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 6 аналитической группы
Реагенты : 1H CuSO4, 1H NaOH, 1H HCl, H HNO3, 1H H2SO4, 1H K4[Fe (CN)6], 1H Na2S2O3, 1H NH4OH, 1H CdSO4, 1H Na2S, 1H NaCl, 1H NiSO4, спиртовой раствор диметилглиоксима, 1H CoCl2, 1H H2O2.
Ход работы:
Аналитические реакции катиона Cu2+
Аква-ионы меди(II) [Cu(H2O)n]2+ окрашены в голубой цвет, поэтому растворы солей меди(II) имеют голубую окраску с разными оттенками(от голубой до сине-зеленой). В водных растворах аква-ионы меди(II)частично гидролизуются с образование растворимых гидроксо-аквакомплексов состава [Cu(H2O)n-m(OH)m]2-m по схеме:
[Cu(H2O)n]2++mH2O=[Cu(H2O)n-m(OH)m]2-m+mH3O+
Реакция с щелочами. При прибавлении раствора щелочи к раствору соли меди(II) выпадает осадок гидроксида меди(II) Cu(OH)2, имеющий окраску от сине-зеленой до голубой:
Cu2++2OH-=Cu(OH)2
При кипячении смеси раствора с осадком гидроксид меди(II) разлагается, теряя воду, до черного оксида меди(II) CuO:
Cu(OH)2=CuO+H2O (t0)
Осадок Cu(OH)2 растворяется в кислотах, в растворах аммиака(с образованием комплекса [Cu(NH3)4]2+ синего цвета), комплексообразующих органических кислот(лимонная, винная),частично растворим в концентрированных щелочах с образование гидроксо-комплексов меди(II).
Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли меди(II) и прибавляют 1-2 капли раствора NaOH. Образуется осадок гидроксида меди (II) голубого или сине-зеленого цвета.
Смесь осторожно нагревают до кипения и кипятят до потемнения осадка вследствие образования черного оксида меди(II).
Реакция с аммиаком(фармакопейная). При прибавлении раствора аммиака к раствору, содержащему соль меди(II), вначале выпадает осадок основной соли меди (сине-зеленого цвета), который растворяется в избытке аммиака с образованием комплексного катиона [Cu(NH3)4]2+ ярко-синего цвета. Так, из раствора хлорида меди(II) CuCI2 аммиак осаждает голубой оксихлорид меди(II) Cu(OH)CI:
CuCI2+NH3H2O=Cu(OH)CI+NH4CI
В избытке аммиака осадок растворяется:
Cu(OH)CI+4 NH3H2O=[Cu(NH3)4]2++OH-+CI-+4H2O
Раствор окрашивается в ярко-синий цвет.
Мешают катионы Co2+, Ni2+, олово(II).
Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли меди(II) и прибавляют по каплям разбавленный раствор аммиака при перемешивании смеси. Выпадающий вначале голубой (или голубовато-зеленоватый) осадок основной соли меди(II), затем растворяется с образованием ярко-синего раствора.
Прибавляют по каплям разбавленный раствор одной из кислот: HCI, HNO3 или H2SO4. Окраска раствора из ярко-синей переходит в голубую.
Реакция с гексацианоферратом(II) калия. Катионы Cu2+ образуют с ферроцианидом калия K4[Fe(CN)6] в слабокислой среде красно-коричневый осадок гексацианоферрата(II) меди Cu2[Fe(CN)6]
2Cu2++[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6]
Осадок не растворяется в разбавленных кислотах, но растворяется в 25%-м водном аммиаке:
Cu2[Fe(CN)6] + 12NH3*4H2O=(NH4)4[Fe(CN)6]+2[Cu(N3)4](OH)2
Мешают катионы, также образующие окрашенные осадки ферроцианидов(Fe3+, Co2+, Ni2+).
Реакцию с катионов меди(II) с ферроцианидом калия можно проводить капельных методом на фильтровальной бумаге.
Методика
А) В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли меди(II) и прибавляют 2-3 капли раствора K4[Fe(CN)6]. Выпадает красно-коричневый осадок ферроцианида меди(II).
Б) На лист фильтровальной бумаги, пропитанный раствором ферроцианида калия, наносят каплю раствора соли меди(II). На бумаге образуется красно-коричневое пятно.
Реакция с тиосульфатом натрия. При кипячении смеси подкисленного раствора соли меди(II) с избытком тиосульфата натрия Na2S2O3 происходит восстановление меди(II) до меди (I) с образование сульфида меди(I) Cu2S. В результате выпадает темно-бурый осадок, представляющий собой смесь сульфида меди(I) Cu2S и свободной серы. Реакция, по-видимому, протекает по схеме:
2Cu2++2S2O32-+2H2O=Cu2S+S+4H++2SO4-2
Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли меди(II) 2-3 капли разбавленного раствора H2SO4 и несколько кристалликов тиосульфата натрия. Пробирку осторожно нагревают до кипения. Выпадает темный осадок, содержащий смесь Cu2S и S.
Реакция восстановления меди(II)металлами до металлической меди(фармакопейная). Металлы, расположенные в ряду напряжений металлов левее меди, восстанавливают катионы меди(II) Cu2+ до металлической меди. Чаще всего для этого применяют металлические алюминий, цинк, железо. При внесении этих металлов в растворы солей меди(II) поверхность металлов покрывается тонким слоем выделяющейся металлической меди красноватого цвета:
Cu2++Zn=Cu+Zn2+
Cu2++Fe=Cu+Fe2+
3Cu2++2Al=3Cu+2Al3+
Методика. В пробирку с подкисленным раствором соли меди (II) погружают кусочек металлического алюминия или цинка, либо железа. Постепенно поверхность металла покрывается красным слоем металлической меди.
Окрашивание пламени газовой горелки. Соли меди окрашивают пламя газовой горелки в изумрудно-зеленый цвет.
Методика. Платиновую или нихромовую проволоку погружают в концентрированную хлороводородную кислоту, затем в сухую соль меди и вносят в пламя газовой горелки, которое окрашивается в зеленый цвет.
Аналитические реакции катиона Cd2+
Аква-ионы кадмия [Cd(H2O)n]2+ в водных растворах бесцветны.
Реакция с щелочами и аммиаком. При прибавлении раствора щелочи или аммиака к раствору соли кадмия выпадает белый осадок гидроксида кадмия:
Cd2++2OH- = Cd(OH)2
Осадок нерастворим в избытке щелочи, но растворяется в избытке аммиака с образованием бесцветного аммиачного комплекса [Cd(NH3)4]2+:
Cd(OH)2+4NH3=[Cd(NH3)4]2++2OH-
Осадок гидроксида кадмия растворяется в кислотах:
Cd(OH)2+2H3O+=[Cd(H2O)4]2+
Методика. В две пробирки вносят 3-4 капли раствора соли кадмия. В одну пробирку прибавляют 1-2 капли раствора NaOH или KOH. Выпадает белый осадок гидроксида кадмия Cd(OH)2.
В другую пробирку прибавляют по каплям раствор аммиака. Образующийся вначале белый осадок гидроксида кадмия растворяется в избытке аммиака.
Реакция с сульфид-ионами. Катионы Cd2+ образуют с сульфид-ионами S2- в слабо кислых или щелочных растворах желтый осадок сульфида кадмия CdS:
Cd2++ S2-= CdS
Осадок нерастворим в щелочах и в растворе сульфида натрия, частично растворяется в насыщенном растворе хлорида натрия с образованием хлоридного комплекса кадмия [CdCI4]2-:
CdS+4CI- =[CdCI4]2-+S2-
Сульфид кадмия нерастворим в кислотах, за исключением HCI, в которой он растворяется с образованием хлоридного комплекса кадмия:
CdS+4 HCI=H2[CdCI4]+H2S
Методика . В пробирку вносят 2-3 капли раствора нитрата кадмия, прибавляют две капли раствора сульфида натрия Na2S. Выпадает желто-коричневый осадок сульфида кадмия CdS.
К выпавшему осадку прибавляют по каплям насыщенный раствор хлорида натрия NaCI при перемешивании смеси до растворения осадка.
Реакция на катионы можно проводить так же с сероводородной водой при pH=0.5.
Аналитические реакции Co2+
Аква-ионы кобальта (+2) бывают октаэдрической и тетраэдрической конфигурации. Октаэдрические комплексы окрашены в розовый цвет, а тетраэдрические- в синий. Соединения Co2+ окисляются до соединений Co+3 , причем часто- кислородом воздуха, растворенным в воде. Это необходимо учитывать при проведении качественных реакций на Co+2. В водных растворах кобальт (II) и кобальт (III) присутствуют исключительно в форме комплексных соединений. Комплексы кобальта (III) устойчивее комплексов кобальта(II), хотя известны и стабильные комплексы кобальта (II).
Реакция с щелочами. Катионы Co2+ при реакции с щелочами вначале образуют синий осадок гидроксосоли кобальта(II)(например Co(OH)CI, которая затем переходит в розовый осадок гидроксида кобальта(II) Co(OH)2. Так, при взаимодействия хлорида кобальта(II) со щелочами реакция протекает по схеме:
CoCI2+OH- =CoOHCI+CI-
Синий
CoOHCI+OH-=Co(OH)2+CI-
Розовый
Розовый гидроксид кобальта(II) Co(OH)2 медленно буреет вследствие окисления кислородом воздуха до черно-бурого гидроксида кобальта(III) состава Co(OH)3:
2 Co(OH)2+0,5O2+H2O=2 Co(OH)3
Если к розовому осадку Co(OH)2 прибавить пероксид водорода H2O2 , то рекция окисления Co(OH)2 в черно-бурый Co(OH)3 протекает практически мгновенно:
2 Co(OH)2+H2O2=2Co(OH)3
Действие H2O2 со щелочью на раствор соли кобальта(II) сразу приводит к образованию черно-бурого осадка Co(OH)3:
2CoCI2+4OH-+H2O2=2Co(OH)3+4CI-
Методика. В пробирку вносят 3 капли раствора соли кобальта(II), например, CoCI2, и медленно, по каплям, при непрерывном перемешивании смеси прибавляют водный раствор NaOH или KOH до образования синего осадка CoOHCI, переходящего при дальнейшем прибавлении щелочи в розовый осадок Co(OH)2, который через некоторое время постепенно темнеет за счет окисления до Co(OH)3 .
Реакция с аммиаком. При реакции катионов Co2+ с аммиаком также вначале образуется синий осадок основной соли. Дальнейшее прибавление раствора аммиака приводит к растворению осадка с образованием гексамминкобальт(II)-катионов [Co(NH3)6]2+ грязно-желтого цвета (раствор- желтого цвета):
CoCi2+NH3H2O=CoOHCI+NH4CI
CoOHCI+5NH3+NH4CI=[Co(NH3)6]CI2+H2O
На воздухе раствор постепенно принимает вишнево-красный цвет вследствие окисления кобальта (II) до кобальта(III) с образованием хлоропентаммикобальт(III)-анионов [Co(NH3)5CI]2- вишнево-красного цвета:
2[Co(NH3)6]CI2+O2+2H2O=2[Co(NH3)5CI](OH)2+2NH3
В присутствии пероксида водорода и солей аммония реакция окисления [Co(NH3)6]2+ до [Co(NH3)5CI]2+ протекает практически мгновенно:
2[Co(NH3)6]CI2+H2O2+2NH4CI=2[Co(NH3)5CI]CI2+4NH3+2H2O
Методика. В пробирку вносят 3 капли раствора хлорида кобальта(II) и медленно, по каплям прибавляют раствор аммиака до выпадения синего осадка CoOHCI. Добавляют несколько кристаллов хлорида аммония и продолжают прибавлять раствор аммиака при перемешивании смеси до полного растворения осадка и образования желтого раствора. При стоянии на воздухе раствор постепенно меняет окраску на вишнево-красную.
В другую пробирку вносят 3 капли раствора хлорида кобальта(II), прибавляют 2 капли раствора пероксида водорода и затем по каплям - раствор аммиака до выпадения черно-бурого осадка гидроксида кобальта(III). Добавляют по каплям концентрированный раствор аммиака до растворения осадка и образования вишнево-красного раствора, содержащего комплексы [Co(NH3)5CI]2+.
Реакция с тиоцианат-ионами. Катионы Co2+ в слабо кислой среде реагируют с тиоцианат-ионами NCS- с образованием синего комплекса- тетратиоцианатокабальтат(II)- иона [Co(NCS)4]2-:
Co2++4NCS-=[Co(NCS)4]2+
Комплекс в водных условиях неустойчив и равновесие комплексообразования смещено влево в сторону образования розового аква-комплекса кобальта(II). Поэтому реакции проводят при избытке тиоцианат-ионов, чтобы сместить равновесие вправо.
Равновесие смещается вправо также в водно-ацетоновых растворах, в силу чего реакцию иногда проводят в водно-ацетоновой среде (ацетон хорошо смешивается с водой).
Предел обнаружения ионов кобальта(II) этой реакцией - 0,5мкг. Проведению реакции мешают катионы железа(III) Fe3+, меди(II) Cu2+, также образующие окрашенные соединения с тиоцианат-ионами- желто-бурый комплекс меди(II) и красные комплексы железа(III). Мешает действие этих катионов можно устранить, восстановив их хлоридом олова(II) до железа(II)и меди (I).
Мешающее действие катионов Fe3+ устраняют также, связывая их в устойчивые бесцветные комплексы такими маскирующими агентами, как, фторид- и тартрат-анионы, прибавляя фторид натрия или тартрат натрия-калия NaKC4H4O6 соответственно. В качестве маскирующих агентов используют также оксалат-ионы C2O42- и ортофосфат-ионы PO43-.
Методика. Реакцию можно также проводить капельным методом на фильтровальной бумаге. Для этого на лист фильтровальной бумаги наносят каплю концентрированного раствора тиоцината калия или аммония, каплю раствора соли кобальта(II) и высушивают бумагу на воздухе. Наблюдают образование синего пятна.
Реакция с сульфид-ионами. Катионы Co2+ при реакции с сульфид-ионами образуют черный осадок сульфида кобальта(II) CoS:
Co2++S2-=CoS
Свежевыпавший осадок CoS растворяется в минеральных кислотах, однако при стоянии он превращается в форму, трудно растворимую в разбавленной HCI, но растворимую в кислотах в присутствии «окислителей».
Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли кобальта(II) и прибавляют 2-3 капли раствора сульфида аммония (NH4)2S. Выпадает черный осадок сульфида кобальта CoS.
Аналитические реакции катион a Ni2+
Аквакомлексы никеля(II) [Ni(H2O)6]2+ окрашены в зеленый цвет, поэтому водные растворы солей никеля(II) имеют зеленую окраску. В растворах никель(II) присутствует только в форме комплексных соединений.
Реакция с щелочами. Катионы никеля(II) Ni2+ осаждаются щелочами из водных растворов в виде малорастворимого гидроксида никеля(II) Ni(OH)2 зеленого цвета:
Ni2++2OH-=Ni(OH)2
Осадок растворяется в растворах кислот и аммиака:
Ni(OH)2+2H+=Ni2++2H2O
Ni(OH)2+6NH3=[Ni(NH3)6]2++2OH-
Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли никеля(II) и прибавляют по каплям при перемешивании раствор щелочи. Выпадает светло-зеленый осадок.
Реакция с аммиаком. Аммиак осаждает из растворов солей никеля(II) светло-зеленые осадки оксисолей никеля(II), например:
Ni(NO3)2+NH3H2O=NiOHNO3+NH4NO3
NiCI2+NH3H2O=NiOHCI+NH4CI
2NiSO4+2NH3H2O=(NiOH)2SO4+(NH4)2SO4 и т.д.
Методика . В пробирку 2-3 капли раствора хлорида никеля(II) NiCI2, (или нитрата Ni(NO3)2, или сульфата NiSO4) и прибавляют по каплям при перемешивании разбавленный раствор аммиака до выпадения зеленого осадка NiOHCI. Добавляют по каплям при перемешивании концентрированный(25%-й) раствор аммиака до полного растворения осадка и образования раствора синего цвета.
Осторожно нагревают смесь и прибавляют к ней по каплям концентрированный раствор бромида калия до выпадения фиолетового осадка [Ni(NH3)6]Br.
Реакция с диметилелиоксимом (реактивом Чугаева). Катионы Ni2+ при реакции с диметилглиоксимом (реактивом Чугаева) при pH=6-9 образуют малорастворимое в воде внутрикомплексное соединение розово-красного цвета.
Эта реакция, впервые предложенная Л.А.Чугаевым, является наиболее характерной на катионы никеля(II) и высокочувствительной: предел обнаружения равен 0,16 мкг, предельное разбавление- 3-105мл/г. Чувствительность реакции повышается в присутствии небольших количеств окислителей (бром, йод и др.), переводящих никель(II) в никель(III), комплекс которого с диметилглиоксимом имеет еще более интенсивную окраску.
Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли никеля(II), прибавляют 3-4 капли концентрированного раствора аммиака и 1 каплю спиртового раствора диметилглиоксима. Выпадает розово-красный осадок комплекса.
Реакцию можно проводить капельный методом на фильтровальной бумаге. Для этого на листок фильтровальной бумаги наносят каплю раствора соли никеля(II), затем- каплю спиртового раствора диметилглиоксима. Бумагу держат над склянкой с концентрированным раствором аммиака (в парах аммиака)до появления розового-красного пятна.
Заполните таблицу 6:
Таблица 6
| Открываемый катион | Реагент | Уравнение химической реакции | Наблюдаемые явления |
| Cu2+ | |||
| Cd2+ | |||
| Co2+ | |||
| Ni2+ |
Приведите схему анализа катионов 6 группы:
Выполнение работы проверил(а)
_____________________________ Дата_______________
Лабораторная работа ''Анализ смеси катионов''
Цель работы: провести анализ смеси катионов и выявить неизвестные катионы в растворе.
Реагенты: реактив Несслера, 8-оксихинолин, ализарин, H2O2, диметилглиоксим, раствор Na2S, конц NH4OH , 10% NH4OH , конц H2SO4, 2H H2SO4, конц HCl, 1H HCl, 2H NaOH, насыщенный раствор Na2CO3.
Ход работы:
Если анализируемый объект представляет собой водный раствор без осадка, то применяемая схема анализа заключается в следующем (в конкретных случаях отдельные детали анализа могут быть различными).
Анализируемый раствор может быть окрашенным или бесцветным. По окраске раствора высказывают предположения о присутствии или отсутствии катионов, имеющих характерную окраску. Если, например, раствор прозрачный и бесцветный, то можно предположить, что он не содержит катионы Al+3, Fe+3, Cu+2, Co+2, Ni+2.
Некоторые представленные указания можно получить и на основании измерения значения pH раствора (например, с помощью универсальной индикаторной бумаги, которая при различных значениях pH водного раствора окрашивается в различные цвета). Если значение pH раствора находится в пределах pH = 2-4 (и раствор не содержит осадка), то в нем отсутствует олово(IV), сурьма(V), висмут(III), ртуть(II), железо(III), так как в противном случае их продукты гидролиза выделялись бы в форме осадков при указанных значениях pH раствора.
Анализируемый раствор обычно делят на три части. Одну часть используют для предварительных испытаний, другую – для проведения систематического анализа, третью – оставляют для контроля.
А) Предварительные испытания. В отдельных небольших порциях анализируемого раствора (объёмом примерно по 0,3 – 0,5 мл) определяют наличие катионов II – VI аналитических групп действием групповых реагентов – водного раствора хлороводородной кислоты HCl, водного раствора серной кислоты, водного раствора гидроксида натрия NaOH в присутствии пероксида водорода, водного 25%-ого раствора аммиака. Обычно в отдельных порциях анализируемого раствора предварительно открывают так же и некоторые индивидуальные катионы – железа (II и III), хрома(III), меди(II), катионы первой группы и другие действием различных реагентов. Определив наличие катионов различных групп, приступают к разделению их с помощью групповых реагентов.
Б) Отделение и открытие катионов второй аналитической группы. Если в растворе присутствуют катионы второй аналитической группы (Ag+, Hg2+2, Pb+), то их отделяют действием водного раствора хлороводородной кислоты в виде смеси осадков хлоридов AgCl, Hg2Cl2 и PbCl2 белого цвета, в котором затем открывают каждый из указанных катионов.
В) Отделение и открытие катионов третьей аналитической группы. Маточник, оставшийся после отделения от анализируемого раствора осадков хлоридов катионов второй аналитической группы, медленно обрабатывают водным раствором серной кислоты (с добавлением этанола, если в растворе присутствуют катионы кальция). Выделяют белые осадки сульфатов катионов третьей аналитической группы – кальция CaSO4, стронция SrSO4 , бария BaSO4 , а также сульфат свинца PbSO4 (катионы свинца Pb2+ были не полностью отделены на предыдущем этапе при обработке раствора хлороводородной кислотой, поскольку хлорид свинца заметно растворим в воде). Убеждаются в полноте осаждения катионов третьей группы (раствор не должен мутнеть при добавлении небольшого количества серной кислоты). Смесь центрифугируют, отделяют осадки сульфатов а маточник оставляют для дальнейшего анализа.
К осадку сульфатов прибавляют небольшое количество водного 30%-го раствора ацетата аммония CH3COONH4 или натрия CH3COONa при нагревании на водной бане для удаления примесей сульфата свинца, который в этих условиях переходит в раствор. Операцию при необходимости повторяют до отрицательной реакции на катионы свинца (проба с дихроматом калия в отдельной порции раствора). В осадке остаются сульфаты кальция, стронция и бария, которые переводят в карбонаты (растворимые в кислотах) для того, чтобы затем растворить эти карбонаты в кислоте и получить раствор, в котором содержались бы катионы кальция, стронция и бария. В растворе открывают эти катионы, как описано выше.
Для перевода сульфатов в карбонаты к осадку сульфатов кальция, стронция и бария прибавляют небольшое количество ненасыщенного водного раствора карбоната натрия (соды) Na2CO3, смесь перемешивают и нагревают несколько минут на одной бане. Сульфаты переходят в карбонаты. Однако однократной обработки обычно бывает недостаточно. Поэтому смесь после нагревания центрифугируют, отделяют центрифугат и осадок снова обрабатывают насыщенным водным раствором соды, как описано выше. Снова центрифугируют смесь и отделяют центрифугат от осадка. Операцию обработки осадка раствором соды повторяют до отрицательной реакции на сульфат-ионы в центрифугате. Промывают осадок дистиллированной водой и к промывным водам прибавляют раствор хлорида бария. Если при этом не наблюдается образование мути (Сульфата бария), то обработку осадка раствором соды прекращают, так как отсутствие сульфат-ионов свидетельствует о том, что сульфаты кальция, стронция и бария полностью перешли в карбонаты.
Оставшийся осадок уже карбонатов кальция, стронция и бария обрабатывают раствором уксусной кислоты (2 моль/л) при нагревании. Осадок растворяется. В полученном растворе затем открывают каждый катион третьей аналитической группы.
Г) Предварительное открытие некоторых катионов четвертой пятой и шестой аналитической групп. Раствор, оставшийся после отделения катионов второй и третьей аналитических групп, может содержать катионы первой, четвертой, пятой и шестой аналитических групп по кислотно-основной классификации. Перед продолжением проведения дальнейшего систематического анализа можно предварительно открыть (хотя это делается не всегда) некоторые катионы в отдельных небольших порциях этого или исходного раствора, например, катионы железа(II) Fe2+, железа(III) Fe3+, хрома(III) Cr3+, меди(II) Cu2+, мышьяка(V) As5+, сурьмы Sb, марганца(II) Mn2+, кобальта(II) Co2+, никеля(II) Ni2+, ртути(II) Hg2+, висмута(III)Bi3+, а также катионы первой аналитической группы.
Открытие катиона железа. Катионы железа(II) Fe2+ открывают реакцией с гексацианоферратом(III) калия в кислой среде (рН = 2 – 3). В присутствии катионов Fe+2 образуется темно-синий осадок турнбулевой сини. Если цвет осадка иной, то это свидетельствует об отсутствии катионов железа(II).
Катионы железа(III) открывают реакцией с гексацианоферратом(II) (также в кислой среде рН ≈ 3). При наличии в растворе катионов Fe3+ образуется темно-синий осадок берлинской лазури.
Открытие катионов хрома(III) Cr3+. Катионы хрома(III) предварительно открывают, окисляя их пероксидом водорода до хромат-ионов (CrO4) в присутствии щелочи.
Открытие катионов меди(II) Cu2+. Катионы меди(II) Cu2+ предварительно открывают в отдельной порции раствора реакцией с концентрированным раствором аммиака, при которой образуется аммиачный комплекс меди(II) [Cu(NH3)4]2+ интенсивно синего цвета.
Если окраска раствора недостаточно характерна, то медь(II) в начале переводят в оксид меди, который затем растворяют в азотистой кислоте. Для этого к небольшому количеству анализируемого раствора прибавляют раствор гидроксида натрия (2моль/л). Выпадает осадок. Смесь нагревают несколько минут на водяной бане; при этом осадок чернеет вследствие образования оксида меди. Обрабатывают смесь небольшим количеством раствора хлорида аммония(2моль/л), перемешивают и центрифугируют. Осадок отделяют от центрифугата и прибавляют к нему (по каплям) небольшое количество 2 моль/л раствора азотной кислоты до растворения осадка. Оксид меди растворяется и катионы Cu2+ переходят в раствор. Полученный раствор обрабатывают водным 25%-м раствором аммиака. Образуется аммиачный комплекс меди – раствор принимает интенсивно синюю окраску.
Открытие катионов марганца(III). Эти катионы открывают в отдельной порции раствора реакцией окисления Mn2+ до перманганат-ионов MnO4- висмутатом нария NaBiO3 в азотнокислой среде – наблюдается окрашивание раствора в малиново - фиолетовый цвет.
Открытие катионов кобальта (II). Если в растворе присутствуют катионы железа (III) Fe3+ и меди (II) Cu2+, то катион Co2+ открывают капельной реакцией на полоске фильтровальной бумаги с 1–нитрозо-2-нафтолом (реактив Ильинского) в уксуснокислой среде - наблюдается возникновение окрашенной коричневой зоны вследствие образования комплекса кобальта (пурпурно-красного цвета в чистом виде) с органическим реагентом. Большие количества катионов меди(II) Cu2+ мешают определению.
При отсутствии в растворе катионов Fe3+ и Cu2+ кобальт(II) открывают реакцией с тиоцианатами аммония NH4NCS или калия KNCS в присутствии изоамилового спирта (экстрагент) – наблюдается окрашивание органического слоя в ярко-синий цвет вследствие образования синего тиоцианатного комплекса [Co(NCS)4]2-, экстрагирующегося в органическую фазу.
Мешающее действие железа(III) и меди(II) можно устранить путем их восстановления до железа(II) и меди(I) хлоридом олова(II). Железо(III) также маскирует (устраняют его мешающее действие добавлением фторида натрия NaF – образуется устойчивый бесцветный фторидный комплекс железа(III) состава [FeF6]3-, не мешающий, как железо(II), определению кобальта(II).
Открытие катионов никеля(II). Если в растворе отсутствуют катионы железа(II), то никель(II) открывают капельной реакцией с диметилглиоксимом (реактив Чугаева) в аммиачной среде на полоске фильтровальной бумаги – возникает окрашенная розовая зона вследствие образования комплекса никеля с диметилглиоксимом красного цвета.
Катионы железа(II), меди(II) и других металлов, образующих окрашенных аммиачные комплексы, мешают определению.
Открытие катионов висмута(III). Если в растворе отсутствуют катионы сурьмы и ртути(II), то висмут(III) открывают реакцией восстановления висмута(III) до металлического висмута оловом(II) (точнее – комплексами [Sn(OH)4]-) – наблюдается образование черного осадка, содержащего металлический висмут.
Д) Отделение катионов четвертой аналитической группы от катионов пятой и шестой аналитических групп. После предварительного открытия ряда катионов в отдельных порциях раствора
(как описано выше), оставшегося в результате отделения катионов второй и третьей аналитических групп, в основную часть этого раствора, содержащего катионы первой, четвертой, пятой и шестой аналитических групп, добавляют избыток раствора гидроксида натрия (NaOH, 2 моль/л) и небольшое количество пероксида водорода (H2O2). Нагревают смесь на кипящей водяной бане. В этих условиях катионы четвертой аналитической группы, образовавшие соответствующие растворимые гидроксо-комплексы, остаются в растворе, а катионы пятой и шестой аналитических групп переходят в осадок (смесь гидроксидов и основных солей).
В случае присутствия в растворе катионов хрома(III) смесь продолжают нагревать до изменения цвета раствора из зеленого (цвет катионов Cr3+) до желтого (цвет хромат-ионов CrO42-). При этом весь хром(III) смесь центрифугируют, осадок отделяют от центрифуната.
Осадок содержит катионы пятой и шестой аналитических групп, а щелочной центрифугат – катионы первой и четвертой аналитических групп.
В части центрифугата открывают катионы четвертой аналитической группы, как описано выше.
Е) Разделение и открытие катионов пятой и шестой аналитических групп. Полученный свежевыпавший осадок гидроксидов, гидратированных оксидов и основных солей катионов пятой и шестой аналитических групп обрабатывают при нагревании раствором азотной кислотой (1:1) в присутствии пероксида водорода. В раствор переходят все катионы обеих групп.
Азотнокислый раствор нейтрализует 1 моль/л раствором соды Na2CO3 до начала помутнения, прибавляют двух-трехкратный объем концентрированного раствора аммиака и нагревают до 40 – 50 оС. При этом катионы шестой аналитической группы переходят в раствор в виде комплексных аммиакатов состава [Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2+, [Cu(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+ и [Hg(NH3)4]2+. В осадке остаются гидроксиды катионов пятой группы.
Смесь центрифугируют. Центрифугат, содержащий катионы шестой аналитической группы, отделяют от осадка, содержащего катионы пятой аналитической группы. Центрифугат и осадок анализируют раздельно.
Осадок промывают 2моль/л раствором аммиака, водой, растворяют в 2 моль/л растворе азотной кислоты и в полученном растворе открывают катионы пятой аналитической группы.
Аммиачный центрифугат, содержащий катионы шестой аналитической группы, нейтрализуют 1 моль/л раствором серной кислоты до слабо кислой реакции и в полученном растворе открывают катионы шестой аналитической группы, как описано выше.
Ж) Открытие катионов первой аналитической группы. Катионы первой аналитической группы не имеющей группового реагента, обычно открывают дробным методом в отдельных небольших пробах исходного анализируемого раствора или раствора, полученного после отделения катионов второй и третьей аналитических групп.
Проведите предварительные испытания:
Заполните таблицу 7:
Таблица 7
| Реагент | Наблюдения | Вывод |
Приведите схему анализа:
Выполнение работы проверил(а)
_____________________________ Дата_______________
Дата: 2019-02-02, просмотров: 647.