Частные реакции и ход анализа катионов I, II, II

 

 

 

 

7. РЕАКЦИИ КАТИОНА Fe²⁺.

7.1. Едкие щелочи осаждают из растворов солей железа (II) осадок гидроксида Fe(OH)₂ бледно-зеленого цвета; осадок Fe(OH)₂ на воздухе быстрее буреет вследствие окисления до Fe(OH)₃.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли железа (II) прибавляют 2 капли раствора щелочи. Наблюдают выпадение бледно-зеленого осадка, постепенно буреющего при стоянии на воздухе.

7.2. Раствор аммиака NH₄OH  осаждает гидроксид железа (II), подобно щелочам (проверьте это на опыте). Однако в присутствии солей аммония аммиак не осаждает железо (II). Проверьте это на опыте и подумайте, как это объяснить.

7.3. Красная кровяная соль K₃ [Fe(CN)₆] осаждает из растворов солей железа (II) темно-синий осадок турнбулевой сини:

3FeCl₂ + 2K₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆] + 6 KCl

Осадок практически нерастворим  в кислотах, но разлагается щелочами. Это самая чувствительная реакция  на ион Fe²⁺. Ее используют для дробного открытия ионов Fe²⁺  в присутствии любых катионов.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли железа (II) добавляют каплю разбавленной серной кислоты и 2 капли раствора красной кровяной соли. Наблюдают образование темно-синего осадка.

 

 

 

8. РЕАКЦИИ КАТИОНА Fe³⁺.

8.1. Едкие щелочи и раствор аммиака осаждают из растворов солей железа (III) красно-бурый осадок Fe(OH)₃, который растворяется в кислотах, но в отличие от Fe(OH)₂ не растворяется в аммонийных солях.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли железа (III) добавляют 2 капли раствора щелочи или аммиака, наблюдают выпадение красно-бурого осадка.

8.2. Желтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆] осаждает из кислых растворов солей железа (III) интенсивно-синий осадок берлинской лазури:

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12 KCl

Щелочи осадок разлагают.

Реакция очень чувствительна и специфична, ее используют для дробного открытия ионов Fe³⁺ в присутствии любых катионов.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли железа (III) добавляют каплю разбавленной серной кислоты и 2 капли раствора желтой кровяной соли, наблюдают образование синего осадка.

8.3. Роданиды NaSCN, KSCN, NH₄SCN при добавлении к подкисленным растворам солей железа (III) окрашивают их в кроваво-красный цвет вследствие образования малодиссоциированного роданида железа (III).

FeCl₃ + 3NH₄SCNS = Fe(SCN)₃ + 3NH₄Cl

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора железа (III) добавляют 2 капли раствора роданида. Наблюдают образование кроваво-красного раствора.

 

 

9. РЕАКЦИИ КАТИОНА Mn²⁺.

9.1. Едкие щелочи и раствор аммиака осаждают из раствора солей Mn²⁺ белый осадок Mn(OH)₂: Mn²⁺  + 2OH ^- = Mn(OH)₂

Осадок Mn(OH)₂ растворяется в кислотах и аммонийных солях. На воздухе осадок быстро растворяется и буреет вследствие окисления до MnO(OH)₂.

Выполнение реакции. К 2 каплям соли Mn²⁺ добавляют 2 капли щелочи. Наблюдают выпадение белого, буреющего на воздухе осадка.

9.2. Диоксид свинца и висмутат натрия окисляют ион Mn²⁺  до MnO₄ ^- , при этом раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет, характерный для иона MnO₄ ^-:

2Mn(NO₃)₂ + 5PbO₂ + 6HNO₃ = 2HMnO₄ + 5Pb(NO₃)₂ + H₂O

 

Mn(NO₃)₂ + 5NaBiO₃ + 16HNO₃ = 5Bi(NO₃)₃ + 2HMnO₄ + 5NaNO₃ +7H₂O

Выполнение реакции. В пробирку вносят микрошпатель диоксида свинца, 10 капель концентрированной азотной  кислоты (1:3) и нагревают на водяной  бане. В нагретую почти до кипения  смесь добавляют 1 каплю (не более!) раствора соли Mn²⁺ и снова нагревают на водяной бане. Центрифугируют и наблюдают фиолетово-красную окраску раствора над осадком. Аналогично проводят реакцию с висмутатом натрия, но без нагревания. Хлориды мешают проведению реакции, поэтому замена азотной кислоты соляной недопустима.

 

 

10. РЕАКЦИИ КАТИОНА Mg²⁺.

10.1. Едкие щелочи осаждают из растворов солей магния белый осадок гидроксида магния, растворимый в кислотах и растворах аммонийных солей.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли магния добавляют 2 капли раствора щелочи. Выпадает белый осадок. Убедитесь на опыте, что он растворим в HCl и солях аммония.

10.2. Гидрофосфат натрия Na₂HPO₄ является наиболее характерным реактивом на ион магния.

Гидрофосфат натрия Na₂HPO₄ в присутствии солей аммония и аммиачной среде дает из растворов солей магния белый кристаллический осадок MgNH₄PO₄:

MgSO₄ + Na₂HPO₄ + 4NH₄OH = ↓MgNH₄PO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Осадок растворяется в уксусной и минеральной кислотах.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям соли магния добавляют 1-2 капли хлорида аммония NH₄Cl и 2-3 капли раствора Na₂HPO₄. Затем к полученной смеси добавляют 2-3 капли раствора аммиака. Перемешайте содержимое пробирки стеклянной палочкой, выпадает белый осадок.

10.3. Реакция с Na₂HPO₄ позволяет открыть Mg²⁺ дробным методом.

Выполнение реакции. К 3 каплям испытуемого раствора добавляют немного порошка металлического цинка, взбалтывают, нагревают, добавляют 3 капли насыщенного раствора (NH₄)₂SO₄ и снова нагревают. Центрифугируют, отделяют осадок от раствора и отбрасывают. К раствору добавляют по 3 капли насыщенных растворов (NH₄)₂CO₃ и (NH₄)₂C₂O₄. 3 капли 25%-го раствора NH₃ до щелочной реакции и 2-3 капли 3%-го раствора H₂O₂, перемешивают, затем нагревают в кипящей водяной бане в течении 1 мин. Центрифугируют, отделяют раствор от осадка, который отбрасывают. К полученному раствору добавляют по 3-4 капли растворов NH₄Cl, Na₂HPO₄ NH₄OH (до рН 8-9). В присутствии Mg²⁺ образуется белый кристаллический осадок.

 

 

11. ХОД АНАЛИЗА КАТИОНОВ V ГРУППЫ.

Поскольку для всех катионов V группы имеются достаточно надежные дробные методы, то их открытие может быть произведено из первоначальной пробы:

Ионы  Fe²⁺ - с помощью реакции 7.3.

       Ионы Fe³⁺ - с помощью реакции 8.2 и 8.3.

Ионы Mn²⁺ - с помощью реакции 9.2.

  Ионы Mg²⁺ - с помощью реакции 10.3.

 

 

 

 

 

12. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА VI ГРУППЫ КАТИОНОВ.

По кислотно-щелочной классификации  к VI аналитической группе катионов относятся катионы: Cu ²⁺, Co ²⁺, Hg ²⁺, Ni ²⁺, Cd ²⁺.

Все катионы являются хорошими комплексообразователями. Хлориды, сульфаты и нитраты, содержащие эти катионы, растворимы в воде, гидрооксиды не растворимы в воде и избытке щелочи.

Катионы VI группы осаждают вместе  с катионами V группы 2н раствором щелочи NaOH. Катионы VI группы отделяют от катионов V группы действием концентрированного раствора NH₄OH в присутствии NH₄Cl кристаллического.

Гидроксиды катионов VI группы, в отличие от гидроксидов V группы растворимы в водном растворе аммиака вследствие образования комплексных соединений – аммиакатов. Растворы аммиакатов довольно устойчивы, за исключением аммиаката кобальта, который постепенно переходит под влияние воздуха в аммиакат трехвалентного кобальта, имеющего вишнево-красный цвет. В присутствии окислителей эта реакция протекает мгновенно.

Поэтому аммиак является групповым  реактивом на катионы VI аналитической группы.

Катионы VI аналитической группы окрашены: Cu²⁺ - голубой цвет; Co²⁺  - розовый; Ni²⁺  - зеленый; Cd²⁺, Hg²⁺  - не окрашены. Соли Hg²⁺ ядовиты!!!

Растворы солей катионов VI  аналитической группы имеют кислую среду (рН<7).

 

 

13. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Cu²⁺.

 13.1. Действие группового реактива.

Аммиак NH₄OH, прибавленный в небольшом количестве, осаждает основную соль голубого цвета:

2CuSO₄ + 2NH₄OH = Cu₂(OH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

Cu²⁺ + NH₄OH = CuOH⁺ + NH₄⁺

Эта соль легко растворима в избытке аммиака с образованием комплексного аммиаката меди интенсивно синего цвета:

Cu₂(OH)₂SO₄ + 10NH₄OH = 2[Cu(NH₃)₄](OH)₂ + (NH₄)₂SO₄ + 8H₂O

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли меди (II) добавляют 2 капли раствора аммиака. К образовавшемуся осадку Cu₂(OH)₂SO₄ голубоватого цвета добавляют избыток аммиака до полного растворения осадка.

13.2. Едкие щелочи из раствора солей меди (II) выделяют голубой осадок гидроксида меди:

CuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂ + K₂SO₄

Осадок чернеет при нагревании вследствие превращения в оксид меди (II).

 

  Cu(OH)₂   =  CuO + H₂O

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли меди (II) добавляют 2 капли раствора щелочи и наблюдают выпадение осадка. Осадок нагревают.

13.3. Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ при нагревании образует черный осадок сульфида одновалентной меди:

2CuSO₄ + 4Na₂S₂O₃ = 3Na₂SO₄ + Na₂S₄O₆ + Cu₂S↓ + S↓ + SO₂↑

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли меди (II) добавляют 4 капли раствора тиосульфата натрия, содержимое пробирки нагревают. Наблюдают появление черного осадка.

13.4. Роданид калия KSCN образует черный осадок роданида двухвалентной меди Cu(SCN)₂, который постепенно (в присутствии восстановителя) очень быстро разлагается и превращается в роданид одновалентной меди белого цвета:

CuCl₂ + 2KSCN = Cu(SCN)₂↓ + 2KCl

2Cu(SCN)₂ + H₂O  = 2CuSCN↓ + HSCN + HOSCN (пост.)

2Cu(SCN)₂ + H₂O + Na₂SO₃ = Na₂SO₄ + 2CuSCN↓ + 2HSCN + H₂SO₄ (быстро)

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли меди (II) добавляют 2-3 капли раствора роданида калия. К образовавшемуся черному осадку Cu(SCN)₂ прибавляют 2-3 капли раствора сульфита натрия. Наблюдают образование роданида одновалентной меди CuSCN белого цвета.

13.5. Ферроцианид калия K₄[Fe(CN)₆] выделяет из нейтральных или слабокислых растворов солей двухвалентной меди красно-коричневый осадок ферроцианида меди Cu₂[Fe(CN)₆]. Осадок разлагается щелочью с образованием голубого осадка гидроксида меди и растворяется в аммиаке с образованием аммиаката меди.

Cu₂[Fe(CN)₆] + 4KOH = 2Cu(OH)₂ + K₄[Fe(CN)₆]

Cu₂[Fe(CN)₆] + 8NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]₂[Fe(CN)₆] + 8H₂O

Выполнение реакции. К 2 каплям соли меди (II) добавляют 2 капли ферроцианида калия и наблюдают образование красно-коричневого осадка. Содержимое пробирки делят на 2 части. К одной добавляют раствор щелочи, к другой – аммиака. Наблюдают переход окраски в первом случае – в голубую, во втором – образование синего комплекса.

 

 

14. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Cd²⁺.

14.1. Действие группового реактива.

Водный раствор аммиака дает с солями кадмия осадок Cd(OH)₂, растворимый в избытке реактива с образованием комплекса.

CdCl₂ + NH₄OH = Cd(OH)₂↓ (белый) + 2NH₄Cl

Cd(OH)₂ + 4NH₄OH = [Cd(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O

Этот комплекс бесцветен.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям соли кадмия (II) добавляют по каплям раствор аммиака до растворения осадка Cd(OH)₂, который образуется вначале.

14.2. Ферроцианид калия K₄[Fe(CN)₆] образует с солями кадмия белый осадок ферроцианида кадмия, растворимый в серной, азотной и соляной кислотах.

2Cd(NO₃)₂ + K₄[Fe(CN)₆] =Cd₂[Fe(CN)₆]↓ + 4KNO₃

Выполнение реакции. К 2-3 каплям соли кадмия добавляют 2 капли ферроцианида калия. Наблюдают образование белого осадка.

14.3. Реакция  с сероводородом и растворимыми  сульфидами.

H₂S, а также растворимые сульфиды, при рН ≥ 0,5 образуют с растворами соли кадмия желтый осадок:

CdS + 4HCl = H₂[CdCl₄] + H₂S↑

Это самая  характерная реакция  обнаружения Cd (II) в растворе. Осадок нерастворим в едких щелочах и сульфиде натрия (отличие от SnS₂ и сульфидов мышьяка), растворим в HCl:

CdS + 4HCl = H₂[CdCl₄] + H₂S↑

Выполнение реакции. К 1-2 каплям раствора соли Cd²⁺ прибавляют каплю раствора Na₂S, выпадает желтый осадок. Изучают отношение осадка к действию HCl.

 

 

15. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Hg²⁺.

15.1. Действие  группового реактива NH₄OH .

Аммиак  осаждает соли ртути (II) в виде белого осадка комплексной соли:

HgCl₂ + 2 NH₄OH = [HgNH₂]Cl↓ (белый) + NH₄Cl + H₂O

Осадок нерастворим в кислотах.

Выполнение реакции. К 2 каплям соли ртути (II) прибавляют избыток аммиака. Наблюдают образование белого осадка комплексной соли.

15.2. Едкие щелочи осаждают из растворов солей ртути (II) желтый осадок оксида ртути:

HgCl₂ + 2KOH  = HgO↓ + 2KCl + H₂O

Осадок легко растворим в  кислотах.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли ртути (II) добавляют 2 капли раствора щелочи. Наблюдают образование желтого осадка.

15.3. Иодид калия KJ с солями ртути (II) дает оранжевый осадок иодида ртути:

Hg(NO₃)₂ + 2KJ = HgJ₂↓ (оранжево-красный) + 2KNO₃

Осадок растворяется в избытке  реактива с образованием бесцветной комплексной соли:                   HgJ₂ + 2KJ = K₂[HgJ₄]

Выполнение реакции. В пробирку помещают 2 капли раствора нитрата ртути Hg(NO₃)₂, добавляют к нему сначала 2 капли раствора иодида калия, а затем избыток. Наблюдают выпадение и последующее растворение осадка.

15.4. Хлорид олова SnCl₂ восстанавливает соль ртути (II) до нерастворимого хлорида ртути (I) белого цвета (каломель):

2HgCl₂ + SnCl₂ = Hg₂Cl₂ (белый) + SnCl₄

Если реактив брать в избытке, то происходит дальнейшее восстановление хлорида ртути до металлической  ртути:

HgCl₂ + SnCl₂ = 2Hg↓ (черный) + SnCl₄

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора соли ртути (II) добавляют сначала 1-2 капли, а затем избыток раствора хлорида олова (II)