ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.10.2025
Просмотров: 130
Скачиваний: 1
1). Вприсутствии катионов кобальта при действии нитрита калия
(рекомендуется добавлять твёрдый) в слабокислой среде образуется жёлтый
осадок:
Co2+ + 3K+ + 7NO2- + 2CH3COOH = K3[Co(NO2)6] + NO + 2CH3COO- + H2O
2). В присутствии иона никеля при действии на аммиачный раствор
раствора диметилглиоксима выпадает розовый осадок:
[Ni(NH3)6]2+ +2Hdmg +4H2O = [Ni(dmg)2] + 4NH3·H2O + 2NH4+
3). В присутствии катионов ртути(II) при действии раствора трихлоростанната образуется белый осадок, чернеющий при избытке трихлоростанната:
2Hg2+ +5Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + Hg2Cl2 Hg2Cl2 + Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + 2Hg
4). При действии иодид-ионов на соли ртути(II) образуется оранжевый осадок, растворимый в избытке иодида:
Hg2+ + 2I- = HgI2
HgI2 + 2I- = [HgI4]2-
Катион меди(II) в этом случае даёт коричневый раствор,
обесцвечивающийся при действии тиосульфата, и белый осадок,
растворяющийся в избытке тиосульфата натрия:
2Cu2+ + 5I- = 2CuI + [I(I)2]-
[I(I)2]- + 2SO3S2- = 3I- + S4O62-
CuI + + 2SO3S2- = I- + [Cu(SO3S)2]3-
5). Катионы V аналитической группы (Mn2+, Fe2+, Fe3+,Bi3+).
Образуют гидроксиды, нерастворимые в воде, в избытке щёлочи и в растворе гидрата аммиака. Групповой реагент – гидроксид натрия. Реакции образования этих гидроксидов неспецифичны и в присутствии катионов других групп практически бесполезны. Поэтому катионы данной аналитической группы лучше открывать с помощью специфических реакций. (Описаны в пп. IV.3, IV.4, IV.6 и IV.8).
10
5). Катионы VI аналитической группы (катионы ЩМ и NH4+).
Образуют гидроксиды, растворимые в воде. Группового реагента нет.
Обнаружение катионов данной аналитической группы (кроме NH4+)
осуществляется с помощью достаточно сложных специфических реакций,
которые здесь рассматриваться не будут. Определение катионов этой группы в рамках предлагаемых лабораторных работ не предусмотрено.
IV. Определение катионов металлов в смеси
(рекомендуемая последовательностьанализа)
Качественный анализ целесообразно начинать с обнаружения катионов
II-йаналитической группы (катионы щелочноземельных металлов).
1. Обнаружение ЩЗМ (катионы II группы).
а). Взаимодействие с сульфат-ионом (сульфат натрия или разбавленная серная кислота).
M2+ + SO42- = MSO4
Добавить к анализируемому раствору сульфат-ион (сульфат натрия). При наличии катионов ЩЗМ выпадает белый осадок, причём в случае бария осадок выпадает сразу, при наличии катионов кальция или стронция – спустя минуту.
Раствор после добавления сульфата рекомендуется подогреть. Осадки нерастворимы в разбавленных кислотах и в щелочах. В дальнейшем отождествление катионов ЩЗМ проводится хроматным методом(см. п. 12)
после обнаружения и удаления других катионов, мешающих определению катионов ЩЗМ данным методом.
С сульфат-ионом белый осадок даёт также катион свинца. Поэтому на следующем этапе необходимо убедиться в его отсутствии или наличии в анализируемом растворе (так как он также даёт жёлтый осадок при взаимодействии с хромат-ионами).
11
Если при добавлении сульфат-ионов к анализируемому раствору белый осадок не выпадает, следовательно, в анализируемом растворе отсутствуют ионы ЩЗМ и Pb2+.
2. Обнаружение катионов Pb2+ и Hg22+ (катионы Iгруппы).
а). Взаимодействие с хлорид-ионом (хлорид натрия или разбавленная соляная кислота).
Pb2+ + 2Cl- = PbCl2
Hg22+ + 2Cl- = Hg2Cl2
Добавить к анализируемому раствору хлорид-ион (хлорид натрия). При наличии какого-либо из этих ионов выпадает белый осадок.Белый осадок использовать для реакции с трихлоростаннатом натрия и гидроксидом натрия
(п. в и г.). Если белый осадок не выпадает, следовательно, в анализируемом растворе ионы Pb2+ и Hg22+ отсутствуют.В этом случае следует сразу перейти к п. 3.
б). Взаимодействие с гидроксидом натрия.
К анализируемому раствору добавить гидроксид натрия. При наличии катионов ртути(I) выпадает чёрный (жёлто-чёрный) осадок, при наличии катионов свинца – белый осадок, растворяющийся в избытке щёлочи.
Hg22+ + 2OH- = Hg + HgO + H2O
Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2
Pb(OH)2 + 2OH- = [Pb(OH)4]2-
В присутствии посторонних ионов (ионов других аналитических групп)
возможно образование осадков иных цветов, а растворение осадка гидроксида свинца при этом может остаться незамеченным. Поэтому для анализа смесей данная реакция неприменима. Поэтому для того, чтобы отличить катион
2+следует использовать реакцию с трихлоростаннатом натрия.
в). Взаимодействие с трихлоростаннатом натрия.
12
К осадку из п.1 добавить соляной кислоты и раствор трихлоростанната натрия. При наличии катионов ртути (I) белый осадок чернеет.
Hg2Cl2 + Cl- + [SnCl3]- = 2Hg + [SnCl6]2-
В этом случае необходимо проверить одновременное наличие в анализируемом растворе катионов свинца.
г). Взаимодействие осадков хлоридов с гидроксидом натрия.
К белому осадку из п.1 добавить гидроксид натрия. В случае наличия катионов свинца осадок частично растворится.
PbCl2 (т) + 4OH- = [Pb(OH)4]2- + 2Cl-
3. Обнаружение катионов Fe2+.
Добавить к анализируемому раствору раствор красной кровяной соли.
При наличии катионов железа(II) выпадает синий осадок.
Fe2+ + K+ + [Fe(CN)6]3- = KFe[Fe(CN)6]
4. Обнаружение катионов Fe3+.
Добавить к анализируемому раствору раствор жёлтой кровяной соли. При наличии катионов железа(III) выпадает синий осадок.
Fe3+ + K+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6]
5. Обнаружение катионов Co2+.
Добавить к анализируемому раствору твёрдого нитрата калия, взболтать до полного его растворения и подкислить уксусной кислотой.
ПриналичиикатионовCo2+выпадаетжёлтыйосадок.
Co2+ + 3K+ + 7NO2- + 2CH3COOH = K3[Co(NO2)6] + NO + 2CH3COO- + H2O
6. Обнаружение катионов Mn2+.
Добавить к анализируемому раствору оксид свинца (IV), подкислить концентрированной азотной кислотой и нагреть. При наличии катионов
Mn2+раствор приобретает интенсивный малиновый цвет.
2Mn2+ + 4H3O+ + 5PbO2 = 2MnO4- + 5Pb2+ + 2H2O
13
7. Обнаружение катионов Cr3+
Катионы IIIаналитической группы (Zn2+, Al3+, Cr3+) образуют малорастворимые гидроксиды, которые растворяются в избытке раствора щёлочи. Однако при анализе смесей катионов различных аналитических групп,
дающих осадки с гидроксидом натрия, обнаружение катионов алюминия и цинка представляет весьма сложную задачу, и поэтому целесообразно проводить его в самом конце (см. п. 13).
Определение катионов хрома(III) можно осуществить с помощью специфической реакции образования пероксокомплекса хрома(VI).
Гидроксиды натрия и калия осаждают ионы Cr3+ в виде гидроксида
Cr(OH)3 серо-зеленого цвета, который растворяется в избытке щелочи с образованием изумрудно-зелёного раствора гексагидроксохромата(III).
Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3
Cr(OH)3 + 3OH- = [Cr(OH)6]3-
Однако в присутствии других ионов (например, Fe3+) зелёное окрашивание может не наблюдаться. Единственный достаточно надёжный способ обнаружения катионов хрома – получение синего (голубого)
пероксокомплекса хрома(VI) с амиловым спиртом (диэтиловым эфиром).
Добавить к анализируемому раствору диоксид свинца и смесь нагреть.
После охлаждения смеси отобрать раствор из пробирки пипеткой и добавить его в пробирку, содержащую смесь разбавленного раствора серной кислоты,
пероксида водорода и амилового спирта (или диэтилового эфира). В
присутствии хрома в анализируемом растворе наблюдается окрашивание органического слоя в синий (голубой) цвет.
2Cr3+ + 3H2O + 3PbO2 = Cr2O72- + 3Pb2+ + 2H3O+ Cr2O72- + 2H3O+ + 4H2O2 + 2L = 2[CrLO(O2)2] + 7H2O
(L – C5H11OH или O(C2H5)2)
8. Обнаружение катионов Bi3+.
14
Добавить к анализируемому растворуиодид калия. Образуется чёрный осадок, растворяющийся в избытке иодида калия с образованием оранжевого раствора (в присутствии катионов Cu2+, Pb2+или Hg22+осадок растворится неполностью, но поменяет свой цвет).В присутствии катионов Fe3+ раствор приобретает коричневый цвет.
Bi3+ + 3I- = BiI3
BiI3 + I- = [BiI4]-
Если при добавлении иодид-ионов чёрный осадок не образуется, но образуются осадки других цветов (оранжевого, жёлтого или коричневого), это свидетельствует о присутствии в анализируемом растворе Hg2+ (оранжевый осадок, растворяющийся в избытке иодида калия), Cu2+ (белый осадок, кажущийся коричневым из-за образования диодоиодат-ионов, при добавлении тиосульфата натрия осадок белеет и в избытке тиосульфата растворяется) или
Pb2+(жёлтый осадок). В этом случае следует провести качественные реакции на катионы ртути(II) и меди(II).
При отсутствии каких-либо осадков при добавлении иодида калия этапы №№ 9 и 10 можно пропустить.
9. Обнаружение катионов Hg2+.
Добавить к анализируемому растворусолянокислый раствор трихлоростанната водорода. При наличии Hg2+ выпадает белый осадок, чернеющий при добавлении избытка [SnCl3]-.
2Hg2+ +5Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + Hg2Cl2 Hg2Cl2 + Cl- + [SnCl3]- = [SnCl6]2- + 2Hg
В присутствии Hg22+к анализируемому растворупредварительно следует добавить избыток раствора хлорида калия, после чего отобрать раствор над образовавшимся осадком пипеткой и далее провести с этим раствором качественную реакцию на Hg2+.
10. Обнаружение катионов Cu2+.
15
Добавить к анализируемому растворуизбыток концентрированного раствора гидрата аммиака. При наличии катионов меди образуется ярко-синий раствор (в присутствии других катионов также возможно образование осадков гидроксидов).
2Cu2+ + 2NH3·H2O + SO42-= Cu2(OH)2SO4+ 2NH4+
Cu2(OH)2SO4 + 8NH3·H2O = 2[Cu(NH3)4]2+ + SO42- + 2OH- + 8H2O
11. Обнаружение катионов Ni2+.
Добавить к анализируемому растворуизбыток концентрированного
раствора гидрата аммиакаи несколько капель раствора диметилглиоксима. При наличии Ni2+ выпадает малиновый (розовый) осадок.
Ni2+ + 2NH3·H2O-= Ni(OH)2 + 2NH4+
Ni(OH)2 + 6NH3·H2O = [Ni(NH3)6]2+ + 2OH-
[Ni(NH3)6]2+ +2Hdmg +4H2O = [Ni(dmg)2] + 4NH3·H2O + 2NH4+
12.Определение катионов ЩЗМхроматным методом.
Вслучае отрицательной реакции на сульфат-ион данный этап следует пропустить.
При наличии в растворе мешающих ионов их следует осадить (Cu2+, Pb2+, Hg22+)или связать в комплекс (Hg2+) добавлением иодида калия, отобрать пипеткой раствор над осадком и последующие операции проводить с ним. При отсутствии мешающих ионов определение катионов ЩЗМ можно проводить,
используя исходный анализируемый раствор.
Добавить к исследуемому раствору хромат калия и нагреть. Если жёлтый осадок не выпадает – в растворе из ЩЗМ присутствует только катион кальция.
Если жёлтый осадок выпадает, добавить к жёлтому осадку раствор уксусной кислоты. Если осадок растворится, анализируемый раствор содержит катионы Sr2+, если не растворится – Ba2+. (Уравнения реакций см. в п. III.2).
16