Реакції катіонів І аналітичної групи

Катіони амонію – NH4+

1. Луги (NaOH, KOH, Ca(OH)2) утворюють з іонами амонію нестійкий гідроксид амонію, який розкладається (краще при нагріванні) з виділенням аміаку – безбарвного газу з характерним запахом:

NH4+ + OH- ® NH4OH ® H2O + NH3­

Реакція відома (ще зі шкільного курсу) як найбільш специфічна, тому що усі інші неорганічні іони такого ефекту не дають і не заважають його спостерігати. Але для того щоб відчути ефект реакції, потрібна значна кількість іонів амонію. Більш чутливою, хоч менш специфічною є реакція Несслера.

2.Реактив Несслерамістить дві речовини – KOH i K2[HgJ4] - у водному розчині. З невеликою кількістью іонів амонію цей реактив утворює червоно–бурий осад оксодимеркурамоній – йодиду:

Hg

       
   
 


NH4+ + 4OH + 2[HgJ4]2–® [O NH2] J¯ + 7J + 3H2O

 

Hg

який розчиняється у надлишку NH4Cl, тому важливо, щоб цього надлишку не було.

Виконання:у чисту пробірку внести краплю розчину солі амонію

(NH4Cl, NH4NO3, або (NH4)2SO4), додати 5 - 10 крапель води, перемішати і вилити. До того розчину, який залишився на стінках пробірки, додати 4 - 5 крапель реактиву Несслера (не торкатися пипеткою стінок пробірки!). Спостерігати утворення у пробірці характерного осаду.

Реакція Несслера протікає у сильно–лужному середовищі (KOH входить до складу реактиву), тому усі катіони, що дають важкорозчинні гідроксиди, випадають в осад. З катіонів першої та другоїаналітичних груп тільки катіони магнию дають з реактивом Несслера білий (або жовтуватий внаслідок забруднень) осад, який не заважає спостерігати утворення характерного червоно – бурого осаду, якщо у розчині є амоній. Інші катіони (3 – 5 аналітичних груп), що утворюють темно забарвлені осади гідроксидів, заважають реакції, особливо ферум (ІІІ), який дає з KOH червоно – бурий осад Fe(OH)3 .

Катіони калію – К+

1.Гексанітрокобальтат (ІІІ) натріюNa3[Co(NO2)6] у нейтральному або слабокислому середовищі утворює з іонами калію жовтий кристалічний осад:

2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3– ® K2Na[Co(NO2)6] ¯

Виконання:у чисту пробірку внести 1 – 2 краплі розчину солі калію (KCl, KNO3 або K2SO4 ) і додати 2 – 3 краплі розчину Na3[Co(NO2)6] (не торкатися піпеткою стінок пробірки!). Спостерігати утворення жовтого кристалічного осаду. Іноді осад утворюється поступово, протягом кількох хвилин.

Сильні кислоти і луги розкладають реактив. Для нейтралізації лужного середовища використовують слабку оцтову кислоту, надлишок якої не заважає цій аналітичній реакції.

Катіони амонію дають з реактивом такий самий осад, тому при виконанні задачі перед відкриттям іонів калію у невідомому розчині потрібно з окремою порцією цього розчину виконати реакцію Несслера, щоб упевнитися, що в ньому відсутні іони амонію.

Розчин Na3[Co(NO2)6] має темно – коричневий колір з червонуватим відтінком. Реактив готують щодня, тому він зберігається у лабораторії окремо. Якщо розчин має рожевий колір, це означає, що реактив розклався. Такий реактив не дасть характерного осаду з невідомим розчином, навіть якщо там є іони калію. Тому треба приготувати свіжий розчин, або використати реактив №2.



2.Винна кислота або її кисла сіль гідротартрат натріюNaHC4H4O6у слабокислому середовищі утворює з іонами калію білий кристалічний осад:

K+ + HC4H4O6 = KHC4H4O6

розчинний у сильних кислотах і лугах. У сильнокислому середовищі утворюються малодисоційовані молекули слабкої винної кислоти H2C4H4O6.

У лужному середовищі кисла сіль переходить у середню, а тартрат – іон C4H4O62– не осаджує іони калію. Слабкі кислоти (наприлад, оцтова) не розчиняють осад і не заважають виконанню реакції.

Гідротартрат калію може утворювати пересичені розчини. У такому випадку після додавання реактиву, якщо осад не утворився, треба занурити у розчин чисту скляну паличку і потерти нею стінки пробірки, на яких при цьому утворюються центри кристалізації.

Виконання:у чисту пробірку внести 3 – 4 краплі розчину солі калію і додати 4 – 5 крапель розчину NaHC4H4O6. Якщо осад не утворився, охолодити пробірку під краном з холодною водою, потерти скляною паличкою стінки пробірки.

Катіони амонію дають такий самий осад. Тому перед відкриттям іонів калію у невідомому розчині треба упевнитися, що там відсутні іони амонію. Якщо ж вони є , треба відокремити їх (солі амонію розкладаються при прожарюванні), а вже потім додавати реактив на іони калію.

Катіони нарію – Na+

Дигідроантимонат калію KH2SbO4у водному розчині перетворюється у гексагідроксостибіат калію:

KH2SbO4 + 2H2O = K[Sb(OH)6] .

З іонами натрію цей реактив дає білий дрібнокристалічний осад:

Na+ + H2SbO4–– = NaH2SbO4 ¯

Для утворення осаду потрібна досить висока конценрація іонів натрію - реакція малочутлива. Продукт реакції - дигідроантимонат натрію - може утворювати пересичені розчини.

Виконання:у чисту пробірку внести 5 – 8 крапель розчину солі натрію

(NaCl, NaNO3 або Na2SO4) і додати 5 – 8 крапель розчину KH2SbO4 (не торкатися піпеткою стінок пробірки!). Якщо осад не випадає, треба занурити у розчин чисту скляну паличку і потерти нею стінки пробірки, тримаючи пробірку під краном з холодною водою.

У сильнолужному середовищі кисла сіль переходить у розчинну середню і осад не випадає. У кислому середовищі (навіть у слабкокислому, яке дають іони амонію) реактив розкладається і виділяється білий аморфний осад HSbO3, який заважає спостерігати реакцію на іони натрію. Тому реакція виконується у нейтральному або слабколужному середовищі (рН 7 - 8).

Іони магнію заважають реакції, тому що дають з реактивом білий дрібно-

кристалічний осад, як і іони нарію. Перед відкриттям іонів натрію у невідомому розчині потрібно упевнитися, що у ньому відсутні іони магнію, виконавши з окремою порцією цього розчину реакцію на Mg2+. Якщо ж іони Mg2+ є, їх треба відокремити у вигляді Mg(OH)2 за допомогою KOH.

Катіони магнію – Mg2+

1. Гідрофосфат натріюNa2HPO4 у слабколужному середовищі, яке

створюється амонійною буферною сумішшю (NH4Cl + NH4OH), утворює з іонами магнію білий кристалічний осад магній – амоній-фосфату:

Mg2+ + HPO42– + NH4OH ® MgNH4PO4¯ + H2O

розчинний у кислотах (навіть у слабких).

Виконання:у чисту пробірку взяти 1 – 2 краплі розчину солі магнію

(MgCl2, Mg(NO3)2 або MgSO4) додати 2 – 3 краплі NH4Cl, 1 – 2 краплі NH4OH, перемішати і додати 2 – 3 краплі Na2HPO4. Білий кристалічний осад повинен з‘явитися тільки після додавання останнього реактиву.

Гідрофосфат натрію утворює білі осади також з катіонами другої аналітичної групи:

3Ca2+ + 2HPO42– + 2NH4OH ® Ca3(PO4 )2¯ + 2NH4+ + 2H2O;

3Ba 2+ + 2HPO42– + 2NH4OH ® Ba3 (PO4 )2¯ + 2NH4+ + 2H2O.

тому перед відкриттям Mg2+ у невідомому розчині потрібно пересвідчитися, що там відсутні ці іони. Катіони другої аналітичної групи можна відкрити і відокремити від Mg2+ за допомогою групового реактиву (NH4)2CO3, який осаджує Ca2+ і Ba2+ але не осаджує Mg2+.

2. Гідроксид калію КОН осаджує іони Mg2+ у вигляді білого аморфного осаду Mg(ОН)2. Ця реакція використовується не для відкриття іонів Mg2+, а для їх відокремлення перед відкриттям іона Na+, якому Mg2+ заважає.

3.Карбонат натріюNa2CO3 осаджує іони Mg2+ у вигляді білого осаду основного карбонату магнію:

2Mg2+ + 2CO32– + H2O ® (MgOH)2CO3¯ + CO2­

який розчиняється (не осаждується) у присутності солей амонію. З цією реакцією потрібно ознайомитися більш детально за підручником, щоб зрозуміти, чому Mg2+ потрапляє у першу, а не у другу аналітичну групу катіонів.

Реакції пп. 2 і 3 не використовуються для відкриття Mg2+, але вони дуже важливі для хіміко – аналітичної характеристики магнію, тому вивчення їх потрібно залишити як домашнє завдання для роботи з підручником.









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь