Реакція з калій гексаціанофератом (II, III) K4Fe(CN)6], K3Fe(CN)6]

Контрольні питання.

Лабораторна робота №1 Якісні реакції катіонів І-ІІ груп.

Мета: ознайомитися із якісними реакціями на катіони І-ІІ груп у розчинах та мікрокристалоскопічно.

Обладнання та посуд: набір реактивів для проведення якісних реакцій на катіони, пробірки, предметне скло, скляна паличка, мікроскоп, центрифуга, електрична плитка.

Завдання:

1. У даній лабораторній роботі пропонується виконати наступні якісні реакції катіонів I-ІІ груп

2. Провести систематичний аналіз суміші катіонів I-ІІ груп. Рівняння реакцій записати в лабораторний журнал.

1. Які групові реагенти використовують для відкриття І та ІІ аналітичної групи катіонів?

2. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони K⁺, Na⁺? Наведіть приклади реакцій.

3. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони NH₄⁺? Наведіть приклади реакцій.

4. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони Ва²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺?

5. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони Sr²⁺, Аl³⁺, Cr²⁺, Bi²⁺?

6. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони Fe²⁺, Fe³⁺?

7. Опишіть особливості аналізу суміші І та ІІ групи катіонів.

Катіони третьої аналітичної групи Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺

Груповим реактивом є гідроксид амонію NH₄OH, який в стехіометричних кількостях осаджує їх у вигляді гідроксидів, основних солей та амідів. При надлишку гідроксиду амонію вони розчиняються, тоді як фосфати катіонів другої аналітичної групи в надлишку аміаку нерозчинні. Більшість солей катіонів третьої групи малорозчинні у воді та багато з них забарвлені. Так розчинними є хлориди, окрім хлориду одновалентної міді, сульфати, нітрати, нітрити, ацетати. Малорозчинними є всі гідроксиди, гексаціаноферати (II, III), карбонати, оксалати, фосфати, арсенати, силікати, хромати, сульфіди. Забарвленими сполуками є всі солі та гідроксиди міді (II), кобальту, нікелю, ртуть йодид, всі сульфіди, за винятком цинк сульфіду, білого кольору, а також солі, що утворені забарвленими аніонами.

Реакції іонів Cu²⁺

Іони Си²⁺ з калій гексаціанофератом (II) утворюють червоно-бурий осад гексаціоноферату міді (ІІ) Cu₂[Fe(CN)₆]:

Осад не розчиняється в розведених кислотах, розкладається лугами, внаслідок чого утворюється блакитний осад гідроксиду міді (II) i розчиняється в розчині NH₄OH з творенням аміакату міді:

Взаемодія іонів Сu²⁺ з калій гексаціанофератом (III) K₃[Fe(CN)₆] приводить до утворення жовто-зеленого осаду Cu₃[Fe(CN)₆]:

Осад не розчиняється в хлорид ній кислоті, але розчиняється в розчині аміаку.

Реакція з тіосульфтом натрію Na₂S₂O₃. Сu²⁺- іони з тіосульфатом натрію в кислому середовищі при нагріванні утворюють чорний осад Cu₂S:

Цю реакцію використовують для відокремлення Сu²⁺-іонів від іонів Сd²⁺, оскільки іони кадмію при дії Н₂S₂О₃ в кислому середовищі осаду СdS не утворюють.

Виконання реакції. До 10-15 крапель розчину в пробірці добавляють 2 н. розчин Н₂SО₄ до кислої реакції (рН 2), 2-3 кристалика Na₂S₂O₃ і суміш нагрівають до кипіння.. В присутності іонів Сu²⁺ утворюється чорний осад Cu₂S.

Дія калій йодиду КI. Іони Сu²⁺ окиснюють I^--іони, при цьому Сu²⁺-іони відновлюються до міді (І), яка утворює білий осад СuI і виділяється вільний І₂, який забарвлює розчин з осадом в бурий колір:

Дія калій тіоціанату КSСN. При взаємодії іонів Сu²⁺ з SCN^--іонами утворюється чорний осад тіоціанату міді (IІ) Сu(SCN)₂:

Осад Сu(SCN)₂ поступово перетворюється в малорозчинний СuSCN білого кольору, при цьому виділяється родан (SCN)₂.

Якщо до розчину добавити відновник, наприклад Na₂S₂O₃, то відновлення Сu(ІІ)до Сu(І) в осаді відбувається досить швидко і швидко змінюється забарвлення осаду від чорного до білого:

Дія амоній, тетрародано (тетратіоціанато) меркурата (II) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] ІониСu²⁺ в присутності іонів Zn²⁺ з амоній тетрароданомеркуратом (II) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] утворюють осад Cu[Hg(SCN)₄]Zn[Hg(SCN)₄], забарвлений у фіолетовий колір:

Реакції заважають іони Fе³⁺, Со²⁺, Ni²⁺, які за аналогічних умов утворюють забарвлені розчини.

Виконання реакції. До 1 краплі розчину у пробірку додають 2 - 3 краплі 1%-го розчину цинку сульфату ZnSO₄, 1 - 2 краплі 2 н. розчину Н₂SО₄ i 1 краплю розчину (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] (8 г НgCl₂ і 9 г NH₄SCN розчиняють в 100 мл води). Суміш перемішують скляною паличкою. Поява осаду фіолетового кольору свідчить про присутність іонів Сu²⁺ в розчині.

Відновлення іонів Сu²⁺ металами: залізом, цинком, алюмінієм та іншими. Маючи досить високий окисно-відновний потенціал Е(Сu²⁺∕Сu⁰)=+0,34В іони Сu²⁺ відновлюються до Сu⁰ (металічної) металами, для яких окисно-відновні потенціали характеризуються меншими позитивними величинами: залізом, цинком; алюмінієм. Для них величини

; ; .

Тому, якщо занурити залізний цвях в розчин, в якому знаходяться іониСu²⁺, то останні відновлюються до металу і червоним осадом покривають залізний цвях:

Реакції іонів Сu²⁺ з NH₄OH, (NН₄)₂[Нg(SСN)₄]+ZnSO₄ та металічним залізом є характерними і їх застосовують для виявлення іонів Сu²⁺ в присутності інших металів.

Загальні реакції катіонів III третьої аналітичної групи. Дія гідрофосфатів лужних металів і амонію призводить до утворення білих осадів кадмію, цинку, ртуті (II), зелених – нікелю, фіолетових – кобальту, голубих – міді.

Осади гідрофосфатів і фосфатів катіонів III групи розчиняються в оцтовій і мінеральних кислотах:

Всі фосфати іонів III групи розчиняються в NH₄OH, гідрофосфат та фосфат цинку розчиняється в розчині лугів:

Дія NН₄ОН. Водний розчин аміаку осаджує Со(ОН)₂ рожевого кольору, Ni(OH)₂ зеленого кольору, Сd(ОН)₂ і Zn(ОН)₂ білого кольору, Сu(ОН)₂ - зеленувато-синього кольору. Солі ртуті (II) утворюють білий осад НgNН₂Сl амідосполуки. Гідроксиди металів і НgNН₂С1 в надлишку NH₄OH розчиняються і утворюють розчинні у воді аміакати: [Со(NН₃)₆]²⁺- брудно-жовтого, [Ni(НN₃)₆]²⁺-синього кольору, [Сu(NН₃)₆]²⁺-інтенсивно синього кольору, [Сd(NН₃)₄]²⁺[Zn(NН₃)₆]²⁺[Hg(NН₃)₄]²⁺-у водних розчинах безбарвні.

На повітрі розчин з [Со(NН₃)₆]²⁺-іонами поступово червоніє внаслідок окиснення і утворення аміачного комплексу кобальту (III):

4[Co(NH₃)₆]²⁺+O₂+2H₂O↔4[Co(NH₃)₆]³⁺+4OH^-

Кислоти руйнують аміакати, при цьому утворюються NН₄⁺-іони

[Co(NH₃)₆]²⁺+6H⁺↔Co²⁺+6NH₄⁺

Дія розчинів лугів NаОH, КОН. Розчини лугів осаджують гідроксиди Со(ОН)₂ Ni(ОН)₂, Zn(ОН)₂, Сd(ОН)₂, Сu(ОН)₂, Нg(ОН)₂. Гідроксид ртуті (II) є нестійкою сполукою, яка розкладається з утворенням НgО жовтого кольору:

Hg(OH)₂↓↔HgO↓+H₂O

При дії NаОН+Н₂O₂ випадає гідроксид кобальту (III) Со(ОН)₃. Внаслідок амфотерності Zn(ОН)₂ розчиняється в надлишку лугу:

Zn(ОН)₂↓+2ОН^-↔[Zn(ОН)₄]^2-

В концентрованих лугах частково розчиняється і Сu(ОН)₂ утворенням купритів:

Сu(ОН)₂↓+2ОН^-↔[Сu(ОН)₄]^2-

Діякарбонатів калію, натрію або амонію (МН₄)₂СО_3. Розчини карбонатів лужних металів та амонію осаджують основні карбонати катіонів III групи: (СоОН)₂СО₃ - рожевою кольору, (NіОН)₂СО₃ - зеленого кольору, (ZnОН)₂СО₃ - білого кольору, (СoОН)₂СО₃ - білого кольору, (СuОН)₂СО₃ - зеленого кольору, (HgOH)₂CO₃ – червоного кольору.

Осади основних карбонатів катіонів III групи розчиняються в кислотах і pозчинах NH₄OH:

Дія сірководню H₂S або амоній сульфіду (NH₄)₂S Сірководень та його солі утворюють з катіонами III групи осади сульфідів: СоS, NiS, СuS, НgS - чорного кольору, СdS - жовтого кольору, ZnS — білого кольору.

Сульфід цинку ZnS легко розчиняється в розведених мінеральних кислотах (ДР_ZnS=1,2∙10^-23), сульфіди СоS, NiS і СdS розчиняються у відносно концентрований НСl і Н₂S0₄ (ДР_CoS = 2∙10^-27, ДP_NiS =2∙10^-28, ДР_CdS=3,6∙10^-29), сульфід міді (II) СuS розчиняється в концентрованій HNO₃ (ДР_CuS=8,5 ∙10^-45).

Дія окисників і відновників. До III групи відносяться катіони, які не дуже схильні до зміни своєї валентності, тому реакції окиснення-відновлення не характерні для них. Тільки при дії таких сильних окисників, як хлор, бром, гіпохлорит, гіпоброміт в лужному середовищі можна окиснювати Со²⁺ до Со³⁺, та при певних умовах іони Nі²⁺ бути окиснені до Nі³⁺-іонів. При певних умовах і при дії певних реактивів можна відновити іони Нg²⁺ до Нg₂²⁺ - іонів і навіть до металічної Нg, а також і Сu²⁺-іони до Сu⁺- іонів і до Сu⁰.

А сульфід ртуті (II) HgS (ДР_НgS=4∙10^-53) не розчиняється навіть в концентрованій HNO₃, але розчиняється в суміші концентрованих НСІ+HNO₃ або суміші НС1+Н₂О₂

Реакції іонів Со²⁺

Дія калій гексаціаноферату (II, III) К₄[Fе(СN)6], К₃[Fе(СN)₆]. Калій гексаціаноферат (II) при взаємодії з іонами Со²⁺ утворює зеленуватий кобальт гексаціаноферат (II) Со₂[Fе(СN)₆].

Калій гексаціаноферат (III) при взаємодії з іонами Со²⁺ утворює бурувато-червоний кобальт гексаціаноферат (III) Со₃[Fе(СN)₆]₂.

Дія амоній тіоціанату NH₄SCN (КSСN). Тіоціанат-іони SCN^- з іонами Со²⁺ утворюють забарвлену в синій колір комплексну сполуку (NН₄)₂[Со(SCN)₄]:

Реакцію виконують в присутності ацетону або амілового спирту, в середовищі яких зменшується дисоціація комплексних іонів [Со(SCN)₄]^2- на іони Со²⁺ і SCN^- і забарвлення внаслідок цього стає більш інтенсивним. Цій реакції заважають іони Fe³⁺ які з тіоціанат - іонами утворюють комплексну сполуку Fе(SCN)₃, забарвлену в інтенсивно червоний колір і тому маскують забарвлення тіоціанатного комплексу кобальту. Тому, якщо в розчині присутні іони заліза, їх зв’язують в більш стійкий безбарвний комплекс [FеF₆]^3- додаванням амоній або натрій фториду.

Виконання реакції. До 2-3 крапель розчину, в якому виявляють іони Со²⁺, добавляють 2-3 кристалика сухої солі або 3-5 крапель насиченого розчину NH₄SCN або KSCN, 8-10 крапель амілового спирту і суміш в пробірці збовтують. Забарвлення неводного шару в інтенсивно синій колір свідчить про наявність іонів Со²⁺ в розчині.

Замість амілового спирту до розчину можна добавити 10-15 см³ ацетону, при цьому в присутності іонів Со²⁺ весь розчин забарвлюється в синій колір.

Якщо розчин забарвлюється в червоний колір, то краплинами до розчину вносять насичений розчин NaF до зникнення червоного забарвлення. Синій колір розчину свідчить про наявність іонів Со²⁺.

Дія амоній тетрароданомеркурата (II) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] Амоній тетрароданомеркурат (II) з іонами Со²⁺ утворює осад Со[Нg(SCN)₄] синього кольору. У присутності іонів Zn²⁺ випадає осад блакитного кольору, склад якого відповідає формулі Со[Hg(SCN)₄]Zn[Hg(SCN)₄]

Виконання реакції. До 1-2 крапель слабкокислого розчину добавляють 1 краплю розчину цинку, 2-3 краплі розчину (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] і збовтують суміш. Поява осаду блакитного кольору свідчить про присутність іонів Со²⁺.

Дата добавления: 2015-06-28