Занятие 8 . Анализ смеси катионов IV-VI аналитических групп

VI аналитической группы

Цель: Ознакомить студентов с проведением системати­ческого анализа смеси катионов IV-VI аналитических групп и подгото­вить к самосто­ятельному выполнению систематического анализа смесей катионов.

Задачи: Приобретение студентами умений и навыков по вы­полнению систематического анализа смесей катионов IV - VI аналитичес­ких групп.

Систематический ход анализа смеси катионов

IV - VI аналитических групп

Систематический ход открытия катионов групп щелочей основан на различном отношении их к растворам щелочей и аммиака. Следует иметь в виду, что в составе катионов четвертой, пятой и шестой групп имеется ряд таких катионов, которые могут быть отнесены к различным группам.

Так, например, гидроксид цинка обладает ярко выраженными амфотерными свойствами, однако, Zn²⁺ легко переходит в раствор и под действием аммиака, т.к. цинк является, в тоже время, и хорошим комплексообразователем аммиакатов. Следовательно, катионы цинка могут быть отнесены как к четвертой, так и шестой аналитической группе.

Точно также по свойствам гидроксидов сурьмы катионы ее могут быть отнесены и к четверной и к пятой аналитическим группа, т.к. свежеосажденный гидроксид сурьмы, особенно трехвалентный хорошо растворяется в едкой щелочи.

Катионы кобальта и двухвалентной ртути могут быть отнесены и к пятой, и к шестой группам, т.к. при действии избытком NH₄OH (без добавления к раствору NH₄CI или NH₄NO₃) эти катионы в растворимые комплексные соли практически не переходят.

Таким образом, в зависимости от последовательности обработки раствора, состоящего из смеси катионов IV – VI аналитических групп щелочами и раствором аммиака, а также в зависимости от концентрации последних и условий обработки ими этого раствора, можно получить различные результаты отдельных групп тех или иных катионов. Так, например:

1) если на анализируемый раствор смеси катионов IV - VI групп действовать избытком разбавленного раствора NH₄OH, то в осадок при этом перейдут все катионы четвертой-шестой групп, за исключение катионов Cd²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ и, при наличии в растворе катионов Cr³⁺, часть катионов цинка. Если в растворе отсутствуют ионы Cr³⁺, то цинк полностью перейдет в растворимые аммиакаты.

2) если анализируемый раствор обработать 2-3-х кратными объемами концентрированного NH₄OH, то в растворе, кроме того, окажутся и катионы Hg²⁺ и Co²⁺, т.е. катионы шестой группы и Zn²⁺.

3) если анализируемый раствор обработать при нагревании раствором карбоната калия или натрия в присутствии Н₂О₂, то все катионы при этом перейдут в осадок, за исключением хрома и мышьяка, которые окажутся в растворе в виде CrO₄^2- и AsO₄^3-.

4) при обработке раствора едкой щелочью в присутствии Н₂О₂ в растворе останутся только катионы четвертой группы.

5) если обработку раствора производить едкой щелочью без Н₂О₂, то при совместном присутствии в растворе катионов Cr³⁺ и Zn²⁺, они в эквивалентом соотношении перейдут в осадок (процесс соосаждения), а раствор будет содержать только AsO₄^3-, AIO₂^-, SnO₃^2-, SbO₂^- и избыточную часть CrO₂^- или соответственно ZnO₂^2-.

6) если анализируемый раствор разбавить в 3-4 раза водой, то из него частично выпадут в осадок гидроксиды олова, сурьмы, висмута (гидролиз). Аналогичная обработка раствора в азотнокислой среде осаждает из него только гидроксид сурьмы.

Следовательно, в зависимости от той или иной обработки анализируемого раствора аммиаком, карбонатом натрия или калия, едкой щелочью и водой можно по-разному составить схему систематического хода анализа, т.е. схему последовательности их выделения и открытия.

ПРИМЕЧАНИЕ: данный для анализа раствор может содержать осадок. При этом следует иметь в виду:

1. Если осадок черного цвета, то он может состоять из гидроксидов олова, висмута и сурьмы, получающихся в результате гидролиза солей этих металлов. Кроме того, в осадке могут содержаться гидроксиды и других металлов, образующиеся в результате взаимодействия катионов четвертой-шестой группы с продуктами гидролиза солей мышьяковой или мышьяковистой кислот, которые могут присутствовать в растворе.

В таком случае к анализируемому раствору приливают небольшое количество азотной кислоты, в течение 2-3 минут нагревают до кипения. При этом все гидроксиды, за исключением гидроксида сурьмы и незначительной части гидроксида олова переходят в раствор. Если осадок при этом полностью не растворяется, его тщательно промывают разбавленной HNO₃ и проверяют на катионы сурьмы «окуриванием» сероводородом или обливанием сероводородной водой.

2. Если в данном для анализа растворе после добавления к нему HNO₃ и последующего 2-3 минутного нагревания остается черный или темно-серый осадок, это означает, что возможно присутствие оксидов сурьмы.

Анализируемый раствор (может содержать осадок) Предварительно открывают катионы сурьмы и Fe^2+. Если раствор содержит осадок, то к нему, не отфильтровывая, приливают 1/4-1/5 объема 2н раствора HNO3 и нагревают до кипения. Если при этом осадок полностью не растворяется, его отфильтровывают и анализируют отдельно на катионы сурьмы, висмута и двухвалентной ртути. Освобожденный от осадка раствор (или первоначальный раствор, если в нем не было осадка) нейтрализуют щелочью, приливают 1-1,5-кратный объем этой же щелочи, 0,5-1,0 мл Н2О2, кипятят 1-2 минуты и фильтруют.
Фильтрат 1: щелочной раствор AsO4^3-, AIO2^-, SnO3^2-, CrO4^2-, ZnO2^2-. Нейтрализуют соляной кислотой (до появления осадка), приливают раствор Na2CO3 и фильтруют	Осадок 1: гидроксиды катионов V-VI групп. Растворяют в HNO3 при нагревании, затем, после охлаждения, разбавляют вдвойне водой. При этом выпадает осадок Sb2O5 ∙ nH2O, который отфильтровывают и на фильтре проверяют на ионы сурьмы «окуриванием» H2S. К фильтрату приливают 3-4 объема конц. NH4OH, слегка нагревают и фильтруют.
Фильтрат 2: CrO4^2- и AsO4^3 В отдельных порциях открывают: Ионы CrO4^2- - дальнейшим окислением до CrO5 (H2CrO6) Ионы AsO4^3-: а) H2S (в солянокислой среде) б) молибденовой жидкостью (в азотнокислой среде)	Осадок 2: AI(OH)3, Sn(OH)4, Zn2(OH)2CO3 Растворяют в HCI. Открытие катионов Zn^2+, AI^3+, Sn^4+ проводят по схеме анализа катионов IV аналитической группы	Фильтрат 3: аммиакаты катионов VI группы. Раствор упаривают (для удаления NH3) и нейтрализуют HCI. Если при этом образуется осадок (возможно образование меркураммония) его отфильтровывают, растворяют в конц. HNO3 и проверяют на Hg^2+ любой характерной реакцией	Осадок 3: гидроксиды V группы (без сурьмы). Смывают осадок в пробирку, приливают Н2О2 и слегка нагревают. При этом Mn(OH)2 окисляется до MnO2, а Fe(OH)2 - до Fe(OH)3. Приливают небольшое количество NH4OH, равный объем NH4CI и фильтруют
Фильтрат 4: MgCI2 Открывают ионы Mg^2+ раствором Na2HPO4	Осадок 4: MnO2, Fe(OH)3, Bi(OH)3 – делят на две части. Первую часть растворяют в HCI и из раствора открывают ионы Fe^3+, Bi^3+. Вторую часть растворяют в HNO3 и из раствора открывают Mn^2+ окислением его до MnO4^-

Дата добавления: 2015-06-30