Анализ смеси катионов IV, V и VI аналитических групп

Открытие иона кобальта

Открытие иона меди

Открытие иона никеля

Открытие иона калия

Внешний вид

V и VI аналитических групп

Анализ раствора смеси катионов

Так как соли катионов пятой группы окрашены, то по окраске раствора смеси можно предположить о наличии тех или иных ионов пятой группы. Катионы шестой группы бесцветны.

Анализ смеси производится дробным методом.

22.2. Открытие и отделение иона NH₄⁺

В отдельной пробе (2-3 капли задачи) открыть катион аммония в газовой камере реакциями со щёлочью и реактивом Несслера. Сделать вывод.

Если открыт ион NH₄⁺, то его необходимо удалить, так как он мешает открытию иона К⁺. Для удаления иона аммония пользуются летучестью солей аммония при нагревании в щелочной среде.

Обнаружить ион калия мешают катионы тяжёлых металлов: Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺. Поэтому их нужно сначала отделить.

Для этого к 5-6 каплям анализируемой смеси добавить один шпатель сухой соды Na₂CO₃, смесь, перемешивая, нагревать 6-10 минут. При этой операции катионы пятой группы переходят в осадок (1) в виде гидроксокарбонатов, а ион NH₄⁺ удаляется в виде NH₃. В растворе (1), после центрифугирования, открывают ион калия реакцией с гексанитрокобальтатом (III) натрия (после доведения рН раствора до 4 или 5 путём добавления СН₃СООН). Для ускорения выпадения осадка реакционную смесь нужно нагреть. Образование жёлтого осадка K₂Na[Co(NO₂)₆] свидетельствует о присутствии иона К⁺.

Капельной реакцией с диметилглиоксимом открыть катион никеля. Ярко-розовое окрашивание свидетельствует о наличии иона никеля.

В отдельной пробе открыть ион меди (II) реакцией с гексацианоферратом (II) калия. Образование красно-коричневого осадка (напоминающего шоколад) говорит о присутствии катиона меди.

Если открыт ион меди (II), то его присутствие будет мешать обнаружению иона кобальта. Поэтому к 2-3 каплям анализируемой смеси добавить 4 капли изоамилового спирта, затем сухой KSCN. В присутствии чёрного осадка Cu(SCN)₂ не виден синий комплекс кобальта K₂[Co(SCN)₄]. Чтобы избавиться от чёрного цвета, нужно добавить несколько кристалликов сухого Na₂SO₃, пробирку встряхнуть. Появление синего кольца свидетельствует о присутствии катиона Со²⁺.

По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.

Получив задачу, обратить внимание на окраску раствора, наличие осадка, рН раствора и сделать соответствующие предварительные выводы. Небольшую часть задачи оставить для повторения реакций обнаружения некоторых катионов. В процессе разделения катионов на группы нужно пробирки снабжать соответствующими этикетками.

Анализируемая смесь включает

Сu²⁺; Co²⁺; Ni²⁺; K⁺; NH₄⁺

Сu²⁺ + [Fe(CN)₆]→ Cu[Fe(CN)₆]↓

K⁺

NH₄⁺

реакции Na₂CO₃ сухой;

с реактивом Несслера t⁰

и NаOH р-р Ni²⁺ + диметилглиоксим +NH₃ /пары/

в газовой камере /капельная реакция/

осадок 1 раствор 1

(СuOH)₂CO₃↓

(CoOH)₂CO₃↓ CH₃COOH Co²⁺ + изоамиловый спирт

(NiOH)₂CO₃↓ pH≈4-5 KSCN

Na₃[Co(NO₂)₆]

t⁰

K₂Na[Co(NO₂)₆] [Co(SCN)₄]^2-

Схема анализа смеси катионов V и VI аналитических групп

23.1. Дробное обнаружение некоторых катионов.

23.1.1. Открытие Bi³⁺.

Наличие в задаче осадка свидетельствует о присутствии иона Bi³⁺, который в результате гидролиза образует осадок хлористого висмута BiOCl↓ белого цвета. Задачу центрифугировать – отделить раствор 1 от осадка 1. В осадке 1 после растворения в HNO₃ (2н) двумя способами открыть катион Bi³⁺.

23.1.2. Открыть ион аммония NH₄⁺ согласно 21.2.

23.1.3. Открыть ион калия следующим образом: к пяти каплям исходного раствора прибавить сухой соли Na₂СO₃ до рН > 7, перемешать палочкой, нагреть, центрифугировать (в осадке остаются все катионы, кроме шестой группы). Центрифугат подкислить уксусной кислотой до рН < 7 и в случае отсутствия иона аммония открыть К⁺ согласно 21.1. Если ион NH₄⁺ был открыт, то до подкисления CH₃COOH центрифугат нужно прокипятить для удаления аммиака, а затем подкислить уксусной кислотой и открыть ион калия.

23.1.4. Открыть ион Mn²⁺ капельной реакцией с бензидином. Реактивы наносить в следующей последовательности:

испытуемый раствор

NH₃(2-3 мин)

NH₄Cl

бензидин

синее или зеленое окрашивание.

Аммиак нужен, чтобы создать щелочную среду, а NH₄Cl – для того, чтобы связать ион кобальта в комплекс.

23.1.5. Открыть ион Fe²⁺: к трем каплям исходного раствора (рН=2-3) добавить K₃[Fe(CN)₆]. Выпадение синего осадка говорит о наличии иона Fe²⁺. В присутствии ионов Mn²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ осадок может иметь не синий, а зеленый цвет, так как все эти ионы образуют осадки от желтого до бурого цвета. При встряхивании пробирки заметны крупицы синего осадка.

23.1.6. Обнаружение Cu²⁺

2-3 капли задачи подкислить разбавленной H₂SO₄ до рН ≤ 7 и прилить 2-3 капли K₄[Fe(CN)₆].

23.1.7. Открыть Fe³⁺ и Со²⁺: к трем каплям задачи (рН < 7) прилить изоамиловый спирт и прибавить сухой роданид калия (KSCN), встряхнуть. Окрашивание верхнего слоя в синий цвет указывает на наличие иона Co²⁺. Однако в присутствии ионов Fe³⁺ и Сu²⁺ реакция осложняется появлением красной (Fe(SCN)₃) и черной (Cu(SCN)₂) окрасок. Обесцвечивание красной окраски осуществляется прибавлением сухого NaF (встряхивать); удаление черной окраски - прибавлением сухого Na₂SO₃(встряхивать). В первом случае образуется бесцветный устойчивый комплекс [FeF₆]^3-, а во втором случае роданид двухвалентной меди восстанавливается до бесцветного CuSCN.

На этом основании можно сделать вывод о наличии или отсутствии ионов Fe³⁺ и Сu²⁺ (открытие таким методом меди (II) ненадежно).

34.1.8. Открыть ион Ni²⁺ капельной реакцией согласно 18.3. В отсутствие никеля можно открыть ион меди в исходном растворе добавлением избытка аммиака. Появление сине-фиолетового окрашивания подтверждает наличие Cu (II).

23.2. Систематический ход анализа.

23.2.1. Обнаружение Mg²⁺

К раствору 1 добавить ложечку сухого NH₄Cl, NH₄OH, H₂O₂, перемешать, нагреть, центрифугировать. В полученном центрифугате открыть ион Mg²⁺ действием Na₂HPO₄. Появление мути или осадка MgNH₄PO₄ говорит о наличии Mg²⁺.

По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.

Дата добавления: 2015-06-04