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 2 М 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 конц. 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 2 М НCl и в растворе обнаруживают Fe³⁺.

Обнаружение Mn²⁺. Остаток осадка I после растворения в НСl обрабатывают 2 М 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, то есть ионов марганца.

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 группы играет перекись водорода?

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

Лабораторная работа №6. Катионы шестой аналитической группы

(Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺)

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

К шестой аналитической группе относят катионы d-элементов:

Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺ (в данном пособии рассматриваются и изучаются только Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺). Все указанные катионы характеризуются способностью к комплексообразованию.

Групповым реактивом является концентрированный раствор аммиака (в избытке), образующий с катионами 6 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 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 со 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 (спирта 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.