5.2. Анализ смеси катионов пятой группы

Предварительное обнаружение. К отдельным порциям анализируемого раствора прибавляют К₃[Fe(CN)₆] и К₄[Fe(CN)₆]. Образование берлинской лазури и турнбулевой сини доказывает наличие в пробах ионов Fe²⁺ и Fe³⁺.

Систематический анализ. К 15 каплям анализируемого раствора добавляют 2М раствор NаОН и несколько капель 3%-го раствора Н₂О₂, смесь кипятят и центрифугируют (фильтруют).

Раствор I Осадок I

Не анализируется Mg(ОН)₂, Fe(ОН)₃, MnО(ОН)₂

Обнаружение Mg²⁺. Осадок I промывают несколько раз водой, затем обрабатывают 1 мл концентрированного раствора NН₄Cl для отделения солей магния. После перевода Mg(ОН)₂ в раствор определяют в нем присутствие ионов Mg²⁺ с реакцией с Nа₂НРО₄ или с 8-оксихинолином.

Обнаружение Fe³⁺. Осадок I после обнаружения солей магния обрабатывают 2М раствором НCl и в полученном растворе обнаруживают Fe³⁺.

Обнаружение Mn²⁺. Остаток осадка I после растворения в НСl обрабатывают 2М раствором НNО₃ с добавлением Н₂О₂ при нагревании и в полученном растворе устанавливают присутствие Мn²⁺ реакцией с Nа₂S. Если осадок I , не растворившийся в НCl, имеет черно-бурый цвет, это может служить доказательством присутствия MnО(ОН)₂, т.е. ионов марганца. Схема анализа смеси катионов пятой аналитической группы приведена на рис. 10.

5.3. Контрольные вопросы

1. Подберите окислитель, определите среду и составьте уравнение реакции окисления ионов Mn²⁺ в ионы марганцевой кислоты.

2. Какова роль нитрата серебра при окислении катиона Mn²⁺ персульфатом аммония?

3. Можно ли открыть катион Mg²⁺ при одновременном присутствии в растворе Fe²⁺?

4. В чем состоит сходство в свойствах Fe(ОН)₂ и Мg(ОН)₂?

5. Какую роль в систематическом ходе анализа смеси катионов 5-й группы играет перекись водорода?

6. Наличие каких катионов возможно в растворе, если при действии щелочи на реакционную смесь, содержащую катионы 5-й аналитической группы, выпадает белый осадок?

7. Постройте схему анализа смеси катионов:

а) Аl³⁺, Мg²⁺; Fе²⁺; б) Zn²⁺, Мg²⁺; Fе³⁺;

в) Рb²⁺, Са²⁺, Мg²⁺; г) Аg⁺, Рb²⁺, Мg²⁺.

Рис. 10. Анализ катионов 5-й аналитической группы

Лабораторная работа № 6. Катионы шестой аналитической группы (Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺)

Цель работы: ознакомление с основными и характерными реакциями на катионы Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺.

К шестой аналитической группе относят катионы

d-элементов: Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺. Все указанные катионы характеризуются способностью к комплексообразованию.

Групповым реактивом является концентрированный раствор аммиака (в избытке), образующий с катионами 6-й группы довольно устойчивые амминокомплексы различного цвета. Аммиакат меди окрашивает раствор в сине-фиолетовый цвет, аммиакат никеля – в синий. Наименее устойчивым является желто-бурый аммиакат кобальта (II) [Co(NH₃)₆]²⁺ (К_уст = 2,4510⁴), который в результате действия кислорода воздуха окисляется до более прочного аммиаката кобальта (III) [Co(NH₃)₆]³⁺ (К_уст = 1,6210³⁵) вишнево-красного цвета. Разрушение амминокомплексов происходит под действием разбавленных растворов кислот за счет образования ионов аммония:

NН₃ + Н⁺ = NH₄⁺.

Раствор аммиака в эквивалентных количествах (не в избытке) осаждает катионы 6-й группы в виде окрашенных соединений. В этом случае образуются следующие осадки: (СuОН)₂SО₄ − голубовато-зеленого цвета, (NiОН)₂SО₄ – светло-зеленого цвета, СоОНСl − синего цвета, растворяющиеся в избытке аммиака.

При взаимодействии с щелочами катионы Сu²⁺ и Ni²⁺ образуют аморфные осадки гидроксидов, ионы Со²⁺ – нерастворимые основные соли. Указанные осадки растворяются в сильных кислотах (НСl, НNО₃, Н₂SО₄) и в избытке аммиака.

Растворы катионов рассматриваемой группы имеют характерное окрашивание за счет соответствующих аквакомплексов: [Cu(H₂О)₆]²⁺ – голубого цвета, [Ni(Н₂О)₆]²⁺ – зеленого цвета, [Со(Н₂О)₆]²⁺ – розового цвета. Действие дегидрирующих веществ (спирт и др.), а также выпаривание вызывают изменение окраски этих ионов.

Медь и кобальт проявляют переменную степень окисления: Cu⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Co³⁺, и, следовательно, для их обнаружения возможно применение окислительно-восстановительных реакций.