Основи аналітичної хімії (стр. 9 из 26)

Реакцію проводять у середовищі 1-2 н НСl. У реакцію з метиловим фіолетовим вступає лише щойноокислений стибій (V).

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину, що містить стибій (ІІІ) чи (V), додати 1-2 краплини концентрованої НСl та 3-4 краплини розчину двохлористого олова SnCl2 (для відновлення всього стибію до Sb (III)). Після цьoго додавати краплинами (!) 10%-ний розчин нітриту натрію NаNО2 до зникнення бурого забарвлення розчину, яке виникає спочатку, і потім ще 1-2 краплини. Розчин відстоюють 1-2 хвилини. При цьому стибій окиcнюється до Sb (V) (утворюється комплексний іон [SbCl6]-). Для видалення надлишку NаNО2 (який заважає подальшому проходженню реакції) до розчину додати суху сечовину СО(NH2)2 у такій кількості, щоб розчин перестав пінитись. Суміш розбавити водою до 5-6 мл, додати 2-3 краплини 0,2%-ного розчину метилового фіолетового та 1 мл толуолу. Вміст пробірки струшувати 1-2 хвилини. У присутності стибію органічний шар (верхній) набуває синього кольору. Для порівняння слід провести "сліпий" дослід.

Інші катіони не заважають виявленню стибію.

Тема 6. Вивчення реакцій на катіони VІ аналітичної групи

До катіонів VІ аналітичної групи належать іони Со2+, Ni2+, Cu2+, Hg2+, Cd2+. Груповим реагентом є гідроксид амонію NH4ОН (у надмірі) у суміші з NH4Cl. Дія групового реагенту NH4ОН

З невеликою кількістю гідроксиду амонію іони Co2+, Ni2+, Cu2+ та Cd2+ утворюють осади, спочатку основних солей, а далі - гідроксидів. Co(NO3)2 + 2NH4OH = Co(OH)2↓ + 2NH4NO3

Ni(NO3)2 + 2NH4OH = Ni(OH)2↓ + 2NH4NO3

Cu(NO3)2 + 2NH4OH = Cu(OH)2↓ + 2NH4NO3

Cd(NO3)2 + 2NH4OH = Cd(OH)2↓ + 2NH4NO3

Iони Hg2+ утворюють осад солі меркурамонію, наприклад, хлорид меркурамонію:

HgCl₂ + 2NH₄OH = NH₂HgCl + NH₄Cl + 2H₂O

Осади Cd(OH)2 та NH2HgNO3 - білого кольору; осади Co(OH)2, Ni(OH)2 та

Cu(OH2 забарвлені відповідно в рожевий, світло-зелений та блакитний колір. При дії надміру NН4ОН осади Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, а також і Cd(OH)2 розчиняються з утворенням комплексних сполук аміакатів.

Утворення розчинного аміакату ртуті проходить при дії надлишку NН4ОН у суміші з хлоридом амонію NН4Сl (при нагріванні): NH2HgCl + 2NH4OH + NH4Cl = [Hg(NH3)4]Cl2 + 2H2O t⁰

Аміакати ртуті (ІІ) та кадмію - безбарвні, нікелю та міді - яскраво-синього кольору, кобальту - брудно-жовтого.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчинів солей катіонів VІ аналітичної групи (в окремих пробірках) додати спочатку краплинами розчин NН4ОН, до осадів, що утворилися, - концентрований розчин NН4ОН до повного розчинення цих осадів. У пробірку, що містить іони Нg2+, додати також дрібку сухого NН4Сl; суміш підігріти.

Дія загальних реактивів

Усі реакції із загальними реактивами виконувати таким чином: у декілька пробірок внести по 0,5 мл розчинів солей іонів, які вивчають, і додати по 3-4 краплини відповідного реагенту.

Луги NаОН або КОН утворюють з усіма катіонами VІ аналітичної групи осади гідроксидів, нерозчинних у надлишку реагенту. Всі осади добре розчинні в мінеральних кислотах (НСl, НNО3, Н2SO4).

Білий гідроксид ртуті Нg(ОН)2 досить швидко розкладається з утворенням жовтого оксиду ртуті (ІІ).

Hg(OH)2 = HgO↓ + H2O

Карбонати натрію Na2СО3, калію К2СО3 та амонію (NH4)2СО3 осаджують іони нікелю у вигляді зеленого карбонату NiСО3, а іони кобальту, ртуті, міді та кадмію - у вигляді основних солей: червоного Co2(OH)2CO3, червоно-бурого HgCO₃⋅3HgO, зеленого Cu2(OH)2CO3 та білого Cd2(OH)2CO3. Усі осади легко розчинні в кислотах. Карбонати нікелю, а також основні карбонати коб альту, міді та кадмію розчинні також у NH4ОН та надмірі (NH4)2СО3.

Гідрофосфат натрію Nа2HРО4 утворює з іонами Ni2+, Co2+, Cd2+ та Hg2+ осади середніх фосфатів: зелений Ni3(PO4)2, фіолетовий Co3(PO4)2, білі Cd3(PO4)2 та Hg3(PO4)2. Іони Cu2+ утворюють світло-блакитний осад змінного складу.

Всі осади, за винятком Hg₃(PO₄)₂, розчинні в оцтовій та мінеральних кислотах, а також у гідроксиді амонію. Осад Hg3(РО4)2 добре розчинний лише в НСl Фери- та фероціанід калію K3[Fe(CN)6] та K4[Fe(CN)6]

К3[Fe(CN)6] утворює червоно-бурий осад Со3[Fe(CN)6]2 та жовто-бурий Nі3[Fe(CN)6]2. Іони Cu2+, Hg2+ та Cd2+ осадів з цим реагентом не утворюють.

З К4[Fe(CN)6] взаємодіють усі іони, крім Hg2+, з утворенням зеленуватого осаду Со2[Fe(CN)6], жовто-зеленого Nі2[Fe(CN)6], білого Cd2[Fe(CN)6], червоно-бурого Cu2[Fe(CN)6]. Осад Cu2[Fe(CN)6] забарвлений настільки інтенсивно, що використовується для виявлення іонів Cu2+ у присутності всіх інших катіонів у розчині (лише іони Fe3+ якоюсь мірою заважають виявленню Cu2+).

Більшість осадів нерозчинні в розведеній НСl, проте розчинні в надлишку NН4ОН.

Сульфід амонію (NH4)2S у нейтральному та слабколужному середовищі утворює з усіма катіонами VІ аналітичної групи осади сульфідів: жовтий CdS та чорні CoS, NiS, CuS, HgS.

Щойно осаджені осади NiS та CoS розчиняються навіть в оцтовій кислоті. Через деякий час вони переходять у менш розчинну модифікацію і розчиняються лише в НNО3 при нагріванні. Осад CdS нерозчинний у розведеній НСl, проте досить добре розчинний у концентрованій НСl та розведеній НNО3. CuS нерозчинний у НСl, але добре розчинний у розведеній НNО3 при нагріванні. HgS pозчинний лише в коцентрованій НNО3 або в суміші концентрованої НСl та НNО3 (царській водці) при нагріванні.

Сірководень Н2S у середовищі розбавленої НСl осаджує осади сульфідів CuS, HgS, CdS.

Тіосульфат натрію Na2S2O3 осаджує із солянокислих розчинів при нагріванні лише сульфіди міді (І) та ртуті (ІІ). Іони Со2+, Ni2+ та Cd2+ не осаджуються Na2S2O3.

Характерні реакції на катіони Со2+

Роданід амонію NН4SCN (розчин у аміловому спирті або ацетоні) утворює з іонами Со2+ розчинну комплексну сполуку, забарвлену в синій колір. Сполука нейстійка у водному розчині, але стає стійкою при вилученні (екстракції) її аміловим спиртом; органічний шар (верхній) набуває при цьому синього кольору ("синє кільце").

Со(NO3)2 + 4NH4SCN = (NH4)2[Co(SCN)4] = 2NH4NO3

Реакцію проводять у нейтральному або слабкокислому середовищі.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі Со2+ додати 5-6 краплин розчину роданіду амонію NН4SCN в аміловому спирті (не перемішувати!). Шар амілового спирту набуває синього забарвлення.

Виявленню Со2+ заважають іони Fe3+, Cu2+, Hg22+ та Hg2+. Шкідливий вплив

Fe3+ усувають, додаючи до розчину, який аналізують, сухий фторид натрію NaF, який зв’язує іони Fе3+ у стійкий безбарвний комплекс Na3[FeF6]. Вплив Cu2+, Hg22+та Hg2+ усувають, додаючи суху тіосечовину SC(NH2)2 або тіосульфат натрію Na2S2O3, які в середовищі розбавленої НСl зв’язують ці іони в стійкі безбарвні комплексні сполуки.

α-нітрозо-β-нафтол (

OH- реактив IІльїнського)

утворює з іонами Со2+ червоний осад, нерозчинний у розбавлених мінеральних кислотах.

Реакцію проводять у середовищі розбавленої НСl та при нагріванні.

Виконання реакції

Реакцію можна проводити в пробірці або на смужці фільтрувального паперу (краплинний варіант):

а) до 0,5 мл розчину солі Со2+ додати 3-4 краплини НСl та 3-4 краплини щойно виготовленого розчину α-нітрозо-β-нафтолу і суміш нагріти. З’являється червоний осад;

б) на смужку фільтрувального паперу вміщують 1 краплину розчину солі Со2+, 1-2 краплини НСl та 1-2 краплини розчину α-нітрозо-β-нафтолу. З’являється червона пляма.

Виявленню Со2+ заважають іони Fe3+, Fe2+, Cu2+, Hg22+ та Hg2+, які утворюють забарвлені осади; проте всі ці осади, крім осаду з Fе3+, розчинні в НСl. Шкідливий вплив перелічених катіонів можна також усунути, додаючи фосфат амонію. Fе3+ зв’язують фторидом натрію NaF. Характерні реакції на катіони Ni2+

HOOH

Диметилгліоксим:

H₃C CH₃

(скорочено позначають H₂Dm) утворює з іонами Ni2+ яскраво-рожевий осад, розчинний у мінеральних кислотах та лугах, проте погано розчинний у NН4ОН.

Реакцію проводять у слабкому аміачному середовищі.

Виконання реакції

Реакцію можна проводити в пробірці або на смужці фільтрувального паперу (краплинний варіант):

а) до 0,5 мл розчину солі Nі2+ додати розчин NН4ОН до появи запаху аміаку та 5-6 краплин спиртового розчину диметилгліоксиму (не перемішувати!). У верхній частині суміші утворюється яскраво-рожевий осад;

б) на смужку фільтрувального паперу нанести одну краплину розчину солі Ni2+, 2 краплини розчину NН4ОН та 2-3 краплини розчину Н₂Dm. З’являється червоне забарвлення.

Гідроксид амонію NН4ОН, якщо його взяти у надмірі, утворює з іонами Nі2+ розчинну комплексну сполуку - аміакат нікелю яскраво-синього кольору. Ni(NO3)2 + 6NH4OH = [Ni(NH3)6](NO3)2 + 6H2O

Виконання реакції

До 0,5 мл розчину солі Nі2+ додавати (краплинами!) розчин концентрованого NН4ОН, поки не розчиниться осад, що утворюється спочатку. Розчин набуває яскраво-синього кольору.

Виявленню Nі2+ заважають іони Сu2+, які також у цих умовах утворюють яскраво-синій аміакат. У присутності іонів Со2+ синє забарвлення аміакату нікелю набуває зеленкуватого відтінку.

У присутності катіонів, що утворюють з NН4ОН нерозчинні гідроксиди або розчинні аміакати, при виявленні Nі2+ необхідно додавати великий надмір NН4ОН та залишати суміш на деякий час для відстоювання осаду.

Характерні реакції на катіони Cu2+

Фероціанід калію К4[Fe(CN)6] утворює з іонами Сu2+ червоно-бурий осад, малорозчинний у розбавлених мінеральних кислотах, проте розчинний у надмірі NН4ОН.

2Cu(NO3)2 + K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6]↓ + 4KNO3

Реакцію проводять у нейтральному або слабкокислому середовищі.

Виконання реакції

До 1 краплини розчину солі Сu2+ додати 5-6 краплин розчину К4[Fe(CN)6].

Утворюється червоно-бурий осад.

Виявленню міді певною мірою заважають іони Fе3+ та луги.

Гідроксид амонію NН4ОН, якщо його взяти у надмірі, утворює з іонами Сu2+ розчинну комплексну сполуку - аміакат міді, забарвлений у яскраво-синій колір.