Анализ смеси катионов VI группы

(самостоятельная работа)

Предварительные испытания.

Иногда (но не всегда) перед прове­дением систематического анализа в отдельных пробах анализируемого раствора открывают катионы ртути(II) Hg²⁺, меди(II) Сu²⁺, кобальта(II)Co²⁺, никеля(II) Ni²⁺ реакциями, характерными для этих катионов.

Систематический ход анализа.

(I способ)

Отделение катионов pmymu(II) и меди(II). К небольшому объему (10-15 капель) анализируемого раствора прибавляют раствор 1 моль/л Н₂SО₄ до кислой реакции, 2-3 мл 1 моль/л раствора тиосульфата натрия Nа₂S₂О₃ (или небольшое количест­во кристаллического тиосульфата натрия). Смесь кипятят 2-3 мин. Из раствора выпадают осадки сульфидов - ртути(II) HgS, меди(I) Cu₂S и свободной серы, а в растворе остаются катионы кадмия, кобальта(II) и никеля(II) вместе с образовавшимися сульфид-ионами S^2-. Осадок от­деляют от раствора центрифугированием. Обе фазы анализируют раз­дельно. Осадок обрабатывают при нагревании раствором 3 моль/л азотной ­кислоты. Сульфид ртути не растворяется, а сульфид меди(I) перехо­дит в раствор с oднoвpeмeнным окислением меди(I) до меди(II). Катионы меди(II) Сu²⁺ остаются в растворе.

Осадок, содержащий сульфид ртути(II) HgS, отделяют от раствора, обрабатывают при нагревании смесью (1:3) 2 моль/л раствора хлороводо­родной кислоты и 3%-го раствора пероксида водорода. Сульфид ртути растворяется. В образовавшемся растворе открывают катионы ртути(II) реакцией с хлоридом олова(II) (образуется черный осадок металлической ртути), а также реакцией с иодидом калия КI (выпадает оранжево-­красный осадок HgI₂, растворимый в избытке иодида калия с образовани­ем бесцветных комплексных анионов [HgI₄]^2-).

В азотнокислом растворе, полученном после отделения осадка суль­фида ртути(II), открывают катионы меди(II) Сu²⁺. К 2-3 каплям раствора прибавляют несколько капель водного (2 моль/л) аммиака до щелочной реакции. В присутствии катионов Сu²⁺ образуется синий аммиачный комплекс меди(II) [Сu(NН₃)₄]²⁺. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет.

Для контроля катионы меди(II) открывают также реакцией с гекса­цианоферратом(II) калия K₄[Fe(CN)₆]. К нескольким каплям раствора прибавляют 1-2 капли раствора гексацианоферрата(II) калия. Выпадает красно-коричневый осадок гексацианоферрата(II) меди(II) Cu₂[Fe(CN)₆]. Эту же реакцию можно провести, нанося каплю испытуемого раствора на лист фильтровальной бумаги, пропитанный раствором гексацианоферра­та(II) калия, - на бумаге наблюдается образование красно-коричневого пятна.

Открытие катионов кадмия Cd²⁺, кобальта(II) Со²⁺ и никеля(II) Ni²⁺. Осадок, полученный после отделения катионов цинка и содержащий гидроксиды кадмия, кобальта(II) и никеля(II), растворяют в разбавленной уксусной кислоте (или в 2 моль/л HCl). В отдель­ных порциях образовавшегося раствора открывают катионы Cd²⁺, Cо²⁺, Ni²⁺.

Катионы кадмия Cd²⁺ открывают реакциями с раствором тетраиодо­висмутата(III) калия К[ВiI₄] (выпадает черный осадок иодида висмута(III) ВiI₃) и с сероводородной водой (образуется желтый осадок сульфида кадмия CdS). В последнем случае предпочтительнее использовать уксус­нокислый, а не солянокислый испытуемый раствор, так как в присутст­вии хлорид-ионов Сl^- образующийся сульфид кадмия частично растворя­ется с образованием комплексных анионов [CdC1₄]^2-.

Катионы кобальта(II) Со²⁺ открывают реакциями с раствором нит­рита калия КNО₂ в уксуснокислой среде (образуется желтый кристалли­ческий осадок гексанитрокобальтата(III) калия К₃[Со(NО₂)₆]) и с раство­ром тиоцианата аммония NH₄NCS (или тиоцианата калия КNCS) в при­сутствии органической фазы - смеси изоамилового спирта и эфира ­верхний органический слой принимает синюю окраску комплексного аниона [Co(NCS)₄]^2-, экстрагирующегося из водной фазы в органическую.

Катионы никеля(II) Ni²⁺ открывают реакцией с диметилглиоксимом в аммиачной среде (образуется красный осадок комплекса никеля с диме­тилглиоксимом, а раствор окрашивается в розово-красный цвет).

(II способ)

Ввиду токсичности соединений кадмия и ртути, данный способ анализа смеси катионов шестой группы приводится без катионов Cd²⁺и Hg²⁺.

1. Растворить анализируемую смесь (нитраты, хлориды, сульфаты) катионов VI группы в воде, отметить цвет раствора.

2. Отделение и обнаружение ионов Сo²⁺. В пробирку отобрать 10-12 капель анализируемой смеси, прибавить 15-20 капель 3 М раствора NH₄OH, перемешать, нагреть. В осадок выпадает основная соль СоОНСl синего цве­та, в растворе - амминокомплексы катионов Сu²⁺ и Ni²⁺. Осадок отцентрифугировать. Центрифугат отделить и использовать для обнаружения ионов Сu²⁺ и Ni²⁺. Осадок растворить в 2М рас­творе НСl и открывать ион Co²⁺ действием NH₄NCS в присут­ствии амилового спирта.

3. Разрушение амминокомплексов. К полученному центрифугату прибавить 1М раствор H₂SО₄ до кислой реакции (по лакмусовой бумаге).

4. Открытие катионов Сu²⁺.

К 2-3 каплям полученного раствора прибавить 1-2 капли раствора К₄[Fe(CN)₆]. Образование красно-бурого осадка Сu₂[Fe(CN)₆] указывает на присутствие ионов Сu²⁺.

5. Удаление ионов Си²⁺ и обнаружение ионов Ni²⁺.

К 10 каплям раствора, полученного в п. 2, прибавить 2-3 кристаллика Nа₂S₂О₃, нагреть. Выпавший темно-бурый осадок отцентрифугировать и отбросить. В центрифугате открывать ионы Ni²⁺ реактивом Чугаева.

Ниже приведены алгоритм и схема анализа смеси катио­нов VI группы.