Примечание: при рН < 6 выпадает белый аморфный осадок сурьмяной кислоты H
3
SbO
4
!
Ход анализа. В пробирку внести 2-3 капли раствора соли натрия и прибавить равный объем реактива. Для улучшения выпадения осадка можно потереть внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой, охладить реакци- онную смесь.
56
2. Катион
K
в водных растворах бесцветен.
Определяется по реакции с гексанитрокобальта- том (III) натрия Na
3
[Co(NO
2
)
6
], образующим с водным рас- твором соли калия в уксуснокислой среде (рН 4) желтый осадок двойной комплексной соли
гексанитрокобальта- та (III) натрия-калия:
6 2
2 3
6 2
)
Co(NO
Na
K
Na
]
)
Co(NO
[
2K
Ход анализа. В пробирку добавить 2-3 капли соли ка- лия, 2-3 капли уксусной кислоты и избыток раствора реа- гента, энергично перемешать.
3. Катион
4
NH
в водных растворах бесцветен.
Реактив Несслера, который является щелочным рас- твором
тетраиодомеркурата (II) калия K
2
[HgI
4
], образует с растворами аммонийных солей бурый осадок иодида ос- нования Миллона, имеющего химическую формулу
[Hg
2
N]I∙H
2
O. Это соединение можно рассматривать как продукт замещения иодом гидроксильной группы в гидра- тированном основании Миллона [Hg
2
N]OH∙H
2
O. Основа- ние Миллона содержит катион [Hg
2
N]
+
, который можно рассматривать как ион
4
NH
, в котором четыре атома водо- рода замещены двумя атомами ртути.
Аналитическая реакция протекает по следующему уравнению:
57
O.
H
3
K
8 7I
O
H
I
N
Hg
4KOH
HgI
2K
NH
2 2
2
(aq)
(aq)
4 2
4
Ход анализа. К 2-3 каплям раствора соли аммония до- бавить избыток реактива Несслера (2 K
2
[HgI
4
]
(aq)
+4 KOH).
При малых количествах иона аммония («следы») оса- док приобретает желтое окрашивание.
ВТОРАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ
4. Катион Ag
+
в водных растворах бесцветен.
Определяется по обменной реакции с хлоридом натрия
(или соляной кислотой) с образованием белого осадка хло- рида серебра:
AgCl
Cl
Ag
При наличии в растворе остальных катионов этой же аналитической группы (
2
Pb
,
2 2
Hg
) последние реагируют аналогичным образом с образованием белых осадков хло- ридов свинца и ртути. Поэтому для идентификации сереб- ра, его хлорид растворяют в гидроксиде аммония с образо- ванием хлорида диамминсеребра по реакции:
O
H
2
Cl
]
)
NH
(
Ag
[
OH
NH
2
AgCl
2 2
3 4
Определение серебра проводят из его аммиачного рас- твора разложением соответствующего аммиаката азотной кислотой по реакции:
58
4 2
3
NH
2
AgCl
H
2
Cl
]
)
NH
(
Ag
[
Ход анализа. К 5-6 каплям нитрата серебра прибавить равный объем хлорида калия, тщательно перемешать и от- фильтровать через бумажный фильтр. Осадок на фильтре промыть раствором гидроксида аммония (2 н.). К получен- ному раствору добавить азотную кислоту 1:3 до образова- ния белого осадка хлорида серебра.
5. Катион Pb
2+
в водных растворах бесцветен.
А. Определяется по обменной реакции с иодидом ка- лия с образованием желтого осадка иодида свинца:
2 2
PbI
I
2
Pb
Ход анализа. К нескольким каплям раствора нитрата свинца добавить раствор иодида калия до выпадения жел- того осадка.
Б. можно обнаружить по реакции с хроматом калия.
Образуется желтый осадок:
4 2
4 2
PbCrO
CrO
Pb
Ход анализа. К нескольким каплям раствора нитрата свинца добавить раствор хромата калия до выпадения жел- того осадка.
6. Катион
2 2
Hg
(димер Hg (I))
в водных растворах бесцветен.
А. Определяется после предварительного осаждения каломели Hg
2
Cl
2
:
59
2 2
2 2
Cl
Hg
Cl
2
Hg
При взаимодействии белого осадка каломели с гидрок- сидом аммония образуется темный осадок, состоящий из черной металлической ртути и хлорида амидортути (II) бе- лого цвета. Вместе они образуют темный осадок.
4 2
осадок темный
2 4
2 2
NH
O
H
2
Cl
Hg]
Cl
HgNH
[
OH
NH
2
Cl
Hg
Ход анализа. К нескольким каплям раствора нитрата ртути (I) добавить равный объем хлорида калия, переме- шать и отфильтровать через бумажный фильтр. К осадку на фильтре прилить гидроксид аммония (2 н.). Образова- ние темного осадка на фильтре после фильтрации свиде- тельствует о наличии иона в исходном растворе.
Б. Обнаружить ртуть можно по образованию амальга- мы ртути на медной монете:
2 0
0 2
2
Cu
Hg
2
Cu
Hg
Ход анализа. Медную монету предварительно обрабо- тать азотной кислотой для удаления пассивирующей плен- ки оксида меди, промыть водой и протереть фильтроваль- ной бумагой. На подготовленную медную поверхность капнуть раствор нитрата ртути (I) и наблюдать образова- ние светлого металлического пятна.
В. Обнаружить ртуть можно в растворе по реакции с иодид-ионами:
60
2 2
-
2 2
I
Hg
2I
Hg
Ход анализа. К нескольким каплям раствора нитрата ртути (I) добавить раствор иодида калия. Образование зе- леного осадка свидетельствует о наличии ионов
2 2
Hg в ис- ходном растворе.
Г. Обнаружить ртуть также можно в растворе по реак- ции с сульфид-ионами:
S
Hg
S
Hg
2
-
2 2
2
Ход анализа. К нескольким каплям раствора нитрата ртути (I) добавить раствор сульфида натрия. Образование черного осадка свидетельствует о наличии ионов ртути (I) в исходном растворе.
Д. Определить ртуть можно и по реакции с хромат- ионами:
4 2
2 4
2 2
CrO
Hg
CrO
Hg
Ход анализа. К нескольким каплям раствора нитрата ртути (I) добавить раствор хромата калия. Образование красного осадка свидетельствует о наличии катионов
2 2
Hg в исходном растворе.
61
ТРЕТЬЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ
7. Катион Ba
2+
в водных растворах бесцветен.
Определяется по обменной реакции с серной кислотой или водорастворимыми сульфатами с образованием белого осадка сульфата бария:
4 2
4 2
BaSO
SO
Ba
Ход анализа. К нескольким каплям хлорида бария до- бавить раствор серной кислоты или сульфата натрия до образования белого осадка.
8. Катион Ca
2+
в водных растворах бесцветен.
Определяется по реакции, аналогичной обнаружению бария:
4
спирт или ацетон
2 4
2
CaSO
SO
Ca
Однако сульфат кальция более растворим, чем сульфат бария. Для понижения растворимости сульфата кальция добавляют этиловый спирт или ацетон (50 % от объема раствора), что способствует выпадению осадка. К пониже- нию растворимости CaSO
4
приводит также нагревание раствора и добавление избытка серной кислоты.
ЧЕТВЕРТАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА
КАТИОНОВ
9. Катион Zn
2+
в водных растворах бесцветен.
А. Определяется по реакции с сульфидом натрия с об- разованием белого осадка сульфида цинка:
62
ZnS
S
Zn
2 2
Ход анализа. К нескольким каплям соли цинка доба- вить раствор сульфида натрия до выпадения белого осадка сульфида цинка.
Б. В отсутствие железа присутствие ионов цинка опре- деляют по реакции с гексацианоферратом (II) калия
K
4
[Fe(CN)
6
] («желтой кровяной солью»). При этом образу- ется белый осадок двойной соли – гексацианоферра- та (II) цинка-калия, растворимый в щелочах:
2 6
3 2
4 6
2
]
[Fe(CN)
Zn
K
]
)
CN
(
Fe
[
2
K
2 3Zn
Эта реакция отличает Zn
2+
от Al
3+
, который с
K
4
[Fe(CN)
6
] осадка не образует.
Ход анализа. К нескольким каплям соли цинка доба- вить гексацианоферрат (II) калия до выпадения белого осадка.
В. В отсутствие солей кобальта, никеля и железа, цинк определяют по реакции с тетрароданомеркуриатом аммо- ния (NH
4
)
2
[Hg(CNS)
4
], приводящей к образованию белого осадка тетрароданомеркуриата цинка:
]
)
CNS
(
Hg
[
Zn
]
)
CNS
(
Hg
[
Zn
4 2
4 2
Примечание. Данную реакцию ведут в слабокислой среде (pH = 5), т.к. осадок Zn[Hg(CNS)
4
] в сильных кисло- тах растворим, а под действием щелочей применяемый ре- агент (NH
4
)
2
[Hg(CNS)
4
] разлагается с образованием желто- го осадка HgO.
63
Ход анализа. К нескольким каплям соли цинка доба- вить тетрароданомеркуриат аммония до выпадения белого осадка.
10. Катион Cr3+. Растворы солей хрома (III) имеют зе- леную окраску. Растворы солей хрома (VI), в щелочных средах представленные хроматами
2 4
CrO
,
окрашены в жел- тый цвет, а в более кислых средах, представленные дихро- матами
2 7
2
O
Cr
, имеют оранжевую окраску. Определение
Cr (III) основано на предварительном его окислении пе- роксидом водорода в щелочной среде до хроматов:
O
H
8
CrO
2
OH
10
O
H
3
Cr
2 2
2 4
2 2
3
с последующей его идентификацией. При наличии в рас- творе сульфат-ионов, проверка раствора на наличие в нем ионов хрома выполняется способом
Б.
A. По реакции с хлоридом бария (или нитратом свинца
(II)), приводящей к образованию желтого осадка хромата бария (свинца):
4 2
2 4
BaCrO
Ba
CrO
,
4 2
2 4
PbCrO
Pb
CrO
Ход анализа. К 2-3 каплям раствора соли хрома (III) добавить щелочь до полного растворения образующегося осадка гидроксида хрома (III), а затем 5-7 капель 30 % рас- твора пероксида водорода и кипятить до исчезновения мелких пузырьков. Желтый цвет полученного раствора
64
свидетельствует о полном окислении хрома (III). К полу- ченному желтому раствору добавить раствор соли бария или свинца до выпадения желтого осадка хромата.
Б. Перевод хромат-ионов в дихромат-ионы в кислой среде по реакции:
O
H
O
Cr
2H
2CrO
2 2
7 2
2 4
Образующийся по реакции дихромат калия имеет оранжевую окраску. В избытке добавляемой кислоты, т.е. в
сильнокислых растворах, возможен переход окраски из оранжевой в красную за счет образования полихроматов:
2 13 3
2 10 3
O
Cr
,
O
Cr и т.д.
Ход анализа. К 2-3 каплям раствора соли хрома (III) добавить избыток 6 н. раствора щелочи, 5-7 капель 30 % раствора пероксида водорода и прокипятить. К получен- ному желтому раствору хромата калия добавить по каплям раствор серной кислоты до перехода окраски в оранжевую и красную.
11. Катион Al3+
в водных растворах бесцветен.
Характерным и очень чувствительным реактивом об- наружения алюминия является алюминон (ауринтрикарбо- нат аммония)
сложное органическое соединение, обра- зующее с Al
3+
труднорастворимую соль красного цвета.
65
Реакция протекает при pH = 5 в среде ацетатного бу- ферного раствора (смесь растворов CH
3
COOH и
CH
3
COONa в соотношении 1:3), т.к. в ходе реакции алю- миний замещает однозарядный катион аммония в виде гидроксокомплекса [Al(OH)
2
]
+
, существующем при рН = 5.
При проведении реакции следует учитывать, что алюми- нон сам окрашен в красный цвет и его расход на реакцию должен быть очень небольшим.
Ход анализа. К 2 мл исходного раствора соли алюми- ния добавить по каплям уксусную кислоту и ацетат натрия в соотношении 1:2. Перемешать и проверить рН. Точно значение рН = 5 устанавливают добавлением уксусной кислоты (при рН
5) или ацетата натрия (при рН
5). Затем добавить 1
2 капли 0,01 % раствора алюминона
образу- ется красный осадок. Появляющаяся красно-розовая окраска при нагревании усиливается.
ПЯТАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ
12. Катион Mg
2+
в водных растворах бесцветен.
Определяется по реакции с гидроортофосфатом натрия при рН
9 в присутствии ионов аммония. Реакция идет с
C=
O=C‒ONH
4
HO
HO
O=C‒ONH
4
O=C‒ONH
4
=O + [Al(OH)
2
]
+
=
C=
O=C‒ONH
4
HO
HO
O=C‒ONH
4
O=C‒OAl(OH)
2
=O
+ NH
4
+
66
образованием белого кристаллического осадка двойной соли
ортофосфата аммония-магния:
O
H
PO
MgNH
OH
NH
HPO
Mg
2 4
4
Cl
NH
4 2
4 2
4
Назначение добавки NH
4
Cl заключается в увеличении концентрации ионов аммония в растворе для снижения требуемого расхода гидроксида аммония и предотвраще- ния образования осадка гидроксида магния.
Ход анализа. К 2 каплям раствора соли магния доба- вить раствор хлорида аммония, 2 капли гидроортофосфата натрия и гидроксид аммония (2 н.) до рН = 9 (по каплям, при перемешивании и измерении рН после добавления каждой капли). Если
белый кристаллический осадок не об- разуется, то необходимо добавить NH
4
Cl и потереть внут- ренние стенки пробирки стеклянной палочкой.
13. Катион Mn2+
в относительно концентрирован- ных растворах соли имеют бледно-розовый цвет, в разбав- ленных растворах
бесцветны.
Определяется окислением до Mn (VII) висмутатом натрия в азотнокислой среде с образованием розового рас- твора марганцовой кислоты:
O
H
7
Bi
5
MnO
2
BiO
5
H
14
Mn
2 2
3 4
3 2
Ход анализа. К двум каплям раствора соли марган- ца (II) прибавить 2 мл раствора азотной кислоты 1 : 1 и не- много кристаллического висмутата натрия (на кончике
67
шпателя). Смесь перемешать. При этом образуется раствор марганцовой кислоты розового цвета.
14. Катион Fe
3+
растворы имеют желтую окраску.
А. Определяется реакцией с тиоцианатом (роданидом) с образованием кроваво-красного раствора роданида желе- за (III): р)
-
3(р
3
Fe(CNS)
3CNS
Fe
Ход анализа. К нескольким каплям раствора соли же- леза (III) добавить по каплям раствор тиоцианата аммония или калия до образования кроваво-красного раствора.
Б. Другим известным способом определения желе- за (III) является реакция с гексацианоферратом (II) калия.
При этом образуется темно-синий осадок гексацианофер- рата (III) железа (II) («берлинская лазурь»):
2 6
3 4
6 3
]
)
CN
(
Fe
[
Fe
]
)
CN
(
Fe
[
2
Fe
3
Ход анализа. К нескольким каплям раствора соли же- леза (III) добавить по каплям раствор гексацианоферра- та (II) калия до образования темно-синего осадка.
ШЕСТАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ
15. Катион Cu
2+
растворы солей окрашены в голу- бой или зеленый цвет.
А. Определяется по реакции комплексобразования в избытке гидроксида аммония с образованием ярко-синего раствора, содержащего комплексный катион тетрааммин- меди (II). Реакция протекает в две стадии. Сначала образу-
68
ется зелено-голубой осадок основной соли меди (напри- мер, гидроксосульфата):
4 4
2 4
2 4
2
NH
2
SO
)
CuOH
(
OH
NH
2
SO
Cu
2
, который растворяется в избытке гидроксида аммония:
O
H
8
SO
]
)
Cu(NH
[
2
OH
NH
6
NH
2
SO
)
CuOH
(
2 2
4 2
4 3
4 4
4 2
Ход анализа. К нескольким каплям раствора соли ме- ди добавить по каплям 2 н. раствор гидроксида аммония, наблюдая сначала образование зелено-голубого осадка, а затем его растворение с образованием ярко-синего раство- ра.
Б. Более чувствительным, чем реакция с аммиаком, является обнаружение Cu
2+
с гексацианоферратом (II) ка- лия. При рН
7 образуется красно-бурый осадок гексаци- аноферрата (II) меди:
]
)
CN
(
Fe
[
Cu
]
)
CN
(
Fe
[
Cu
2 6
2 4
6 2
Осадок не растворим в разбавленных кислотах, но рас- творяется в аммиаке и разлагается при действии щелочей.
16. Катион Ni2+
растворы солей окрашены в зеленый цвет.
Никель определяется по реакции с диметилглиокси- мом в аммиачной среде (рН
8-10), с которым он образует малиновый осадок внутрикомплексной соли
диметилг- лиоксимата никеля:
69
Диметилглиоксим (реактив Чугаева) является двухден- татным лигандом со структурной формулой: имеющим два донорных атома азота. Реактив очень чув- ствителен к иону Ni
2+
, с которым он образует очень проч- ное внутрикомплексное соединение (хелат), содержащее пятичленные циклы во внутренней сфере комплекса:
Скачать 2.2 Mb.