Girlya_L.AH_navch_pos
.pdfФосфати, гідрогенфосфати катіонів першої підгрупи, а також подвійні солі магнію та мангану MgNH4PO4, MnNH4PO4 розчиняються в слабкій ацетатній кислоті і сильних мінеральних кислотах.
4.3. Реакції катіонів першої підгрупи другої аналітичної групи
4.3.1.Реакції катіонів кальцію Ca2+
1.Діамоній оксалат (ΝН4)2С2О4 є найбільш характерним реактивом на катіони Ca2+, виявляє катіони кальцію з дуже розведених розчинів, але за відсутності солей барію:
Ca2+ + C2O24 CaC2O4 .
Кальцій оксалат розчиняється в сильних кислотах, але не розчиняється в ацетатній кислоті, чим відрізняється від осаду барій оксалату. Оксалат-іони здатні брати участь в окисно-відновних реакціях, тому при виявленні катіонів другої групи за допомогою діамоній оксалату з розчину вилучають відновники.
Умови реакції: відсутність катіонів відсутність відновників; нагрівання розчину.
2.Мурексид С8Н6Ν6О6 або амоній пурпурат утворює з катіонами кальцію у лужному середовищі в молярному
співвідношенні 1: 1 розчинну комплексну сполуку червоного забарвлення. Йони Ba2+ теж реагують з мурексидом, але утворюють сполуку фіолетового забарвлення. Відкриваний мінімум реакції
складає 0,04 мкг.
Умовою досліду є відсутність катіонів Ba2+.
3.Мікрокристалоскопічна реакція з сульфатною кислотою
Суть реакції полягає в утворенні осаду СаSО4 2Н2О, який виникає за рахунок взаємодії розчинних солей кальцію з 2 М розчином Н2SО4. За цією реакцією виявляють йони кальцію в присутності йонів барію, які випадають у вигляді дрібних кристалів іншої форми.
4. Проба на забарвлення полум’я. Леткі солі кальцію забарвлюють безбарвне полум’я пальника в цегляно-червоний колір.
41
4.3.2.Реакції катіонів барію Ва2+
1.Калій хромат (VΙ) К2СrО4 утворює з солями барію жовтий осад ВаСrО4:
Ba2+ + CrO24 BaCrO4 .
Осад ВаСrО4 розчиняється в сильних кислотах. Для повного осадження катіонів барію в розчин додають натрій ацетат, при цьому катіони гідрогену зв’язуються, сильна кислота замінюється слабкою
Н+ + СН3СОО СН3СООН,
в якій осад ВаСrО4 не розчиняється. Катіони Ca2+ не утворюють осади з K2СrО4, тому реакції не заважають. Розглянута реакція використовується не тільки для виявлення катіонів барію, а також для їх відокремлення від катіонів кальцію. Реакції заважають катіони, що утворюють забарвлені осади з хромат-аніонами: плюмбуму (ІІ), аргентуму (І), бісмуту (ІІІ), меркурію (ІІ).
Умови досліду: наявність натрій ацетату в розчині; нагрівання реакційної суміші; вилучення йонів: Pb2+, Ag+, Bi3+, Hg2+.
2. Діамоній оксалат (NH4)2С2О4 виділяє з розчинів солей барію білий кристалічний осад
Ba2+ + C2O24 BaC2O4 .
Для прискорення реакції осадження ведуть з гарячих розчинів. Катіони Са2+, Sr2+ з цим реагентом також утворюють білі осади.
Умови проведення досліду: відсутність катіонів Са2+, Sr2+ у розчині; нагрівання реакційної суміші.
3. Проба на забарвлення полум’я. Леткі солі барію змінюють безбарвне полум’я газового пальника на жовто-зелене.
4.3.3. Реакції катіонів феруму Fe2+
Солі катіонів феруму (ІІ) забарвлені в блідо-зелений колір, більшість з них розчинні у воді.
1. Калій гексаціаноферат (ІІІ) K3[Fe(CN)6] (червона кров’яна сіль) утворює з іонами Fe2+ темно-синій осад:
Fe2+ + [Fe(CN)6]3– + K+ KFe[Fe (CN)6]↓.
42
Реакція специфічна, дозволяє відкривати катіони Fe2+ за наявності інших іонів групи. Утворений осад нерозчинний у воді та розведеній хлоридній кислоті, але розкладається лугами. Реакції заважають окисники та відновники.
Умови реакції: кисле середовище; вилучення окисників та відновників з розчину.
2. Окисники. Реакція ґрунтується на відновних властивостях Fe2+. В якості окисників використовують хлорну, бромну воду, нітратну кислоту, калій перманганат, гідроген пероксид та ін. Реакції окиснення катіонів Fe2+ ведуть в лужному та кислому середовищі. При взаємодії катіонів Fe2+ з калій перманганатом в кислому середовищі фіолетове забарвлення розчину, зумовлене наявністю
йону MnO4 , зникає:
10FeSO4 + 2KМnO4 + 8H2SO4 2МnSO4 + K2SO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O.
В лужному середовищі окиснення катіонів Fe2+ відбувається за допомогою гідроген пероксиду, при цьому утворюється червонобурий осад ферум (ІІІ) гідроксиду:
2FeCl2 + 4NaOH + H2O2 2Fe(OH)3↓ + 4NaCl.
3. Диметилгліоксим (реактив Чугаєва) H3C – C – C – CH3 HO – N N – OH
утворює з катіонами Fe2+ розчинні у воді внутрішньокомплексні солі червоного кольору. Реакцію проводять в амоніачному середовищі в присутності винної кислоти, яка зв’язує катіони Fe3+ і запобігає утворенню осаду Fe(OH)3 під дією амоніаку. Реактив Чугаєва є реагентом для визначення катіонів ніколу, аналітичною ознакою реакції є утворення осаду червоного кольору. Це ускладнює відкриття катіонів Fe2+. Дією калій ціаніду катіони ніколу (ІІ) переводять в міцний комплекс [Ni(CN)4]2–, що не реагує з диметилгліоксимом. Крім того, реакції відкриття катіонів феруму (ІІ) диметилгліоксимом заважають йони мангану (ІІ), купруму (ІІ), кобальту (ІІ), хрому (ІІІ) і тому їх вилучають з аналізованого розчину.
43
4.3.4. Реакції катіонів мангану Mn2+
Солі манган (ІІ) катіонів в концентрованих розчинах мають блідо-рожевий колір. Виявлення катіонів Mn2+ ґрунтується на окисновідновних реакціях. В якості окисника катіонів мангану (ІІ) можуть виступати речовини PbO2, H2O2, NaBiO3, KClO3 тощо.
1. Окиснююча суміш PbO2 + HNO3. Окиснення плюмбум (IV) оксидом є найважливішою реакцією визначення йонів мангану (ІІ) в розчині:
2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 2HMnO4 + 2PbSO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O.
Внаслідок утворення аніона MnO4 розчин набуває фіолетово-
малинового забарвлення. При виконанні реакції треба додавати мінімальну кількість йонів Mn2+, оскільки надлишок їх відновлює
аніон MnO4 до MnO(OH)2 бурого кольору:
3Mn(NO3)2 + 2HMnO4 + 7H2O = 5MnO(OH)2↓ + 6HNO3.
Проведенню реакції виявлення йонів мангану окиснюючою сумішшю PbO2 + HNO3 заважають відновники. Нагрівання реакційної суміші прискорює окиснення катіонів Mn2+.
Умови реакції: відсутність відновників (Cl , Br , I , H2O2); невелика кількість катіонів мангану (ІІ); нагрівання.
2. Калій бромат (V) KBrO3 окиснює йони мангану (ІІ) до сполуки складу MnO(OH)2:
5Mn(NO3)2 + 2KBrO3 + 9H2O 5MnO(OH)2↓ + Br2 + 8HNO3 + 2KNO3.
Аналітичною ознакою реакції є утворення осаду бурого кольору. Розглянута реакція використовується для відокремлення катіонів Mn2+ від інших катіонів другої аналітичної групи.
3. Розчин бензидину С12H8(NH2)2 в ацетатній кислоті утворює зі сполуками мангану (ІІ) продукти синього кольору. Реакцію виконують краплинним методом. Відкриваний мінімум реакції складає 0,15 мкг Mn2+, гранична концентрація 1 : 330 000 г/см3.
Реакції заважають йони Со2+ та CrO24 , які також утворюють синє
забарвлення з бензидином.
4. Утворення перлин. При сплавленні Mn(OH)2 з Na2CO3
утворюється перлина Na2MnO4 зеленого кольору:
3MnO(OH)2 + 3Na2CO3 + KClО3 → 3Na2MnO4 + KCl + 3H2O↑ + 3CO2↑.
44
4.3.5. Реакції катіонів магнію Mg2+
Більшість солей магнію розчинні у воді, катіони магнію безбарвні.
1. Динатрій гідрогенфосфат Na2HPO4 утворює з солями магнію в присутності NH3 H2O та NH4Сl білий кристалічний осад магній амоній фосфату:
Mg2+ +HPO24 + NH3 H2O MgNH4PO4↓ + Н2О.
Сіль NH4Сl додають для того, щоб уникнути появи осаду Mg(ОН)2 за рахунок введення NH3 H2O. Цю реакцію можна виконати і мікрокристалоскопічним способом.
2. 1,8-Оксихінолін С9Н6NОН утворює з амоніачними розчинами солей магнію зеленкувато-жовтий кристалічний осад магній оксихінолят:
Mg2+ +2С9Н6NОН + 2NH3 H2O Mg(С9Н6NО)2↓+ 2NH4 + 2Н2О.
Осад випадає тільки в амоніачному середовищі, розчиняється в мінеральних кислотах.
3. Магнезон І (органічний реагент), що має червоно-фіолетове забарвлення в лужному середовищі, змінює його на синє при взаємодії з магній гідроксидом внаслідок утворення адсорбованої сполуки. Реакції заважають катіони амонію, які вилучають перед проведенням досліду. Реакція дозволяє відкривати 0,5 мкг магнію.
4.4 Реакції катіонів другої підгрупи другої аналітичної групи
4.4.1. Реакції катіонів феруму Fe3+
Солі катіонів феруму (ІІІ) у водних розчинах підлягають гідролізу і забарвлені в жовтий або бурий колір завдяки утворенню золя ферум гідроксиду.
1. Калій гексаціаноферат (ІІ) К4[Fe(CN)6], (жовта кров’яна
сіль) виділяє з розчинів солей катіонів феруму (ІІІ) темно-синій осад: 4Fe3+ + 3 [Fe(CN)6]4 Fe4[Fe(CN)6]3↓.
45
Наведена реакція є характерною реакцією на катіони феруму (ІІІ). Осад не розчиняється в розведених мінеральних кислотах, тому для реакції створюють кисле середовище. Під дією лугів осад розкладається з утворенням феруму (ІІІ) гідроксиду
Fe4 [Fe(CN)6]3 + 12NaOH 4Fe(OH)3↓ + 3Na4[Fe(CN)6].
Проведенню реакції заважають окисники та відновники. Надлишок реагенту К4[Fe(CN)6] сприяє утворенню колоїдного розчину. Реакції заважають катіони цинку (ІІ), що утворюють білий осад з калій гексаціанофератом (ІІ).
2. Калій тіоціанат KSCN або амоній тіоціанат NH4SCN
утворюють з катіонами феруму (ІІІ) розчинні комплексні сполуки криваво-червоного кольору:
Fe3+ + SCN [Fe(SCN)]2+.
Залежно від концентрації тіоціанат-іонів утворюються речовини різного складу і забарвленості: [Fe(SCN)2]+, [Fe(SCN)3], [Fe(SCN)4] ,
[Fe(SCN)6]3 . Надлишок амоній тіоціанату зміщує рівновагу в напрямку утворення комплексної речовини і посилює її забарвлення. Реакція дозволяє відкривати катіони феруму (ІІІ) в присутності йонів феруму (ІІ), але аніони фосфатної, арсенатної, флуоридної, оксалатної, винної кислот заважають проведенню реакції, оскільки утворюють більш міцні комплекси з іонами феруму (ІІІ). Катіони кобальту (ІІ) утворюють з тіоціанатами розчинні комплексні солі синього кольору, тому їх видаляють з розчину.
3. Відновники. Катіони феруму (ІІІ) є досить слабкими окисниками і реагують з сильними відновниками H2S, KI. Наприклад,
2KI + 2FeCl3 І2 + 2FeCl2 + 2КCl.
Для визначення йоду до утвореного розчину додають декілька крапель бензену С6H6 або хлороформу СHCl3, вміст пробірки струшують, більша частина йоду переходить в органічний розчинник
ізабарвлює розчин в фіолетовий колір.
4.Натрій ацетат CH3COONа утворює з катіонами феруму (ІІІ) розчинну сіль ферум триацетат червоно-бурого кольору. Нагрівання розчину посилює гідроліз солі, тому при цьому випадає бурий осад основної солі
FeCl3 + 3CH3COONа Fe(CH3COO)3 + 3NаCl;
Fe(CH3COO)3 + 2H2O Fe(OH)2CH3COO↓ + 2CH3COOН.
46
4.4.2. Реакції катіонів алюмінію Al3+
Солі катіонів алюмінію безбарвні, у водних розчинах сильно гідратовані, утворюють комплексні сполуки, координаційне число дорівнює 6, наприклад, [Al(H2O)6]Cl3.
1. Амоній гідроксид NH3 H2O виділяє з розчинів солей алюмінію білий осад тригідроксиду:
Al3++ 3NH3·H2O Al(OH)3↓ + 3NH4 .
Повного осадження Al3+ досягають при pH ~ 5. Надлишок вільних лугів або сильних кислот, що розчиняють амфотерний алюміній тригідроксид, перешкоджає утворенню осаду. Реакцію ведуть при нагріванні суміші майже до кипіння. Виявленню катіонів алюмінію заважають йони Fe3+, Fe2+, Mn2+, які утворюють аналогічні осади під дією амоніаку. Осад не розчиняється в солях амонію.
2.Алізарин (1,2-діоксиантрахінон) С14H6O2(OH)2 утворює з солями алюмінію сполуку яскраво-червоного кольору, яку називають „алюмінієвим лаком”. Реакцію проводять краплинним способом або в пробірці. За даною реакцією катіони алюмінію Al3+ виявляють в слабкокислому середовищі при рН = 4,2-4,6. В таких умовах алізарин має жовтий колір. У лужному середовищі реактив має фіолетове забарвлення, маскує при цьому червоний колір алюміній алізаринату і заважає виявленню йонів алюмінію. Реакція досить чутлива, але не специфічна. Аналогічні осади утворюють сполуки цинку (ІІ), феруму (ІІІ), мангану (ІІ), ніколу (ІІ).
3. Кобальт (ІІ) динітрат Cо(NO3)2. При взаємодії солей алюмінію з розчином Cо(NO3)2 утворюється сполука синього кольору, яка дістала назву „тенарової сині”:
2Al2(SO4)3 + 2Cо(NO3)2 2Cо(AlO2)2 + 6SO3↑ + O2↑+ 4NO2↑.
Реакцію виконують зі свіжоприготовленим розчином Co(NO3)2, смужку фільтрувального паперу просочують розчином солей алюмінію і наносять на неї 1-2 краплі розчину кобальт динітрату. Папір висушують, спалюють і прожарюють в полум’ї газового пальника, при цьому зола забарвлюється в синій колір. Процесу заважають йони цинку, які теж взаємодіють з цим препаратом і утворюють золу зеленого кольору.
Дія основних реактивів на катіони другої аналітичної групи наведена в таблиці 3.
47
Таблиця 3
Дія характерних реактивів на катіони ІІ аналітичної групи
|
Реагент |
|
|
|
|
Катіони |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
Ca2+ |
Ba2+ |
Fe2+ |
|
Mn2+ |
Mg2+ |
Fe3+ |
Al3+ |
|
Динатрій |
Ca3(PO4)2 |
Ba3(PO4)2 |
Fe3(PO4)2 |
MnNH4PO4 |
MgNH4PO4 |
FePO4 |
AlPO4 |
|
|
гідроген |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фосфат в |
|
|
|
|
|
|
білі осади фосфатів |
|
|
концентрова |
|
|
|
|
|
|
нерозчинні в |
|
|
ному розчині |
білі осади фосфатів катіонів металів розчиняються в ацетатній та |
ацетатній кислоті, |
||||||
48 |
амоніаку |
|
мінеральних кислотах |
|
але розчинні в |
||||
Na2HPO4 + |
|
|
|
|
|
|
мінеральних |
||
|
NH3·H2O |
|
|
|
|
|
|
кислотах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Діамоній |
CaCO3 |
BaCO3 |
FeCO3 |
|
MnCO3 |
(MgOH)2CO3 |
Fe(OH)CO3 |
Al(OH)3 |
|
карбонат, |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
динатрій |
Всі осади білого кольору, за винятком Fe(OH)CO3 - бурий осад. Утворені осади |
|||||||
|
карбонат |
||||||||
|
(NH4)2CO3, |
|
|
розчиняються в кислотах |
|
|
|||
|
Na2CO3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Калій хромат |
— |
BaCrO4 |
— |
|
— |
— |
— |
— |
|
(VI) K2CrO4 |
жовтий осад |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продовження таблиці 3 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Натрій |
|
|
Fe(OH)2 |
|
|
|
|
|
гідроксид, |
|
|
Mn(OH)2 |
Mg(OH)2 |
Fe(OH)3 |
|
|
|
|
|
зелений |
Al(OH)3 |
||||
|
калій |
|
|
білий осад |
білий осад |
бурий осад |
||
|
гідроксид |
— |
— |
осад |
білий осад |
|||
|
NaOH, KOH |
|
|
|
|
розчиняється |
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
і в кислотах і |
49 |
|
|
|
Осади гідроксидів розчиняються тільки в кислотах |
в лугах |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сульфатна |
CaSO4 |
BaSO4 |
|
|
|
|
|
|
кислота |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2SO4, |
білі осади не |
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
натрій |
|||||||
|
розчиняються ні в |
|
|
|
|
|
||
|
сульфат |
|
|
|
|
|
||
|
кислотах ні в лугах |
|
|
|
|
|
||
|
Na2SO4 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Діамоній |
CaC2O4 |
BaC2O4 |
|
MnC2O4 |
|
|
|
|
|
|
|
білий осад |
|
|
|
|
|
білі осади |
— |
|
|
|
|||
|
оксалат |
розчиняється |
— |
— |
— |
|||
|
розчиняються в |
|||||||
|
(NH4)2С2О4 |
|
в мінеральних |
|
|
|
||
|
мінеральних кислотах |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
кислотах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
49
|
|
|
|
|
|
|
Продовження таблиці 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Амоній тіоціанат |
— |
— |
— |
— |
— |
Fe(SCN)3 |
— |
|
криваво- |
|||||||
|
NH4SCN |
|
|
|
|
|
червоний розчин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Калій |
— |
— |
KFe[Fe(CN)6] |
Mn3[Fe(CN)6]2 |
— |
— |
— |
|
гексаціаноферат |
темно-синій |
||||||
|
бурий осад |
|||||||
|
(III) K3[Fe(CN)6] |
|
|
осад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Калій |
|
|
|
Mn2[Fe(CN)6] |
|
Fe4[Fe(CN)6]3 |
|
|
гексаціаноферат |
— |
— |
— |
— |
темно-синій |
— |
|
|
білий осад |
|||||||
|
(ІІ) K4[Fe(CN)6] |
|
|
|
|
осад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Окисники (кисле |
|
|
|
HMnO4 |
|
|
|
50 |
середовище) |
— |
— |
йони Fe3+ |
малиново- |
— |
— |
— |
|
PbO2+HNO3 |
|
|
|
фіолетовий |
|
|
|
|
|
|
|
|
розчин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окисники (лужне |
— |
— |
Fe(OH)3 |
MnO(OH)2 |
— |
— |
— |
|
середовище) |
|
|
червоно- |
темно-бурий осад |
|
|
|
|
H2O2, Cl2, Br2 |
|
|
бурий осад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
виділення |
|
|
Відновники KІ |
— |
— |
— |
— |
— |
вільного йоду І2, |
— |
|
|
|
|
|
|
який синіє в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
присутності |
|
|
|
|
|
|
|
|
крохмалю |
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|