Качественный анализ на катионы калия

Теоретические основы.Химические методы качественного анализа основаны на аналитических реакциях, которые имеют специфический эффект (выпадение осадка, выделение газа или изменение цвета раствора) для одного или нескольких ионов, присутствующих в исследуемом растворе. В том случае, если аналитическая реакция характерна для одного иона, ее называют специфической. Например, реакция образования желтого осадка гексанитрокобальтата (III) калия является специфической:

2KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] K₂Na[Co(NO₂)₆] + 2NaCl

В том случае, когда аналитическая реакция имеет сходный эффект для нескольких ионов, она носит название групповой. В частности, ионы Ba 2+ образуют белые кристаллические осадки с ионами SO₄ 2 , PO₄ 3 и CO₃ 2 , поэтому нитрат бария – групповой реагент для определения этих ионов.

Качественный анализ можно условно разделить на две части: анализ катионов и анализ анионов. В зависимости от отношения ионов к различным групповым реагентам катионы и анионы делятся на аналитические группы.

В основе классификации катионов лежит их различие во взаимодействии с кислотами и основаниями.

Первая аналитическая группа катионов содержит ионы NH₄ + , Na + и K + . Группа не имеет специфического реагента, большинство солей на основе этих ионов хорошо растворимы в воде.

Вторая аналитическая группа катионоввключает ионы Ag + , Pb 2+ и Hg₂ 2+ . Групповым реагентом является соляная кислота HCl, в присутствии которой происходит осаждение малорастворимых хлоридов вышеуказанных металлов.

В состав третьей аналитической группы катионоввходят ионы Ba 2+ и Ca 2+ , которые образуют белые кристаллические осадки сульфатов кальция и бария при действии на раствор серной кислоты (групповой реагент).

Четвертая аналитическая группа катионовобъединяет ионы, основания которых проявляют амфотерные свойства — Al 3+ , Cr 3+ , Zn 2+ . Групповой реагент – избыток NaOH, который осаждает катионы всех остальных групп (кроме первой) и переводит катионы четвертой группы в форму гидроксокомплексов.

Пятая аналитическая группа катионовсодержит ионы Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ . Гидроксид аммония NH₄OH (групповой реагент) переводит их в осадок соответствующих гидроксидов, которые нерастворимы в избытке реагента.

К ионам шестой аналитической группыотносятся Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , которые образуют растворимые комплексные аммиакаты в присутствии избытка NH₄OH (групповой реагент).

КЛАССИФИКАЦИЯ АНИОНОВ

В основе аналитической классификации анионов лежит их различное отношение к солям бария и серебра.

Первая аналитическая группа анионовобразована анионами SO₄ 2 , PO₄ 3 и CO₃ 2 . Эти ионы образуют белые кристаллические осадки в присутствии нитрата бария, который является групповым реагентом.

Вторая аналитическая группа анионоввключает ионы Cl , Br и I . Групповой реагент – нитрат серебра, который осаждает вышеуказанные ионы.

Третья аналитическая группа анионовсодержит такие ионы, как NO₃, NO₂и CH₃COO . Большинство солей на основе этих ионов хорошо растворимо в воде. Групповой реагент отсутствует.

Цель работы.Изучение аналитических реакций катионов и анионов и определение состава неизвестного раствора.

Порядок работы.

Опыт 1. Качественные реакции катионов и анионов.

Проведите аналитические реакции катионов и анионов, описанные ниже. Обратите внимание на внешний эффект реакций. Результаты оформите в виде таблицы:

1. Аналитические реакции катионов первой группы

Реакция иона аммония

Концентрированные растворы щелочей выделяют аммиак в газообразном виде из растворов солей аммония.

Налейте в фарфоровую чашку 1 мл раствора соли аммония, добавьте 1 мл концентрированного раствора NaOH и закройте часовым стеклом с прикрепленной индикаторной бумажкой, пропитанной раствором фенолфталеина (газовая камера). Наблюдайте изменение цвета индикаторной бумаги.

Реакция иона натрия

Ионы натрия в растворе можно определить с помощью гексагидроксистибата (V) калия K[Sb(OH)₆].

Возьмите в пробирку 3-5 капель любой соли натрия и добавьте такое же количество раствора K[Sb(OH)₆] (реакция идет в нейтральной среде). Охладите пробирку под струей холодной воды и потрите стеклянной палочкой стенку пробирки. В присутствии ионов натрия выпадает белый кристаллический осадок Na[Sb(OH)₆] .

Реакция иона калия

Специфическим реактивом на ионы калия в растворе служит гексанитрокобальтат (III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆].

Подкислите раствор, содержащий соль калия, разбавленным раствором уксусной кислоты (рН = 5) и добавьте несколько кристаллов Na₃[Co(NO₂)₆]. Образование желтого осадка K₂Na[Co(NO₂)₆] доказывает присутствие ионов калия в растворе. Ионы аммония мешают определению, поэтому в случае их присутствия в растворе их необходимо удалить кипячением в присутствии NaOH.

2. Аналитические реакции катионов второй группы

Реакция иона Ag(I)

Соляная кислота образует с Ag + белый осадок хлорида серебра, который растворяется в избытке NH₄OH с образованием комплексного соединения состава.

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра и добавьте 2 капли разбавленного раствора соляной кислоты. Наблюдайте образование осадка AgCl и его растворение в избытке NH₄OH.

Реакция иона Hg (I)

Соляная кислота HCl образует в присутствии ионов Hg₂ 2+ белый осадок, разлагающийся под действием NH₄OH:

Hg₂ 2+ + 2Cl Hg₂Cl₂

Hg₂Cl₂+ 2NH₄OH_конц.[HgNH₂]Cl + Hg + NH₄Cl + 2H₂O

белый осадок черный осадок

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата ртути (I) и добавьте 2 капли разбавленного раствора соляной кислоты. Наблюдайте образование белого осадка и изменение его цвета в присутствии NH₄OH.

Реакции иона Pb (II)

a) В присутствии соляной кислоты образуется белый осадок PbCl₂, растворимый в горячей воде.

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата свинца (II) и добавьте 2 капли разбавленного раствора соляной кислоты. Наблюдайте образование белого осадка. Добавьте дистиллированной воды и нагрейте раствор на водяной бане.

б) В присутствии иодида калия образуется желтый осадок иодида свинца (II), который растворяется в горячей воде и кристаллизуется в виде желтых игольчатых кристаллов при охлаждении (золотой дождь).

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата свинца (II) и добавьте 2 капли раствора иодида калия. Наблюдайте образование желтого осадка. Добавьте дистиллированной воды и нагрейте раствор на водяной бане до растворения иодида свинца. Охладите раствор под струей холодной воды и наблюдайте выпадение золотисто-желтых игольчатых кристаллов («золотой дождь»).

3. Аналитические реакции катионов III группы

Реакция иона кальция

Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ осаждает ионы Ca 2+ в виде белого кристаллического осадка, растворимого в сильных кислотах и избытке уксусной кислоты (при проведении реакции обратите внимание на рН раствора (нейтральная или слабокислая среда).

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата или хлорида кальция и добавьте 2 капли раствора оксалата аммония. Наблюдайте образование белого осадка. Испытайте растворимость осадка в разбавленных соляной и уксусной кислотах.

Реакции иона бария

(а) В присутствии серной кислоты ионы Ba 2+ образуют белый кристаллический осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах.

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата или хлорида бария и добавьте 2 капли разбавленного раствора серной кислоты. Наблюдайте образование белого осадка. Испытайте растворимость осадка в кислотах и щелочах.

(б) В нейтральных растворах в присутствии K₂CrO₄ или K₂Cr₂O₇ образуется желтый кристаллический осадок BaCrO₄, который растворим в сильных кислотах.

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата или хлорида бария и добавьте 2 капли раствора хромата калия. Наблюдайте образование желтого осадка. Испытайте его растворимость в соляной и уксусной кислотах.

4. Аналитические реакции катионов IV группы

Реакция иона алюминия

Органическое соединение ализарин C₁₁H₆O₂(OH)₂ образует с гидроксидом алюминия малорастворимое комплексное соединение розового цвета.

Поместите на фильтровальную бумагу 1-2 капли любой соли алюминия и подержите ее в парах аммиака (над открытой склянкой с концентрированным раствором гидроксида аммония). Добавьте 1 каплю раствора ализарина и снова поместите бумагу в пары NH₃ на 1-2 минуты. Высушите фильтровальную бумагу над пламенем горелки и наблюдайте образование розового пятна алюминиевого комплекса. (Фиолетовая окраска пятна обусловлена аммонийной солью ализарина, которая разлагается при нагревании).

Реакция иона хрома (III)

Пероксид водорода в щелочных растворах переводит ион хрома (III) в CrO₄ 2 (хромат-ион).

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора любой соли хрома (III), добавьте 6-7 капель раствора NaOH до образования зеленого раствора Na₃[Cr(OH)₆], а затем – 3-4 капли 10%-ного раствора H₂O₂. Нагрейте раствор. Обратите внимание на изменение цвета. (Выделение газа обусловлено процессом разложением пероксида водорода, катализатором которого служат хромат-ионы).

Реакция иона цинка

Дитизон (дифенилтиокарбазон) S=C образует с ионами цинка в слабокислой среде комплексное соединение красного цвета, растворимое в хлороформе CHCl₃.

Возьмите в пробирку 2-3 капли любой соли цинка, добавьте 2-3 капли ацетатного буферного раствора и 2-3 капли раствора дитизона в хлороформе. Встряхните пробирку и наблюдайте изменение цвета органического слоя.

5. Аналитические реакции катионов V группы

Реакция иона железа (II)

Гексацианоферрат (III) калия K₃[Fe(CN)₆] (красная кровяная соль) образует в присутствии ионов Fe (II) темно-синий осадок KFe[Fe(CN)₆].

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора сульфата железа (II) и добавьте 2 капли раствора K₃[Fe(CN)₆]. Наблюдайте образование осадка.

Реакции иона железа (III)

(а) Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] (желтая кровяная соль) образует в присутствии ионов Fe (III) темно-синий осадок KFe[Fe(CN)₆].

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида или сульфата железа (III) и добавьте 2 капли раствора K₄[Fe(CN)₆]. Наблюдайте образование осадка.

(б) Тиоцианат (роданид) аммония NH₄SCN (или калия KSCN) образует в присутствии ионов Fe (III) кроваво-красный раствор комплексного соединения:

Fe 3+ + n SCN [Fe(SCN)_n] 3 n

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида или сульфата железа (III) и добавьте 2 капли раствора роданида аммония. Наблюдайте изменение цвета раствора.

Реакция иона марганца (II)

В присутствии азотной кислоты висмутат натрия NaBiO₃ окисляет ионы марганца (II) до марганцевой кислоты HMnO₄.

Возьмите в пробирку 1-2 капли раствора нитрата или хлорида марганца (II), добавьте 1 мл разбавленной азотной кислоты и несколько кристалликов NaBiO₃. Обратите внимание на изменение цвета раствора.

6. Аналитические реакции катионов V группы

Реакция иона меди (II)

Гидроксид аммония образует с ионами меди Cu (II) темно-синий раствор комплексного соединения [Cu(NH₃)₄] 2+ . В присутствии ионов металлов, образующих нерастворимые основания, отделите их осадок на центрифуге и наблюдайте темно-синий цвет раствора.

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида или сульфата меди (II) и добавьте разбавленный раствор гидроксида аммония до изменения цвета раствора.

Реакция иона кобальта (II)

NH₄SCN (или KSCN) в присутствии органических растворителей образует с ионами Со (II) растворимое комплексное соединение голубого цвета:

Co 2+ + 4 SCN [Co(SCN)₄] 2

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора хлорида кобальта (II), добавьте несколько кристаллов NH₄SCN (или KSCN) и 4-5 капель изоамилового спирта или его смеси с эфиром. Встряхните пробирку и наблюдайте появление синего окрашивания органического слоя.

Если в растворе одновременно присутствуют ионы Co (II) и Fe (III), синее окрашивание раствора не появляется, так как железо образует с роданид-ионами более прочное комплексное соединение, которое окрашивает раствор в кроваво-красный цвет. Для отделения ионов Co (II) следует добавить к раствору немного кристаллического KF (или NH₄F). В этом случае происходит маскирование ионов Fe (III) (перевод в более прочное бесцветное комплексное соединение K₃[FeF₆]). Поэтому красная окраска раствора не проявляется, и можно открыть ионы Co (II) в присутствии ионов Fe (III).

Реакция иона Ni (II)

Органический реагент – диметилглиоксим (реактив Чугаева), C₄H₈N₂O₂, образует с ионами никеля (II) розовый осадок диметилглиоксимата никеля. Реакция идет в слабощелочной среде в присутствии разбавленного раствора NH₄OH (pH=9):

Ni 2+ + 2NH₄OH + 2 C₄H₈N₂O₂Ni(C₄H₇N₂O₂) + 2NH₄ + + 2H₂O

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида или сульфата никеля (II), добавьте несколько капель разбавленного раствора гидроксида аммония и 2 капли раствора диметилглиоксима (реактива Чугаева). Наблюдайте образование осадка.

7. Аналитические реакции некоторых анионов

Реакция сульфат-ионов SO₄ 2 —

Ионы бария образуют с сульфат-ионами белый кристаллический осадок BaSO₄, который нерастворим в сильных минеральных кислотах.

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора сульфата любого металла и добавьте 2 капли раствора нитрата или хлорида бария. Наблюдайте образование белого осадка. Испытайте растворимость осадка в разбавленной азотной кислоте.

Реакция фосфат-ионов РO₄ 3 —

Ионы бария образуют с фосфат-ионами белый кристаллический осадок BaНРO₄, который растворим в сильных минеральных кислотах.

Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора фосфата натрия или калия и добавьте 2 капли раствора нитрата или хлорида бария. Наблюдайте образование осадка. Испытайте растворимость осадка в разбавленной азотной кислоте. Сравните растворимость фосфата бария с растворимостью сульфата бария.

Реакции карбонат-ионов СO₃ 2 —

Ионы бария образуют с карбонат-ионами белый кристаллический осадок, который растворим в кислотах с выделением газа (СО₂).

Налейте в пробирку несколько капель карбоната натрия и добавьте раствор хлорида бария. Наблюдайте образование осадка карбоната бария. Добавьте несколько капель разбавленного раствора азотной кислоты. Выделение газа свидетельствует о присутствии в растворе карбонат-ионов.

Реакции хлорид- и иодид-ионов Cl — и I —

В присутствии хлорид-ионов ионы серебра образуют белый осадок AgCl, который растворим в избытке аммиака с образованием комплексного соединения:

Подкисление раствора приводит к разрушению комплексного соединения и образования осадка AgCl.

Осадок AgI – светло-желтый, в избытке аммиака не растворяется.

Возьмите две пробирки и добавьте в одну 2-3 капли раствора хлорида натрия, а в другую – 2-3 капли раствора иодида натрия. Добавьте в каждую пробирку 2 капли раствора нитрата серебра. Наблюдайте образование осадков хлорида и иодида серебра (сравните цвета осадков). Добавьте в каждую пробирку разбавленный раствор гидроксида аммония. В какой из пробирок осадок растворился? Подкислите раствор, содержащий хлорид диамминосеребра, и наблюдайте образование белого осадка AgCl.

Реакция нитрат-ионов NO₃ —

Дифениламин (C₆H₅)₂NH окисляется нитрат- и нитрит-ионами с образованием продуктов, окрашенных в темно-синий цвет.

Налейте в пробирку несколько капель раствора, содержащего нитрат- или нитрит-анионы, и добавьте (по стенке пробирки) 1 каплю дифениламина (соблюдайте осторожность – соединение растворено в концентрированной серной кислоте!). Наблюдайте образование темно-синего пятна на стенке пробирки.

Последнее изменение этой страницы: 2016-09-05; Нарушение авторского права страницы

источник

Тема: «Катионы I аналитической группы»

2. Частные реакции катионов первой аналитической группы.

1) Реакции на катион калия.

2) Реакции на катион натрия.

К первой аналитической группе катионов относятся K + , Na + , NH₄ + . В отличие от катионов других групп почти все соли натрия, калия, аммония хорошо растворимы в воде.

Катионы K + , Na + , NH₄ + . бесцветны. Гидроксиды натрия и калия – хорошо растворимы в воде и являются сильными основаниями. Гидрат аммиака NH₃?H₂O является слабым основанием: это нестойкое соединение, легко разлагающееся на аммиак и воду даже при комнатной температуре. Гидролизу подвергаются все соли аммония, а также натриевые и калиевые соли слабых кислот.

Аналитическим признаком катионов первой группы является отсутствие группового реагента.

Соли аммония являются нестойкими и легко разлагаются при нагревании. Это свойство используется при удалении солей аммония из смеси солей катионов первой группы.

В организме человека натрий в виде его растворимых солей (хлорида, фосфата и гидрокарбоната) содержится в основном во внеклеточных жидкостях: плазме крови, лимфе и пищеварительных соках. Осмотическое давление плазмы крови поддерживается на необходимом уровне в основном за счет хлорида натрия. Калий также содержится во всех тканях организма человека, но в отличие от натрия калий находится внутри клеток. Ион калия играет важную роль в некоторых биохимических процессах, определенная концентрация калия в крови необходима для нормальной работы сердца.

Соединения натрия, калия и аммония находят применение в фармации. Хлорид натрия входит в состав изотонического раствора и кровезаменителей, а также применяется как вспомогательное средство при изготовлении различных лекарственных препаратов. Гидрокарбонат натрия NaHCO₃ применяют при повышенной кислотности желудочного сока. Салицилат натрия используют при лечении ревматизма. 10 % раствор аммиака в воде применяется для выведения больного из состояния обморока.

Частные реакции катионов первой аналитической группы

1. Реакция окрашивания пламени. Летучие соли калия окрашивают бесцветное пламя в фиолетовый цвет.

Выполнение реакции . Соль калия, лучше всего КС1, смачивают хлороводородной кислотой и вносят на тонкой платиновой или нихромовой проволоке сначала в основание пламени, а затем переводят в часть пламени с наивысшей температурой. Ионы калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет. Вместо проволоки можно применять грифель. Даже незначительное количество солей натрия мешает определению, так как фиолетовая окраска пламени от калия совершенно маскируется желтой окраской, которую придает пламени натрий. Данная реакция является фармакопейной, т. е, применяется при анализе фармацевтических препаратов. Реакция фармакопейная.

2. Винная кислота H₂C₄H₄O₆ или гидротартрат натрия Na₂HC₄H₄O₆ при достаточной концентрации К + в растворе дают белый кристаллический осадок гидротартрата калия.

В минеральных кислотах осадок растворим. Поэтому, если в качестве реагента применяют винную кислоту, реакцию ведут в присутствии ацетата натрия СНзСОONа. В этом случае образующаяся при реакции сильная кислота замещается слабой уксусной кислотой, не растворяющей осадок.

В разбавленных растворах щелочей образуются растворимые в воде средние соли. Следовательно, реакцию можно проводить в нейтральной или слабокислой среде,

Растворимость КНС₄Н₄О₆ возрастает с повышением температуры, поэтому реакцию надо вести при охлаждении. Кроме того, этот осадок образует пересыщенный раствор; для ускорения образования кристаллов требуется механическое воздействие (трение, взбалтывание).

Ион NH₄ + мешает определению, так как он образует с реактивом белый кристаллический осадок. Реакция является фармакопейной. Реакцию можно проводить микрокристаллоскопически.

3. Гексанитритокобальтат (III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] осаждает из нейтрального или слабокислого раствора желтый кристаллический осадок гексанитритокобальтата (III) калия — натрия:

Подобный осадок получается и с солями аммония, поэтому реакцию нужно вести в их отсутствие. Для проведения реакции используют свежеприготовленный водный раствор Na₃[Co(NO₂)₆], т. к. со временем этот реагент разлагается.

Эта очень чувствительная реакция является наиболее характерной для иона К + . Реакция является фармакопейной.

1. Реакция окрашивания пламени. Соли натрия окрашивают бесцветное пламя в желтый цвет. Реакция очень характерна и чувствительна, является фармакопейной.

2. Гексагидроксостибиат(V) калия K[Sb(OH)₆] дает с солями натрия в строго нейтральной среде медленно образующийся белый кристаллический осадок:

Реакцию нельзя проводить в кислой среде, так как в этом случае выделяется аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSbO₃. Нельзя проводить определение и в сильно щелочных растворах, так как в этом случае осадок не выпадает из-за повышения его растворимости. Реакцию следует проводить в достаточно концентрированном растворе.

Растворимость Na[Sb(OH)₆] сильно возрастает с повышением температуры, поэтому реакцию проводят при охлаждении. Кроме того, эта соль склонна к образованию перенасыщенных растворов и для лучшей кристаллизации при проведении реакции необходимо потирать стеклянной палочкой о стенки пробирки. Присутствие аммонийных солей сильных кислот мешает определению, так как вследствие гидролиза этих солей образуется избыток ионов Н + и может выделиться белый осадок метасурьмяной кислоты. Данную реакцию можно проводить и как микрокристаллоскопическую

3. Ацетат уранила UO₂(CH₃СОО)₂ (микрокристаллическая реакция) образует в растворах солей натрия желтоватые кристаллы ацетат уранила-натрия (UО₂) (СНзСОО)з].

Можно в качестве реактива использовать — цинкуранилацетат Zn[(UO₂)з(СН₃СОО)₈]

Реакция является фармакопейной.

Эту реакцию можно проводить на предметном стекле с углублениями. К 2 каплям раствора хлорида натрия добавляют 1 каплю реактива. Наблюдают выпадение желтого кристаллического осадка.

1. Гидроксиды щелочных металлов NaOH и КОН при добавлении к водному раствору соли аммония выделяют аммиак:

При нагревании раствора аммиак дан на влажную лакмусовую бумагу, аммиак взаимодействует с водой:

Образующийся ион ОН — изменяет окраску лакмуса на синий цвет. При достаточной концентрации аммонийной соли выделяющийся аммиак можно обнаружить по запаху. Реакция является фармакопейной.

2. Реактив Несслера (смесь K₂[HgI₄] с КОН) дает с солями аммония красно-бурый осадок:

Hg

2K₂[HgI₄] + 4 KOH + NH₄Cl ↔ [O NH₂] I↓ +3H₂O+ 7KI + KCl

Ионы К + и Na + не мешают определению. Рекомендуется всегда приливать избыток реактива, так как образующийся осадок растворим в большом количестве аммонийных солей. Реакция очень чувствительна и является характерной для ионов аммония. Интенсивность окраски осадка зависит от концентрации ионов.

Схема анализа катионов первой аналитической группы представлена на рисунке 1.

Рис.1. Схема анализа смеси катионов I аналитической группы

Тема: «Катионы II аналитической группы катионов»

2. Частные реакции катионов второй аналитической группы.

1) Реакции на катион свинца.

2) Реакции на катион серебра.

3) Реакции на катион ртути (I).

Ко второй аналитической группе катионов относятся ионы Рb 2+ , Hg₂ 2+ , Ag + . Соли этих катионов почти все плохо растворяются в воде. Хорошо растворимы только нитраты катионов этой группы, а также ацетата серебра и свинца. Катионы Рb 2+ , Ag + и Hg₂ 2+ бесцветны.

Гидроксиды серебра и ртути (I) являются неустойчивые соединениями и в момент образования распадаются на соответствующий оксид и воду. Гидроксид свинца Рb(ОН)₂ является трудно растворимым слабым электролитом и обладает амфотерными свойствами, т. е. при диссоциации образуют одновременно и ионы водорода Н + , и гидроксид-ионы ОН —

При диссоциации гидроксида свинца (II) по типу кислоты образуется комплексный ион [Рb(ОН)₄] 2 — Этим и объясняется взаимодействие амфотерных гидроксидов с кислотами и щелочами. При добавлении к гидроксиду свинца (II) кислоты возрастает концентрация ионов водорода. Согласно правилу Ле-Шателье, диссоциация Рb(ОН)₂ по типу кислоты подавляется, а по типу основания усиливается. В итоге осадок Рb(ОН)₂ растворяется и образуется соль, в которой свинец является катионом:

При добавлении к гидроксиду свинца (II) щелочи возрастает концентрация ионов ОН — . Равновесие в системе опять нарушается, но теперь преобладает диссоциация Рb(ОН)₂ по типу кислоты. Тогда реакция взаимодействия со щелочью проходит с образованием комплексной соли:

Соли катионов второй группы подвергаются гидролизу и их растворы имеют кислую реакцию.

Ионы Pb 2+ , Ag + и Hg₂ 2+ способны образовывать комплексные соединения. Катион Ag + образует комплексные ионы с аммиаком, CN — , SO₃ 2 — и др. Благодаря этой способности можно переводить в раствор соли серебра (AgCl, AgBr и др.) в виде растворимых комплексных солей, что широко применяется в качественном анализе.

Групповым реагентом для второй аналитической группы являются разбавленная хлороводородная кислота или ее растворимые в воде соли. При действии группового реагента образуются белые творожистые осадки РbСl, AgCl, Hg₂Cl₂, причем ионы Pb 2+ полностью не осаждаются.

Все растворимые соединения свинца и ртути ядовиты.

Соединения катионов второй группы находят широкое применение в медицине и фармации. Ионы серебра в очень низкой концентрации стерилизуют воду и подавляют развитие бактерий. Нитрат серебра используют при лечении глазных заболеваний. Колларгол (коллоидное серебро) применяют для промывания гнойных ран, мочевого пузыря и при гнойных конъюнктивитах. Протаргол — препарат серебра — применяют как вяжущее средство для смазывания слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Основной ацетат свинца (II) применяется для примочек и компрессов, оксид свинца (II) РbО — для изготовления свинцового пластыря.

Частные реакции катионов второй аналитической группы

1. Хлороводородная кислота и растворимые хлориды осаждают из умеренно концентрированных растворов солей свинца (II) со слабокислой реакцией белый хлопьевидный осадок хлорида свинца (II), легко растворимый в горячей воде:

2. Гидроксиды щелочных металлов КОН и NaOH

из растворов солей свинца (II) осаждают гидроксид свинца (II) — осадок белого цвета:

Гидроксид свинца (II) обладает амфотерными свойствами, поэтому он растворяется в разбавленной азотной или уксусной кислотах и в избытке щелочи:

3. Серная кислота H₂SO₄ и растворимые сульфаты выделяют из растворов свинцовых солей труднорастворимый сульфат свинца (II) — осадок белого цвета:

Осадок растворяется при нагревании в щелочах (в отличие от осадков сульфатов кальция, стронция и бария):

Растворяется также в концентрированной серной кислоте:

4. Иодид калия KI, взаимодействуя с растворами свинцовых солей, дает желтый осадок иодида свинца (II):

Осадок растворим в избытке реагента :

Осадок растворимый в горячей воде, но при медленном охлаждении выпадают красивые золотистые чешуйчатые кристаллы («реакция золотого дождя»).

Выполнение реакции . К 2 каплям раствора нитрата свинца (II) добавляют 2 капли раствора иодида калия. В полученный раствор с осадком добавляют 1 мл воды и 3 — 4 капли разбавленной уксусной кислоты; нагревают смесь на кипящей водяной бане в течение 2 мин, затем охлаждают содержимое пробирки под струей воды. Растворившийся при нагревании осадок иодида свинца (II) вновь выпадает в виде красивых золотистых чешуек.

Реакция часто применяется для открытия ионов Рb 2+ . Реакция фармакопейная.

5. Хромат калия К₂СгО₄ или хромат натрия выделяет из слабокислых растворов солей свинца (II) желтый осадок хромата свинца (II):

Осадок не растворяется в уксусной кислоте, но растворяется в азотной кислоте, в водном растворе аммиака, но растворяется в гидроксидах щелочных металлов с образованием комплексов:

Реакция чувствительна и является характерной для ионов Рb 2+ .

6. С сульфид — ионами катионы свинца дают осадок черного цвета:

Осадок растворим в азотной кислоте. Реакция фармакопейная.

1. Хлороводородная кислота НС1 и растворимые хлориды осаждают из нейтральных и кислых растворов солей серебра в виде белого творожистого осадка хлорид серебра:

Осадок легко растворяется в избытке аммиака с образованием комплексной соли:

При подкислении аммиачного раствора концентрированной азотной кислотой эта соль разрушается и вновь выпадает осадок хлорида серебра:

Эту реакцию обычно используют для открытия иона Ag + . Она является фармакопейной.

2. Иодид калия KI образует с ионом Ag + светло-желтый осадок AgI:

Иодид серебра не растворяется в растворе аммиака в отличие от хлорида серебра.

3. Хромат калия К₂СгО₄ из растворов солей серебра осаждает кирпично-красный хромат серебра:

Осадок растворяется в кислотах. В концентрированном растворе аммиака растворяется сообразованием комплекса:

Если реакцию проводить в щелочной среде, то вместо хромата серебра выпадает осадок оксида серебра Ag₂O. В уксуснокислой среде образуется дихромат серебра Ag₂Cr₂O₇ – красно-бурого цвета.

4. Реакция с формальдегидом – реакция «серебряного зеркала» (реакция фармакопейная).

В чистую тщательно промытую пробирку вносят 3-4 капли раствора нитрата серебра, несколько капель раствора аммиака до растворения выпавшего осадка, несколько капель разбавленного раствора формальдегида и слегка нагревают пробирку ( избегать сильного нагревания!)

5. C тиосульфатом натрия образует белый осадок, который быстро становится желтым, затем бурым и, наконец, черным вследствие перехода в сульфид серебра:

Осадок тиосульфата серебра Ag₂S₂O₃ растворим в избытке тиосульфата натрия с образованием комплексных ионов [Ag(S₂O₃)] — . Поэтому при проведении этой реакции необходимо добавлять избыток AgNO₃.

1. Хлороводородная кислота НС1 и растворимые хлориды из растворов солей ртути (I) осаждают хлорид ртути (I) — осадок белого цвета (каломель):

На свету осадок постепенно чернеет ч с выделением тонкодисперсной металлической ртути:

Водный раствор аммиака окрашивает осадок в черный цвет, что обусловлено образованием черной мелкораздробленной ртути:

С помощью этой реакции открывают ион Hg₂ 2+ .

2. Иодид калия KI из растворов солей ртути (I) осаждает иодид ртути (I) — осадок болотно-зеленого цвета:

При стоянии цвет осадка изменяется вследствие образования иодида ртути (II) и металлической ртути:

3. Хромат калия К₂СгО₄ образует с солями ртути красно – бурый осадок

Oсадок не растворим в щелочах и разбавленной уксусной кислоте.

4. Реакция со щелочами. Щелочи выделяют из растворов, содержащих катионы Hg₂ 2+ , черный осадок оксида ртути

Осадок растворим в азотной и концентрированной уксусной кислотах.

Схема анализа смеси катионов II аналитической группы представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема анализа смеси катионов II аналитической группы.

Тема: «Катионы III и IV аналитической группы»

2. Частные реакции катионов третьей аналитической группы.

1) Реакции на катион бария

2) Реакции на катион кальция.

3. Частные реакции катионов четвертой аналитической группы.

1) Реакции на катион алюминия.

3) Реакции на катион цинка.

К третьей группе катионов относятся ионы двухвалентных металлов Ва 2+ , Sr 2+ и Са 2+ . Эти катионы бесцветны. Галогениды, нитраты и ацетаты этих катионов хорошо растворимы в воде. Гидроксиды катионов этой группы являются сильными электролитами и растворимость их уменьшается в последовательности Ва(ОН)₂, Sr(OH)₂, Ca(OH)₂.

Сульфаты бария, стронция и кальция плохо растворимы в воде, поэтому групповым реагентом является серная кислота. Наименее растворим сульфат бария, а наиболее — сульфат кальция. Вследствие этого при добавлении серной кислоты к смеси катионов третьей группы осадок BaSO₄ выделяется моментально, даже из разбавленных растворов, осадок SrSO₄ спустя некоторое время, a CaSO₄ только из концентрированных растворов солей кальция. Осаждение CaSO₄ всегда бывает неполным.

Соли бария и кальция широко распространены в природе. Природная вода содержит в растворе соли кальция, чем обусловлена ее жесткость. Кальций является одним из основных структурных компонентов костей человека и животных. Он необходим для осуществления процесса передачи нервных импульсов, для сокращения скелетных и гладких мышц, кальций участвует в процессе свертывания крови.

Соединения кальция и бария входят в состав многих фармацевтических препаратов. Сульфат кальция (гипс) применяют при наложении повязок и изготовлении зубных порошков. Хлорид и глюконат кальция используют для лечения при аллергических заболеваниях. Сульфат бария применяется при рентгеноскопических исследованиях желудка и кишечника как контрастное средство (BaSO₄ не пропускает рентгеновские лучи)

1. Реакции окрашивания пламени. Летучие соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет. Реакция является фармакопейной.

2. Разбавленная серная кислота H₂SO₄ и растворимые сульфаты выделяют даже из очень разбавленных растворов осадок сульфата бария:

Осадок не растворяется в кислотах и гидроксидах щелочных металлов. За исключением концентрированной серной, в котрой он заметно растворяется с образованием гидросульфата бария:

Реакция является фармакопейной. При нагревании с раствором карбонатов (соды) сульфат бария превращается в малорастворимый в воде карбонат, который затем растворяют в кислотах.

3. Хромат калия К₂СгО₄ или натрия осаждает из нейтральных или уксуснокислых растворов бариевой соли хромат бария желтого цвета:

Осадок растворяется в минеральных кислотах, но нерастворим в уксусной ткислоте.

4. Оксалат аммония.

Осадок растворим в соляной и азотной кислотах, а при нагревании в уксусной.

1. Реакция окрашивания пламени. Летучие соли кальция окрашивают бесцветное газовое пламя в кирпично-красный цвет. Реакция является фармакопейной.

2. Разбавленная серная кислота H₂SO₄ образует с ионом кальция белый осадок сульфата кальция

Малорастворимый в воде осадок, который при медленной кристаллизации выделяется в форме игольчатых кристаллов гипса.- CaSO₄?2 Н₂О.

Вследствие достаточно высокой растворимости сульфата кальция (2 г/л) осаждение возможно только из достаточно концентрированных растворов солей кальция. Более полное осаждение сульфата происходит при добавлении к раствору этилового спирта.

Осадок не растворим в кислотах и щелочах, но растворяется в насыщенном водном растворе сульфата аммония.

3. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ дает на холоду в нейтральных, уксуснокислых или слабощелочных растворах белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция:

Осадок нерастворим в уксусной кислоте, но легко растворим в минеральных кислотах. Реакцию с оксалатом аммония нельзя проводить в присутствии солей бария, так как ион Ва 2+ образует с оксалатом аммония белый осадок

Эта реакция наиболее важная качественная реакция на ион Са 2+ и является фармакопейной.

4. Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(СN)₆] с солями кальция образует в слабощелочной среде белый кристаллический осадок, нерастворимый в уксусной кислоте:

Реакция возможно в аммиачно-буферной смеси (рН = 9)

В присутствии значительных количеств иона Ва 2+ не рекомендуется применять эту реакцию для открытия ионов Са 2+ , так как ион Ва 2+ при достаточном количестве может дать осадок с K₄[Fe(CN)₆].

Если присутствуют ионы Са 2+ , то выпадает белый осадок оксалата кальция.

Схема анализа смеси катионов III аналитической группы представлена на рисунке 3.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9005 — | 7248 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Подать заявку

Для учеников 1-11 классов и дошкольников

Общая характеристика катионов первой аналитической группы

К первой аналитической группе относятся катионы щелочных металлов — К + , Na + NH 4 + . Большинство солей катионов 1-ой группы представляют собой кристаллические порошки, хорошо растворимые в воде. Вследствие этого катионы 1-ой аналитической группы не имеют группового реактива и их открывают с помощью специальных дробных реакций. Открытию катионов 1-ой аналитической группы мешают катионы других групп, поэтому при проведении качественного анализа из раствора сначала необходимо удалить катионы других групп с помощью осадочных реакций.

Калий и натрий образуют сильные основания КОН и Na ОН. Их соли с сильными кислотами типа соляной, серной, азотной в воде устойчивы и не подвергаются гидролизу. Гидроксид аммония NH 4ОН – слабое основание, поэтому соли аммония с сильными кислотами в воде легко гидролизуют. Соли аммония летучи и в отличие от солей щелочных металлов легко удаляются при нагревании и прокаливании смесей солей. Эти свойством пользуются при удалении из смеси солей аммония.

Катионы 1-ой аналитической группы широко распространены в природе, являясь важными составными частями земной коры, океанов, морей, биосферы. Их соли получили широкое распространение в химии, с.х. и т.д.

Применение в медицине и фармации солей катионов 1-ой аналитической группы

Катионы калия и натрия входят в состав протоплазмы, крови, тканей и органов растений и животных. Поэтому их используют в медицине и фармации.

Хлорид натрия входит в состав физиологических растворов, кровозаменителей, широко применяется как вспомогательное средство при приготовлении таблеток, микстур. Бромид натрия, бромид калия и бромид аммония часто применяют как средства, действующие на нервную систему, регулирующие ее деятельность. Сульфат натрия используют как слабительное средство.

Гидрокарбонат натрия применяют при повышенной кислотности желудочного сока, вводят в состав кровозаменяющих растворов, ряда лекарственных веществ для регуляции рН.

Гидроксид аммония в виде 10% раствора используют при обморочных состояниях, как средство, возбуждающее при вдыхании паров деятельность дыхательных центров, для мытья рук в хирургической практике.

Хлорид аммония применяют диуретическое и отхаркивающее средство.

Катионы калия, натрия и аммония входят в состав многих лекарственных препаратов типа кислот.

Реакции катионов натрия Na +

Реакция с дигидроантимонатом калия KH ₂ SbO ₄

Образуется белый мелкокристаллический осадок дигидроантимоната натрия, растворимый в щелочах и кислотах. Проведению реакции мешают соли лития.

Реакция с цинкуранилацетатом HZn ( UO ₂ ) ₃ ( CH ₃ COO ) ₉ *9 H ₂ O :

Образуется мелкокристаллический осадок цинкуранилацетата натрия. Осадок растворим в щелочах и кислотах. Проведению реакции мешают соли лития.

Реакция окрашивания пламени. При внесении солей натрия в пламя газовой горелки появляется желтая окраска пламени.

Реакция с гидротартратом NaHC ₄ H ₄ O ₆ :

Образуется белый мелкокристаллический осадок гидротартрата калия, растворимый в щелочах и кислотах. Проведению реакции мешают катионы аммония

Реакция с гексанитро(3) кобальтом натрия Na ₃ [ Co ( NO ₂ ) ₆ ]

Образующийся осадок желтого цвета растворим в кислотах и щелочах. Проведению реакции мешают катионы аммония.

Реакция с гексанитро(3) купратом свинца и натрия Na ₂ Pb [ Cu ( NO ₂ ) ₆ ]

Образуется осадок черного цвета, растворим в кислотах и щелочах.

Реакция окрашивания пламени. При внесении солей калия в пламя окраска пламени становится фиолетовой.

NH ₄ Cl + NaOH → NH ₄ OH + NaCl

При проведении реакции вследствие разложения образующегося гидроксида аммония на аммиак и воду появляется запах аммиака. Выделение аммиака можно определить с помощью красной лакмусовой бумажки или фенолфталеиновой бумажки, смоченной водой. При выделении аммиака лакмусовая бумажка изменяет цвет на синий,а фенолфталеиновая бумажка краснеет.

Реакция с гидротартратом натрия.

Образуется белый кристаллический осадок гидротартрата аммония, растворимый в щелочах и кислотах. Проведению реакции мешают катионы калия.

Реакция с реактивом Несслера (смесь тетрайодо(2) меркурата калия с гидроксидом калия ) K ₂ [ HgI ₄ ]+ KOH :

Образуется красно-бурый осадок, растворимый в кислотах и щелочах. Реакция очень чувствительна и специфична.

Реакция с гексанитро(3) кобальтом натрия Na ₃ [Co(NO ₂ ) ₆ ]:

Образуется осадок желтого цвета, растворимый в кислотах и щелочах. Проведению реакции мешают катионы калия.

Реакция с гексанитро(3) купратом свинца и натрия Na ₂ Pb[Cu(NO ₂ ) ₆ ]

Образуется осадок черного цвета, растворим в кислотах и щелочах. Проведению реакции мешают катионы калия.

Возгонка и разложение аммониевых солей при нагревании. При нагревании соли аммония способны возгоняться, образуя белые налеты на охлаждающем предмете.

Анализ смеси катионов первой аналитической группы.

Смесь солей, содержащих катионы 1-ой группы, растворяют в воде и проводят качественные реакции. Ввиду того, что катионы калия и аммония дают одинаковые реакции, сначала открывают ион аммония специфичными для него реакциями с реактивом Несслера и со щелочами. В присутствии катиона аммония, калий открыть нельзя, поэтому для того, чтобы открыть калий. Необходимо удалить катион аммония. Удаление проводят, упаривая часть раствора и прокаливая осадок в тигле. Охлаждают тигель и растворяют осадок в воде. Полноту удаления аммония проверяют реактивом Несслера. Открытие катиона натрия осуществляют, используя раствор цинкуранилацетата, получившиеся кристаллы рассматривают под микроскопом

Катион калия открывают реакциями с гидротартратом натрия, гексанитро(3) кобальтом натрия и гексанитро(3) купратом свинца и натрия.

источник

Реакция окрашивания пламени

Чистую накалённую проволоку опустите в раствор хлорида натрия или наберите на неё немного твёрдой соли . Внесите проволоку вместе с капельками или частицами натриевой соли в бесцветное пламя горелки – пламя окрасится в жёлтый цвет.

Реакция окрашивания пламени

Летучие соединения калия окрашивают бесцветное пламя в характерный фиолетовый цвет . Фиолетовая окраска пламени в присутствии солей натрия становится незаметной, так как соединения натрия окрашивают пламя горелки в жёлтый цвет.

Реакции с гексанитрокобальтатом (ΙΙΙ) натрия

Поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли калия, прибавьте к нему 3-5 капель раствора гексанитрокобальтата (ΙΙΙ) натрия, добавьте несколько капель 6 М уксусной кислоты и потрите стеклянной палочкой о стенки пробирки. При этом выпадет жёлтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (ΙΙΙ) дикалия-натрия :

Реакцию следует проводить в присутствии разбавленной уксусной кислоты.

Реакция с гидротартратом натрия

Поместите в пробирку 2-3 капли раствора какой-либо соли калия, прибавьте 0,5 мл раствора гидротартрата натрия и потрите стеклянной палочкой о стенки пробирки. Через некоторое время выпадет белый кристаллический осадок:

Условия проведения реакции.

Реакцию проводят в нейтральной среде. В сильнощелочной среде происходит растворение осадка, сопровождающееся образованием соли В кислой среде осадок растворяется с образованием винной кислоты

и катионы других групп должны быть предварительно удалены, так как они образуют с реактивом осадки (например: ), которые могут быть приняты за осадок гидротартрата калия.

Реакцию проводят без подогрева, так как растворимость гидротартрата калия сильно возрастает с повышением температуры раствора.

Концентрации анализируемого раствора и реактива должны быть высокими.

Потирание стенок пробирки стеклянной палочкой благоприятствует осаждению.

Реакция с реактивом Несслера

Прибавьте к капле разбавленного раствора соли аммония 1-2 капли раствора реактива. В присутствии — ионов образуется характерный красно-бурый осадок; при наличии следов раствор окрашивается в жёлтый цвет:

Другие катионы Ι аналитической группы не мешают обнаружению ионов аммония реактивом Несслера.

Поместите в пробирку несколько капель раствора соли аммония и добавьте 5 капель водного раствора какого-либо из сильных оснований — — и подогрейте содержимое пробирки в пламени газовой горелки. Вследствие разложения соли аммония выделится аммиак :

Выделяющийся аммиак может быть обнаружен различными способами:

по посинению универсальной индикаторной бумаги, смоченной дистиллированной водой и внесённой в пары над раствором;

по образованию дыма хлорида аммония при поднесении к отверстию пробирки стеклянной палочки, смоченной каплей концентрированной хлороводородной (соляной) кислоты.

Кипячение с едкими щелочами или карбонатами натрия или калия

При действии едких щелочей или карбонатов натрия или калия, а также при длительном нагревании аммониевые соли в растворах разлагаются с выделением газообразного аммиака.

Действие сильных оснований.

При добавлении сильных оснований к растворам солей магния выпадает белый осадок . При добавлении слабого основания (гидроксида аммония) осаждение неполное, а в присутствии солей аммония осадок не выпадает совсем. Поэтому соли аммония нужно предварительно удалить из раствора.

Поместите в пробирку несколько капель раствора MgCl 2 , добавьте несколько капель водного раствора какого-либо из сильных оснований — . Выпадет осадок Mg (ОН) 2 . В другую пробирку к раствору MgCl 2 вместо прилейте раствор гидроксида аммония . Отметьте, в какой из пробирок образуется больше осадка.

Реакция с моногидрофосфатом натрия

Для микрокристаллоскопического обнаружения — ионов в виде поместите каплю раствора на предметное стекло . Затем к нему прибавьте из капиллярной пипетки сначала каплю раствора , затем каплю концентрированного водного раствора аммиака. Наконец, внесите в раствор кристаллик ( гидрофосфат натрия). Предметное стекло рекомендуется нагреть. В непосредственной близости от кристалла фосфата натрия появляются дендритные кристаллы, на более дальнем расстоянии – правильно образованные кристаллы в виде шестилучевых звёзд. — фосфат магний-аммония

Рассмотрите кристаллы под микроскопом.

Реакция с оксалатом аммония.

Поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли кальция, например , и добавьте 1-2 капли уксусной кислоты, чтобы реакция среды была кислой (в случае индикатора метилового красного цвет должен стать оранжевым). Прилейте несколько капель раствора оксалата аммония При этом из концентрированного раствора сразу, а из разбавленного постепенно выпадает белый мелкокристаллический осадок . В присутствии оксалат кальция осаждается количественно:

Микрокристаллоскопическая реакция с серной кислотой .

Поместите каплю раствора хлорида кальция на предметное стекло, затем прибавьте каплю разбавленной и слегка упарьте смесь. При этом образуются красивые характерные пучки игл – кристаллы гипса , легко различаемые под микроскопом.

Реакция окрашивания пламени

Ионы кальция окрашивают бесцветное пламя в кирпично-красный цвет.

Реакция с хроматом (или бихроматом) калия .

Поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли бария, например , и прибавьте несколько капель раствора или . Нагрейте пробирку на пламени горелки. При этом выпадает жёлтый кристаллический осадок:



2

Капельная реакция с родизонатом натрия.

На фильтровальную бумагу поместите каплю нейтрального анализируемого раствора и затем каплю водного раствора родизоната натрия. Образуется красно-бурый осадок родизоната бария :

+ +

Родизонат бария на холоде в соляной кислоте превращается в ярко-красный гидрородизонат бария:

Реакция окрашивания пламени.

Бесцветное пламя окрашивается ионами бария в жёлто-зелёный цвет .

Реакция с серной кислотой или сульфатом аммония.

Поместите в пробирку несколько капель растворимой в воде соли бария, например,

хлорида бария, прибавьте 1 мл разбавленной серной кислоты или раствора сульфата аммония. При этом выпадает белый кристаллический осадок сульфата бария .

Реакция с гидроксидом аммония.

Поместите в пробирку 1 мл раствора соли алюминия, например, , прибавьте к нему несколько капель раствора гидроксида аммония и нагрейте. При этом выпадает белый жел е образный осадок гидро ксида алюминия :

Осадок гидроксида алюминия вместе с раствором перенесите в центрифужную пробирку и отцентрифугируйте. Прозрачный раствор слейте, а осадок разделите на две части.

Проведите следующие проверочные реакции:

Прибавьте к одной части осадка несколько капель раствора гидроксида натрия или калия и перемешайте — осадок растворится. В этом случае проявляет себя как кислота. Напишите уравнение реакции.

Прибавьте к другой части осадка несколько капель хлороводородной кислоты — осадок растворится; в этом случае проявляет себя как основание:



Следовательно, — типичное амфотерное соединение.

Реакция с ализарином (1,2-диоксиантрахиноном)

Пробирочная реакция. Поместите в пробирку 2 капли раствора какой-либо соли алюминия и прилейте 5 капель . При этом образуется осадок . К полученному осадку прибавьте несколько капель свежеприготовленного раствора ализарина и прокипятите. Ализарин образует с гидроокисью алю­миния соединение интенсивно красного цвета, называемое алюминиевым лаком. Алюминиевый лак не растворяется в разбавленной уксусной кислоте. Поэтому после охлаждения содержимого пробирки добавляют немного уксусной кислоты до слабокислой реакции (рН

4-5). В присутствии ионов алюминия красный осадок не исчезает.

Условия проведения реакции .

При проведении пробирочной реакции значение pH в начале осаждения должно превышать 7, соответствуя слабоаммиачному раствору, а после осаждения pH может быть меньше 7, соответствуя разбавленному уксуснокислому раствору (pH = 4-5).

Реакцию ведут при кипячении.

Присутствие осадков других гидроокисей, хотя бы в небольших количествах, нежелательно, а в больших количествах недопустимо.

Окисление С r +3 хрома в Cr +6

Поместите в пробирку 2-3 капли раствора сульфата или нитрата хрома (III), прибавьте к нему 5 капель пероксида водорода , 3-5 капель гидроксида калия КОН. Нагрейте смесь до кипения.

При этом происходит окисление -ионов до -ионов и окраска из сине-зеленой переходит в желтую.

Реакция протекает согласно уравнению:

C полученным раствором проделайте следующие проверочные реакции, подтверждающие образование -ионов.

Прибавьте к нейтральному или подкисленному уксусной кислотой раствору хромата или бихромата натрия раствор нитрата серебра — образуются буро — красные осадки хромата и бихромата серебра:

Прибавьте к нейтральному или подкисленному уксусной кислотой раствору хромата натрия раствор — образуется желтый осадок хромата бария.

Реакция с

Поместите в пробирку или на предметное стекло 1-2 капли раствора , подкислите раствор 1-2 каплями хлороводородной кислоты, прибавьте 2-3 капли желтой кровяной соли — раствора гексацианоферрата (II) калия При этом выпадает темно-синий осадок берлинской лазури:

Реакция с роданидом аммония.

Поместите в пробирку 1 мл раствора , разбавьте его пятью каплями дистиллированной воды и добавьте 3-5 капель раствора роданида аммония . При этом появляется кроваво-красное окрашивание :

Реакция с гидроксидом натрия, калия или аммония.

При действии растворов и на ионы образуется буро-красный осадок Fe(ОН)з , растворимый в кислотах:

Реакция с

Поместите в пробирку или на предметное стекло 1-2 капли раствора FeSO 4 , прибавьте 2-3 капли красной кровяной соли — раствора гексацианоферрата (III) калия При этом наблюдается образование турнбулевой сини:

Реакция с гидроксидом натрия, калия и аммония.

При действии гидроксида натрия или калия на хлорид цинка образуется белый осадок Zn ( OH ) 2 , растворимый в избытке и .

Получите осадок гидроксида цинка в пробирке, отделите его от раствора с помощью центрифуги. Осадок разделите на две части. Растворите одну часть осадка в растворе кислоты, другую – в растворе основания. Напишите уравнения реакций, подтверждающих амфотерность гидроксида цинка.

Реакция с гидроксидом натрия и перекисью водорода.

Для ионов марганца характерны реакции окисления — восстановления.

Одной из характерных реакций окисления в щелочной среде является взаимодействие его с. При действии перекиси водорода в щелочной среде бесцветные ионы марганца (II) окис­ляются в нерастворимые соединения марганца (IV) или , окрашенные в бурый цвет:

Проведите окисление -ионов до. Для этого поместите в пробирку 1-3 капли раствора какой-либо соли марганца и прилейте несколько капель раствора NaOH. Образуется белый осадок гидроокиси марганца, медленно буреющий вследствие окисления на воздухе:

Прилейте к полученному осадку несколько капель . Осадок моментально становится буро-чёрным вследствие быстрого окисления ионов марганца (II) в .

Условия проведения реакции.

Реакцию следует проводить при pH = 9-10.

При осаждении едкими щелочами в присутствии солей аммония не мешает реакции . При осаждении раствором соли аммония тормозят реакцию, так как растворима в растворах солей аммония.

Другие катионы III аналитической группы практически этой реакции не мешают. Однако лучше их предварительно удалить.

Ионы-восстановители мешают реакции. Поэтому сначала следует осадить едким натром, а затем, после фильтрования и промывания от остатков восстановителей, осадок на фильтре слегка смочить перекисью водорода. При этом появляется черно-бурое пятно .

Реакцию нельзя проводить в присутствии -ионов, которые восстанавливают и образуют с Fe +2 , Ni +2 ,Co +2 -ионами в щелочном растворе черные осадки сульфидов, которые могут быть ошибочно приняты за .

Аналогично действуют и другие окислители, в том, числе . В присутствии катализатора в щелочной среде окисляет -ионы до -ионов, и раствор окрашивается в малиновый цвет.

Окисление -ионов до — -ионов кислой среде.

Соединения марганца (II) окисляются в кислой среде сильными окислителями в марганцовую кислоту. Одной из важнейших реакций окисления в азотнокислой или сернокислой среде является взаимодействие -ионов с или . При этом бесцветные соединения двухвалентного марганца () окисляются до соединений марганца со степенью окисления +7 (), окрашенных в фиолетово-красный цвет:

В присутствии восстановителей, в том числе и , происходит восстановление окислителей и . Поэтому нельзя подкислять растворы хлористоводородной кислотой.

Проведите окислениё -ионов до -ионов. Для этого поместите в пробирку 1-2 капли раствора какой-либо соли марганца (нитрата или сульфата, но не хлорида !), прилейте 5 капель разбавленной (1:1) азотной кислоты, добавьте небольшое количество окислителя (двуокиси свинца) и нагрейте смесь до кипения. Прилейте в пробирку 1-2 мл дистиллированной воды, не перемешивая, содержимого пробирки, и дайте смеси немного постоять. Появляется малиново-красная окраска, вызываемая образовавшейся марганцовой кислотой. Так как может содержать соединения марганца в виде примеси, рекомендуется ставить холостой опыт, соблюдая те же условия, но без добавления в пробирку испытуемого раствора. В отсутствие примесей окраска не появляется.

Описанная реакция окисления в марганцовую кислоту является весьма чувствительной реакцией.

Условия проведения реакции

Концентрация ионов водорода должна быть высокой и соответствовать [Н + ] в 6 н. азотной кислоте.

Восстановители (и т. д.) мешают этой реакции и должны быть предварительно удалены. Для их отделения к небольшому количеству (3-5 капель) анализируемого раствора приливают 5 капель 2 н. раствора NaOH или КОН. При этом в осадок выпадает нерастворимая в воде гидроокись марганца. Осадок отфильтровывают, промывают от восстановителей и затем растворяют в азотной кислоте. Полученный азотнокислый раствор испытывают на присутствие ионов марганца кипячением с 0,1 — 0,2 г какого-либо окислителя [и т. д.].

В случае применения в качестве окислителя персульфата происходит образование бурого осадка . В присутствии ионов серебра образуется не , а (катализ). Анионы, образующие с Ag + нерастворимые соли, мешают каталитической реакции.

Для проведения реакции следует брать не более 1-2 капель анализируемого раствора во избежание реакции взаимного окисления — восстановления:

Нагревание способствует реакции. Однако при излишнем нагревании разлагается с образованием .

Реакция c нитратом серебра

K 1-2 мл раствора хлорида натрия или калия добавьте несколько капель азотной кислоты и раствора . B присутствии Cl — -ионов выпадает белый творожистый оса­док AgCl:

На свету осадок темнеет. Чтобы убедиться, что полученный осадок действительно содержит AgCl, так как похожие осадки дают и другие ионы, осадок промойте дистиллированной водой, отцентрифугируйте. Воду слейте. К полученному осадку прибавьте раствор аммиака. При этом AgCl растворяется, образуя комплексный катион .

К раствору комплексного соединения прилейте раствор разбавленной . Комплексный ион разрушается и вновь выпадает осадок AgCl. Появление осадка служит доказательством присутствия в анализируемом веществе Cl — ионов. Описанные реакции протекают согласно следующим уравнениям:



Реакция окисления -ионов до свободного хлора

Поместите в пробирку 5 капель раствора, содержащего -ионы, добавьте 0,5 мл

концентрированного раствора , 5 капель концентрированной и нагрейте (под тягой!). При этом наблюдается частичное или полное обесцвечивание раствора и выделение газообразного хлора, который открывают при помощи иодкрахмальной бумаги (синее окрашива­ние).

Реакция протекает согласно уравнению:

Для обнаружения выделяющегося С1 2 поднесите к отверстию пробирки влажную

иодкрахмальную бумагу. B присутствии хлора появляется синее окрашивание вследствие выделения элементарного иода:

Окисляющее действие на окaзывают манганиты, манганаты, перманганаты, двуокиси марганца и свинца, хромовый ангидрид, хлорноватистая, хлорноватая и aзотная кислоты и т. П

Условия проведения реакций.

Все реакции окисления -ионов протекают в сильнокислой среде. Если окисляется хлористоводородная кислота, то берут ее избыток. Если окислению подвергаются хлориды, то для подкисления раствора можно использовать серную кислоту. B нейтрaльной среде хлориды не окисляются; в щелочной среде хлор не выделяется, так как при pH = 7 он легко вступает в реакцию самоокисления — самовосстановления с образованием смеси хлорида и гипохлоритов:





В качестве окислителя удобно пользоваться перманганатом калия, который обесцвечивается в присутствии -ионов, вследствие чего реакция становится более наглядной.

Нагревание способствует реакции окисления — восстановления.

В концентрированных растворах реакции окисления — восстановления протекают энергичней.

Сильные восстановители (в том числе Br и J- -ионы), легче окисляющиеся, чем -ионы, мешают реакции.

Реакцию следует проводить в вытяжном шкафу , так как хлор ядовит.

Реакция с нитратом серебра

K 1-2 мл раствора бромида натрия или калия добавьте несколько капель азотной кислоты и раствора . B присутствии -ионов выпадает желтоватый творожистый осадок AgBr . Проверьте его растворимость в растворе тиосульфата натрия, в растворе аммиака и в растворе карбоната аммония .

Реакция окисления -ионов хлорной водой до свободного брома

Поместите в пробирку 5 капель раствора KBr, 1-2 капли разбавленной ,

0,5 мл бензола и 2-3 капли хлорной воды. Встряхните пробирку. В присутствии -ионов бензол окрашивается в желто-бурый цвет.

Реакция применима для обнаружения -ионов в присутствии — и -ионов.

Условия проведения реакции.

Реакцию можно проводить в нейтральной среде; подкисление раствора способствует окислению; в щелочной среде реакцию проводить нельзя, так как свободный бром со щелочами образует бромиды и гипобромиты.

Хлорную воду следует приливать по каплям. Слишком большой избыток хлорной воды вреден, так как бром с избытком хлора образует соединение BrCl(желтоватого цвета).

Сильные восстановители, окисляющиеся хлорной водой, мешают реакции.

При наличии в анализируемом растворе иодидов последние также окисляются хлорной водой. При этом образуется свободный иод, окрашивающий органический растворитель в красно-фиолетовый цвет, который маскирует окраску, вызываемую бромом. В таких случаях продолжают приливать хлорную воду и взбалтывают смесь. При этом иодиды и выделившийся иод окисляются в бесцветную иодноватую кислоту , и окраска слоя органического растворителя может быть обусловлена лишь присутствием брома или хлорида брома.

Реакция с нитратом серебра.

Ионы (в отличие от и -ионов) с ионами серебра образуют желтый творожистый осадок, растворимый только в растворах цианида калия и .

K 1-2 мл раствора иодида натрия или калия добавьте несколько капель азотной кислоты и раствора . Проверьте растворимость полученного осадка в растворе .

Реакция окисления — ионов хлорной водой до свободного иода

Реакцию проводят аналогично реакции окисления бромидов хлорной водой. Поместите в пробирку 5 капель раствора иодида калия KJ, 1-2 капли разбавленной серной кислоты, 0,5 мл

бензола и 1-2 капли хлорной воды. Встряхните содержимое пробирки. В присутствии -ионов слой бензола окрашивается в красно-фиолетовый цвет:

При избытке Cl 2 свободный иод не выделяется и слой бензола не окрашивается:

В качестве окислителей можно также пользоваться всеми окислителями, применяемыми для окисления HCl и HBr.

Условия проведения реакции .

Реакцию окисления иодидов хлором можно проводить в нейтральной среде, приливая к раствору иодида хлорную воду. Подкисление раствора способствует реакции окисления. В щелочной среде реакцию проводить нельзя, так как при взаимодействии свободного иода со щелочами образуются иодиды и гипоиодиты — бесцветные соединения.

Хлорную воду следует приливать по каплям. В избытке хлорной воды -ионы окисляются до -ионов, в сильнокислом хлористоводородном растворе образуется ; при этом раствор обесцвечивается.

Реакцию проводят в присутствии бензола или других органических растворителей (хлороформа, сероуглерода, четыреххлористого углерода, бензина, эфира и т. п.), извлекающих выделяющийся иод. При этом слой органического растворителя окрашивается в красно-­фиолетовый или бурый цвет в зависимости от концентрации выделившегося иода и характера растворителя.

Вместо органических растворителей в качестве индикатора, указывающего на присутствие иода, может быть использован раствор крахмала, окрашивающийся иодом в синий цвет.

Сильные восстановители, окисляющиеся хлорной водой, мешают реакции.

Малорастворимые иодиды хлорной водой не окисляются.

Реакция окисления -ионов перманганатом калия

Поместите в пробирку 3-5 капель испытуемого раствора, содержащего -ионы, подкислите раствор несколькими каплями разбавленной и добавьте к нему 1-2 капли раствора .

В присутствии -ионов наблюдается обесцвечивание раствора на холоду и выделение иода. Умеренное нагревание способствует протеканию реакции:

Условия проведения реакции.

Реакция выполняется в слабокислой (сернокислой или уксуснокислой) среде. В нейтральном или щелочном растворах -ионы окисляются до .

Восстановители, окисляющиеся перманганатом, должны отсутствовать.

Чувствительность реакции можно повысить предварительным окислением иодидов раствором , который приливают по каплям к подкисленному серной кислотой и слегка нагретому исследуемому раствору:

Как только появляется красное окрашивание, добавление раствора прекращают и его

избыток восстанавливают 1-2 каплями перекиси водорода. Избыток перекиси водорода разлагают кипячением раствора.

Иодат может быть легко обнаружен при добавлении к полученному раствору иодида калия. При этом происходит выделение иода в большем количестве, чем при окислении непосредственно перманганатом:

Реакция восстановления нитратов до аммиака цинком или алюминием

Поместите в пробирку 5 капель раствора нитрата калия или натрия, прилейте к нему 0,5 мл раствора NaOH или КОН и затем добавьте 25-50 мг цинковой пыли или алюминиевого порошка. Для ускорения реакции смесь подогрейте на газовой горелке.

Цинковая пыль (или алюминиевый порошок) в щелочных растворах восстанавливает нитраты до аммиака:

Выделяющийся при этом аммиак обнаруживают, как описано ранее.

Взаимодействие с дифениламином

Поместите на предметное стекло 3 капли раствора дифениламина в серной кислоте и 2 капли рас­твора нитрата натрия. В присутствии -ионов появляется темно-синее окрашивание , вызываемое продуктами окисления дифениламина азотной кислотой.

Реакция восстановления сернистой кислоты

Поместите в пробирку 3-5 капель раствора соли сернистой кислоты (например, ), 3-5 капель свежеприготовленного хлористоводородного концентрированного раствора и содержимое пробирки нагрейте. При этом -ионы восстановятся до и выпадет желтый осадок :

Условия проведения реакции

Восстановитель применяют в виде концентрированного раствора этой соли.

Как правило, реакцию восстановления сульфитов в растворах проводят в кислой среде.

Для реакции применяют химически чистые исходные вещества во избежание ошибок при обнаружении -ионов.

Нагревание растворов способствует реакции восстановления, а при восстановлении твердых веществ нагревание необходимо.

Ионы, содержащие серу, в особенности и , должны быть предварительно отделены.

Поместите в пробирку 1-2 капли раствора сульфата натрия, 2-3 капли 6 М раствора HCl и затем прилейте к указанной смеси 1-2 капли раствора . В при­сутствии -ионов мгновенно образуется белый осадок . Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Реакция обесцвечивания красно-бурого осадка родизоната бария

Поместите на листок фильтровальной бумаги 1 каплю раствора и 1 каплю раствора родизоната натрия или родизоновой кислоты. При этом образуется красное пятно родизоната бария. Красное пятно смочите 1-2 каплями раствора сульфата натрия. В присутствии сульфатов окраска родизоната бария тотчас исчезает. Ионы бария с родизонатом натрия или родизоновой кислотой дают красно-бурый осадок, не разлагающийся разбавленной НС1. Родизонат бария моментально обесцвечивается сульфатами и серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария. Рассматриваемая реакция является специфичной и применяется только для обнаружения сульфатов.

Реакция образования двуокиси углерода (углекислого газа)

В пробирку поместите 1 мл раствора карбоната натрия Nа 2 СО 3 , прилейте к нему 2 М раствор НС1 и быстро закройте пробирку пробкой, в которую вставлена отводная трубка. Другой конец этой трубки опустите в пробирку с известковой водой (рис.).

Двуокись углерода, проходя через раствор Са(ОН) 2 , образует белый осадок или муть СаСО 3 .

Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Реакция с молибдатом аммония

В пробирку налейте 1 мл раствора фосфата натрия или калия, добавьте несколько капель 6М HNO 3 и немного твердой соли – молибдата аммония (NH 4 ) 2 MoO 4 . Содержимое пробирки нагрейте. Появляется желтый осадок фосфоромолибдата аммония.

PO 4 3- + 3NH 4 + + 12 MoO 4 2- + 24 H + = (NH 4 ) 3 PO 4 ∙12 MoO 3 ∙2H 2 O↓ + 10 H 2 O

Осадок легко растворяется в водном растворе аммиака.

Дана соль. Определить, какой катион и анион входят в её состав.

1. Предварительные испытания

в) Проверка рН водных растворов.

Если рН > 7, то в состав соли входит катион сильного основания (щелочного или щелочноземельного металла)

Если рН = 7, следовательно, это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой.

г) Действие разбавленной серной кислоты – только карбонат-ионы СО 3 2 – разлагаются разбавленными кислотами с выделением CO 2 .

д) Действие концентрированной серной кислоты – разлагает Cl — , Br – , J — , NO 3 — , MnO 4 — с выделением Cl 2, HCl, HBr, Br 2 , J 2 , NO 2 , O 2 и т.д.

е) Обнаружение некоторых катионов.

— К капле пробы прилить раствор реактива Несслера. Появление красно-коричневого осадка доказывает наличие иона аммония в соли.

— К пробе прилить раствор гидроксида натрия, нагреть. При наличии в соли иона аммония появляется запах аммиака, а на палочке, смоченной раствором концентрированной соляной кислоты – белый налет хлорида аммония.

— К пробе прилить раствор K 4 [Fe(CN) 6 ]. Образуется осадок берлинской лазури.

— К пробе прилить несколько капельКСNS. Появляется красное окрашивание.

Fe 2+ К пробе прилить раствор K 3 [Fe(CN) 6 ]. Отмечается появление турнбулевой сини.

1. Cначала в пробе определяют катионы.

2. На втором этапе анализа в пробе определяют анионы. Перед этим проводят предварительные испытания на содержание ионов Cl — , SO 4 -2 . Для этого к отдельным порциям пробы приливают растворы AgNO 3 и Ba(NO 3 ) 2 . Выпадение творожистого осадка Ag Cl и кристаллического Ba SO 4 свидетельствуют о наличии указанных ионов в пробе.

источник