Катіони калію К+

Катіони амонію NH4+.

Аналітичних груп. Виконання аналітичних реацій.

1.Перша аналітична група K⁺, Na⁺, NH₄⁺, не має групового реактиву. Катіони першої та другоїаналітичних груп утворюються елементами основних підгруп першої та другоїгруп періодичної системи. Усі однозарядні катіони належать до першої аналітичної групи разом з іонами амонію. Іони NH₄⁺ у розчині за своїм зарядом і розмірами такі ж, як і іони К⁺. Оскільки осади солей утворюються за рахунок електростатичної взаємодії між катіоном і аніоном, іони NH₄⁺ утворюють осади з усіма реактивами на іони К⁺ і заважають відкриттю калію.

Реактив Несслера містить дві речовини – KOH i K₂[HgJ₄] – у водному розчині. З невеликою кількістью іонів амонію (або з амоніаком) цей реактив утворює червоно–бурий осад оксодимеркурамоній-йодиду: NH₄⁺ + 4OH^- + 2[HgJ₄]^2-® [OHg₂NH₂]I¯ + 7I^- + 3H₂O, який розчиняється у надлишку NH₄Cl, тому важливо, щоб цього надлишку не було.

Виконання: у чисту пробірку внести краплю розчину солі амонію (NH₄Cl, NH₄NO₃, або (NH₄)₂SO₄), додати 5-10 крапель води, перемішати і вилити. До того розчину, який залишився на стінках пробірки, додати 4-5 крапель реактиву Несслера (не торкатися пипеткою стінок пробірки!). Спостерігати утворення у пробірці характерного осаду.

Реакція Несслера проходить у сильно–лужному середовищі (KOH входить до складу реактиву), тому усі катіони, що дають важкорозчинні гідроксиди, випадають в осад. Катіони магнію та інші, що дають з реактивом Несслера білий (або жовтуватий унаслідок забруднень) осад, не заважають спостерігати утворення характерного червоно – бурого осаду, якшо у розчині є амоній. Інші катіони, що утворюють темнозабарвлені осади гідроксидів, заважають реакції, особливо ферум(ІІІ), який дає з KOH червоно – бурий осад Fe(OH)_3.

Гексанітрокобальтат(ІІІ) натрію Na₃[Co(NO₂)₆] у нейтральному або слабокислому середовищі утворює з іонами K⁺жовтий кристалічний осад: 2K⁺ +Na⁺+ [Co(NO₂)₆]^3-® K₂Na[Co(NO₂)₆]¯

Виконання: у чисту пробірку внести 1 – 2 краплі розчину солі калію (KCl, KNO₃ або K₂SO₄) і додати 2 – 3 краплі розчину Na₃[Co(NO₂)₆] (не торкатися піпеткою стінок пробірки!). Спостерігати утворення жовтого кристалічного осаду. Сильні кислоти і луги розкладають реактив. Для нейтралізації лужного середовища використовують слабку оцтову кислоту, надлишок якої не заважає цій аналітичній реакції.

Катіони амонію дають з реактивом такий самий осад, тому при виконанні задачі перед відкриттям іонів калію у досліджуваному розчині треба з окремою порцією цього розчину виконати реакцію Несслера, щоб упевнитися, що в ньому відсутні іони амонію.

Розчин Na₃[Co(NO₂)₆] має темно – коричневий колір з червонуватим відтінком. Реактив готуют щодня, тому він стоїть у лабораторії окремо. Якщо розчин має рожевий колір, це означає, що реактив розклався. Такий реактив не дасть характерного осаду з досліджуваним розчином, навіть якщо там є іони калію. 1.3. Катіони нарію Na⁺

1. Дигідроантимонат калію KH₂SbO₄ у водному розчині перетворюється у гексагідроксостибіат калію: KH₂SbO₄ + 2H₂O = K[Sb(OH)₆].

З іонами натрію цей реактив дає білий дрібнокристалічний осад: Na ⁺ + H₂SbO₄^- = NaH₂SbO₄ ¯

Для утворення осаду потрібна досить висока конценрація іонів натрію – реакція малочутлива. Продукт реакції – дигідроантимонат натрію – може утворювати пересичені розчини.

Виконання: у чисту пробірку внести 5 – 8 крапель розчину солі натрію (NaCl, NaNO₃ або Na₂SO₄) і додати 5 – 8 крапель розчину KH₂SbO₄ (не торкатися піпеткою стінок пробірки!) Якщо осад не випадає, треба занурити у розчин чисту скляну паличку і потерти нею стінки пробірки, тримаючи пробірку під краном з холодною водою.

2. Забарвлення полум’я. Солі натрію забарвлюють полум’я газового пальника у яскраво-жовтий колір. Перед відкриттям іонів натрію треба упевнитися, що на паличці, на яку буде нанесений досліджуваний розчин і яку потім вносять у полум’я, відсутні солі натрію.

2.Друга аналітична група Ca²⁺, (Sr²⁺), Ba²⁺

Груповий реактив Н₂SO₄ – сульфатна кислота – осаджує катіони другої аналітичної групи у вигляді білих дрібнокристалічних осадів, нерозчинних у кислотах:

Ca²⁺ + SO₄^2- ® CaSO₄¯ Ba²⁺ + SO₄^2- ® BaSO₄¯

Стронцій – рідкісний елемент для харчових продуктів, тому у скороченому курсі він не вивчається.

Виконання: в одну пробірку взяти 2 – 3 краплі розчину солі барію (Ва(NO₃)₂ або BaCl₂), в іншу – 2-3 краплі солі кальцію (Са(NO₃ )₂ або СaCl₂), додати у кожну 3 – 4 краплі 1 М розчину Н₂SO₄. Спостерігати утворення неоднакових за зовнішнім виглядом білих осадів: CaSO₄ має значно більшу розчинність у воді, ніж BaSO₄, тому його утворюється менше. CaSO₄ може утворювати пересичені розчини. У такому випадку після додавання реактиву, якщо осад не утворився, треба занурити у розчин чисту скляну паличку і потерти нею стінки пробірки, на яких при цьому утворюються центри кристалізації (тримаючи пробірку під краном з холодною водою).

2.1. Катіони барію Ва²⁺

Біхромат калію K₂Cr₂O₇ (діхромат калію) утворює з іонами Ва²⁺ жовтий кристалічний осад хромату: 2Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- + H₂O «2BaCrO₄¯ + 2H⁺;

який розчиняється у сильних кислотах, але не розчиняється в оцтовій кислоті. Як видно з рівняння реакції, при перетворениі діхромату у хромат у розчині з’являється сильна кислота (вільні іони Н⁺), яка спричиняє зворотню реацію – розчинення осаду. Для повного осадження Ba²⁺ треба змістити рівновагу вправо, зв’язуючи іони Н⁺ ацетатом натрію у молекули слабкої оцтової кислоти, яка не заважає осадженню: H⁺ + CH₃COO^- «CH₃COOH

Виконання: у чисту пробірку взяти 2–3 краплі розчину солі барію (Ва(NO₃)₂ або BaCl₂), і додати 3–4 краплі жовтого розчину K₂Cr₂O₇. Спостерігати утворення незначної кількості жовтого осаду. Додати 2–3 краплі розчину CH₃COONa і спостерігати різке збільшення кількості жовтого осаду.

Катіони кальцію та катіони першої аналітичної групи не заважають цій реакції. Такий самий осад можуть дати катіони Pb²⁺, якщо вони присутні у розчині. Але PbCrO₄¯, на відміну від ВаCrO₄, розчиняється у лугах при нагріванні. 2.2. Катіони кальцію Са²⁺.

Оксалат амонію (NH₄)₂C₂O₄ осаджує кальцій у видгляді білого кристалічного осаду оксалату кальцію: Ca²⁺ + C₂O₄^2- = CaC₂O₄¯

який розчиняється у сильних кислотах і не розчиняється в оцтовій кислоті.

Виконання: у чисту пробірку взяти 1 – 2 краплі розчину солі кальцію (Са(NO₃ )₂ або СaCl₂), і додати 2 – 3 краплі розчину(NH₄)₂C₂O₄. Спостерігати утворення білого осаду.

Катіони барію утворюють з оксалатом такий самий білий осад і заважають виконанню реакції на кальцій у досліджуваному розчині. Тому спочатку треба відкрити Ва²⁺ за допомогою K₂Cr₂O₇, і відокремити осад, а вже потім до розчину, в якому відсутні іони Ва²⁺, додавати (NH₄)₂C₂O₄ і відкривати Са²⁺. 3.Третя аналітична група катіонів Pb²⁺, Ag⁺ (Hg₂²⁺)

З цієї групи вивчаємо реакції Pb²⁺ і Ag⁺. Ртуть вилучена з навчального процесу.

Груповий реактив 1 М розчин HCl – дає з катіонами Pb²⁺ і Ag⁺ білі осади

: Pb ²⁺ + 2Cl^- = PbCl₂¯ Ag⁺ + СІ^- = AgСІ↓

Осад PbCl₂ розчиняється у воді при нагріванні. Осад AgCІ розчиняється у NH₄OH.

Виконання: у чисту пробірку взяти краплю розчину солі свинцю(ІІ) (Pb(NO₃)₂ або Pb(CH₃COO)₂), і додати 4–5 крапель 1 М розчину HCl. Спостерігати утворення білого осаду. Додати дистильованої води до 1/3-1/2 об’єму пробірки і нагріти майже до кипіння.Спостерігати розчинення осаду. Додати КІ і спостерігати утворення менш розчинного жовтого осаду PbІ₂¯.

У другу чисту пробірку взяти 1 – 2 краплі розчину AgNO₃ і додати 4–5 крапель 1 М розчину HCl. Спостерігати утворення білого осаду. Додати 5 – 10 крапель NH₄OH і спостерігати розчинення осаду: AgCl↓ + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2H₂O.

Дата добавления: 2015-05-24