Вивчення реакцій катіонів третьої та четвертої аналітичної групи

Лабораторна робота № 8.

Дія сульфатів.

Дія карбонатів.

Дія розчину аміаку.

Катіони срібла утворюють з розчином аміаку осад гідроксиду срібла білого кольору, який швидко буріє, тому що гідроксид переходить в оксид. Осад розчинний в надлишку аміаку:

Ag⁺ + NH₄OH + AgOH↓ + NH₄⁺

2AgOH↓ = Ag₂O↓ + H₂O

Ag₂O↓ + 4NH₃ + H₂O = 2[Ag(NH₃)₂]⁺ + 2OH-

У кислому середовищі аміачний комплекс срібла руйнується:

[Ag(NH₃)₂]⁺ + 2H⁺ = Ag⁺ + 2NH₄⁺

Також він руйнується під дією йодид-іонів з утворенням осаду йодиду срібла:

[Ag(NH₃)₂]⁺ + I^- = AgI↓+ 2NH₃

Катіони ртуті (І) з розчином аміаку утворюють аміачний комплекс ртуті (ІІ) та металічну ртуть.

Дія хроматів. Катіони II аналітичної групи утворюють забарвлені осади при дії K₂CrO₄ чи Na₂CrO₄:

2Ag⁺ + CrO₄² = Ag₂CrO₄↓ цегляно-червоний;

Hg₂²⁺ + CrO₄² = Hg₂CrО₄↓ червоний;

Рb²⁺ + CrO₄² = PbCrO₄ ↓ жовтий.

Хромат срібла легко розчиняється в розчині аміаку:

Ag₂CrO₄↓+ 4NH₃ = 2[Ag(NH₃)₂]⁺ + CrO₄²

Осад хромату свинцю розчинний у гідроксидах калію та натрію:

PbCrO₄↓ + 4OH = [Pb(OH)₄]² + CrO₄²

Осади хроматів розчинні в азотній кислоті:

2Ag₂CrO₄↓+ 4HNO₃ = 4AgNO₃+ Н₂Cr₂O₇ + H₂O

Катіони срібла утворюють з карбонат-аніонами білий осад:

2Ag⁺ + CO₃² = Ag₂CO₃↓

Карбонат срібла розчинний в азотній кислоті та розчині аміаку:

Ag₂CO₃↓+ 4NH₃ = 2[Ag(NH₃)₂]⁺ + CO₃²

Ag₂CO₃↓+ 2H⁺ = 2Ag⁺ + H₂O + CO₂↑

Катіони ртуті (І) утворюють з карбонат-аніонами жовтий осад:

Hg₂²⁺ + CO₃² = Hg₂CO₃↓

Карбонат ртуті (І) нестійкий і розкладається:

Hg₂CO₃↓ = HgO↓+ Hg↓ + CO₂↑

Катіони свинцю утворюють білий осад основної солі:

2Pb(NO₃)₂ + 3Na₂CO₃ + 2H₂O = (PbOH)₂CO₃↓ + 2NaHCO₃ + 4NaNO₃

2Pb²⁺ + 3CO₃² + 2H₂O = (PbOH)₂CO₃↓ + 2HCO₃

Осад основної солі свинцю розчинний в кислотах і лугах:

(PbOH)₂CO₃ ↓+ 4H⁺ = 2Pb²⁺ + CO₂ ↑+ 3H₂O

(PbOH)₂CO₃↓+ 6OH^- = 2[Pb(OH)₄]^2-+ CO₃^2-

Катіони ІІ аналітичної групи утворюють малорозчинні сполуки білого ко-льору:

2Ag⁺ + SO₄^2-= Ag₂SO₄↓

Hg₂²⁺ + SO₄^2-= Hg₂SO₄↓

Pb²⁺ + SO₄^2-= PbSO₄↓

Сульфат свинцю розчинний в лугах та 30% розчині оцтовокислого амонію:

PbSO₄↓ + 4OH- = [Pb(OH)₄]^2-+ SO₄^2-

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

Цю особливість використовують у систематичному ході аналізу катіонів І – VI аналітичних груп.

Мета роботи:

Теоретичні питання:

КАТІОНИ ТРЕТЬОЇ АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

До ІІІ аналітичної групи катіонів відносяться катіони лужноземельних ме-талів: Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, що належать до головної підгрупи другої групи періодич-ної системи Д.І. Менделєєва. Більшість солей цих катіонів малорозчинні: суль-фати, карбонати, хромати, оксалати, фосфати. Для катіонів ІІІ аналітичної групи реакції окислення-відновлення не характерні, вони мають постійний ступінь окислення. Катіони цієї аналітичної групи не мають забарвлення, більшість їх солей безбарвні. Забарвлені сполуки катіони ІІІ аналітичної групи утворюються лише із забарвленими аніонами, наприклад: жовтий колір BaCrO₄ обумовлений відповідним забарвленням іонів CrO₄².

Груповим реагентом на катіони ІІІ аналітичної групи є розчин сірчаної ки-слоти. Для забезпечення повного осадження BaSO₄, SrSO₄ і СaSO₄ у розчин до-дають етиловий спирт. Катіони ІV – VI аналітичних груп сірчаною кислотою не осаджуються.

РЕАКЦІЇ КАТІОНІВ ІІІ АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

1. Дія розчину сірчаної кислоти. Катіони Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ при дії розчину сірча-ної кислоти утворюють білі осади сульфатів:

Ba²⁺ + SO₄^2-= BaSO₄↓ ДР = 1,1·10^-10

Sr²⁺ + SO₄^2-= SrSO₄↓ ДР = 3,2·10^-7

Ca²⁺ + SO₄^2-= CaSO₄↓ ДР = 2,5·10^-5

Розчинність сульфатів стронцію і кальцію досить висока, тому для зниження їх розчинності при дії групового реагенту в розчин додають етиловий спирт. Суль-фати не розчиняються в кислотах та лугах. СaSO₄ розчинний в концентрованих розчинах (NH₄)₂SO₄ :

СaSO₄ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]

СaSO₄ + SO₄² = [Ca(SO₄)₂]²

Ця властивість використовується для відділення іонів Ca²⁺ від Sr²⁺ при їх одноча-сній присутності.

2. Дія гіпсової води. Гіпсова вода (насичений розчин СaSO₄) осаджує іони Ba²⁺ і Sr²⁺ у вигляді сульфатів:

BaCl₂ + СaSO₄ = BaSO₄↓ + CaCl₂

SrCl₂ + СaSO₄ = SrSO₄↓ + CaCl₂

Добуток розчинності ВaSO₄ малий, тому осад випадає швидко. Осад SrSO₄.утворюється повільно у вигляді помутніння розчину, бо добуток розчин-ності SrSO₄, більший, ніж добуток розчинності ВаSO₄, а відповідно і розчинність SrSO₄ більша.

3. Дія карбонатів. Карбонат-аніони осаджують іони Ba²⁺ , Sr²⁺, Ca²⁺ у вигляді білих кристалічних осадів:

Ba²⁺ + CO₃² = BaCO₃↓ ДР = 4,0·10^-10

Sr²⁺ + CO₃^2-= SrCO₃↓ ДР = 1,1·10 ^-10

Ca²⁺ + CO₃^2-= CaCO₃↓ ДР = 3,8·10^-9

Осади розчинні в мінеральних кислотах (HCl, HNO₃) та оцтовій кислоті, напри-клад:

BaCO₃ + 2H⁺ = Ba²⁺ + H₂O + CO₂↑

BaCO₃ + 2CH₃COOH = Ba²⁺ + 2CH₃COO^-+ H₂O + CO₂↑

4. Дія хроматів. Хромат-аніони утворюють з іонами Ba²⁺ та Sr²⁺ жовті осади:

Ba²⁺ +СrO₄^2-= BaCrO₄↓ ДР =1,2·10^-10

Sr²⁺ + СrO₄^2-= SrСrO₄↓ ДР =3,6·10^-5

Вони розчинні в сильних кислотах (HCl, HNO₃)

2BaCrO₄ + 2H⁺ = 2Ba²⁺ + Cr₂O₇²+ H₂O

Хромат стронцію на відміну від хромату барію розчинний в оцтовій кислоті. Ця різниця у властивостях хроматів використовується для знаходження і відділення іонів Ва²⁺. У присутності іонів Ca²⁺, Sr²⁺ та Ва²⁺ в оцтовокислому середовищі при дії розчину K₂CrO₄ утворюється осад тільки BaCrO_4.

5. Дія оксалатів. Оксалат-іони (солі щавлевої кислоти H₂C₂O₄) утворюють білі кристалічні осади:

Ba²⁺ + C₂O₄^2-= BaC₂O₄↓ ДР = 1,1·10^-7

Sr²⁺ + C₂O₄^2-= SrC₂O₄↓ ДР = 1,6·10^-7

Ca²⁺+ C₂O₄^2-= CaC₂O₄↓ ДР = 2,3·10^-9

Осади розчинні в сильних кислотах, але не розчинні в розбавленій оцтовій кис-лоті:

BaC₂O₄ + 2H⁺ = Ba²⁺ + H₂C₂O₄

Цю реакцію можна використовувати для відкриття іонів кальцію, заважають іони барію та стронцію.

6. Реакція забарвлення полум’я. Солі барію забарвлюють безбарвне полум’я газового пальника в жовто-зелений колір; а солі стронцію та кальцію – у червоний.

7. Мікрокристалоскопічна реакція на Ca²⁺. Іони кальцію з розчином сірчаної кислоти утворюють характерні кристали гіпсу CaSO₄·2H₂O. Під мікроскопом вони легко відрізняються від маленьких кристаликів ВaSO₄ та SrSO₄. Таке дослідження дозволяє відкрити кальцій у присутності стронцію та барію.

8. Дія родизонату натрію. З катіонами ІІІ аналітичної групи родизонат натрію утворює забарвлені сполуки у різних умовах, що дозволяє виявляти іони кальцію, стронцію і барію без попереднього їх розділення.

З іонами кальцію у лужному середовищі (NaOH) родизонат натрію утворює осад основного родизонату кальцію фіолетового кольору. Чутливість реакції 1мкг.

Дата добавления: 2017-01-14