Лабораторна робота №1 Якісні реакції катіонів і-іі груп.

Мета: ознайомитися із якісними реакціями на катіони І-ІІ груп у розчинах та мікрокристалоскопічно.

Обладнання та посуд: набір реактивів для проведення якісних реакцій на катіони, пробірки, предметне скло, скляна паличка, мікроскоп, центрифуга, електрична плитка.

Завдання:

1. У даній лабораторній роботі пропонується виконати наступні якісні реакції катіонів I-ІІ груп

2. Провести систематичний аналіз суміші катіонів I-ІІ груп. Рівняння реакцій записати в лабораторний журнал.

Контрольні питання.

1. Які групові реагенти використовують для відкриття І та ІІ аналітичної групи катіонів?

2. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони K⁺, Na⁺? Наведіть приклади реакцій.

3. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони NH₄⁺? Наведіть приклади реакцій.

4. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони Ва²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺?

5. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони Sr²⁺, Аl³⁺, Cr²⁺, Bi²⁺?

6. За допомогою яких реакцій можна визначити катіони Fe²⁺, Fe³⁺?

7. Опишіть особливості аналізу суміші І та ІІ групи катіонів.

Катіони третьої аналітичної групи Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺

Груповим реактивом є гідроксид амонію NH₄OH, який в стехіометричних кількостях осаджує їх у вигляді гідроксидів, основних солей та амідів. При надлишку гідроксиду амонію вони розчиняються, тоді як фосфати катіонів другої аналітичної групи в надлишку аміаку нерозчинні. Більшість солей катіонів третьої групи малорозчинні у воді та багато з них забарвлені. Так розчинними є хлориди, окрім хлориду одновалентної міді, сульфати, нітрати, нітрити, ацетати. Малорозчинними є всі гідроксиди, гексаціаноферати (II, III), карбонати, оксалати, фосфати, арсенати, силікати, хромати, сульфіди. Забарвленими сполуками є всі солі та гідроксиди міді (II), кобальту, нікелю, ртуть йодид, всі сульфіди, за винятком цинк сульфіду, білого кольору, а також солі, що утворені забарвленими аніонами.

Реакції іонів Cu²⁺

Реакція з калій гексаціанофератом (II, III) K₄Fe(CN)₆], K₃Fe(CN)₆].

Іони Си²⁺ з калій гексаціанофератом (II) утворюють червоно-бурий осад гексаціоноферату міді (ІІ) Cu₂[Fe(CN)₆]:

Осад не розчиняється в розведених кислотах, розкладається лугами, внаслідок чого утворюється блакитний осад гідроксиду міді (II) i розчиняється в розчині NH₄OH з творенням аміакату міді:

Взаемодія іонів Сu²⁺ з калій гексаціанофератом (III) K₃[Fe(CN)₆] приводить до утворення жовто-зеленого осаду Cu₃[Fe(CN)₆]:

Осад не розчиняється в хлорид ній кислоті, але розчиняється в розчині аміаку.

Реакція з тіосульфтом натрію Na₂S₂O₃. Сu²⁺- іони з тіосульфатом натрію в кислому середовищі при нагріванні утворюють чорний осад Cu₂S:

Цю реакцію використовують для відокремлення Сu²⁺-іонів від іонів Сd²⁺, оскільки іони кадмію при дії Н₂S₂О₃ в кислому середовищі осаду СdS не утворюють.

Виконання реакції. До 10-15 крапель розчину в пробірці добавляють 2 н. розчин Н₂SО₄ до кислої реакції (рН2), 2-3 кристаликаNa₂S₂O₃ і суміш нагрівають до кипіння.. В присутності іонів Сu²⁺ утворюється чорний осад Cu₂S.

Дія калій йодиду КI. Іони Сu²⁺ окиснюють I^--іони, при цьому Сu²⁺-іони відновлюються до міді (І), яка утворює білий осад СuI і виділяється вільний І₂, який забарвлює розчин з осадом в бурий колір:

Дія калій тіоціанату КSСN. При взаємодії іонів Сu²⁺ з SCN^--іонами утворюється чорний осад тіоціанату міді (IІ) Сu(SCN)₂:

Осад Сu(SCN)₂ поступово перетворюється в малорозчинний СuSCN білого кольору, при цьому виділяється родан (SCN)₂.

Якщо до розчину добавити відновник, наприклад Na₂S₂O₃, то відновлення Сu(ІІ)до Сu(І) в осаді відбувається досить швидко і швидко змінюється забарвлення осаду від чорного до білого:

Дія амоній, тетрародано (тетратіоціанато) меркурата (II) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] Іони Сu²⁺ в присутності іонів Zn²⁺ з амоній тетрароданомеркуратом (II) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] утворюють осад Cu[Hg(SCN)₄]Zn[Hg(SCN)₄], забарвлений у фіолетовий колір:

Реакції заважають іони Fе³⁺, Со²⁺, Ni²⁺, які за аналогічних умов утворюють забарвлені розчини.

Виконання реакції. До 1 краплі розчину у пробірку додають 2 - 3 краплі 1%-го розчину цинку сульфату ZnSO₄, 1 - 2 краплі 2 н. розчину Н₂SО₄ i 1 краплю розчину (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] (8 г НgCl₂ і 9 г NH₄SCN розчиняють в 100 мл води). Суміш перемішують скляною паличкою. Поява осаду фіолетового кольору свідчить про присутність іонів Сu²⁺ в розчині.

Відновлення іонів Сu²⁺ металами: залізом, цинком, алюмінієм та іншими. Маючи досить високий окисно-відновний потенціал Е(Сu²⁺∕Сu⁰)=+0,34В іони Сu²⁺ відновлюються до Сu⁰ (металічної) металами, для яких окисно-відновні потенціали характеризуються меншими позитивними величинами: залізом, цинком; алюмінієм. Для них величини

; ;.

Тому, якщо занурити залізний цвях в розчин, в якому знаходяться іони Сu²⁺, то останні відновлюються до металу і червоним осадом покривають залізний цвях:

Реакції іонів Сu²⁺ з NH₄OH, (NН₄)₂[Нg(SСN)₄]+ZnSO₄ та металічним залізом є характерними і їх застосовують для виявлення іонів Сu²⁺ в присутності інших металів.

Загальні реакції катіонів III третьої аналітичної групи. Дія гідрофосфатів лужних металів і амонію призводить до утворення білих осадів кадмію, цинку, ртуті (II), зелених – нікелю, фіолетових – кобальту, голубих – міді.

Осади гідрофосфатів і фосфатів катіонів III групи розчиняються в оцтовій і мінеральних кислотах:

Всі фосфати іонів III групи розчиняються в NH₄OH, гідрофосфат та фосфат цинку розчиняється в розчині лугів:

Дія NН₄ОН. Водний розчин аміаку осаджує Со(ОН)₂ рожевого кольору, Ni(OH)₂ зеленого кольору, Сd(ОН)₂ і Zn(ОН)₂ білого кольору, Сu(ОН)₂ - зеленувато-синього кольору. Солі ртуті (II) утворюють білий осад НgNН₂Сl амідосполуки. Гідроксиди металів і НgNН₂С1 в надлишку NH₄OH розчиняються і утворюють розчинні у воді аміакати: [Со(NН₃)₆]²⁺- брудно-жовтого, [Ni(НN₃)₆]²⁺-синього кольору, [Сu(NН₃)₆]²⁺-інтенсивно синього кольору, [Сd(NН₃)₄]²⁺[Zn(NН₃)₆]²⁺[Hg(NН₃)₄]²⁺-у водних розчинах безбарвні.

На повітрі розчин з [Со(NН₃)₆]²⁺-іонами поступово червоніє внаслідок окиснення і утворення аміачного комплексу кобальту (III):

4[Co(NH₃)₆]²⁺+O₂+2H₂O↔4[Co(NH₃)₆]³⁺+4OH^-

Кислоти руйнують аміакати, при цьому утворюються NН₄⁺-іони

[Co(NH₃)₆]²⁺+6H⁺↔Co²⁺+6NH₄⁺

Дія розчинів лугів NаОH, КОН. Розчини лугів осаджують гідроксиди Со(ОН)₂ Ni(ОН)₂, Zn(ОН)₂, Сd(ОН)₂, Сu(ОН)₂, Нg(ОН)₂. Гідроксид ртуті (II) є нестійкою сполукою, яка розкладається з утворенням НgО жовтого кольору:

Hg(OH)₂↓↔HgO↓+H₂O

При дії NаОН+Н₂O₂ випадає гідроксид кобальту (III) Со(ОН)₃. Внаслідок амфотерності Zn(ОН)₂ розчиняється в надлишку лугу:

Zn(ОН)₂↓+2ОН^-↔[Zn(ОН)₄]^2-

В концентрованих лугах частково розчиняється і Сu(ОН)₂ утворенням купритів:

Сu(ОН)₂↓+2ОН^-↔[Сu(ОН)₄]^2-

Дія карбонатів калію, натрію або амонію (МН₄)₂СО_3. Розчини карбонатів лужних металів та амонію осаджують основні карбонати катіонів III групи: (СоОН)₂СО₃ - рожевою кольору, (NіОН)₂СО₃ - зеленого кольору, (ZnОН)₂СО₃ - білого кольору, (СoОН)₂СО₃ - білого кольору, (СuОН)₂СО₃ - зеленого кольору, (HgOH)₂CO₃ – червоного кольору.

Осади основних карбонатів катіонів III групи розчиняються в кислотах і pозчинах NH₄OH:

Дія сірководню H₂S або амоній сульфіду (NH₄)₂S Сірководень та його солі утворюють з катіонами III групи осади сульфідів: СоS, NiS, СuS, НgS - чорного кольору, СdS - жовтого кольору, ZnS — білого кольору.

Сульфід цинку ZnS легко розчиняється в розведених мінеральних кислотах (ДР_ZnS=1,2∙10^-23), сульфіди СоS, NiS і СdS розчиняються у відносно концентрований НСl і Н₂S0₄ (ДР_CoS =2∙10^-27, ДP_NiS =2∙10^-28, ДР_CdS=3,6∙10^-29), сульфід міді (II) СuS розчиняється в концентрованій HNO₃ (ДР_CuS=8,5 ∙10^-45).

Дія окисників і відновників. До III групи відносяться катіони, які не дуже схильні до зміни своєї валентності, тому реакції окиснення-відновлення не характерні для них. Тільки при дії таких сильних окисників, як хлор, бром, гіпохлорит, гіпоброміт в лужному середовищі можна окиснювати Со²⁺ до Со³⁺, та при певних умовах іони Nі²⁺ бути окиснені до Nі³⁺-іонів. При певних умовах і при дії певних реактивів можна відновити іони Нg²⁺ до Нg₂²⁺ - іонів і навіть до металічної Нg, а також і Сu²⁺-іони до Сu⁺- іонів і до Сu⁰.

А сульфід ртуті (II) HgS (ДР_НgS=4∙10^-53) не розчиняється навіть в концентрованій HNO₃, але розчиняється в суміші концентрованих НСІ+HNO₃ або суміші НС1+Н₂О₂

Реакції іонів Со²⁺

Дія калій гексаціаноферату (II, III) К₄[Fе(СN)6], К₃[Fе(СN)₆]. Калій гексаціаноферат (II) при взаємодії з іонами Со²⁺ утворює зеленуватий кобальт гексаціаноферат (II) Со₂[Fе(СN)₆].

Калій гексаціаноферат (III) при взаємодії з іонами Со²⁺ утворює бурувато-червоний кобальт гексаціаноферат (III) Со₃[Fе(СN)₆]₂.

Дія амоній тіоціанату NH₄SCN (КSСN). Тіоціанат-іони SCN^- з іонами Со²⁺ утворюють забарвлену в синій колір комплексну сполуку (NН₄)₂[Со(SCN)₄]:

Реакцію виконують в присутності ацетону або амілового спирту, в середовищі яких зменшується дисоціація комплексних іонів [Со(SCN)₄]^2- на іони Со²⁺ і SCN^- і забарвлення внаслідок цього стає більш інтенсивним. Цій реакції заважають іони Fe³⁺ які з тіоціанат - іонами утворюють комплексну сполуку Fе(SCN)₃, забарвлену в інтенсивно червоний колір і тому маскують забарвлення тіоціанатного комплексу кобальту. Тому, якщо в розчині присутні іони заліза, їх зв’язують в більш стійкий безбарвний комплекс [FеF₆]^3- додаванням амоній або натрій фториду.

Виконання реакції. До 2-3 крапель розчину, в якому виявляють іони Со²⁺, добавляють 2-3 кристалика сухої солі або 3-5 крапель насиченого розчину NH₄SCN або KSCN, 8-10 крапель амілового спирту і суміш в пробірці збовтують. Забарвлення неводного шару в інтенсивно синій колір свідчить про наявність іонів Со²⁺ в розчині.

Замість амілового спирту до розчину можна добавити 10-15 см³ ацетону, при цьому в присутності іонів Со²⁺ весь розчин забарвлюється в синій колір.

Якщо розчин забарвлюється в червоний колір, то краплинами до розчину вносять насичений розчин NaF до зникнення червоного забарвлення. Синій колір розчину свідчить про наявність іонів Со²⁺.

Дія амоній тетрароданомеркурата (II) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] Амоній тетрароданомеркурат (II) з іонами Со²⁺ утворює осад Со[Нg(SCN)₄] синього кольору. У присутності іонів Zn²⁺ випадає осад блакитного кольору, склад якого відповідає формулі Со[Hg(SCN)₄]Zn[Hg(SCN)₄]

Виконання реакції. До 1-2 крапель слабкокислого розчину добавляють 1 краплю розчину цинку, 2-3 краплі розчину (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] і збовтують суміш. Поява осаду блакитного кольору свідчить про присутність іонів Со²⁺.

Дія а-нітрозо-р-нафтолу

Іони Со²⁺ окиснюються (α-нітрозо-β-нафтолом до кобальту (III), який і утворює осад Со(С_]0Н_6NОО)₃ червоно-бурого кольору. Осад не розчиняється в мінеральних кислотах.

Аналогічні реакції дають іони Fе³⁺ ,Сu²⁺, Нg²⁺. Але осади цих металів, на відміну від осаду кобальту з α-нітрозо-β-нафтолом, розчиняються в мінеральних кислотах.

Виконання реакції. До 2 - 3 крапель розчину додають 3 - 4 краплі 6 н. розчину НС1 і нагрівають суміш до кипіння. Потім в гарячий розчин добавляють 3 - 4 краплі свіжоприготовленого насиченого розчину реактиву в 50% оцтовій кислоті і знову нагрівають. У присутності іонів Со²⁺ випадає червоно-бурий осад або розчин забарвлюється в червоний колір.

Дія нітриту калію KNO₂. Нітрит калію, добавлений в надлишку до не дуже розбавленого розчину солі Со²⁺, підкисленого оцтовою кислотою, утворює жовтий кристалічний осад К₃[Со(N0₂)₆]:

Виконання реакції. До 2 - 3 крапель розчину добавляють 5 - 8 крапель 10% розчину КNO₂ або суміші NaNО₂ і КС1, 3 - 5 крапель 2 н. розчину оцтової кислоти і суміш збовтують. Поява жовтого кристалічного осаду свідчить про присутність іонів Со²⁺.

Утворення перлів бури (реакція сухим способом).

При сплавленні сполук кобальту з бурою Na₂В₄О₇∙10H₂O утворюються перли синього кольору. Великі кількості нікелю заважають реакції тому, що забарвлюють перли в бурий колір.

Виявлення іонів Co²⁺ в суміші катіонів всіх аналітичних груп. До 2 - 3 крапель розчину вносять кристалик NН₄СSN і 10 крапель амілового спирту.

Суміш збовтують. Якщо шар амілового спирту забарвлюється в червоний колір (наявність Fе³⁺-іонів), то в розчин вносять декілька кристаликів NaF до зникнення червоного кольору. В присутності Со²⁺-іонів шар амілового спирту забарвлюється в синій колір.

Реакції іонів Nі²⁺

Дія калій гексаціаноферату (II, III) К₄[Fe(CN)₆] К₃[Fe(CN)₆] Калій гексаціаноферат (II) утворює з іонами Ni жовто-зелений осад нікель гексаціаноферату (II) Nі₂[Fе(СN)₆], який не розчиняється в кислотах, але розчиняється в концентрованому розчині аміаку:

Калій гексаціаноферат (III) утворює з іонами Ni²⁺ жовто-бурий осад нікель гексаціаноферату (III) Ni₃[Fе(СN)₆]₂:

Реакція з диметилгліоксимом. Іони нікелю в аміачному середовищі (рН=9) утворюють з диметилгліоксимом червоний осад внутрішньо комплексної солі диметилгліоксимату нікелю. Реакції заважають іони Fе²⁺ і Сu²⁺

Виконання реакції. 2-3 краплі розчину містять в пробірку, добавляють 1-2 краплі розчину NН₄ОН, 2 краплі 1% спиртового розчину диметилгліоксиму. В присутності Nі²⁺- іонів випадає червоний осад:

Утворення перлів бури (реакція сухим способом). При сплавленні сполук нікелю з бурою Na₂В₄О₇∙10Н₂О утворюються перли Na₂Ni(ВО₂)₄ червоно-коричневого кольору.

Виявлення іонів Ni⁺² в присутності катіонів інших аналітичних груп. Як уже зазначалось, виявленню іонів Ni²⁺ за допо­могою диметилгліоксиму заважають іони Fе²⁺ і Сu²⁺. Для усунення впливу Fе²⁺-іонів їх переводять дією азотної кислоти в Fе³⁺-іони, які потім зв’язують в безбарвні фторидні або тартратні комплексні іони Fе³⁺:

Для усунення впливу Сu²⁺ -іонів останні переводять в присутності Na₂SО₃ дією тіоціанат-іонів SCN в осад СuSCN і відокремлюють центрифугуванням

Виконання реакції. До 3-5 крапель розчину добавляють 2-3 краплі НNО₃, суміш в пробірці нагрівають до кипіння. Потім добавлянні в пробірку 2-3 краплі насиченого розчину NaF, 2-3 краплі розчину Na₂SО₃, 2-3 краплі розчину NH₄SCN і знову нагрівають. Після охолодження відокремлюють СuSСN центрифугуванням, а до розчину додають краплями NН₄ОН до створення аміачного середовища і 2-3 краплі спиртового розчину диметилгліоксиму. В присутності Ni⁺-іонів випадає червоний осад диметилгліоксимату нікелю.

Реакції іонів Zn²⁺

Дія калій гексаціаноферату (II, III) К₄[Fе(СN)₆], К₃[Fе(СN)₆]. Іони Zn²⁺ з калій гексаціанофератом (II) утворюють білий осад К₂Zn₃[Fе(СN)₆]₂:

Осад К₂Zn₃[Fе(СN)₆]₂: не розчиняється в кислотах, але розчиняється в лугах з утворенням цинкату. Реакції заважають Fе³⁺, Сu²⁺, Сd²⁺, Нg²⁺, Аg⁺ та інші іони.

Виконання реакції. До 2-3 крапель розчину добавляють краплю розчину калій гексаціаноферату (II). В присутності іонів Zn²⁺ випадає білий осад. Взаємодія іонів Zn²⁺ з калій гексаціанофератом (III) К₃[Fе(СN)₆] приводить до утворення коричнево-жовтого осаду Zn₃[Fе(СN)₆]₂ або КZn[Fе(CN)₆]. Реакції заважають Fе³⁺, Fе²⁺, Сu²⁺, Сd²⁺ та багато інших іонів.

Дія амоній тетрароданомеркурата (II) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄]. Амоній тетрароданомеркурат (II) з іонами Zn²⁺ утворює осад Zn[Hg(SCN)₄] білого кольору, а з іонами Сu²⁺ - осад Сu[Нg(SCN)₄] зеленого кольору. Якщо іони Zn²⁺, Сu²⁺ в розчині присутні одночасно, то при дії (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] випадає осад фіолетового кольору:

Виконання реакції. До 2-3 крапель розчину в пробірку додають 1 краплю розведеної сірчаної кислоти, 2-3 краплі 0,1 % розчину СuSО₄·5Н₂О і 3-4 краплі розчину (NH₄)₂[Hg(SCN)₄]. Внутрішні стінки пробірки потирають скляною паличкою. В присутності іонів Zn²+ випадає осад фіолетового кольору.

При виконанні даної реакції необхідно звернути увагу на концентрацію іонів Сu²⁺ в розчині: вона повинна бути невисокою. При високій концентрації іонів Сu²⁺ може випасти індивідуальна комплексна сіль міді Сu[Нg(SCN)₄] зеленого кольору.

Подвійну забарвлену в блакитний колір комплексну сіль іони Zn²⁺ з (NН₄)₂[Нg(SCN)₄] утворюють і в присутності іонів Со²⁺:

Дія сірководню Н₂S. Іони Zn²⁺ осаджуються у вигляді білого осаду ZnS при дії Н₂S в нейтральному, слабколужному або слабкокислому середовищі:

Найчастіше цією реакцією користуються в слабкокислому середовищі при рН=2. В цих умовах не осаджуються іони Со²⁺, Ni⁺², Мn²⁺, Fе²⁺ і тому вони не заважають виявленню іонів Zn²⁺. Розчин з рН=2 створюють добавлянням форміатного буферного розчину, тобто, суміші форміатної кислоти та її солі. Але виявленню іонів Zn²⁺ дією Н₂S при рН=2 заважають іони металів, які утворюють сульфіди менш розчинні, ніж сульфід цинку. Тому ці іони повинні бути відокремлені. Це іони Сd, Вs, Рb²⁺, Сu²⁺, Аg⁺, Нg²⁺, Sn²⁺, SЬ^Ш, SЬ^V.

Утворення кобальт цинкату (реакція сухим способом). Смужку фільтрувального паперу змочують розчином, в якому виявляють іони Zn²⁺, і розчином Со(NO₃)₂, висушують і спалюють. В присутності цинку утворюється кобальт цинкат ("ринманова зелень"), який забаpвлює золу в зелений коліp:

Проведенню реакції заважають іони А1³⁺, які утворюють в аналогічних умовах золу темно-синього кольору, так звану "тенарову синь", а також іони Сг³⁺, Nі²⁺, Сu²⁺, які власним забарвленням маскують колір золи.

Виявлення іонів Zn²⁺ в суміші катіонів інших груп. 3-4 краплі розчину містять в пробірку, добавляють надлишок розчину NH₄OH, осад гідроксидів важких металів відокремлюють центрифугуванням. Центрифугат (розчин) підкислюють оцтовою кислотою до кислого середовища і нагрівають до кипіння. Якщо при цьому утворюється осад, його відокремлюють центрифугуванням. Відбирають 3-4 краплі лужного розчину, який нейтралізують добавлянням 2 н. НС1. Розчин НС1 добавляють краплями до рН=2, потім додають 1-2 краплі К₄[Fе(СN)₆]. Якщо в розчині присутні іони Zn²⁺, випадає білий осад.

Реакції іонів Сd²⁺

Дія калій гексаціаноферату (II) ) К₄[Fе(СN)₆], Калій гексаціаноферат (II) утворює з іонами Сd²⁺ білий осад кадмій гексаціа-ноферату (II) ) Cd₂[Fе(СN)₆], який розчиняється в мінеральних кислотах:

Cd²⁺ + К₄[Fе(СN)₆] Cd₂[Fе(СN)₆]

Реакція з сірководнем та його солями Н₂S, (NH₄)₂S.

Сірководень Н₂S та (NН₄)₂S осаджує іони Сd²⁺ у вигляді сульфіду СdS жовтого кольору:

Сd²⁺+Н₂SСdS+2Н⁺.

СdS практично не розчиняється в 0,3 н. (рН>0,5) мінеральних кислотах, але розчиняється в більш концентрованих розчинах мінеральних кислот при нагріванні:

СdS+2НС1СdСl₂+Н₂S

СdS легко розчиняється в азотній кислоті при нагріванні:

3СdS+2NO₃^-+8Н⁺3Сd²⁺+2NO+3S+4Н₂О

Реакції заважають іони важких металів, надлишок кислоти і висока концентрація хлорид-іонів.

В систематичному ході аналізу іони Сd²⁺ і Сu²⁺ опиняються разом у вигляді аміакатів. Для виявлення іонів Сd²⁺ необхідно спочатку ці іони розділити. Цього можна досягти, використавши неоднакову розчинність сульфідів кадмію і міді. На відміну від СdS (ДР_CdS = =3,6·10^-29) сульфід міді СuS (ДР_СuS=8,5·10^-45) має значно меншу величину добутку розчинності і утворюється навіть в сильно кислому середовищі і в присутності великого надлишку хлорид-іонів. Цим фактом і можна скористатися для відокремлення Сu²⁺-іонів від Сd²⁺-іонів. Таке відокремлення можна здійснити різними способами.

а) Аміачний розчин, який містить іони [Сu(NН₃)₄]²⁺ і [Сd(NHз)₄]²⁺ обережно підкислюють, додаючи краплями 2 н. розчин НСl до зміни темно-синього забарвлення аміачного комплексу міді на голубе забарвлення іону Сu⁺². Після цього добавляють до розчину ще такий же об’єм 2н розчину НСl.

Одержаний розчин (1 н по вмісту НСl) нагрівають майже до кипіння і насичують сірководнем. Переконавшись в повноті осадження, осад СuS відокремлюють і відкидають. Центрифугат розводять в 3-4 рази водою і пропускають Н₂S. Поява осаду жовтого кольору вказує на присутність іонів Сd²⁺.

б) До аміачного розчину, який містить іони [Сu(NН₃)₄]²⁺, [Сd(NН₃)₄]²⁺, добавляють 2 н. розчин НСІ до кислої реакції і твердий NН₄Сl до насичення ним розчину при збовтуванні. Розчин нагрівають і пропускають в нього Н₂S. Випадає СuS, в розчині залишаються іони Сd²⁺. Добившись повного осадження СuS, осад відок­ремлюють і відкидають. Центрифугат (фільтрат) розводять в 4-5 разів дистильованою водою і пропускають Н₂S. Поява жовтого осаду СdS свідчить про наявність іонів Сd²⁺.

в) До аміачного розчину, що містить іони [Сu(NН₃)₄]²⁺, [Сd(NН₃)₄]²⁺, краплями добавляють 2 н. розчин НСІ до переходу синього забарвлення в блакитне іонів Сu²⁺, розчин нагрівають і пропускають Н₂S до повного осадження сульфідів СuS і СdS. Осад сульфідів відокремлюють від розчину, до осаду добавляють рівні об'єми води і 2 н НСl (по 5-7 крапель) і нагрівають. При цьому СdS розчиняється, а СuS залишається в осаді. Осад СuS відокремлюють, а розчин розбавляють в 3—4 рази водою і діють на нього Н₂S або сірководневою водою. Поява жовтого осаду свідчить про наявність іонів Сd²⁺ в розчині.

Реакція з калій тетрайодовісмутатом К[ВіІ₄]. Реакція виконується крапельним способом. Краплю розчину наносять на фільтрувальний папір, до центру плями додають 1 краплю розчину К[ВіІ₄]. В присутності іонів Сd²⁺ пляма чорніє внаслідок утворення BiI₃

Сd²⁺ +2[ВіІ₄]^- СdI₂ +2 BiI₃

Виявлення іонів в суміші катіонів інших груп. Виявлення іонів Ссі²⁺ дробним методом ґрунтується на осадженні іонів важких металів у вигляді сульфідів при дії РbS, який має вищу розчинність за розчинність сульфідів важких металів (ДР_РbS=1,1·10^-29) і меншу розчинність, ніж розчинність СdS (ДР_СdS=3,6·10^-29).

Виконання реакції. До 3-5 крапель розчину добавляють надлишок суспензії свинець сульфіду РbS і суміш гріють протягом 2 хвилин. Осад сульфідів металів відокремлюють центрифугуванням, до розчину добавляють 2 н НС1 і сірководневу воду. Поява жовтого осаду свідчить про присутність іонів Сd²⁺.

Систематичний хід аналізу суміші катіонів ПІ аналітичної групи Со²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Сd²⁺, Сu²⁺, Hg²⁺

1. Попередні випробування. Систематичному ходу аналізу будь-якої суміші катіонів повинні передувати попередні дослідження. Якщо відомо, що в розчині містяться тільки катіони III аналітичної групи, необхідно звернути увагу на забарвлення, розчину. У випадку рожевого забарвлення розчину можна зробити попередній висновок про присутність в розчині іонів Со²⁺, зеленого - ioнів Nі²⁺, блакитного іонів Сu²⁺. Якщо розчин безбарвний, то жоден із названих іонів в розчині присутнім не може бути.

І). Виявлення іонівCu²⁺ До 3-4 крапель розчину добавляють надлишок NH₄ОН. Темно-синє забарвлення вказує на присутність іонів Сu²⁺.

2). Виявлення іонів Со²⁺. До 3-4 крапель розчину добавляють 2-3 краплі оцтової кислоти, 3-4 краплі насиченого розчину NН₄SСN і 0,5 мл (10 крапель) амілового спирту. В присутності іонів Со²⁺ верхній шар амілового спирту забарвлюється в синій колір.

3). Виявлення іонів Нg²⁺. На блискучу мідну пластинку наносять 1 краплю розчину, що досліджується і дають постояти. Поява на пластинці темної плями свідчить про присутність в розчині іонів Нg²⁺.

Після попередніх випробувань приступають до систематичного ходу аналізу суміші катіонів.

Систематичний хід аналізу виконується в окремій порції розчину.

Схема систематичного ходу аналізу суміші катіонів III аналітичної групи

І). Відокремлення іонів Нg²⁺ і Си²⁺ у вигляді сульфідів. До 10-15 крапель розчину в пробірці прибавляють 5-7 крапель 2 н. H₂SO₄ та 2-3 мл 2 н. Na₂S₂O₃ і нагрівають до кипіння:

Осад 1 Розчин 1

НgS, Сu₂S, S Со²⁺ Ni²⁺ [Cd(S₂O₃)₂]^2-, Zn²⁺-іони

Осад 1 відокремлюють центрифугуванням.

2). Відокремлення осаду НgS. Осад 1 переносять у фарфорову чашку, добавляють 3 н НNO₃ і нагрівають до кипіння. В розчин переходять іони Сu²⁺, в осаді залишається НgS, який відокремлюють центрифугуванням.

Осад 2 Розчин 2

НgS, S Сu²⁺-іони

3). Виявлення іонів Нg²⁺. Осад 2 переносять у фарфорову чашку, добавляють суміш 2 н. НС1 і 3%-ний розчин Н₂О₂ і нагрівають до кипіння. В розчин переходять іони ртуті у вигляді [НgСl₄,]^2-, які виявляють за допомогою розчину SnС1₂. Поява білого осаду Нg₂Cl₂, який в часі темніє, свідчить про присутність іонів Нg²⁺.

Розчин 3

[HgCl₄]^2-

4). Виявлення іонів Си²⁺. 2-3 краплі розчину 2 в пробірці обробляють розчином NH₄OH до лужної реакції. Поява інтенсивно синього забарвлення свідчить про присутність іонів Сu²⁺ в розчині.

Розчин 4

[Сu(NH₃)₄]²⁺-іони

5). Відокремлення іонів цинку від іонів Сd²⁺ Nі²⁺ Со²⁺

Розчин 1 нагрівають до кипіння і кип’ятять до повного видалення сірководню Н₂S. Повноту видалення Н₂S перевіряють за допомогою фільтрувального паперу, змоченого розчином Рb(NO₃)₂ і у відсутності Н₂S змочений папір неповинен чорніти. Потім до розчину додають 6 н. розчин NaOH до лужної реакції і нагрівають. В осад випадають гідроксиди Со(ОН)₂, Nі(ОН)₂, Cd(ОН)₂, а в розчині залишаються іони цинку у вигляді [Zn(ОН)₄]^2- іонів.

Осад 3 Розчин 5

Со(ОН)₂, Ni(ОН)₂, Сd(ОН)₂ [Zn(ОН)₄]^2--іони

6). Переведення в розчин осаду 3. Осад 3 розчиняють в 2 н. розчині НСl

Розчин 6

Сd²⁺ , Nі²⁺, Со²⁺

7). Виявлення іонів Сd²⁺ Nі²⁺ Со²⁺ Розчин 6 ділять на З частини (порції) і в одній порції виявляють іони Со²⁺ в другій - іони Nі²⁺ , в третій - іони Сd²⁺

а) Виявлення іонів Со²⁺ До 3-4 крапель розчину 6 добавляють 2-З краплі 2 н. розчину оцтової кислоти і 5-6 крапель 6 н.розчину КNО₂. В присутності Со²⁺-іонів випадає жовтий осад К₂Na[Со(NO₂)₆].

Іони Со²⁺ можна виявити і за допомогою амоній тіоціанату NН₄SCN. Для цього до 3-5 крапель розчину 6 добавляють 3-5 крапель насиченого розчину NН₄SCN, 0,5 мл амілового спирту. Забарвлення верхнього шару амілового спирту в синій колір говорить про присутність іонів Со²⁺ в розчині.

б) Виявлення іонів Nі²⁺ До другої частини розчину 6 додають NН₄ОН до лужної реакції і 2-3 краплі спиртового розчину диметилглioксиму. В присутності іонів Nі²⁺ утворюється ярко-червоний осад.

в) Виявлення іонів Сd²⁺ Третю порцію розчину 6 ділять ще на 2 частини і до однієї порції додають розчин К[ВіІ₄], в присутності іонів утворюється чорний осад ВіІ₃. А другу порцію розбавляють в 4-5 разів дистильованою водою і додають сірководневу воду. Поява жовтого осаду свідчить про наявність іонів Сd²⁺ в розчині.

г) Виявлення іонів Zп²⁺. Розчин 5 підкислюють 2 н. розчином оцтової кислоти до кислої реакції і добавляють розчин К₄[Fе(CN)₆]. Поява білого осаду свідчить про присутність іонів Zn²⁺.