Основи аналітичної хімії (стр. 4 из 26)
Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4↓+ 2KNO3
Реакцію проводять у нейтральному або оцтовокислому середовищі. Виконання реакції
До 0,5-1 мл розчину солі свинцю додати 3-4 краплини розчину хромату калію. Випадає жовтий осад.
Ag+, Hg+ та інші іони, що утворюють осади з K2CrO4, заважають виявленню Pb2+.
Реакції іонів Hg22+
Гідроксид амонію NH4OH у присутності іонів Hg22+ утворює чорний осад: Hg2Cl2 + 2NH4OH = NH2HgCl↓ + Hg↓ + NH4Cl + 2H2O
+
-
| 2 |
2Hg(NO3)2 + 4NH4OH = 2Hg↓ + 3NH4NO3 + 3H2O + NH 
Виконання реакції
На смужку фільтрувального паперу нанести краплину розчину Hg2(NO3)2 і додати 1-2 краплини розчину NH4OH. У присутності Hg22+ випадає чорний осад.
Іони срібла у великих кількостях та деякі іони V і IV аналітичних груп заважають виявленню ртуті (І) за допомогою цієї реакції.
Хлорид олова (ІІ) SnCl2 відновлює іони Hg22+ до металевої ртуті Hg чорного кольору:
Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg↓ + SnCl4
Реакцію проводять у розчині хлороводневої кислоти.
Виконання реакції
До 0,5 мл розчину солі ртуті (І) додати 4-5 краплин розчину SnCl2 y HCl. Спочатку утворюється білий осад Hg2Cl2, який швидко чорніє внаслідок відновлення ртуті до металевої.
Іони Ag+, Hg2+ заважають виявленню ртуті (І).
Металева мідь відновлює іони Hg22+ до металевої ртуті.
Hg2(NO3)2 + Cu = 2Hg↓ + Cu(NO3)2
Ртуть, що виділяється на поверхні мідної пластинки, утворює блискучу амальгаму.
Реакцію проводять у слабкокислому середовищі (розведена нітратна кислота). Виконання реакції
На мідну пластинку (або монету) нанести 1-2 краплини досліджуваного розчину. Через 1-2 хвилини пластинку промити проточною водою і протерти фільтрувальним папером або клаптиком тканини. У присутності ртуті утворюється блискуча пляма.
Іони Hg2+ i Ag+ заважають виявленню Hg22+цією реакцією.
Реакції іонів Ag+
Іони Ag+ у розчині виявляють за допомогою трьох послідовних реакцій.
1. При дії хлороводневої кислоти утворюється білий осад: AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3
2. Осад хлориду срібла розчиняється у надлишку аміаку з утворенням безбарвного комплексу діамоносрібло (І)-хлорид:
AgCl↓ + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
3. При дії на комплекс [Ag(NH3)2]+ нітратної кислоти або йодиду калію утворюється білий осад AgCl або жовтий осад AgI:
[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl↓ + 2NH4NO3
[Ag(NH3)2]Cl + KI + H2O = AgI↓ + KCl + 2NH4OH
Виконання реакції
До 0,5-1 мл розчину солі срібла додати 1-2 мл розведеної хлороводневої кислоти для осадження AgCl (перевірити на повноту осадження), осад відфільтрувати, промити 3-4 рази розведеною НСl і обробити його на фільтрі розчином аміаку. Фільтрат зібрати в чисту пробірку.
Додати до фільтрату розчин HNO3 до кислої реакції середовища (перевірити синім лакмусовим папірцем).
Утворення білого осаду свідчить про наявність іонів срібла в досліджуваному розчині.
Тема 3. Вивчення реакцій на катіони ІІІ аналітичної групи
До катіонів ІІІ аналітичної групи належать іони лужноземельних металів Ba2+,
Sr2+, Ca2+. Груповим реагентом є розведен сірчана кислота.
Дія групового реагенту H2SO4
Катіони Ba2+, Sr2+ i Ca2+ утворюють з груповим реагентом білі дрібнокристалічні осади сульфатів, нерозчинні в кислотах, а також у розчинах лугів.
Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4↓ +2HNO3
Sr(NO3)2 + H2SO4 = SrSO4↓ + 2HNO3
Ca(NO3)2 + H2SO4 = CaSO4↓ + 2HNO3
Розчинність осадів зростає в ряду BaSO4, SrSO4, CaSO4; розчинність CaSO4 досить велика, і для повного видалення його з розчину застосовують етиловий спирт як висолювач.
Перевести в розчин осади сульфатів барію, стронцію і кальцію можна шляхом багаторазової обробки (5-6 разів) насиченим розчином карбонату амонію (NH4)2CO3 при нагріванні та подальшим розчиненням карбонатів BaCO3, SrCO3 i CaCO3, що утворилися, в оцтовій кислоті CH3COOH.
BaSO4↓ + Na2CO3 = BaCO3↓ + Na2SO4
BaCO3↓ + 2CH3COOH = Ba(CH3COO)2 + H2O + CO2
Сульфат кальцію, на відміну від сульфатів барію та стронцію, розчиняється в надмірі сульфату амонію (NH4)2SO4 з утворенням розчинної безбарвної комплексної сполуки
CaSO4↓ + (NH4)2SO4 = (NH4)2[Ca(SO4)2]
Цю реакцію використовують в аналізі для відокремлення Ca2+ від Ba2+ та Sr2+.
Виконання реакції
До 1-2 мл розчину солей барію, стронцію та кальцію (в окремих пробірках) додати 3-4 краплини розведеної сірчаної кислоти. Утворюються білі осади.
Дія загальних реагентів
Їдкі луги (NaOH або KOH ) та гідроксид амонію NH4OH, не заюруднені карбонатами (внаслідок поглинання СО2 з повітря), не осаджують катіони ІІІ аналітичної групи, тому що їхні гідроксиди є сильними основами і досить добре розчиняються у воді.
Карбонати натрію Na2CO3 та амонію (NH4)2CO3 утворюють з іонами барію, стронцію та кальцію білі аморфні (на холоді) або кристалічні (при нагріванні) осади карбонатів, наприклад:
Ba(NO3)2 + (NH4)2CO3 = BaCO3↓ + 2NH4NO3
Осадження проводять у нейтральному або слабколужному середовищі при нагріванні.
Осади легко розчиняються в оцтовій і розведених мінеральних кислотах (крім сірчаної), наприклад:
BaCO3 + 2CH3COOH + Ba(CH3COO)2 + CO2↑ + H2O
Гідрофосфат натрію Na2HPO4 у нейтральному середовищі утворює з іонами барію, стронцію та кальцію білі аморфні осади гідрофосфатів, наприклад: BaCl2 + Na2HPO4 = BaHPO4↓ + 2NaCl
У лужному середовищі (навіть у слабколужному) утворюються білі кристалічні осади середніх солей, наприклад:
3Ba(NO3)2 + 2Na2HPO4 + 2NH4OH = Ba3(PO4)2↓ + 4NaNO3 + 2NH4NO3 + 2H2O
Усі осади фосфатів та гідрофосфатів розчиняються в оцтовій, а також у розведених хлороводневій та нітратній кислотах.
Оксалат амонію (щавлевокислий амоній (NH4)2C2O4 у нейтральному або слабколужному середовищі утворює з іонами барію, стронцію та кальцію білі дрібнокристалічні осади оксалатів, наприклад:
Ba(NO3)2 + (NH4)2C2O4 = BaC2O4↓ + 2NH4NO3
Усі осади добре розчиняються в розведених HCl i HNO3. В оцтовій кислоті при кип’ятінні частково розчиняються ВаC2O4 i SrC2O4, а CaC2O4 не розчиняється.
Реакцію з оксалатом амонію використовують при аналізі для виявлення іонів кальцію в розчині, але тільки після відокремлення барію і стронцію.
Хромат калію K2CrO4 у нейтральному середовищі утворює з іонами барію та стронцію жовті порошкоподібні осади, наприклад: Ba(NO3)2 + K2CrO4 = BaCrO4↓ + 2KNO3
Осад SrCrO4 утворюється лише при досить великій концентрації іонів стронцію в розчині.
Осади добре розчиняються в розведених хлороводневій та нітратній кислотах. В оцтовій кислоті не розчиняється осад BaCrO4. Цю властивість використовують в аналізі для виявлення іонів барію в присутності стронцію та кальцію, а також для відокремлення іонів Ва2+.
Гексаціаноферат (ІІ) калію К4[Fe(CN)6] утворює з іонами кальцію та барію білі дрібнокристалічні осади, наприклад:
Ca(NO3)2 + K4[Fe(CN)6] = K2Ca[Fe(CN)6]↓ + 2KNO3
У присутності солей амонію утворюються менш розчинні сполуки:
Ca(NO3)2 + NH4Cl + K4[Fe(CN)6] = CaNH4K[Fe(CN)6]↓ + KCl + 2KNO3
Осади нерозчинні в оцтовій кислоті.
Реакцію з K4[Fe(CN)6] використовують при аналізі для виявлення іонів кальцію, але лише після відокремлення барію.
Характерні реакції на катіони ІІI аналітичної групи Реакції іонів Ва2+
Дихромат калію K2Cr2O7 утворює з іонами барію жовтий осад хромату барію BaCrO4.
2Ba(NO3)2 + K2Cr2O7 + H2O = 2BaCrO4↓ + 2KNO3 + 2HNO3
Утворення осаду ВаCrO4 зумовлюється тим, що внаслідок гідролізу (взаємодія дихромат-іонів з водою) у розчині, крім іонів Сr2O72-, присутні також іони СrO42-:
Cr2O72- + H2O = 2CrO42- + 2H+
Хромат барію менш розчинний, ніж дихромат. Саме тому і випадає осад ВаCrO4.
Хромат барію добре розчиняється в розведених хлороводневій та нітратній кислотах. Тому реакцію виявлення Ва2+ проводять у присутності ацетату натрію СН3СООNa. При цьому сильна кислота замінюється слабкою - оцтовою, в якій хромат барію не розчиняється:
K2Cr2O7 + 2BaCl2 + H2O + 2NaCH3COO = 2BaCrO4↓ + 2KCl +2NaCl +
2CH3COOH
Іони стронцію та кальцію не заважають виявленню іонів барію цією реакцією. Заважають іони металів, які утворюють нерозчинні в оцтовій кислоті хромати (наприклад, Pb2+, Ag+, Hg22+, Hg2+).
Виконання реакції
До 0,5-1 мл розчину солі барію додати 3-4 краплини розчину ацетату натрію СН3СООNa і 3-4 краплини розчину дихромату калію. Утворюється жовтий осад.
Родизонат натрію утворює з іонами барію червоний осад родизонату барію:
O O
OONa O+ Ba(NO3)2 =Ba + 2NaNO3
OONa O
O O
Осад не розчиняється в оцтовій і розведеній хлороводневій кислотах. Реакцію проводять у солянокислому розчині. В цих умовах іони стронцію та кальцію не заважають виявленню іонів барію. Виконання реакції
На смужку фільтрувального паперу нанести 2 краплини розчину родизонату натрію і ще 2 краплини розведеної хлороводневої кислоти. У центр плями, що утворилася, помістити краплину розчину солі барію. Утворюється червоний осад родизонату барію.
Забарвлення полум’я
Леткі солі барію (хлориди, нітрати) забарвлюють полум"я пальника у жовтозелений колір.
Заважають іони Cu2+, Na+ та деякі інші.
Реакції іонів Sr2+
Гіпсова вода - насичений розчин СaSO4 - утворює з іонами Sr2+ білий дрібнокристалічний осад (каламуть) сульфату стронцію: Sr(NO3)2 + CaSO4 = SrSO4↓ + Ca(NO3)2
Реакцію проводять при нагріванні майже до кипіння, осад утворюється через деякий час.
Іони Ва2+ і Pb2+ заважають виявленню Sr2+, утворюючи осади при кімнатній температурі та відразу ж після додавання гіпсової води.