Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Загальноаналітичні реакції катіонів групи гідроксидів, нерозчинних у лугах та аміаку.

Катіони даної групи з лугами утворюють гідроксиди, які у воді, а також у сильних та слабких лугах практично нерозчинні. Цю властивість нерозчинності гідроксидів в їдких лугах і в розчині аміаку мають лише катіони вказаної (п’ятої) групи. Азотнокислі, хлористі та сірчанокислі солі заліза, марганцю та магнію у воді добре розчинні. Відповідно їх гідроксиди доволі легко переходять в розчин під дією азотної кислоти, соляної та сульфатної кислот.

1.Їдкі луги і розчин аміаку осаджують з розчинів солей заліза, марганцю, магнію та бісмуту відповідні їм гідроксиди:

FeCl₃ + 2KOH = Fe(OH)₃ + 2KCl,

Bi(NO)₃ + 3KOH = Bi(OH)₃ + 3KNO₃.

Гідроксиди, що при цьому утворюються мають наступні властивості.

Гідроксид заліза Fe(OH)₂ зеленуватого кольору, на повітрі і особливо при нагріванні дуже швидко окислюється до гідроксиду заліза Fe(OH)₃, внаслідок чого забарвлення його поступово переходить в буре. Гідроксид заліза порівняно легко розчиняється в хлористому та азотнокислому амонії, звідси слідує, що двохвалентне залізо з розчинів його солей їдким амонієм осаджується не повністю:

FeCl₂ + 2NH₄OH = Fe(OH)₂ + 2NH₄Cl.

Fe(OH)₃ темно-бурого кольору, на повітрі і при нагріванні у водному середовищі стійкий.

Mn(OH)₂ – білого кольору, на повітрі, окислюючись при цьому до Mn(OH)₄. Mn(OH)₂ – розчинний в амонійних солях, внаслідок чого при взаємодії з Mn²⁺ з розчинами аміаку осадження Mn(OH)₂ буде неповним:

MnCl₂ + 2NH₄OH = Mn(OH)₂ + 2NH₄Cl.

При дії на гідроксид марганцю перекису водню, бертолетовою сіллю та іншими окисниками утворюється MnO₂, який є темно-бурий, майже чорного кольору:

Mn(OH)₂ + Н₂О₂ = MnO₂ + 2Н₂О.

MnO₂ в азотній кислоті нерозчинний, що дає можливість відділити марганець від інших катіонів не лише п’ятої, але й інших аналітичних груп.

Mg(OH)₂ – білого кольору, на повітрі і при нагріванні у водному середовищі не змінюється. Гідроксид магнію у амонійних солях легко розчиняються, внаслідок чого Mg(OH)₂ з розчинів солей амонію осаджуються не повністю.

Гідроксид бісмуту Bi(OH)₃ білого кольору, на повітрі не змінюється; при дії відновників Sn²⁺, Fe²⁺, SО₃^2- чорніє, виділяючи металічний бісмут:

2 Bi(OH)₃ + SnCl₂ + 6KOH = 2Bi + 2H₂SnO₃ + 6KCl + 3H₂O.

При нагріванні гідроксид бісмуту переходить в нерозчинний BiOOH (жовтого кольору):

Bi(OH)₃ = BiOOH + H₂O.

При взаємодії катіонів п’ятої групи з лужними розчинами йоду утворюються коричневі осади, що є відповідними гідроксидами з адсорбованими на них молекулами йоду:

MeCl₂ + 2KOH + I₂ = Me(OH)₂*I₂ + 2KCl.

Найбільш характерними з цих осадів є Mg(OH)₂*I₂ – темно-коричневий осад. Тому дана реакція іноді використовується для відкриття катіонів магнію з його розчинів.

2. K₄[Fe(CN)₆] з катіонами заліза і марганцю утворює осади відповідних солей, а при додаванні його до розчинів солей бісмуту збільшується ступінь гідролізу останніх. З катіонами магнію K₄[Fe(CN)₆] осаду не утворює.

З усіх осадів, що утворюються в результаті взаємодії K₄[Fe(CN)₆] з катіонами п’ятої групи, найбільш характерним є Fe₄[Fe(CN)₆]₃, який має темно-синє забарвлення і гранично малу розчинність у воді і кислотах. Цей реактив звичайно і служить для відкриття катіонів трьохвалентного заліза і його розчинів.

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

Осади Fe₂[Fe(CN)₆] та Mn₂(CN)₆ в соляній кислоті розчиняються. Тому, якщо на солянокислий розчин суміші катіонів п’ятої групи діяти розчином K₄[Fe(CN)₆, то з цього розчину випадає осад лише Fe₄[Fe(CN)₆]₃.

Характерні та специфічні реакції катіонів Fe²⁺ та Fe³⁺

Із загально аналітичних реакцій характерними реакціями є: взаємодія катіонів двохвалентного заліза з K₃[Fe(CN)₆] (утворення турнбулевої сині) та катіонів трьохвалентного заліза з K₄[Fe(CN)₆] (утворення берлінської лазурі):

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

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

Однак інші катіони п’ятої групи (Mn²⁺ та Bi³⁺) також утворюють осади з вказаними реактивами. Якщо ж цю реакцію проводити у солянокислому середовищі з дуже розведеними аналізованими розчинами, то осадів при цьому не утворюється, а за наявності в розчинах катіонів заліза виникне забарвлення рідини в темно-синій колір.

Реакції ці рекомендується проводити наступним чином. В окремі пробірки беруть по 1-2 мл розчинів K₃[Fe(CN)₆] і K₄[Fe(CN)₆] і до кожного з цих розчинів приливають по 2-3 краплі підкисленого соляною кислотою досліджуваного розчину. За наявності в останньому Fe²⁺ і Fe³⁺ розчин в обох пробірках приймає темно-синє забарвлення. Інші катіони п’ятої групи не заважають відкриттю Fe²⁺ і Fe³⁺ цими реакціями.

З катіонів інших груп відкриттю Fe²⁺ і Fe³⁺ цими реакціями можуть заважати катіони ртуті, міді, кобальту та в особливості нікелю, тому що продукти взаємодії K₄[Fe(CN)₆] з цими катіонами при значних їх концентраціях маскують темно-синє забарвлення берлінської лазурі і турнбулевої сині.

Однак є цілий ряд специфічних реакцій на катіони Fe²⁺ і Fe³⁺, з яких найбільш розповсюдженими є: на катіони Fe²⁺ - взаємодія їх з α,α^/ -дипіридилом і диметилгліоксимом, і на катіони Fe³⁺ - взаємодія з роданідом амонію або калієм, а також з сульфосаліциловою кислотою.

1. З диметилгліоксимом C₄H₆N₂(OH)₂ та α,α^/ -дипіридилом C₁₀H₈N₂ катіони Fe²⁺ в присутності аміаку утворюють розчинні внутрішньо комплексні солі, що мають характерне карміново-червоне забарвлення:

2C₄H₆N₂(OH)₂ + FeCl₂ = [(C₄H₆NONOH)₂Fe] + 2HCl,

3C₁₀H₈N₂ + FeCl₂ = [(C₁₀H₈N₂)₃Fe]Cl₂.

Для виконання цих реакцій беруть 0,1-1,0 мл аналізованого розчину, доливають до нього рівні об’єми NH₄OH та NH₄Cl, отриманий осад гідроксидів трьохвалентного заліза і бісмуту відфільтровують і до фільтрату доливають декілька крапель диметилгліоксиму або α,α^/ -дипіридилом. За наявності в розчині катіонів Fe²⁺ розчин забарвлюється при цьому у карміново-червоний колір.

Реакцію цю зручніше проводити крапельним методом. Для цього на фарфорову пластинку вміщують краплю аналізованого розчину, на неї – краплю реактиву і краплю NH₄OH. У присутності Fe²⁺ розчин забарвиться в карміново-червоний колір.

З катіонів п’ятої групи цій реакції заважають лише катіони Mn²⁺, якщо їх концентрація перебільшує концентрацію Fe²⁺ не менше, ніж у 500-600 разів. З катіонів інших груп заважають цим реакціям катіони Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ та Cr³⁺, забарвлення яких маскує карміно- червоний колір комплексних іонів заліза, крім того катіони Ni²⁺ з диметилгліоксимом утворюють карміно-червоний осад, а Co²⁺ (при високих концентраціях) утворюють з ними буре забарвлення.

2. NH₄CNS або KCNS з катіонами Fe³⁺ утворює Fe(CNS)₃, який має кроваво-червоне забарвлення.

3NH₄CNS + FeCl₃ = Fe(CNS)₃ + 3NH₄Cl.

Цією реакцією Fe³⁺ може бути виявлений в присутності будь-яких катіонів, особливо, якщо дану реакцію виконувати крапельним методом (1 крапля аналізованого розчину + 1 крапля NH₄CNS).

Fe(CNS)₃ добре розчиняється в етиловому етері та ізоаміловому спирті, внаслідок чого воно з водних розчинів екстрагується цими розчинниками і спливає на поверхню водного розчину у вигляді кроваво-червоного кільця; при малих же концентраціях Fe³⁺ це кільце має розове забарвлення.

Характерні та специфічні реакції катіонів Mn²⁺

Жодна з загально аналітичних реакцій не є характерною на катіони марганцю. Є, також, специфічні і в той же час характерні реакції на ці катіони, які дають змогу виявити їх в присутності будь-яких або більшості інших катіонів. До такого роду реакцій відносяться реакції окислення Mn²⁺ до MnO₄^- і MnO₂.

1. Окислення Mn²⁺ до MnO₄^-. Найбільш характерною і специфічною реакцією на катіони марганцю, що дає можливість відкривати навіть їх залишки, навіть в присутності суміші катіонів всіх аналітичних груп, є реакція окислення Mn²⁺ до MnO₄^-, який має інтенсивне малинове забарвлення. Для окислення Mn²⁺ до MnO₄^- застосовується PbO₂, сурик Pb₃O₄, над сірчанокислий амоній (NH₄)₂S₂O₈ та інші окисники.

Окислення Mn²⁺ PbO₂ або суриком. В пробірку вміщують невелику кількість (взяту на кінці шпателя) порошку PbO₂ або Pb₃O₄, приливають 5-6 мл 2-нормального розчину азотної кислоти, 1-2 краплі розведеного у 10-15 разів досліджуваного на Mn²⁺ розчину і вміст пробірки нагрівають до кипіння. За наявності у розчині Mn²⁺ рідину у пробірці (після відстоювання) стає малиновою:

2Mn²⁺ + 5PbO₂ + 4H⁺ = MnO₄^- + 5Pb²⁺ + 2H₂O

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

Окислення Mn²⁺ надсірчанокислим амонієм. У пробірку вміщують невелику кількість твердого (NH₄)₂S₂O₈, доливають 5-6 мл 2-нормального розчину азотної кислоти, 5-10 крапель 0,01- нормального розчину AgNO₃ і вміст пробірки нагрівають до 60-70ºС. Потім вносять сюди на кінчику скляної палички, або краще, алюмінієвої палички дуже невелику кількість досліджуваного розчину, який за наявності в ньому катіонів Mn²⁺ забарвлює рідину у пробірці у розово-малиновий колір:

Mn²⁺ + 5S₂O₈^2- + 8HOH = 2MnO₄^- + 10SO₄^2- + 16H⁺

або у молекулярній формі

2MnSO₄ + 5(NH₄)₂S₂O₈ + 8H₂O = 2HMnO₄ + 5(NH₄)₂SO₄ + 7H₂SO₄.

Характерні та специфічні реакції катіонів Bi³⁺

Із загально аналітичних реакцій найбільш характерною на бісмут є реакція гідролізу його солей, а у присутності катіонів лише п’ятої групи – взаємодія з Н₂S. З катіонів п’ятої групи реакції гідролізу заважають лише катіони сурми, солі якої піддаються гідролізу у значно більшому ступені, ніж солі бісмуту.

З катіонів інших груп цій реакції заважають катіони олова, солі якого також легко гідролізують. При значних концентраціях у нейтральних розчинах, солі Fe³⁺, хоча в меншому ступені, також гідролізують з утворенням бурого осаду Fe(OH)₃.

Виявленню катіонів бісмуту Н₂S жоден з катіонів п’ятої групи не заважають. Таким чином, якщо до окремої проби аналізованого розчину, підкисленого соляною кислотою, прилити сірководневої води або пропустити через нього газоподібний Н₂S, то утворення при цьому чорного осаду (Bi₂S₃) буде вказувати на наявність в розчині катіонів Bi.

З катіонів інших груп цій реакції на бісмут заважають катіони міді, свинцю та ртуті, які з Н₂S у солянокислому середовищі також утворюють чорні осади CuS, PbS, HgS; інші катіони, що випадають в осад у цьому середовищі (катіони олова, миш’яку та кадмію), мають жовте або світло-буре забарвлення.

Найбільш характерними і загальновживаними реакціями на катіони Bi³⁺ є наступні специфічні його реакції: 1) відновлення катіонів Bi³⁺ до металічного бісмуту, 2) взаємодія катіонів Bi³⁺ з йодистим калієм і 3) реакція їх з роданістим калієм або амонієм, а також з тіосечовиною.

1. Відновлення катіонів Bi³⁺ до металічного бісмуту. До свіже виготовленого розчину SnCl₂ доливають KOH або NaOH до розчинення утвореного спочатку осаду Sn(OH)₂. Потім до отриманого розчину K₂SnO₂ доливають досліджуваний розчин. Утворення при цьому чорного осаду (виділення металічного бісмуту) вказує на наявність у розчині катіонів Bi³⁺.

Слід мати на увазі, що з лужним розчином хлористого олова інші катіони п’ятої групи також дають осади відповідних гідроксидів, але останні мають біле або буровате забарвлення. Якщо, однак, у розчині є висока концентрація катіонів Fe³⁺, то отриманий при цьому темно-бурий осад Fe(OH)₃ буде заважати відкриттю катіонів бісмуту хлористим оловом.

Відновлення катіонів бісмуту можна також виконувати металічним алюмінієм, цинком або залізом. Для цього беруть пластинки цинку, алюмінію або заліза, поверхню яких очищують наждачним папером і на очищену поверхню наносять декілька крапель підкисленого соляною кислотою аналізованого розчину. За наявності у розчині катіонів бісмуту через декілька хвилин під краплям чорні плями відновленого бісмуту:

3Zn + 2Bi³⁺ = Zn²⁺ + Bi.

Цій реакції заважають лише катіони сурми та ртуті.

Характерні та специфічні реакції катіонів Mg²⁺

1. Утворення MgNH₄PO₄. до розчину солі магнію приливають NH₄OH до закінчення утворення осаду гідроксиду магнію:

MgCl₂ + 2NH₄OH = Mg(OH)₂ + 2NH₄Cl.

Потім сюди ж приливають розчин NH₄Cl до повного розчинення утвореного Mg(OH)₂:

Mg(OH)₂ + 2NH₄Cl = MgCl₂ + 2NH₄OH.

До отриманого амонійного розчину магнієвої солі обережно по краплям додають розведений розчин Na₂HPO₄. при цьому з розчину випадають дрібні білі кристали MgNH₄PO₄, частина якого у вигляді ледве видимої плівки немов би „повзе” вгору по стінках пробірки (над розчином). Якщо при дії Na₂HPO₄ осад утворюється аморфний, його слід розчинити добавивши декілька крапель НCl, після чого долити розчин NH₄OH і знову провести осадження MgNH₄PO₄.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒