6.1. Экспериментальная часть

6.1.1. Реакции иона меди

Реакция с аммиаком. К 3-4 каплям раствора CuSО₄ прибавляют 2-3 капли концентрированного аммиака, при этом выпадает сине-зеленый осадок основной соли меди:

2CuSО₄ + 2NН₃ + 2НОН  Cu₂(ОН)₂SО₄ + 2NН₄⁺ + SО₄^2-.

При действии избытка аммиака появляется интенсивно-синее окрашивание, вызываемое образованием комплексных ионов:

Cu₂(ОН)₂SО₄ + 8NН₃  2 [Cu(NH₃)₄]²⁺ + SО₄^2- + 2ОН^-.

Реакцию следует проводить при рН  9 и в отсутствие ионов CN^-. Соли аммония препятствуют осаждению основной соли меди, но не мешают образованию аммиаката.

Реакция с гексацианоферратом (II) калия. В пробирку помещают 1-2 капли раствора CuSО₄, одну каплю 2М раствора Н₂SО₄, 4-5 капель дистиллированной воды и одну каплю раствора К₄[Fe(CN)₆]. Образуется красно-бурый осадок гексацианоферрата меди:

2Cu²⁺ + [Fe(CN)₆]^4-  Cu₂[Fe(CN)₆] .

Реакцию следует проводить при рН  7. Осадок Cu₂[Fe(CN)₆] нерастворим в разбавленных кислотах, но разлагается щелочами. Комплексообразующие реагенты типа КСN мешают реакции.

Реакция с роданидом калия. К 1-2 каплям раствора соли меди добавляют 2-3 капли раствора КSСN. Образуется черный осадок Сu(SCN)₂, превращающийся затем в белый осадок CuSCN:

Cu²⁺ + 2SCN^-  Сu(SCN)₂;

Cu(SCN)₂ + Н₂О  2CuSCN + HSCN + НОSCN.

Такой переход Cu(SCN)₂ в CuSCN совершается постепенно, но ускоряется в присутствии восстановителей, например сернистой кислоты (Н₂SО₃).

Реакцию следует проводить при рН  7. Слабое подогревание способствует протеканию реакции.

6.1.2.Реакции иона никеля

Реакция с щелочами. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли никеля (II) и равный объем 2М раствора NаОН. Выпадает светло-зеленый осадок:

Ni²⁺ + 2ОН^- → Ni(ОН)₂.

Осадок растворяется в растворах кислот и аммиака:

Ni(ОН)₂ + 2Н⁺→ Ni²⁺ + 2Н₂О;

Ni(ОН)₂ + 6NН₃ → [Ni(NН₃)₆]²⁺ + 2ОН^-.

Реакция с аммиаком. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли никеля (II) и прибавляют по каплям при перемешивании разбавленный раствор аммиака до выпадения зеленого осадка NiОНСl. Добавляют по каплям при перемешивании концентрированный (25%-й) раствор аммиака до полного растворения осадка и образования раствора синего цвета – комплексных гексаамминникель (II)-катионов, например:

NiСl₂ + NН₃·Н₂О → NiОНСl + NН₄Сl;

NiОНСl + 6NН₃ → [Ni(NН₃)₆]²⁺ + ОН^- + Сl^-.

Реакция с бромной водой. В пробирку помещают 2-3 капли раствора какой-либо соли никеля, приливают 5 капель NаОН или КОН, добавляют 5 капель свежеприготовленной бромной (или хлорной) воды и смесь нагревают. При этом происходит образование зеленого осадка гидроксида никеля Ni(ОН)₂, окисляющегося затем в черно-бурый гидроксид никеля (III):

Ni²⁺ + 2ОН^-  Ni(ОН)₂ ;

2Ni(ОН)₂ + Br₂ + 6ОН^-  2Ni(ОН)₃  + 2Вr^-.

При этом рН раствора должно быть больше 7.

Реакция с диметилглиоксимом (реактивом Чугаева). В пробирку помещают 1-2 капли раствора NiCl₂, 2-3 капли разбавленного раствора NН₃ и 2 капли 1%-го спиртового раствора диметилглиоксима. Образуется яркий розово-красный осадок так называемой внутрикомплексной соли – диметилглиоксимата никеля. Осадок растворяется в минеральных кислотах и щелочах, нерастворим в растворах аммиака.

Эту же реакцию можно проводить капельным методом. Помещают на фильтровальную бумагу каплю исследуемого раствора и каплю спиртового раствора диметилглиоксима. Смоченную бумагу обрабатывают парами аммиака над фарфоровой чашкой. При достаточном насыщении аммиаком на бумаге в присутствии ионов никеля образуется розово-красное пятно.

6.1.3. Реакции иона кобальта

Реакция с щелочами. В пробирку помещают 2 капли раствора СоСl₂ и 3 капли раствора щелочи до образования синего осадка СоОНСl, переходящего при дальнейшем прибавлении щелочи в розовый осадок Со(ОН)₂, который через некоторое время постепенно темнеет за счет окисления до Со(ОН)₃:

СоСl₂ + ОН^- → СоОНСl + Сl^-;

синий

СоОНСl + ОН^- → Со(ОН)₂ + Сl^-;

розовый

2Со(ОН)₂ +½О₂ + Н₂О → 2Со(ОН)₃.

Если к розовому осадку Со(ОН)₂ прибавить пероксид водорода Н₂О₂, то реакция окисления в черно-бурый Со(ОН)₃ протекает практически мгновенно:

2Со(ОН)₂ + Н₂О₂ → 2Со(ОН)₃.

Реакция с аммиаком. В пробирку помещают 2 капли раствора СоСl₂ и 3 капли раствора щелочи до образования синего осадка СоОНСl:

СоСl₂ + NН₃·Н₂О → СоОНСl + NН₄Сl.

Добавляют несколько кристаллов хлорида аммония и продолжают вливать раствор аммиака при перемешивании смеси до полного растворения осадка и образования желтого раствора:

СоОНСl + 5NН₃ + NН₄Сl → [Со(NН₃)₆]Сl₂ + Н₂О.

При стоянии на воздухе раствор постепенно меняет окраску на вишнево-красную:

2[Со(NН₃)₆]Сl₂ + О₂ + 2Н₂О → 2[Со(NН₃)₅Сl](ОН)₂ + 2NН₃.

В присутствии пероксида водорода и солей аммония данная реакция протекает практически мгновенно:

2[Со(NН₃)₆]Сl₂ + Н₂О₂ + 2 NН₄Сl →

→ 2[Со(NН₃)₅Сl]Сl₂ + 4NН₃ + 2Н₂О.

Реакция с роданидом калия (или аммония). В пробирку помещают 3 капли раствора какой-либо соли кобальта, прибавляют немного (на кончике шпателя) кристаллического NH₄SCN или несколько капель его концентрированного раствора и содержимое пробирки тщательно взбалтывают. При этом появляется синее окрашивание:

Со²⁺ + 4SCN^-  Со(SCN)₄]^2-.

Для увеличения чувствительности реакции к полученному раствору добавляют смесь 0,5 мл диэтилового эфира с 0,5 мл амилового спирта. При взбалтывании с органическими растворителями роданидный комплекс растворяется в них и всплывает над водой, окрашивая верхний слой в интенсивно синий цвет.

Указанную реакцию можно проводить капельным методом. Для этого помещают каплю исследуемого раствора на фарфоровую пластинку и добавляют несколько капель NH₄SCN в ацетоне. В присутствии Со²⁺ появляется синее окрашивание.

Реакцию следует проводить в слабокислой среде (рН = 4 – 5).

Реакция с тетрароданомеркуратом (II) аммония (NH₄)₂Hg(SCN)₄]. На предметное стекло помещают каплю анализируемого раствора, подкисленного уксусной кислотой, прибавляют каплю раствора (NH₄)₂Hg(SCN)₄]. В присутствии Со²⁺ образуются темно-синие кристаллы тетрароданомеркуриата кобальта СоHg(SCN)₄], легко различимые под микроскопом:

Со²⁺ + Hg(SCN)₄]^2-  СоHg(SCN)₄].

Реакцию следует проводить при рН  7. Прибавление капли раствора, содержащего Zn²⁺, способствует немедленному выделению голубого осадка смешанного тиоцианатного комплекса цинка и кобальта (II) состава Zn_хСо_уHg(SCN)₄]_х+у.

Реакция с сульфид-ионами. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли кобальта (II) и прибавляют 2-3 капли раствора сульфида аммония (NН₄)₂S. Выпадает черный осадок сульфида кобальта СоS:

Со²⁺ + S^2- → СоS.

Свежевыпавший осадок СоS растворяется в минеральных кислотах, однако при стоянии он превращается в форму, трудно растворимую в разбавленной НСl, но растворимую в кислотах в присутствии окислителей.

Реакция с солями цинка – образование зелени Ринмана. В пробирке или фарфоровом тигле смешивают 5 капель раствора нитрата цинка Zn(NО₃)₂ и 5 капель разбавленного раствора нитрата кобальта Со(NО₃)₂. Смесь нагревают до кипения и кипятят около минуты. Горячим раствором смачивают полоску фильтровальной бумаги, высушивают ее и озоляют в фарфоровом тигле на газовой горелке. Образуется зола зеленого цвета. Окраска пепла объясняется образованием цинката кобальта СоZnО₂, который называется ринмановой зеленью (в ходе реакции также выделяется диоксид азота NО₂ – газ бурого цвета и газообразный кислород). Реакцию следует проводить под тягой.

Zn(NО₃)₂ + Со(NО₃)₂ → СоZnО₂ + 4NО₂ + О₂.

6.1.4. Реакции на ионы кадмия

Реакция с щелочами и аммиаком. В две пробирки вносят по

3-4 капли раствора соли кадмия. В одну пробирку прибавляют 1-2 капли раствора NаОН. Выпадает белый осадок гидроксида кадмия Сd(ОН)₂:

Сd²⁺ + 2ОН^-→ Сd(ОН)₂.

В другую пробирку прибавляют по каплям раствор аммиака. Образующийся вначале белый осадок гидроксида кадмия растворяется в избытке аммиака:

Сd(ОН)₂ + 4NН₃ → [Сd(NН₃)₄]²⁺ + 2ОН^-.

Осадок гидроксида кадмия растворяется в кислотах:

Сd(ОН)₂ + 2Н₃О⁺ → [Сd(Н₂О)₄]²⁺.

Реакция с сульфид-ионами. В пробирку вносят 2-3 капли раствора нитрата кадмия, прибавляют две капли раствора сульфида натрия. Выпадает желто-коричневый осадок сульфида кадмия СdS:

Сd²⁺ + S^2- → СdS.

К выпавшему осадку прибавляют по каплям насыщенный раствор хлорида натрия NаСl при перемешивании смеси до растворения осадка:

СdS + 4Сl^-→ [СdСl₄]^2- + S^2-.

Сульфид кадмия нерастворим в кислотах, за исключением НСl, в которой он растворяется с образованием хлоридного комплекса кадмия:

СdS + 4НСl → Н₂[СdСl₄] + Н₂S.

Реакция с тетрароданомеркуратом (II) аммония. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли кадмия и прибавляют примерно столько же капель раствора (NН₄)₂[Нg(SСN)₄]. В осадок выпадают бесцветные или белые (в зависимости от размера частиц осадка) кристаллы тетрароданомеркурата кадмия Сd[Нg(SСN)₄]:

Сd²⁺ + [Нg(SСN)₄]^2- → Сd[Нg(SСN)₄].

Реакция с тетраиодовисмутатом (III). На лист фильтровальной бумаги наносят каплю раствора тетраиодовисмутата (III) К[ВiJ₄] и каплю раствора соли кадмия. На бумаге появляется черное пятно, выпадает черный осадок иодида висмута (III) ВiJ₃:

Сd²⁺ + 2[ВiJ₄]^- → СdJ₂ + 2ВiJ₃.

При добавлении по каплям раствора иодида калия или тиосульфата натрия черное пятно исчезает, так как осадок иодида висмута (III) растворяется.

6.1.5. Реакции на ионы ртути (II)

Реакции с щелочами. В пробирку вносят 3-4 капли водного раствора соли ртути (II) и прибавляют по каплям водный раствор NаОН или КОН. Выпадает желтый осадок оксида ртути (II) состава НgО:

Нg²⁺ + 2ОН^- → НgО + Н₂О.

Осадок НgО растворяется в азотной кислоте, в растворах хлоридов и иодидов щелочных металлов с образованием соответственно Нg(NО₃)₂, НgСl₂ и комплекса [НgJ₄]^2-:

НgО + 2НNО₃ → Нg(NО₃)₂ + Н₂О;

НgО + 2Сl^- + Н₂О → НgСl₂ + 2ОН^-;

НgО + 4J^- + Н₂О → [НgJ₄]^2- + 2ОН^-.

Реакция с аммиаком. В одну пробирку вносят 3-4 капли водного раствора хлорида ртути (II) НgСl₂, а в другую – столько же водного раствора нитрата ртути (II) Нg(NО₃)₂. В каждую пробирку прибавляют по каплям водный раствор аммиака до выпадения белых осадков:

НgСl₂ + 2NН₃ → НgNН₂Сl + NН₄Сl;

2 Нg(NО₃)₂ + 4NН₃ + Н₂О → [ОНgNН₂]NО₃ + 3NН₄NО₃.

Затем в пробирки добавляют по 3-4 капли водного раствора соли аммония (NН₄Сl или NН₄NО₃) и по каплям водный раствор аммиака при перемешивании до полного растворения осадков:

НgNН₂Сl + 2NН₃ + NН₄⁺ → [Нg(NН₃)₄]²⁺ + Сl^-;

[ОНgNН₂]NО₃ + 4NН₃ + 3NН₄⁺ → 2[Нg(NН₃)₄]²⁺ + NО₃^- + Н₂О.

Реакция с иодидом калия. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли ртути (II) и прибавляют каплю разбавленного 5%-го раствора иодида калия. Выпадает красный осадок иодида ртути (II) НgJ₂:

Нg²⁺ + 2J^- → НgJ₂.

При дальнейшем прибавлении по каплям (при встряхивании) раствора иодида калия осадок растворяется с образованием бесцветного раствора:

НgJ₂ + 2J^- → [НgJ₄]^2-.

Определению ионов Нg²⁺ мешают катионы Рb²⁺, Сu²⁺, Аg⁺, Вi³⁺ и другие, а также окислители.

Реакция с сульфид-ионами. В пробирку вносят 2-3 капли раствора хлорида ртути (II) НgСl₂ и прибавляют по каплям сульфид натрия Nа₂S или сероводородную воду. Выпадает белый осадок, чернеющий при дальнейшем прибавлении раствора Nа₂S или сероводородной воды:

2 НgСl₂ + 2Н₂S → 2НgS· НgСl₂ + 4НСl;

2НgS· НgСl₂ + Н₂S → 3НgS + 2НСl.

Сульфид ртути (II) НgS не растворяется в разбавленной азотной кислоте, но растворим в царской водке (смесь НСl + НNО₃):

3НgS + 6НСl + 2НNО₃ → 3НgСl₂ + 2NО + 3S + 4Н₂О.

Реакция с хлоридом олова (II). В пробирку вносят 2-3 капли раствора хлорида олова (II) НgСl₂ и прибавляют по каплям солянокислый раствор хлорида олова (II). Выпадает белый осадок Нg₂Сl₂, который постепенно темнеет:

2Нg²⁺ + [SnСl₄]^2- + 4Сl^- → Нg₂Сl₂ + [SnСl₆]^2-;

Нg₂Сl₂ + [SnСl₄]^2- → 2Нg + [SnСl₆]^2-.

Определению ионов Нg²⁺ мешают катионы Аg⁺, Вi³⁺, Нg₂²⁺, Sb³⁺.