину, 2-3 краплі етанолу і 0,5-1 см³ розчину K₄[Fe(CN)₆]; нагрівають і кип’ятять на пальнику 1-2 хвилини, після чого охолоджують.

3.3.9. Забарвлення полум’я (фармакопейна)

Леткі солі Кальцію при внесенні їх в полум’я забарвлюють його в оранжево-червоний колір.

Перешкоджають йони Стронцію та деяких інших елементів.

Завдання 4. Аналіз суміші катіонів другої аналітичної групи

1.Вміст досліджуваного розчину старанно перемішують і ділять на дві частини. В одній – відкривають йони Аргентуму, Плюмбуму, Меркурію (I), а другу частину залишають для можливих повторних досліджень. Визначають рН розчину за допомогою універсального індикатора.

2.До 2-3 см³ досліджуваного розчину додають 2М розчину хлоридної кислоти до припинення виділення осаду. Через 5 хвилин розчин з осадом центрифугують і перевіряють повноту осадження наступним чином: беруть 2-3 краплі центрифугату і додають краплю 2М розчину НСl. Відсутність муті свідчить на повноту осадження. При неповному осадженні катіонів другої аналітичної групи проводять повторне їх осадження хлоридною кислотою. В осад випадають РbСl₂, Нg₂Cl₂ і АgСl. Розчин над осадом не досліджують.

3. Виявлення йонів Рb²⁺. Осад промивають 3-5 см³ киплячої дистильованої води. При цьому плюмбуму хлорид розчиняється і переходить в розчин, який відділяють від осаду аргентуму хлориду та меркурію (I) хлориду центрифугуванням. До окремих порцій одержаного центрифугату додають один із характерних реагентів на йони Рb²⁺ (КІ, Н₂SO₄, K₂Cr₂O₇, Н₂S). Якщо йони Плюмбуму присутні, то їх повністю усувають з осаду повторною обробкою осаду гарячою водою.

4. Виявлення йонів Аg⁺. Осад, що залишився, поміщають над чистою пробіркою і промивають концентрованим розчином NH₄ОН. При цьому аргентуму хлорид розчиняється з утворенням аміакату, який відділяють центрифугуванням. До 0,5 см³ прозорого безбарвного центрифугату додають 2М розчину HNO₃ до кислого середовища. Утворення білого осаду або поява каламуті вказує на присутність катіонів Аргентуму.

5. Виявлення йонів Нg₂²⁺. Почорніння осаду при промиванні його розчином NH₄ОН (при виявленні йонів Аg⁺), вказує на присутність Нg₂²⁺ в досліджуваному розчині.

Дата добавления: 2014-11-25