 |
Реакции катионов I аналитической группы.
|
|
|
|
К первой аналитической группе относятся катионы Na +, K+, NH4+.
Калий и натрий входят в первую группу периодической системы Д.И. Менделеева и обладают ярко выраженными металлическими свойствами. Их ионы имеют законченные восьми электронные оболочки. Большинство солей калия, натрия и аммония и их гидроксиды хорошо растворимы в воде. В отличие от солей калия и натрия соли аммония разлагаются при нагревании. Это свойство солей аммония используется для удаления NH4+. Группового реагента, осаждающего все три катиона данной группы нет. Поэтому катионы I аналитической группы группового реагента не имеют. Летучие соли натрия, калия окрашивают пламя спиртовки. При выполнении аналитических реакций обращают внимание:
1. На наблюдаемый эффект: выпадение осадка, его цвет, характер, выделение газа, окрашивание раствора.
2. На условия проведения реакции: кислотность среды, нагревание, добавление органического реагента и т.д.
3. На свойства выделяющихся осадков: растворимость их в растворах кислот, щелочей и т.д. На мешающие катионы в условиях обнаружения;
4. На чувствительность реакции.
Аналитические реакции катиона Na+.
1. Реаккция с гексагидроксостибатом (V) калия.
Гексагидроксостибат (V) калия K[Sb(OH)6] с катионами натрия в нейтральной среде дает белый кристаллический осадок Na[Sb(OH)6].
Na+ + [Sb(OH)6]- → Na[Sb(OH)6]
Ионы аммония мешают проведению реакции. Нитрат-ионы замедляют процесс кристаллизации. Реакция малочувствительна и удается с большой концентрацией ионов натрия. В сильнокислой среде выделяется белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSBO3. В щелочной среде осадок Na[Sb(OH)6] растворяется с образованием Na3SbO4.
Методика: 5 – 6 капель раствора соли натрия помещают в пробирку, прибавляют 5 – 6 капель раствора гексагидроксостибата (V) калия и потриают стенки пробирки стеклянной палочкой. Выпадает белый кристаллический осадок гексагидроксостибата (V) натрия.
|
|
|
2. Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом (ФАРМАКОПЕЙНАЯ).
Ионы натрия в уксуснокислой среде с цинкуранилацетатом Zn(UO2)3(CH3COO)8 дают желтый кристаллический осдаок NaZn(UO2)3(CH3COO)9 · 9H2O. Осадок не растворим в уксусной кислоте:
Na+ + Zn2+ + 3UO2 2+ + 9CH3COO- + 9H2O → NaZn(UO2)3(CH3COO)9·9H2O
Методика: На предметное стекло капиляром помещают каплю раствора соли натрия, выпаривают раствор над пламенем спиртовки до начала образования белой пленки по краям капли и наносят каплю реагента цинкуранилацетата. Через 1 – 2 мин. наблюдают под микроскопом образование кристаллов тетраэлрической и октаэдрической формы. Большое количество ионов калия маскируют эту реакцию.
3. Окрашивание пламени (ФАРМАКОПЕЙНАЯ).
Летучие соли натрия окрашивают пламя спиртовки в желтый цвет.
Методика: На кончике графитового стержня или нихромовой проволочки вносят в пламя спиртовки несколько кристаллов хлорида натрия. Наблюдают окрашивание пламени в желтый цвет. Реакция высокочувствительная.
Аналитические реакции катиона К+.
1. Реакция с гексанитрокобальтатом (Ш) натрия (ФАРМАКОПЕЙНАЯ).
Гексанитрокобальтат (Ш) натрия Na3[Co(NO2)6] с катионами калия в уксуснокислой или нейтральной среде дают желтый осадок комплексной соли гексанитрокобальтат (Ш) натрия-калия:
2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- → K2Na[Co(NO2)6]
Методика: В пробирку помещают 2 – 3 капли раствора соли калия и прибавляют такой же объем гексанитрокобальтат (Ш) натрия. Наблюдается выделение желтого мелкокристаллического осадка. Катионы аммония NH4+ образуют такой же осадок.
2. Реакция с гидротартратом натрия (ФАРМАКОПЕЙНАЯ).
Гидротартрат натрия NaHC4H4O6 дает с катионом калия белый кристаллический осадок хорошо растворимый в сильных кислотах, щелочах и при нагревании в воде:
|
|
|
K+ + HC4H4O6- → KHC4H4O6
Методика: В пробирку помещают 6 – 8 капель раствора гидротартрата натрия и потирают стеклянной палочкой о стенки пробирки. Наблюдают образование белого кристаллического осадка.
Испытывают действие кислот и щелочей на осадок. Для этого, взмутив раствор, разделяют его на три пробирки. К первой добавляют 1 – 2 капли сильной щелочи, ко второй – сильной кислоты. В том и другом случае осадок растворяется. К содержимому третьей пробирки прибавляют 2 капли воды очищенной, и перемешивая стеклянной палочкой, нагревают на водяной бане, осадок растворяется. Реакция сравнительно малочувствительна.
На основе проделанных опытов определяют условия обнаружения катиона К+ с помощью гидротартрата натрия.
3. Макрокристаллоскопическая реакция с гексанитрокупратом (П) натрия-свинца.
Гексанитрокупрат (П) натрия-свинца Na2Pb[Cu(NO2)6] с катионами калия образует кубические кристаллы черного или коричневого цвета состава K2Pb[Cu(NO2)6]:
2K+ + Pb2+ + [Cu(NO2)6]4- → K2Pb[Cu(NO2)6]
Реакции мешают катионы аммония NH4 +.
Методика: На предметное стекло пипеткой или капиляром помещают каплю раствора соли калия, осторожно выпаривают над пламенем спиртовки до образования белой каемки по краям капли. Стекло охлаждают и рядом помещают каплю реактива. Соединяют обе капли с помощью капиляра. Через 1–2 мин. наблюдают под микроскопом образование черных или коричневых кристаллов кубической формы.
4. Окрашивание пламени (ФАРМАКОПЕЙНАЯ).
Летучие соли калия окрашивают пламя спиртовки в бледно-фиолетовый цвет.
Методика: Платиновую или нихромную проволочку тщательно очищают от следов солей прокаливанием. Для этого смачивают ее в хлороводородной кислоте и прокаливают в пламени спиртовки (до полного исчезновения окраски пламени). Прикасаются раскаленной проволочкой к кристаллам соли калия. Приставшие к проволочке крупинки соли вносят в пламя спиртовки. Бледно-фиолетовое окрашивание пламени свойственно солям калия.
Аналитические реакции катиона аммония (NH4+).
1. Реакция разложения солей аммония щелочами (ФАРМАКОПЕЙНАЯ).
Гидроксид натрия или калия разлагают соли аммония с выделением газообразного аммиака: NH4 + + OH- → NH3 + H2O.
|
|
|
Методика: В пробирку помещают 8 – 10 капель раствора соли аммония, добавляют такой же объем раствора щелочи и слегка нагревают на водяной бане. Обращают внимание на запах выделяющегося газа. Выделившиеся пары аммиака изменяют окраску влажной розовой лакмусовой бумаги в синий цвет. Лакмусовую бумагу осторожно держат над раствором, не касаясь стенок пробирки. Вместо лакмусовой бумаги можно использовать бумагу, смоченную раствором фенолфталеина. В этом случае бумага окрашивается в малиновый цвет. Реакция специфична.
2. Реакция с реактивом Несслера.
Реактив Несслера (смесь комплексной соли K2[HgI4] и KOH) образует с катионами аммония красно-бурый осадок:
NH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH- → [Hg 2ОNH2]I↓ + 7I- + 3H2O
Реакция высокочувствительна, позволяет открыть малые количества ионов аммония. Проведению реакции мешает присутствие солей тяжелых металлов, образующих осадки с реактивом.
Методика: В пробирку помещают 2 – 3 капли раствора соли аммония. Прибавляют 4 – 6 капель реактива Несслера. Наблюдают выпадение аморфного красно-бурого осадка.
На основании изученных реакций составляют обзорную таблицу реакций катионов 1 аналитической группы:
Аналитические реакции катионов 1 аналитической группы
| Реагент | Na+ | K+ | NH4+ |
| K[Sb(OH)6] | Na[Sb(OH)6] Белый осадок | − | − |
| Zn(UO2)3(CH3COO)8 | NaZn(UO2)3(CH3COO)8·H2O Желтый осадок | − | − |
| Na3[Co(NO2)6] | − | Желтый осадок K2Na[Co(NO2)6] | Желтый осадок |
| Na2Pb[Cu(NO2)6] | − | K2Pb[Cu(NO2)6] Черный осадок | Черный осадок |
| KOH или NaOH | − | − | Выделение NH3 при нагревании |
| K2[HgI4]*KOH | − | − | [OHg2NH2]I Красно-бурый осадок |
| Окрашивание пламени | Желтое | Бледно-фиолетовое | − |
| Отношение солей к прокаливанию | Трудно летучи | Трудно летучи | Разлагаются |
Как видно из таблицы, катионы аммония мешают обнаружению катионов калия и натрия. Катионы натрия и калия не мешают обнаружению катионов аммония, что учитывают, приступая к анализу смеси катионов 1 аналитической группы.
|
|
|
