катионы 5 аналитической группы. Лекция Катионы 5ой аналитической группы Mn2, Mg2 Fe
 Скачать 31.38 Kb.
|
|
Лекция 8. Катионы 5-ой аналитической группы Mn2+, Mg2+ Fe2+ Fe3+ Bi3+ Sb3+ Sb5+ Общая характеристика катионов пятой аналитической группы Катионы 5-ой группы в отличие от катионов других групп при взаимодействии со щелочами образуют осадки гидроксидов, которые нерастворимы в избытке щелочей и растворе аммиака, но растворяются в кислотах. Нитраты, хлориды, сульфаты железа марганца и магния хорошо растворимы в воде. Соли сурьмы и висмута при растворении легко подвергаются гидролизу, образуя основные соли. Карбонаты, фосфаты и гидрофосфаты катионов5-ой группы в воде нерастворимы. Сероводород осаждает из нейтральных растворов осадки сульфидов всех катионов 5-ой группы, которые растворяются в соляной кислоте, за исключением сульфида висмута и сурьмы. Применение в медицине и фармации солей катионов 5-ой аналитической группы Препараты элементарного,2 и 3-х валентного железа принимают внутрь для лечения анемий. Наиболее часто применяют восстановленное железо, сульфат железа (2), глицерофосфат железа (3), лактат железа (2), аскорбинат железа (2). Препараты железа назначают в виде порошков, таблеток, пилюль. Железо в виде ионов 2+ входит в состав гемоглобина крови и ряда ферментов. При анемиях наблюдается снижение количества гемоглобина. Препараты железа в этом случае стимулируют деятельность кроветворных органов и восполняют недостаток железа 2+. Ряд солей железа применяют при анализе лекарств. Из солей марганца в медицине получил перманганат калия, раствор которого используют как антисептик и обеззараживающее средство для промывания ран, полосканий, смазываний, примочек, при язвах, ожогах, различных кожных заболеваниях. Внутрь применяется в растворах при отравлениях для промывания желудка. С помощью перманганата калия проводится анализ многих лекарственных средств. Оксид и пероксид магния употребляются как желудочные средства. В состав присыпок входят карбонат гидроксомагния. Как слабительное и спазмолитическое средство используется сульфат магния. Нитрат дигидроксо висмута обладает вяжущими антисептическими свойствами и назначается в порошках при заболеваниях жкт , в присыпках и мазях при воспалительных заболеваниях кожи. Из соединений сурьмы в медицине применяют органические соединения сурьмы при кожных заболеваниях. Действие группового реактива Групповым реактивом являются растворы щелочей, которые осаждают гидроксиды катионов: FeCl2+2NaOH→ Fe(OH)2↓+2NaCl FeCl3+3NaOH→ Fe(OH)3↓+3NaCl MnCl2+2NaOH→ Mn(OH)2↓+2NaCl MgCl2+2NaOH→ Mg(OH)2↓+2NaCl BiCl3+3NaOH→ Bi(OH)3↓+3NaCl SbCl3+2NaOH→ Sb(OH)3↓+3NaCl H[SbCl6]+ 6NaOH→ SbO(OH)3↓+6NaCl+2H2O Осадки гидроксида железа (2), марганца (2) на воздухе быстро буреют вследствие окисления кислородом воздуха: Fe(OH)2+O2+2H2O→ 4Fe(OH)3↓ Mn(OH)2+ O2+2H2O→ 2Mn(OH)4↓ Осадок гидроксида висмута при нагревании желтеет вследствие образования гидроксида оксовисмута Bi(OH)3→BiOOH↓+H2O Гидроксид сурьмы в растворе превращается в тригидроксид оксосурьмы(5) Sb(OH)5→ SbO(OH)3↓+H2O Растворимость осадков гидроксидов различается для разных катионов 5-ой группы. В воде и щелочах осадки гидроксидов нерастворимы, за исключением свежеосажденного гидроксида сурьмы (3), который растворяется с образованием комплексного соединения тетрагидроксо(3) стибата калия: Sb(OH)3+KOH→K[Sb(OH)4] Гидроксид железа (2) несколько растворим в солях аммония, поэтому гидроксидом аммония осаждается не полностью. Гидроксид магния растворим в солях аммония вследствие того, соли аммония при гидролизе образуют сильную кислоту: NH4Cl+HOH→NH4OH+HCl Среда раствора становится кислой и гидроксид магния растворяется, т.к. для начала его осаждения необходимо значение рН>10,4. Кроме того, ион аммония связывает ОН- в малодиссоциированное соединение – гидроксид аммония, вследствие чего нарушается равновесное состояние и осадок растворяется. Все гидроксиды катионов 5-ой группы растворимы в сильных кислотах, образуя соли: Fe(OH)3+3HCl→ FeCl3+3H2O Реакции катионов железа Fe2+ Реакция с гексациано(3) ферратом калия 3FeCl2+2K3[Fe(CN)6]→ Fe3[Fe(CN)6]2↓+ 6KCl Образуется синий осадок турибуллиевой сини. Осадок нерастворим в кислотах. Реакция специфична. Реакция с диметилглиоксимом (стр. 146) Диметилглиоксим в аммиачной среде образует с железом (2) карминово-красный комплекс – диметилглиоксимат железа. Реакции катионов железа Fe3+ Реакция с гексациано(2) ферратом калия: 4FeCl3+3K4[Fe(CN)6]→ Fe4[Fe(CN)6]3↓+ 12KCl В слабокислой среде образуется темно-синий осадок берлинской лазури. Реакция специфична. Реакция с роданидом аммония: FeCl3+NH4SCN→Fe(SCN)3+3NH4Cl Образуется роданид, имеющий кроваво-красную окраску. Реакция специфична. Реакции катионов марганца Mn2+ Реакция окисления При действии окислителей катион окисляется до аниона MnO4, имеющего в растворах характерную малиновую окраску. Для окисления используют несколько окислителей. А) окисление пероксидсульфатом аммония в кислой среде 2MnSO4+5(NH4)2S2O8+8H2O→2HMnO4+5(NH4)2SO4+7H2SO4 Реакция проводится при нагревании в присутствии катализатора – нитрата серебра, который препятствует превращению сульфата марганца в бурый осадок – H2MnO3. При проведении реакции раствор окрашивается в малиновый цвет. Б) Окисление катиона диоксидом свинца в присутсвии азотной кислоты: 2MnSO4+5PbO2+6HNO3→2HMnO4+2PbSO4+3Pb(NO3)2+2H2O Реакцию проводят при нагревании, реакционная смесь окрашивается в малиновый цвет. Реакция специфична и позволяет открывать катион в присутствии всех остальных катионов. Реакции катионов магния Mg2+ Реакция с гидрофосфатом натрия MgSO4+Na2HPO4+NH4OH→MgNH4PO4↓+Na2SO4+H2O Реакцию проводят в присутствии хлорида аммония, который препятствует образованию аморфного осадка Mg(OH)2 , растворяющегося в присутствии хлорида аммония. В итоге проведения реакции образуется белый кристаллический осадок фосфата магния-аммония. Реакция с 8-оксихинолином(стр.148) В присутсвии аммиака образуется зеленовато-желтый кристаллический осадок оксихинолята магния. Реакция выполняется при нагревании. Реакции мешают катионы других групп, кроме 1 и 2-ой. Реакция с магнезоном. Магнезон .(п-нитробензол-азорезорцин)способен адсорбироваться на осадке гидроксида магния, меняя при этом красную или красно-фиолетовую окраску на синюю. Осадок гидроксида магния окрашивается в синий цвет. Реакции мешают катионы никеля, кадмия, кобальта, гидроксиды которых также окрашиваются магнезоном. Реакции катионов висмута Bi3+ Реакция гидролиза: BiCl3+2H2O→Bi(OH)2Cl↓+ 2HCl Bi(OH)2Cl→BiOCl+H2O Соли висмута легко подвергаются гидролизу. При разведении растворов солей висмута водой образуются соединения оксовисмута(3). Осадок хлорида оксовисмута растворим в минеральных кислотах и нерастворим в винной кислоте. Реакция с йодидом калия BiCl3+3KI→BiI3+3KCl BiI3+KI→K[BiI4] Сначала образуется черный осадок йодида висмута, который растворим в избытке реактива и образует соль – тетрайодо(3) висмута калия. Реакция восстановления висмута Bi3+ до металлического висмута SnCl2+4NaOH→Na2SnO2+2NaCl+2H2O Bi(NO3)3+3NaOH→ Bi(OH)3+3NaNO3 2Bi(OH)3+ 3Na2SnO2→2Bi+ 3Na2SnO3+3H2O В щелочной среде хлорид олова восстанавливает катион висмута до металлического, выпадающего в осадок черного цвета. Проведению реакции мешают катионы серебра и ртути. Реакции катионов сурьмы Sb3+ Реакция гидролиза. Соли сурьмы в растворах легко гидролизуют, образуя соли оксосурьмы. SbCl3+H2O→SbOCl+2HCl При разведении раствора хлорида сурьмы водой хлорид оксосурьмы выпадает в осадок белого цвета. Реакция гидролиза лучше всего проходит в слабокислой среде (рН=3-4). В присутствии винной кислоты осадок хлорида оксосурьмы не образуется, т.к. происходит его растворение с образованием к.с.: SbOCl+H2C4H4O6→[SbOHC4H4O6]+HCl Реакция с тиосульфатом натрия 2SbCl3+ Na2S2O3+3H2O→Sb2OS2↓+Na2SO4+6HCl Образуется красный осадок дисульфида оксида сурьмы. Реакция проходит в кислой среде при нагревании. Реакции мешают катионы висмута, образующие черный осадок, маскирующий окраску дисульфида оксида сурьмы. Реакция восстановления В присутствии металлов, стоящих левее сурьмы в ряду напряжений (Zn, Fe, Аl) катион сурьмы восстанавливается до металлической сурьмы 2SbCl3+3Zn→2Sb↓+3ZnCl2 Реакцию проводят на цинковой, железной или алюминиевой пластине в кислой среде. Пластинка чернеет вследствие выделения металлической сурьмы. Реакция с 8-оксихинолином С 8-оксихинолином в присутствии йодида калия в сильнокислой среде соли сурьмы (3) образуют желтый осадок KI+HCl→HI+KCl Sb(NO3)3+3HI→SbI3+3HNO3 SbI3+HI→H[SbI4] C9H7ON+ H[SbI4]→ C9H7ON* H[SbI4]↓ Реакции катионов сурьмы Sb5+ Реакция гидролиза При разбавлении растворов солей сурьмы (5) водой происходит гидролиз и выделяется белый осадок основных солей сурьмы(5), растворимый в избытке соляной кислоты O H[SbCl6]+2H2O→Sb – Cl ↓+5HCl O Реакция восстановления. Металлы(Zn, Sn, Mg,Fe, Аl) восстанавливают катион сурьмы(5) до металлической: SbCl5+5Al→3Sb↓+5AlCl3 Металлическая пластинка чернеет из-за выделения сурьмы. Реакция с метилвиолетом В кислой среде метилвиолет образует с соединениями сурьмы осадок фиолетового цвета, имеющий состав (стр.150) Анализ смеси катионов пятой аналитической группы В отдельных пробах анализируемого раствора открывают катионы железа (2) и (3) реакциями с гексациано(3) и (2) ферратом калия. Часть раствора разводят в 5 раз в дистиллированной воде, образовавшийся осадок основных солей сурьмы и висмута отделяют и обрабатывают раствором винной кислоты. Основные соли сурьмы растворяются, в осадке остаются основные соли висмута. В виннокислом растворе открывают ионы сурьмы реакциями с 8-оксихинолином и метилвиолетом. Осадок, содержащий соли висмута растворяют в концентрированной соляной кислоте и в растворе открывают ион висмута реакцией с йодидом калия. Фильтрат, освобожденный от ионов сурьмы и висмута, обрабатывают раствором едкой щелочи, добавляют пероксид водорода, нагревают и отделяют осадок. Осадок обрабатывают хлоридом аммония для отделения солей магния, которые открывают реакцией с 8-оксихинолином или магнезоном. После отделения магния осадок обрабатывают соляной кислотой и в растворе открывают марганец реакцией с пероксодисульфатом аммония. |