Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Цель работы: научиться проводить качественные реакции на катионы 1 аналитической группы.
Реагенты: 1H Li2SO4, NH4OHконц., 1H Na2HPO4, Na2CO3, 1H CH3COOH, Na2CO3 насыщ., 1H NaF, 0.03% 8-оксихинолин, 0.12% КОН, 0.08% CH3COOH , 1Н NaCl, 1H Zn(UO2)3(CH3COO)9, 1H K[Sb(OH)6], KCl насыщ., 1H Na3[Co(NO2)6], 1H Na2Pb[Cu(NO2)6],1H H2C4H4O6, 1H NH4Cl , 1H NaOH, K2[OHg2NH2]I р-в Несслера , р-р любой концентрации НCl.
Ход работы :
Аналитические реакции катионов лития: Li+
Реакция с двузамещенным гидрофосфатом натрия Na2HPO4. Гидрофосфат натрия Na2HPO4 в нейтральной или слабощелочной среде образует с катионами лития белый осадок фосфата (ортофосфата) лития Li3PO4:
3 Li+ + HPO42- = Li3PO4 + H+
Для увеличения полноты осаждения при проведении реакции добавляют этанол, поскольку в водно-этанольной среде растворимость фосфата лития уменьшается. Фосфат лития растворим в растворах кислот и солей аммония. Реакцию проводят обычно в аммиачной среде для связывания ионов водорода. Предел обнаружения 5 мкг. Мешают все катионы, образующие нерастворимые (малорастворимые) в воде фосфаты.
Методика. В пробирку вносят ~10 капель раствора соли лития, прибавляют столько же капель концентрированного раствора аммиака, несколько капель этанола и ~15 капель раствора гидрофосфата натрия. Через ~ 5 мин выпадает белый мелкокристаллический осадок, растворимый в уксусной кислоте. Прибавление большого количества этанола следует избегать во избежание выделения осадка Na2HPO4.
Реакция с растворимыми карбонатами. Карбонат – ионы CO32- осаждают из водных нейтральных, щелочных (но не кислых!) растворов солей лития белый осадок карбоната лития Li2CO3:
2Li+ + CO32- = Li2CO3
Карбонат лития заметно растворим в воде, вследствие чего катионы лития осаждаются из раствора не полностью. Поэтому для проведения реакции используют концентрированные растворы солей лития и растворимых карбонатов. Реакцию предпочтительно проводить при нагревании, так как растворимость карбоната лития в воде уменьшается с ростом температуры. Карбонат лития растворяется в кислотах. Предел обнаружения ~ 500 мкг. Мешают все катионы, образующие малорастворимые в воде карбонаты.
Методика. В пробирку вносят несколько капель концентрированного раствора соли лития, прибавляют примерно столько же концентрированного раствора соды Na2CO3
(или поташа К2CO3) и нагревают смесь. Выпадает белый мелкокристаллический осадок карбоната лития Li2CO3.
Реакция с растворимыми фторидами. Фторид – ионы F‾ осаждают из водных растворов солей лития белый осадок малорастворимого в воде фторида лития LiF:
Li+ + F‾ = LiF
Растворимость фторида лития в воде уменьшается в присутствии аммиака. Предел обнаружения 50 мкг. Мешают катионы Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Cu2+, Pb2+, также дающие осадки фторидов.
Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли лития, 1-2 капли концентрированного раствора аммиака и 4-5 капель раствора фторида аммония NH4F. Смесь нагревают. Медленно выпадает аморфный осадок фторида лития. Осадок растворяется в уксусной кислоте.
Окрашивание пламени газовой горелки. Соли лития окрашивают пламя газовой горелки в карминово-красный цвет.
Методика. На платиновой или нихромовой проволочке (или на кончике графитового стрежня) вносят в пламя газовой горелки несколько кристалликов хлорида лития LiCl. Пламя окрашивается в карминово - красный цвет. Если пламя окрашивается в желтый цвет из-за присутствия следов катионов натрия, то его рассматривают через синее стекло или индиговую призму – склянку специальной призматической формы, заполненную раствором красителя - индиго (синее стекло и раствор индиго поглощают желтые лучи).
Флуоресцентная реакция с 8 - оксихинолином. Катионы лития образуют в растворе с 8 - оксихинолином C9H6NOH продукт реакции красного цвета (по - видимому, оксихинолат лития C9H6NOLi), который в УФ – излучении флуоресцирует голубым светом.
Методика. Небольшое количество кристаллического хлорида лития LiCl растворяют в ~ 5 каплях 95%-го этанола и прибавляют ~ 25 капель раствора, приготовленного из 2ч. (по объему) 0,03%-го раствора 8 - оксихинолина, 1ч. 0,12% -го раствора KOH и 14ч. 0,08%-го раствора уксусной кислоты. Смесь разбавляют до ~10 мл 95%-м этанолом. При облучении раствора УФ-светом наблюдается яркая голубая флуоресценция (свечение) раствора.
Если каплю смеси нанести на фильтровальную бумагу и облучить ее УФ- светом наблюдается свечение пятна.
Мешают катионы магния Mg2+, которые можно замаскировать прибавлением раствора комплексона – ЭДТА.
Некоторые другие реакции катионов лития. Катионы лития образуют со стеаратом аммония CH3(CH2)16COONH4 малорастворимый осадок стеарата лития CH3(CH2)16COOLi, с цинкуранилацетатом Zn(UO2)3(CH3COO)8 – желто-зеленый осадок
LiZn (UO2)3(CH3COO) 9 ∙ 9H2O, с гексагидроксостибатом калия K[Sb(OH)6] – белый осадок
Li[Sb(OH)6], с гексанитрокобальтом (III) натрия Na3[Cо(NO2)6] – желтый осадок Li3[CO(NO2)6 ].
Аналитические реакции катиона натрия Na+
Известно ограниченное число аналитических реакций катиона натрия.
Микроскопическая реакция с цинкуранилацетатом (фармакопейная). Катионы натрия дают с цинкуранилацетатом Zn(UO2)3(CH3COO)8 в уксуснокислом растворе желтый кристаллический осадок натрийцинкуранилацетата NaZn (UO2)3(CH3COO) 9∙ 9H2O нерастворимый в уксусной кислоте:
Na+ + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COO‾ + 9H2O = NaZn(UO2)3(CH3COO)9∙9H2O
Натрийцинкуранилацетат образует кристаллы октаэдрической и тетраэдрической формы, хорошо различимые при рассмотрении под микроскопом в капле раствора. Предел обнаружения – около 0,8 мкг; реакция высокочувствительна. Мешают катионы Li+, K+, NH4+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Al3+, Mn2+, Co2+, Ni2+ при их содержании более 5 мг в 1 мл раствора.
Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора NaCl, слегка упаривают до начала образования белой каемки по краям капли и прибавляют каплю раствора цинкуранилацетата. Через 2-3 мин наблюдают под микроскопом образование желтых октаэдрических и тетраэдрических кристаллов.
Микроскопическая реакция с гексагидростибатом (V) калия. Катионы натрия образуют с гексагидроксостибатом (V) калия K[Sb(OH)6] в нейтральном (pH≈7) растворе белый мелкокристаллический осадок гексагидроксостибата (V) натрия Na[Sb(OH)6]:
Na+ + [Sb(OH)6]‾ = Na[Sb(OH)6]
Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно или вообще не выпадает. В сильно щелочной среде не образуется, а из сильно кислых растворов выделяется белый аморфный осадок метасурьямной кислоты HSbO3, который можно ошибочно принять за осадок гексагидроксостибата натрия. Поэтому образование белого осадка само по себе недостаточно для вывода о присутствии катионов натрия; необходимо при рассмотрении под микроскопом убедиться в том, что этот осадок – кристаллический. Реакцию проводят на холоде.
В присутствии нитратов-ионов NO3‾, выделение осадка замедляется.
Реакция малочувствительна и удается лишь при больших концентрациях катионов натрия. Мешают катионы лития, аммония, магния.
Методика. На предметное стекло наносят каплю концентрированного раствора NaCl и одну каплю раствора гексагидроксостибата (V). Через 3-5 мин наблюдают под микроскопом образование кристаллов.
Окрашивание пламени газовой горелки соединениями натрия (фармакопейный тест). Соли и другие соединения натрия окрашивают пламя газовой горелки в желтый цвет. Реакция высокочувствительна. Открываемый минимум 1∙10-4мкг.
Методика. На кончике графитового стрежня (или на платиновой либо нихромовой проволочке) вносят в пламя газовой горелки несколько кристалликов соли натрия (например, NaCl). Пламя окрашивается в желтый цвет. Окраска не исчезает в течение нескольких секунд.
Аналитические реакции катиона калия K+
Наиболее часто катионы открывают реакциями с гексанитрокобальтатом (III) натрия Na3[Cо(NO2)6], с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца Na2Pb[Cu(NO2)6], с гидротартратом натрия NaHC4H4O6 и по фиолетовому окрашиванию пламени газовой горелки.
Катионы аммония NH4+, как правило, мешают открытию катионов калия, поэтому перед открытием катионов калия их необходимо предварительно удалить, если они присутствуют в анализируемом растворе.
Реакция гексанитрокобальтатом (III) натрия (фармакопейная). Катионы калия в достаточно концентрированных растворах, в уксусной кислоте (pH
≈3) или нейтральной среде образуют с растворимым в воде Na3[Cо(NO2)6] желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) натрия и калия NaK2[Со(NO2)6]:
2K+ + Na3[Cо(NO2)6] = NaK2[Со(NO2)6] + 2Na+
Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно, при стоянии раствора. В сильно кислой среде образуется нестойкая, быстро разлагающаяся кислотаH3[Cо(NO2)6]. В щелочной среде выпадает бурый осадок гидроксида кобальта (III) Co(OH)3.
Для проведения реакции используют свежеприготовленный водный раствор Na3[Cо(NO2)6], так как со временем этот реагент разлагается. Потирание стеклянной палочкой стенок пробирки ускоряет формирование осадка (NaK2[Со(NO2)6] склонен к образованию пересыщенных растворов).
В присутствии катионов серебра Ag+ выпадает еще менее растворимый осадок состава K2Ag [Со(NO2)6], поэтому наличие катионов серебра в растворе повышает чувствительности реакции.
Предел обнаружения 4 мкг; предельное разбавление 13∙103мл/г. Мешают катионы Li+, NH4+, также образующие желтые осадки.
Методика. В пробирку вносят 2 капли концентрированного раствора соли калия и 2 капли свежеприготовленного концентрированного раствора Na3[Cо(NO2)6]. Выпадает желтый осадок NaK2[Со(NO2)6]. Если осадок не образуется, то потирают стенки пробирки стеклянной палочкой.
Микрокристаллическая реакция с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца. Катионы калия в нейтральной среде образуют с гексанитрокупратом(II) натрия и свинца Na2Pb[Cu(NO2)6] черные кристаллы гексанитрокупрата (II) калия и свинца K2Pb[Cu(NO2)6] кубической формы, хорошо видимые под микроскопом.
2K+ + Na2Pb[Cu(NO2)6] = K2Pb[Cu(NO2)6] + 2Na+
Реакция высокочувствительна: открываемый минимум 0,15 мкг, предельное разбавление 6,6∙103 мл/г. Мешают катионы NH4+, Rb+, Cs+, также дающие черный осадок с реактивом.
Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора соли калия, осторожно упаривают над пламенем газовой горелки до образования каемки по краям капли, охлаждают до комнатной температуры и прибавляют каплю раствора Na2Pb[Cu(NO2)6]. Через 1-2 мин наблюдают под микроскопом образование в жидкости черных кубических кристаллов.
Реакция с гидротартратом натрия (фармакопейная). Катионы калия при реакции с гидротартратом натрия NaHC4H4O6 (или с винной кислотой H2C4H4O6 в присутствии ацетата натрия CH3COONa) в нейтральной среде образуют малорастворимый в воде гидротартрат калия KHC4H4O6, выпадающий в виде
белого кристаллического осадка:
2K+ + NaHC4H4O6 = KHC4H4O6 + Na+
Образование осадка ускоряется при потирании стенок пробирки стеклянной палочкой.
Осадок растворяется в кислотах с образованием винной кислоты и в щелочах – с образованием средних тартратов, например, среднего тартрата калия K2C4H4O6.
Предел обнаружения 50 мкг, предельное разбавление ~103 мл/г. Мешают катионы NH4+, образующие осадок состава NH4HC4H4O6, а также катионы Rb+, Cs+.
Реакцию можно проводить микрокристаллоскопически.
Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли калия, 2 капли раствора гидротартрата натрия и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой. Через некоторое время выделяется белый кристаллический осадок.
Окрашивание пламени газовой горелки (фармакопейный тест). Соли и другие соединения калия при внесении их в пламя газовой горелки окрашивают его в фиолетовый цвет.
Методика. На кончике графитового стрежня (или нихромовой, либо платиновой проволочки) вносят в пламя газовой горелки кристаллики хлорида калия (или другой соли калия). Наблюдается окрашивание пламени в фиолетовый цвет.
Другие аналитические реакции катионов калия. С гексахлорплатинатом (IV) натрия Na2[PtCl6] и соответствующей кислотой H2[PtCl6] катионы калия образуют желтый кристаллический осадок гексахлорплатината (IV) калия K2[PtCl6]:
2K+ + [PtCl6]2- = K2[PtCl6]
Предел обнаружения ~25мкг. Мешают катионы NH4+, также образующие желтый осадок гексахлорплатината аммония (NH4)2[PtCl6].
С хлорной кислотой HClO4 катионы K+ выделяют белый кристаллический осадок перхлората калия KClO4:
K+ + HClO4 = KClO4 + H+
Аналитические реакции катиона аммония NH4+
Реакция разложения солей аммония щелочами (фармакопейная).
Соли аммония в растворах щелочей разлагаются с выделением газообразного аммиака:
NH4+ + OH‾ = NH3 + H2O
Выделяющийся газообразный аммиак обнаруживают с помощью красной лакмусовой бумаги (синеет в парах аммиака), влажной фенолфталеиновой бумаги (окрашивается в малиновый цвет в парах аммиака) или стеклянной палочки, кончик которой смочен концентрированной хлороводородной кислотой – в парах аммиака наблюдается образование белого дыма хлорида аммония:
NH3 + HCl = NH4Cl
Реакция специфична и высокочувствительна: предел обнаружения равен 0,01мкг; предельная концентрация ~2∙10-7 г/мл, предельное разбавление ~5∙106 мл/г.
Методика. В пробирку вносят 8-10 капель раствора соли аммония, прибавляют такой же объем раствора NaOH и осторожно нагревают раствор, не допуская его кипения и разбрызгивания. Над раствором помещают влажную красную лакмусовую бумажку, не касаясь ею стенок пробирки во избежание попадания на бумагу капелек щелочного раствора. Выделяющиеся пары аммиака окрашивают красную лакмусовую бумагу в синий цвет.
Реакция с реактивом Несслера – смесью раствора тетрайодомеркурата (II) калия K2[HgI4] с KOH (фармакопейная). Катионы аммония образуют с реактивом Несслера амфорный красно-бурый осадок. Чаще всего состав этого осадка описывают формулами: [OHg2NH2]
NH4+ +2[HgI4]2- + 4OH‾ = [(OHg)2NH2]I + 5I‾ + 2H2O
Реакция высокочувствительна: предел обнаружения 0,05-0,25 мкг, предельный объем ~0,05мл. Позволяет открывать следы катионов аммония – наблюдается окрашивание раствора в желтый или бурый цвет. Мешают все катионы, дающие со щелочами окрашенные осадки (Cr3+, Fe3+, Co2+, Ni2+ и др.) или разлагающие реактив Несслера (Hg2+, Sn2+, Sb3+).
Методика. К 1-2 каплям раствора соли аммония прибавляют ~2 капли реактива Несслера. Выпадает амфорный красно-бурый осадок.
Другие аналитические реакции катионов аммония. Как отмечалось выше, катионы аммония в растворе образуют с Na3[Cо(NO2)6] и H2[PtCl6] желтые осадки соответственно (NH4)2Na[Cо(NO2)6] и (NH4)2[PtCl6]; с гидротартратом натрия NaHC4H4O6 – белый осадок гидротартрата аммония NH4HC4H4O6; с Na2Pb[Cu(NO2)6] – черный осадок, что может помешать открытию катионов калия. Катионы аммония также мешают открытию катионов натрия.
Заполните таблицу 1:
Таблица 1
| Открываемый катион | Реагент | Уравнение химической реакции | Наблюдаемые явления |
| Li+ | |||
| Na+ | |||
| K+ | |||
| NH4+ | |||
Приведите схему анализа катионов 1 группы:
Выполнение работы проверил(а)
_____________________________ Дата_______________
Дата: 2019-02-02, просмотров: 447.