Якісний аналіз неорганічних катіонів 2 страница

Ця реакція застосовується для виявлення іонів Мn²⁺ в присутності катіонів II і III аналітичних груп. Реакцію проводять крапельним методом.

Виконання реакції На смужку фільтрувального паперу наносять краплю розчину аміакату срібла і 1-2 краплі досліджуваного розчину. В присутності іонів Мn²⁺ пляма забарвлюється в коричневий колір.

Оскільки аміакат срібла на фільтрувальному папері частково відновлюється і у відсутності іонів Мn²⁺ і тому можна помилково виявити іони Мn²⁺, то слід проводити паралельний дослід з розчином, в якому іони Мn²⁺ відсутні. Якщо пляма з розчином, що досліджується, виявиться більш інтенсивно забарвленою, ніж пляма паралельного досліду, значить, іони Мn²⁺ в розчині присутні.

Окиснення іонів Мп²⁺ в кислому середовищі Іони Мn²⁺ в кислому середовищі можуть окислюватися до МnО(ОН)₂ і до МnО₄^- - іонів. При дії таких окисників як КClO₃ і КBrO₃ окиснення проходить до МnО(ОН)₂:

Реакція окиснення іонів Мn²⁺ за допомогою калій бромату застосовується в якісному аналізі для відокремлення іонів Мn²⁺ від інших катіонів II аналітичної групи.

Виконання реакції. До 5-7 крапель розчину, що досліджується, добавляють 5 - 7 крапель концентрованої азотної кислоти і декілька кристаликів сухої солі КВrО₃, суміш нагрівають до кипіння і кип’ятять 3-5 хвилин. Після охолодження осад МnО(ОН)₂ відокремлюють центрифугуванням, а розчин використовують для виявлення інших катіонів І підгрупи II аналітичної групи.

Окиснення іонів Мп²⁺ дією свинець діоксиду РbО₂- Іони Мn²⁺ окиснюються в кислому середовищі до МnО₄^--іонів, які мають малиново-фіолетове забарвлення. Кращим окисником для цієї реакції є свинець діоксид РbО₂:

Виконання реакції. В пробірку вміщують трохи (0,2 г) сухого РbО₂, добавляють 10 - 15 крапель концентрованої HNOз і слідові кількості розчину, що досліджується. Для цього кінчик скляної палички змочують розчином, що досліджується, і цей кінчик умочують у розчин HNOз в пробірці. Суміш в пробірці нагрівають до кипіння і кип’ятять 2 - 3 хвилини. Після осідання осаду РbО₂ розчин забарвлюється в малиново-фіолетовий колір, якщо в ньому присутні іони Мn²⁺.

Окиснення іонів Мп²⁺ дією амоній персульфату (NН₄)₂S₂О₈. Амоній персульфат (NН₄)₂S₂О₈ в присутності іонів Аg⁺ як каталізатора окиснює іони Мn²⁺ до МnО₄^-. Розчин забарвлюється в малиново-фіолетовий колір:

Виконання реакції У пробірку вміщують 2-3 кристалики (NН₄)₂S₂О₈ (або 1,0 мл 50% його розчину), добавляють 0,5 мл 2 н. розчину HNO₃ і 2-3 краплі 0,1 н. АgNO₃. Суміш нагрівають (не кип’ятять), у гарячий розчин занурюють скляну паличку, змочену досліджуваним розчином, і нагрівають до 50-70°С пробірку протягом 1-2 хвилин. В присутності Мn²⁺-іонів розчин забарвлюється в малиново-фіолетовий колір.

Виявлення іонів Мп²⁺ за допомогою бензидину.

Бензидин в кислому середовищі в присутності окисників, в тому числі і МnО(ОН)₂, окиснюється в бензидинову синь.

Виявленню іонів Мn²⁺ за цією реакцією заважають іони Аg⁺, Ві³⁺ і окисники.

Виконання реакції. На смужку фільтрувального паперу наносять краплю розчину, що досліджується, на цю краплю добавляють 2 - 3 краплі розчину лугу. При цьому утворюється гідроксид марганцю Мn(ОН)₂. Через 3 - 5 хвилин на пляму наносять 1 краплю оцтовокислого розчину бензидину. В присутності марганцю пляма синіє.

Дія калій гексаціаноферату (II) К₄[FeCN)₆]. В присутності іонів NH₄⁺ калій гексаніаноферат (II) утворює з іонами Са²⁺ білий осад КNН₄Са[Fе(СN)₆] або (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆]:

Осад не розчиняється в оцтовій кислоті. Реакцію слід виконувати при рН>7,0. Реакції не заважають іони Sr²⁺.

Виконання реакції. До 2 - 3 крапель розчину в пробірці добавляють декілька крапель аміачно-амонійного буферного розчину і 2 - 3 краплі К₄[Fе(СN)₆]. Пробірку з розчином нагрівають до кипіння. При наявності іонів Са²⁺ випадає білий осад.

Реакція забарвлення полум’я. Леткі солі барію, стронцію і кальцію забарвлюють полум’я в жовто-зелений, карміновочервоний і червоний колір відповідно.

Реакції іонів Fе²⁺, Al³⁺

Реакції іонів Fе²⁺

а) Дія калій гексаціанофорату (III) К₃[Fе(CN)₆] Іони Fе²⁺ утворюють з гексаціанофератом (ІІІ)-іонами осад темно-синього кольору, так звану турнбулеву синь Fе₃[Fе(СN)₆]₂.

Ця реакція є характерною для виявлення іонів Fе²⁺:

Осад не розчинюється в кислотах, але розкладається лугами, в результаті чого утворюється Fе(ОН)₂.

б) Окиснення Fе²⁺ до Fе³⁺. В той час, як іони Fе³⁺ проявляють властивості слабого окисника, іони Fе²⁺ легко окиснюються багатьма окисниками. Для переведення Fе²⁺ в Fе³⁺ частіше за інші окисники застосовується азотна кислота при нагріванні:

Реакції іонів Аl³⁺

Дія NН₄ОН А1³⁺-іони при взаємодії з розчином NН₄ОН утворюють малорозчинний гідроксид алюмінію А1(ОН)_з білого кольору: А1(ОН)_з розчиняється у надлишку лугів з утворенням

комплексного гексагідроксоалюміната (II) - іону [А1(ОН)₆]^3-.

При кип’ятінні лужного розчину [А1(ОН)₆]^3-; в який введено високу концентрацію NH₄⁺-іонів (насичений розчин солі амонію), випадає білий аморфний осад А1(ОН)₃:

Ця реакція часто використовується для виявлення іонів А1³⁺.

Реакція іонів Аl³⁺ з алізарином S та алюмінатом. - Іони АІ³⁺ з алізарином S (натрієвою сіллю 1,2-діокснантрахінон-3-сульфокислоти) утворюють внутрішньокомплексну сполуку червоного кольору, яка не розкладається в оцтовій кислоті: А1(ОН)[С₁₄H₅O₃(OH)₂SO₃Na]₂. Іони Fе³⁺, Вi³⁺, Сu²⁺ заважають реакції, оскільки вони теж утворюють забарвленні осади.

За цією реакцією іони АІ³⁺ виявляють в слабкокислому середовищі при рН=4,2-4,6. В таких умовах алізарин S має жовтий колір. У лужному середовищі реактив має фіолетове забарвлення, маскує при цьому червоний колір алізаринату алюмінію і заважає виявленню іонів АІ³⁺.

Виконання реакції. До 3-5 крапель розчину, в якому виявляють іони А1³⁺, добавляють 2 н. розчин NаОН до сильно лужної реакції. Якщо випадає осад, його відокремлюють центрифугуванням. До прозорого центрифугату додають 2-4 краплі 0,2% розчину алізарину S при цьому розчин забарвлюється у фіолетовий колір, і окремими краплями - 2 н. розчин оцтової кислоти до зникнення фіолетового забарвлення. Поява червоного осаду або червоного забарвлення свідчить про наявність в розчині іонів АІ³⁺.

Реакцію можна виконати краплинним способом. Для цього на смужку фільтрувального паперу наносять краплю розчину K₄[Fe(CN)₆] і в центр утвореної плями вносять краплю розчину, в якому виявляють іони А1³⁺. При цьому всі катіони II, III і V аналітичних груп, які можуть заважати виявленню іонів Аl³⁺, осаджуються у вигляді малорозчинних гексаціанофератів і залишаються в центрі плями, тоді як іони А1³⁺ дифундують на периферію плями.

Після цього пляму обробляють аміаком; тримаючи папір з плямою над отвором склянки з розчином аміаку і змочують зовнішню зону плями розчином алізарину S. Потім знову обробляють пляму газоподібним аміаком. Папір з плямою висушують і зовнішню зону плями змочують розчином оцтової кислоти. Поява рожевого кільця на зовнішній зоні плями свідчить про наявність в розчині іонів А1³⁺.

Алюмінон-амонійна сіль ауринтрикарбонової кислоти:

утворює з іонами А1³⁺комплексну сполуку червоного кольору.

Виконання реакції. До 2-3 крапель розчину добавляють 2-3 краплі оцтової кислоти, 2-4 краплі 0,1% розчину алюмінону, нагрівають, добавляють розчин NH₄ОН до запаху і 2-3 краплі 2М розчину (NН₄)₂СОз. У присутності іонів А1³⁺ випадає червоний осад або розчин забарвлюється в червоний колір.

Іони Fе³⁺, Вi³⁺, Сu²⁺ та деяких інших металів заважають, виявленню іонів алюмінію за цією реакцією. їх можна відокремити від іонів Аl³⁺ осадженням гідроксидів надлишком NаОН або КОН. Потім прозорий центрифугат, в якому знаходяться гідроксоалюмінат-іони [Аl(OН)₆]^3- підкислюють оцтовою кислотою і далі реакцію виявлення іонів Аl³⁺ виконують, як описано вище.

Реакції іонів Fe³⁺

Дія NH₄ОН на іони Fe³⁺, Вi³⁺. При взаємодії іонів Fе³⁺ і Ві³⁺ з розчином NH₄ОН утворюються осади коричневого гідроксиду заліза Fе(ОН)₃ і білого гідроксиду вісмуту Ві(ОН)з:

Осади розчиняються в кислотах, але не розчиняються в лугах і надлишку гідроксиду амонію

Дія гексаціаноферату (II і III) К₄Fе(СN)₆] і K₃[Fe(CN)₆]. Іони Fe³⁺ утворюють з калій гексаціанофератом (II) темно-синій осад Fe₄[Fe(CN)₆] так званої “берлінської лазурі”:

Ця реакція є характерною реакцією на іони Fе³⁺. Осад Fе₄[Fе(СN)₆]₃ не розчиняється в розведених мінеральних кислотах, але розчиняється при добавленні великого надлишку реактиву. При дії лугів осад розкладається з утворенням гідроксиду заліза (III):

Перебігу реакції заважають аніони, які утворюють з іонами Fе³⁺ більш стійкі комплексні сполуки: PO₄^3-, C₂O₄^2-, F^- тартрат-іони та інші.

Виконання реакції. До 2-3 крапель розчину в пробірці добавляють 2-3 краплі розчину К₄[Fе(СN)₆]. В присутності Fе³⁺-іонів утворюється осад синього кольору.

Реакція придатна для виявлення іонів Fе³⁺ в суміші катіонів всіх інших аналітичних груп.

Калій гексаціаноферат (III) К₃[Fе(СN)₆] утворює з іонами Fе³⁺ осад темно-коричневого кольору Fe[Fe(CN)₆]:

Дія амоній тіоціанату NH₄SCN(KSCN). Іони заліза Fе³⁺ з роданід-іонами утворюють комплексні сполуки інтенсивно-червоного кольору, в яких склад може змінюватися від Fе(SCN)²⁺ до [Fе(SCN)_б]^3- Реакцію виконують в кислому середовищі при рН=2. Виявленню іонів Fе³⁺ за допомогою тіоціанат-іонів заважають F^-, РО₄^3--іони, тартрати, які утворюють з іонами Fе³⁺ більш стійкі безбарвні сполуки, ніж комплекси заліза (III) з тіоціанат-іонами:

а також сильні окисники, які окиснюють SCN^- iони, і сильні відновники, які відновлюють іони Fе³⁺ до Fе²⁺-іонів.

Виконання реакції. До 2 - 3 крапель розчину добавляють 1 - 2 краплі хлороводневої кислоти і 3 - 4 краплі розчину (NН₄)SCN або КSCN. В присутності іонів Fе³⁺ розчин забарвлюється в інтенсивно червоний колір.

Реакції іонів Сr³⁺

Дія NH₄OH на іони Сr³⁺. Іони Сг³⁺ при взаємодії з розчином NН₄ОН утворюють малорозчинний гідроксид хрому Сг(ОН)₃ сіро-зеленого кольору.

Cr³⁺+3NH₄OH↔Cr(OH)₃↓+3NH₄⁺

Осад Сг(ОН)₃ розчиняється в кислотах і надлишку лугів:

Окиснення іонів Сr³⁺ до СrО₄^2- іонів в лужному середовищі. В лужному середовищі іони Сг³⁺ окиснюються до СгО₄^2_ при дії хлорної, бромної води або пероксиду водню:

Іони СгО₄^2_ жовтого кольору. Наявність іонів СrO₄²- можна підтвердити утворенням в кислому середовищі при дії пероксиду вод­ню надхромової кислоти Н₂СrO₆ синього кольору.

Виконання реакції. До 3 - 5 крапель розчину, в якому виявляють іони Сг³⁺, добавляють по краплям розчин NаОН чи КОН до сильнолужної реакції, 5 - 7 крапель 3% розчину Н₂О₂ і нагрівають розчин до кипіння. Поява жовтого забарвлення внаслідок утворення іону СгО₄^2- свідчить про присутність іонів Сr³⁺ в розчині.

Потім до 3-5 крапель розчину, одержаного після окиснення іонів Сr³⁺ до СrО₄^2-, добавляють по краплям НС1 або Н₂SО₄ до кислої реакції і 0,5 см³ амілового спирту, 5 - 7 крапель розчину Н₂О₂ і вміст пробірки збовтують. В присутності Сr₂О₇^2-_ іонів верхній шар амілового спирту забарвлюється в інтенсивно-синій колір внаслідок утворення легкорозчинної в ньому надхромової кислоти.

Окиснення іонів Сr³⁺ амоній або калій персульфатом (NH₄)₂S₂O₈ (K₂S₂O₈) відбувається в азотнокислому середовищі і в присутності нітрату срібла як каталізатора:

Виконання реакції. До 2 - 3 крапель розчину, в якому виявляють іони Сг³⁺, добавляють 3-5 крапель 2 н. HNО₃, 2 - 3 краплі 0,1 н. розчину АgNO₃ 5 - 7 крапель 50% розчину (NН₄)₂S₂О₈ і суміш нагрівають. В присутності іонів Сг³⁺ розчин забарвлюється в жовтий колір, внаслідок утворення Сг₂О₇^2- іонів. Якщо в розчині присутні іони Мn ⁺², то з’являється малиново-фіолетове забарвлення, яке обу­мовлене утворенням іонів МnО₄^-. Для їх розкладу, а значить і окиснення іонів Cr³⁺ перманганатом калію КМпО₄ відбувається в азотнокислому або сірчанокислому середовищі і у відсутності іонів Сl^-, бо останні окиснюються перманганатом і заважають перебігу реакції.

Виконання реакції. До 3 - 5 крапель розчину добавляють З краплі 2 н. розчину Н₂S0₄ або НN0₃, 1 мл 0,1 н. розчину КМnО₄ нагрівають протягом 3 - 5 хвилин. У присутності іонів Сг³⁺ розчин іабарвлюється в оранжевий колір. У частині розчину після охолодження виявляють іони Сг₂О₇^2- утворенням надхромової кислоти Н₂СrО₆.

Окиснення іонів розчином КМnО₄ в слабокислому середовищі супроводжується утворенням темно-бурого осаду МnО(ОН)₂:

Осад МпО(ОН)₂ відокремлюють від розчину центрифугуваням, а в розчині іони Сг₂О₇^2- іони виявляють дією Н₂О₂ в кислому середовищі і утворенням надхромової кислоти Н₂СrO₆.

Реакції осадження СrО₄^2-(Сr₂О₇^2-) іонів. З іонами Аg⁺, Hg²⁺, Рb²⁺ іони СгО₄^2- (Сг₂О₇^2-) утворюють малорозчинні хромати:

Осад Аg₂СгО₄ цеглисто-червоного кольору, розчиняється в HNО₃, і в NH₄OH:

Осад ВаCrO₄ жовтого кольору розчиняється в мінеральних кислотах, але не розчиняється в оцтовій кислоті.

Осад PbCrO₄ розчиняється в HNO₃ і лугах:

Виявлення іонів Сr³⁺ в присутності катіонів інших груп.

Бензидин окиснюється біхромат-іонами в кислому середовищі до бензидинової сині:

Виконання реакції. На годинникове скельце наносять краплю розчину, 2 краплі 3% розчину Н₂О₂, 2—3 краплі 6 н. NaОН. Суміш трохи нагрівають. Потім за допомогою капілярної трубочки обережно переносять розчин з осадом на фільтрувальний папір так, щоб осад утворювався на папері в місці дотику капіляра. Іони СrO₄² дифундують до периферії плями і навколо осаду утворюється кільце, в якому заходяться іони СгО₄². Кільце змочують оцтовим бензидином. В присутності СгО₄²- іонів навколо центра плями утворюється синє кільце. Утворення забарвлених перлів бури з солями хрому.

Н атрій тетраборат Na₂В₄О₇∙10Н₂О при сплавленні з сполуками хрому утворює забарвлені в смарагдово-зелений колір перли хромметаборату

Реакції іонів Вi³⁺

Дія біхромат-іонів на іони Вi³⁺(К₂Сr₂О₇). Біхромат калію К₂Сг₂О₇ в ацетатному буферному розчині (рН=4-5) утворює з іонами Ві³⁺ осад біхромату вісмутила (ВіО)₂Сг₂О₇ жовтого кольору:

Біхромат вісмутилу розчиняється в мінеральних кислотах і не розчиняється, на відміну від РbСгО₄, в лугах.

Взаємодія солей вісмуту з водою. Солі вісмуту, особливо хлориди, гідролізуються, в результаті чого утворюється білий осад вісмутилу хлориду

Дія на іони Ві³⁺ йодиду калію КI. Калій йодид утворює з іонами Ві³⁺ чорний осад вісмут йодиду ВіІ₃. ВіІ₃ розчиняється в надлишку реактиву, внаслідок чого утворюється темно-оранжева комплексна сполукa К[ВіІ₄]:

Комплекс КВіІ₄ використовується як характерний реагент на алкалоїди (стрихнін, хінін та інші), з якими він утворює сполуки, що не розчиняються у воді.

Реакції відновлення іонів Bi³⁺ металами: Zп, Fе. Іони вісмуту Ві³⁺ відновлюються такими металами як залізо, цинк до металічного стану:

Реакцію виконують в слабкокислому середовищі при рН<7. Перебігу реакції заважають іони Аg⁺, Нg₂²⁺, Нg²⁺, Sb^Ш, Sb^V, Сu²⁺, Аs^1II, Аs^V та деякі інші.

Відновлення іонів Під дією натрій гексагідроксостанату (II) Na₄[Sn(OH)₆] Іони Ві³⁺ відновлюються гідроксостанатом (II) [Sп(ОН)₆]^4- в лужному середовищі до металічного вісмуту чорного кольору:

Перебігу реакції заважають іони Аg⁺, Нg₂²⁺, Нg²⁺. Гексагідроксостанат (II) повинен бути свіжо-приготовленим. Для цього до розчину SnС1₂ добавляють NаОН чи КОН, при цьому випадає осад Sп(ОН)₂, який розчиняють в надлишку лугу:

Виконання реакції. До 2 - 3 крапель розчину SnС1₂ в окремій пробірці добавляють при перемішуванні розчин NаОН до повного розчинення осаду Sn(ОН)₂. В другій пробірці до 2 - 3 крапель розчину, в якому виявляють іони Ві³⁺, добавляють в надлишку розчин NaOH при цьому випадає осад гідроксидів металів. До цього осаду приливають розчин гексагідроксостанату (II) з першої пробірки. Почорніння осаду свідчить про присутність іонів Ві³⁺. При виконанні реакції виявлення іонів Ві³⁺ за допомогою гексагідроксостанату (II) слід уникати великого надлишку концентрованого розчину лугу: в сильно лужному розчині внаслідок реакції диспропорціювання [Sn(ОН)₆]^4- може випасти металічне олово у вигляді чорного осаду:

Дата добавления: 2015-06-28