КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
I и II аналитических групп
Систематический ход анализа смеси катионов Систематический ход анализа смеси катионов II группы Вопросы для самоконтроля:
1 Какие специфические реакции используют для обнаружения катионов Ag+, Pb2+, Hg22+? 2 Какой метод лежит в основе систематического анализа смеси катионов второй аналитической группы? 3 Как используется в аналитической химии комплексообразование катионов d-элементов с аммиаком? 4 Как можно обнаружить при совместном присутствии катионы I, II аналитических групп?
Занятие 3. Анализ катионов III аналитической группы (Ca2+, Sr2+, Ва2+) Материалы и оборудование: методические указания для студентов; учебные таблицы: периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, таблица растворимости; химическая посуда: стаканы, пипетки, спиртовки, пробирки, водяные бани, электроплитки; реактивы, необходимые для проведения лабораторной работы. Цель: Ознакомить студентов с характерными реакциями катионов III аналитической группы, с проведением систематического анализа смеси катионов III группы, с правилами работы в химической лаборатории и техникой безопасности. Задачи: 1. Приобретение студентами умений и навыков по выполнению характерных аналитических реакций на катионы III аналитической группы. 2. Систематический анализ смеси катионов III аналитической группы.
К третьей аналитической группе катионов относятся катионы кальция, стронция и бария. Общая характеристика группы. Гидроксиды бария, кальция, стронция являются сильными основаниями, и растворимые соли их, образованные сильными кислотами, гидролизу не подвергаются. Хорошо растворимыми солями этих катионов являются хлориды, нитраты, ацетаты. Карбонаты, сульфаты, хроматы, оксалаты и фосфаты - трудно растворимые.
Групповым реактивом на катионы III группы является разбавленная серная кислота. Действие группового реактива – Н2SO4 Разбавленная серная кислота с катионами кальция, бария, стронция образует белые кристаллические осадки сульфатов. Эти осадки практически нерастворимы в воде, в щелочах и кислотах. Но растворимость их в воде очень различна. Так, КS (BaSO4) = 1·10-10; KS (CaSO4) = 2,5·10-5; KS (SrSO4) = 2,8·10-7. Из этого следует, что при действии серной кислоты на разбавленные растворы солей бария, стронция, кальция, бария сульфат выпадает мгновенно, стронция сульфат постепенно, сульфат же кальция практически не образуется, так как произведение концентраций ионов кальция и сульфат-ионов не достигает величины константы растворимости кальция сульфата (для понижения растворимости CaSО4 необходимо добавить ацетон или спирт). Для проведения опыта берут три пробирки; в одну из них добавляют соль бария, в другую - соль кальция, в третью - соль стронция. В каждую пробирку добавляют серную кислоту:
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4¯ + 2НС1 SrCl2 + H2SO4 =SrSO4¯ + 2НС1 CaCl2 + H2SO4 = CaSO4¯ + 2HC1
Осадок кальция сульфата выпадает только в присутствии спирта или ацетона. В отличие от BaSO4 и SrSO4 растворимость кальция сульфата в значительной степени повышается в присутствии аммония сульфата. При этом образуется очень неустойчивая комплексная соль состава (NH4)2[Ca(SO4)2]: CaSO4 + (NH4)2SO4 = (NH4)2[Ca(SO4)2]
Отсюда следует, что если осаждение смеси катионов Ca2+, Sr2+, Ва2+ производить не серной кислотой, а избытком раствора (NH4)2SO4, то осаждение ионов кальция не происходит. Так как сульфаты бария, стронция не растворяются ни в кислотах, ни в щелочах, а между тем открытие (обнаружение) их ионов нужно проводить из раствора, необходимо уметь переводить сульфаты бария, стронция в такие состояния, которые могут быть в дальнейшем растворимы в кислоте. Этого можно достигнуть, переводя сульфаты в карбонаты.
Перевод сульфатов в карбонаты проводят следующим образом: к осадку, например, бария сульфата прибавляют насыщенный раствор натрия карбоната и кипятят, затем центрифугируют и центрифугат отбрасывают. Такую обработку проводят 5-8 раз. После этого осадок растворяют в уксусной кислоте. Если осадок растворяется почти полностью, это говорит о том, что бария сульфат переведен в карбонат. Реакции обнаружения катионов Ва2+ Кадия дихромат К2Сr2O7 образует с ионами бария и стронция осадки - хроматы бария ВаCrO4, стронция SrCrO4 желтого цвета. Причиной того, что выпадает не бихромат, а бария хромат, например, является следующее: в растворе К2Сr2O7 наряду с ионами Cr2O72- образуются и ионы CrO42-: Cr2O72- + Н2O ↔ 2HCrO4- ↔ 2H+ + CrO42-
Концентрация ионов CrO42- достаточна для того, чтобы KS(ВаCrO4) оказывалось превышенным раньше, чем достигается Ks(BaCr2O7). Уравнение данной реакции приведено в общем виде: 2BaCl2 + К2Cr2O7 + H2O = 2BaCrO4¯ + 2KC1 + 2HCl
Желтый осадок бария хромата растворим в минеральных кислотах (кислотах НСI, НNО3), но нерастворим в уксусной кислоте. Выполнение опыта: к 2-3 каплям раствора соли бария добавляют 3-5 капли натрия ацетата и 1-2 капли калия дихромата. Так как осадок ВаCгO4 растворим в сильных кислотах, а при образовании осадка образуется сильная кислота (см. уравнение реакции), то для полного осаждения нужно заменить сильную соляную кислоту уксусной. Для этого добавляют в раствор 3-5 капель ацетата натрия: НС1 + CH3COONa = СН3СООН + NaCI
Уравнение реакции осаждения калия дихроматом в этом случае будет следующим: 2BaCl2 +К2Сr2O7 +Н2O+2CH3COONa = 2BaCrO4¯ +2KC1+CH3СООН + 2NaCI
Второй катион III группы - ион Са2+ осадка с дихроматом не дает (в чем необходимо убедиться на опыте и поэтому реакция с калия дихроматом является не только реакцией обнаружения иона бария, но применяется для отделения ионов бария от ионов кальция). Реакции обнаружения катионов Ca2+ 1. Аммония оксалат - (NH4)2C2O4 с ионами кальция образует белый кристаллический осадок кальция оксалата: CaCl2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4¯ + 2NH4C1
Осадок не растворяется в уксусной кислоте, но растворяется в минеральных кислотах (НСI, НNО3).
Ионы бария, стронция дают с аммония оксалатом тоже белый кристаллический осадок, растворимый не только в минеральных кислотах, но и в уксусной кислоте. Ив этого следует, что обнаружить ион кальция с помощью оксалат-иона можно лишь в отсутствии ионов бария. Выполнение опыта: к 2-3 каплям солей кальция, бария, стронция добавляют по 1-2 капли аммония оксалата. Убеждаются в нерастворимости кальция оксалата в уксусной кислоте и в растворимости оксалата бария и стронция в ней. Проверяют растворимость оксалатов кальция, бария и стронция в минеральных кислотах. 2. Калия гексацианоферрат (II) - К4[Fе(СN)6] в присутствии катионов аммония образует при нагревании белый кристаллический осадок двойной соли кальцияаммония гексацианоферрата (II): CaCl2 + К4[Fe(СN)6] + 2NH4C1 = Са(NН4)2[Fе(СN)6]¯ + 4КС1 Выполнение опыта: к раствору, содержащему катионы кальция, приливают небольшое количество растворов К4[Fe(СN)6] и NH4C1, затем нагревают до кипения. Однако указанная реакция недостаточно чувствительна; кроме того, катионы бария при высокой их концентрации с калия гексацианоферратом (II) также образуют аналогичный осадок. Все катионы остальных аналитических групп (за исключением первой) также образуют осадки с этим реактивом. Поэтому указанная реакция для обнаружения Са2+ широкого применения в химическом анализе не имеет. Реакции обнаружения катионов Sr2+ 1. Карбонат аммония (NН4)2СО3 при взаимодействии с растворами солей стронция осаждает карбонат стронция, осадок белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах с выделением диоксида углерода: Sr2+ + (NH4)2СО3 ® SrCO3¯ + 2NH4 SrCO3 + 2Н+ ® Sr2+ + CO2 + Н2O Выполнение опыта: 2 капли раствора соли стронция помещают в пробирку и прибавляют 2 капли раствора (NН4)2СО3. Испытывают растворимость образовавшегося осадка в соляной и уксусной кислотах. 2. Насыщенный раствор гипса CaSO4·2H2O (гипсовая вода) образует с ионами Sr2+ белый осадок стронция сульфата: r2+ + SO42+ ® SrSO4¯ Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только небольшую муть, появляющуюся не сразу из-за образования перенасыщенного раствора. Появление осадка ускоряют нагреванием.
Реакция служит для обнаружения Sr2+ только в отсутствии Ва2+, который с гипсовой водой дает муть сульфата бария, появляющуюся сразу, т.к. растворимость BaSO4 меньше растворимости SrSO4(Ks(SrSO4) = 2,8·10-7; Ks(BaSO4) = 1,1·10-7). Гипсовая вода не образует осадков с растворами содей кальция ни на холоду, ни при нагревании. Этим ион Са2+ отличается от ионов Ва2+ и Sr2+. Выполнение опыта: в первую пробирку 2 капли раствора соли Sr2+. во вторую - 2 капли раствора соли Ва2+. Прибавляют в каждую пробирку по 2 капли раствора гипсовой воды. Содержимое первой пробирки подогревают на водяной бане.
Дата добавления: 2015-06-30; Просмотров: 1449; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |