2. Дія розчину амоній тіоціанату nн4sсn

Тіоціанат-іони з катіонами Fе³⁺ утворюють комплексну сполуку Fе(SСN)₃ (lg₃ = 5,0), яка має червоне забарвлення. Реакцію необхідно проводити в кислому середовищі при рН=2. При надлишку реагенту (NН₄SСN, КSСN) утворюються порівняно стійкі комплексні йони з більшим координаційним числом: [Fe(SСN)₄]^– (lg₄ = 6,3), [Fе(SСN)₅]^2– (lg₅ = 6,2), [Fе(SСN)₆]^3– (lg₆ = 6,1), які також мають червоне забарвлення.

Реакція дуже чутлива. Користуючись нею, можна виявити у розчині йони Fe³⁺ при граничному розведенні 200000 см³/г. Чутливість підвищується, якщо долити до суміші трохи ізоамілового спирту, який екстрагує забарвлену комплексну сполуку.

Виявленню йонів Fе³⁺ заважають йони, які з ними утворюють більш стійкі комплекси, ніж тіоціанатні. Це флуорид-іони ([FeF₃], lg₃ = 12,1), оксалат-іони ([Fе(С₂О₄)₃]^3–, lg₃ = 18,49), ціанід-іони ([Fe(СN)₆]^3–, lg₆ = 43,6).

Дослід. До 1-2 крапель розчину FеСl₃, додайте 4-6 крапель води і 1-2 краплі розчину NH₄SСN. Зазначте аналітичний ефект. До цієї суміші долийте 1 мл розчину Н₂С₂О₄. Що спостерігається?

3. Реакція з натрій ацетатом ch3cooNa.

При дії надлишку натрій ацетату на розчин солей Феруму(ІІІ) утворюються комплексні катіони змінного складу, що при нагріванні сильно гідролізують з утворенням основного ферум ацетату:

3FeСl₃ + 9CH₃COONa + 5H₂O  Fe₃(OH)₂O₃CH₃COO + 9NaCl + 8CH₃COOH

Дослід. До 4–5 краплин розчину солі Феруму (ІІІ) додають 9–10 крапель розчину натрій ацетату, потім додають 5–7 крапель дистильованої води, перемішують і нагрівають до кипіння.

4. Реакція з калій йодидом ki.

Йодид-іони відновлюють іони Fe³⁺ до Fe²⁺, при цьому утворюється вільний йод, що забарвлює розчин в бурий колір (або при наявності крохмалю – в темно-синій):

2Fe³⁺ + 2I^–  2Fe²⁺ + I₂.

5. Дія натрій тіосульфату Na2s2o3

При реакції катіонів Fe³⁺ з тіосульфат-іонами утворюється комплексна сполука темно-фіолетового кольору, яка швидко руйнується внаслідок окисно-відновної реакції, в якій Fe³⁺ є окисником:

Fe³⁺ + 2S₂O₃^2–  [Fe(S₂O₃)₂]^–

2[Fe(S₂O₃)₂]^–  2Fe²⁺ + S₄O₆^2– + 2S₂O₃^2­–

Дослід. До 5–7 краплин розчину солі Феруму (ІІІ) додають 7–8 крапель розчину натрій тіосульфату, спостерігають за змінами забарвлення розчину.

Реакції катіонів Мg²⁺

1. Дія розчину дії натрій гідрогенфосфату Na2hро4

Катіони Мg²⁺ утворюють з розчином Na₂НРО₄, при наявності амоніачного буферного розчину, кристалічний осад подвійної солі магній амоній фосфату:

Мg²⁺ + НРО₄^2– + NН₃^.Н₂О  МgNН₄РО₄ + Н₂О.

Хлорид амонію додають для того, щоб запобігти утворенню аморфного осаду Мg(ОН)₂.

Умови проведення досліду:

реакція проводиться в амоніачному середовищі при 9,4 < рН < 10,8;

надлишок йонів NH₄⁺ заважає утворенню осаду МgNН₄РО₄;

катіони усіх аналітичних груп, крім першої, заважають проведенню реакції.

Дослід. До 2-3 крапель розчину магній хлориду додайте 1-2 краплі розчину NН₄Сl, 1-2 краплі розчину амоніаку і 2 краплі розчину Na₂НРО₄. Якщо осад не утворюється, потріть внутрішню стінку пробірки скляною паличкою, дайте постояти.

2. Дія 8-оксихіноліну

8-оксихінолін з йонами Мg²⁺ утворює зеленувато-жовтий кристалічний осад магній оксихіноляту. Умови реакції: амоніачно-лужне середовище, відсутність іншіх катіонів п’ятої аналітичної групи. Цій реакції також заважають катіони третьої аналітичної групи.

Дослід. До 5–10 крапель розчину солі Магнію додайте 5-10 крапель розчину амоніаку, перемішайте. Додайте розчин NН₄Сl до повного розчинення осаду Мg(ОН)₂ і 3-5 крапель спиртового розчину 8-оксихіноліну (з масовою часткою 5%). Що спостерігається?

3. Реакція з калій гексаціаноферратом(ІІ) K₄[Fe(CN)₆].

Іони Магнію на холоді дають з калій гексаціаноферратом(ІІ) білий осад дикалій магній гексаціаноферрату(ІІ) K₂Mg[Fe(CN₆)]. В присутності солей амонію утворюється менш розчинна сіль гексаціаноферрату калію, магнію і амонію змінного складу (приблизна формула – K(NH₄)Mg[Fe(CN₆)]).

Дослід. До 3–5 краплин розчину солі Магнію додають таку саму кількість розчину NH₄Cl, концентрованого розчину амоніаку до появи запаху і 5–7 крапель насиченого розчину K₄[Fe(CN)₆]. Випадає білий кристалічний осад, який не розчиняється в оцтовій кислоті (іони барію утворюють аналогічний осад і тому заважають проведенню цієї реакції).

Реакції катіонів Мn²⁺

1. Окиснення катіона Мn²⁺ до аніона МnО₄ ^–

Ця реакція має дуже велике значення, оскільки дає можливість виявити йони Мn²⁺ у присутності катіонів усіх аналітичних груп. Як окисники можна використовувати плюмбум (IV) оксид (РbО₂), диамоній пероксодисульфат ((NH₄)₂S₂О₈) та інші сильні окисники, окисно-відновний потенціал яких більше 1,51 В.

Окиснення йона Мn²⁺ окисником РbО₂ (реакція Крума) відбувається за таким рівнянням реакції:

2Мn²⁺ + 4Н⁺ + 5РbО₂  2МnO₄^– + 5Рb²⁺ + 2Н₂О .

Умови проведення цієї реакції: кисле середовище (рН=2), нагрівання, манган (II) хлорид брати не можна, оскільки аніони-відновники заважають окисненню йона Мn²⁺ до МnО₄^–. Тому при проведенні цієї реакції при наявності у розчині йонів хлору їх усувають розчином аргентум нітрату (кілька крапель).

Заважає цій реакції також надлишок двовалентних йонів мангану Мn²⁺, які відновлюють перманганатну кислоту до темно-бурого осаду МnО₂^.nН₂О.

Дослід. У пробірку з 1 краплею дуже розведеного розчину солі МnSО₄ долийте 1-2 мл концентрованої нітратної кислоти, додайте небагато порошку РbО₂ і нагрійте суміш до кипіння. Дайте відстоятись. Фіолетове забарвлення розчину свідчить про утворення МnО₄^–- аніона.

Окиснення йона Мn²⁺диамоній пероксодисульфатом відбувається за рівнянням реакції:

2Мn²⁺ + 5S₂О₈^2– + 8Н₂О  2МnО₄^– + 10SО₄^2– + 16Н⁺.

Умови проведення цієї реакції такі, як і з РbО₂.

Дослід. До 4-5 крапель 2М розчину НNО₃ додайте дві краплі розчину АgNО₃, кілька кристалів (NН₄)₂S₂О₈ і нагрійте до 50-60°С. У нагріту суміш додайте за допомогою скляної палички 1 краплю розчину МnSО₄, перемішайте. Зазначте аналітичний ефект.

2. Окиснення катіона Мn²⁺ до МnО₂ (в лужному середовищі)

До утвореного в результаті реакції з лугами білого осаду Mn(OH)₂ додають один з розчинів-окисників (H₂O₂, KClO₃, бромна або хлорна вода) і нагрівають до кипіння. Осад змінює свій колір на чорно-бурий. Мінімальна концентрація Mn²⁺ яку можна визначити даною реакцією 3–5 мг/дм³. В суміші реакції заважають іони Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Ag⁺, Hg²⁺, Hg₂²⁺.

Mn(OH)₂ + H₂O₂  MnO(OH)₂ + H₂O

Mn(OH)₂ + Cl₂ + 2OH^–  MnO(OH)₂+ 2Cl^– + H₂O

Дослід. До 4-5 крапель розчину солі Мангану (ІІ) додайте розчин лугу до випадіння осаду. Потім додають декілька краплин розчинів вказаних вище окисників і нагрійте до кипіння. Зазначте аналітичний ефект.

3. Окиснення катіона Мn²⁺ до МnО₄^– (в лужному середовищі)

Окиснення іону Mn²⁺ до MnO₄^– в лужному середовищі відбувається за наявності каталізатору, яким є іони Cu²⁺.

2Mn²⁺ + 5Br₂ + 16OH^–  2MnO₄^– + 10Br^– + 8H₂O

Дослід. До 1-3 крапель розчину солі Мангану (ІІ) додайте 4–5 мл лужного розчину хлорної або бромної води і 7–8 краплин розчину CuSO₄. Перемішайте суміш струшуванням і обережно (рідину може викинути з пробірки!) нагрівайте до кипіння. Дайте осаду CuO осісти. Зафіксуйте забарвлення осаду над розчином.