А. О. Стецьків, А. М. Ерстенюк, О. В. Боднарчук, Л. В. Стецьків, В. М. Лімбах

КАФЕДРА ХІМІЇ ФАРМАЦЕВТИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ

А.О.Стецьків, А.М.Ерстенюк, О.В.Боднарчук, Л.В.Стецьків, В.М.Лімбах

АНАЛІТИЧНА ХІМІЯ.

ЯКІСНИЙ АНАЛІЗ

(для студентів 2-го курсу фармацевтичного факультету

Заочної форми навчання)

Івано-Франківськ – 2012

УДК 543. 06(075)

Затверджено Вченою Радою ІФНМУ

як навчальний посібник для студентів 2-го курсу заочної форми навчання,

які навчаються за спеціальністю ”Фармація”

(протокол засідання Вченої ради №4 від 27 березня 2012 року)

 

Рецензенти:

В.В.Павлюк, д-р хім. наук, професор кафедри неорганічної хімії Львівського Національного університету імені Івана Франка;

І.Ф.Миронюк, д-р хім. наук, ст. науковий співробітник, проректор з наукової роботи Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника;

Оформлення протоколів лабораторних занять

Всі лабораторні роботи з якісного аналізу студенти виконують індивідуально. При підготовці до лабораторного заняття студентові необхідно вивчити теоретичний матеріал та заповнити протокол, в який вносяться результати виконання завдань.

Для оформлення протоколів лабораторних робіт використовують зошит об’ємом 96 листів, титульну сторінку оформляють за зразком:

 

Зошит

для лабораторних занять з якісного аналізу

студента (ки) ІI-го курсу __________ групи

фармацевтичного факультету ІФНМУ

________________________________

(Прізвище, ім’я, по батькові)

Кожна лабораторна робота оформляється з нової сторінки зошита і містить результати виконаної роботи, де наводяться:

1. Заняття №_____ дата виконання_____________

2. Тема ____________________________________

 

№ п/п	Назва та короткий опис виконання досліду	Спостереження	Рівняння хімічних реакцій	Висновки

 

1-а і 2-а колонки таблиці заповнюються вдома, 3, 4 і 5 колонки оформляються в лабораторії після виконання практичних завдань. У кінці кожного заняття проводиться захист лабораторної роботи, після того як студент виконав передбачений об’єм практичних робіт, набув практичних навиків з даної теми, відповів на теоретичні питання теми, оформив протокол з результатами виконаної роботи.

ОСНОВНІ ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ В ЛАБОРАТОРІЇ

АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ

Загальні правила

1.Перед початком кожного заняття в лабораторії аналітичної хімії необхідно засвоїти мету роботи, її теоретичну основу й приступити до виконання практичного завдання лише після складення продуманого плану роботи.

2.Під час роботи в лабораторії необхідно дотримуватись чистоти й порядку, а також правил техніки безпеки. Безпорядок і неакуратність при виконанні практичного заняття часто призводить до необхідності повторення виконаної роботи.

3.Робота в лабораторії повинна бути організована таким чином, щоб при виконанні аналітичної операції, яка вимагає багато часу (осаджування, декантація, кип’ятіння, прожарювання тощо), одночасно можна виконувати й інші операції лабораторного заняття.

4. Не можна нагрівати пробірки з розчинами реагуючих речовин безпосередньо на відкритому полум’ї пальника, оскільки при цьому рідина може розбризкуватися з пробірки, що приводить до втрати досліджуваних розчинів, й іноді до нещасних випадків. У зв’язку з цим, пробірки слід нагрівати на водяній ванні. При нагріванні розчинів у пробірках не можна спрямовувати отвір пробірки на себе або на працюючих поряд студентів. Не можна дивитися зверху в пробірку з рідиною, що нагрівається, а також піднімати пробірку вгору і дивитися на вміст пробірки знизу.

5.У тих випадках, коли виникає необхідність перевірити запах речовини у пробірках або в колбах чи склянках, в яких зберігається речовина, необхідно легким помахом руки направити струмінь повітря від отвору посудини до себе і обережно понюхати.

6.Особливої обережності вимагає робота з центрифугою, яка може розвивати високу швидкість обертів. З метою безпеки при роботі з центрифугою необхідно:

а) в гніздах центрифуги встановити однакового об’єму і маси пробірки з досліджуваними речовинами і водою;

б) не вмикати в електричну мережу центрифугу при відкритій кришці. Перед центрифугуванням її необхідно закрити кришкою;

в) збільшувати кількість обертів плавно, користуючись реостатом;

г) після закінчення центрифугування (на яке потрібно декілька хвилин), вимкнути струм і дати можливість диску центрифуги зупинитись без стороннього втручання;

д) категорично забороняється працювати з несправною центрифугую.

7.Реактиви, дистильовану воду, газ, електроенергію в лабораторії необхідно витрачати економно.

8.Всі роботи з речовинами, при взаємодії яких утворюються шкідливі для організму або неприємно пахнучі сполуки, необхідно проводити в спеціально призначеному для цього приміщенні (т.зв. сірководнева кімната) з посиленою вентиляцією, або у витяжній шафі. Категорично забороняється працювати з названими речовинами на робочому місці.

9.Щоб попередити псування каналізаційної системи в лабораторії, розчини сірководню, кислот, лугів тощо слід зливати в спеціально відведений посуд. Розчини йодидів, солей Аргентуму і Меркурію необхідно зливати в окремі посудини з метою наступної їх регенерації.

10.Не допускати забруднення реактивів у лабораторії. Для цього:

а) невикористані реактиви забороняється виливати чи висипати назад у посудину, в якій зберігались відповідні реактиви;

б) тверді речовини необхідно брати шпателем або ложечкою, якими не дозволяється брати декілька різних реактивів без спеціального їхнього очищення;

в) корки від посуду з реактивами необхідно класти на робоче місце стола так, щоб вони не торкалися стола своєю внутрішньою поверхнею. Категорично забороняється закривати посуд корками від іншого посуду без попереднього їхнього очищення;

г) забороняється класти піпетки на поверхню робочого столу, їх слід класти в спеціальні штативи.

11.Слід виконувати всі реакції з невеликою кількістю досліджуваних речовин і реактивів. Для виконання більшості реакцій треба брати від декількох краплин до 1 см³ досліджуваного розчину:

а) необхідно пам’ятати, що більшість реакцій відбувається лише при створенні певних умов. У зв’язку з цим, як правило, реактив необхідно додавати лише тоді, коли для цього підготовлений досліджуваний розчин (створене відповідне середовище, температура тощо);

б) якщо реакція повинна протікати в кислому чи лужному середовищі, то не слід додавати довільний об’єм розчину кислоти або лугу до досліджуваного розчину. Після додавання до розчину декількох крапель кислоти чи лугу, розчин слід збовтати, а потім спеціальною паличкою перенести на кусок індикаторного папірця краплю суміші і визначити таким чином pH середовища.

12.Якщо необхідно провести реакцію осадження, то в пробірку вносять об’єм певної речовини (від декількох крапель до 0,5 см³ розчину), додають реактив і перевіряють утворення осаду. Якщо результат буде негативним, подальше додавання реактиву буде недоцільним.

13.Для проведення повного осадження після додавання реактиву та утворення осаду, потрібно перевірити повноту осадження в невеликому об’ємі фільтрату, додаючи до нього декілька крапель реактиву. Якщо при цьому утворюється осад, то необхідно додавати реактив до всього об’єму досліджуваного розчину. Коли ж досягнена повнота осадження, то фільтрат не повинен утворювати осад чи помутніння з реактивом.

14.Якщо осадження проводиться при нагріванні, то осад утворюється крупнозернистим і легко відділяється від розчину при фільтруванні чи центрифугуванні. В тому випадку, коли методичні вказівки чи підручники не рекомендують нагрівати при осадженні, його проводять при кімнатній температурі.

 

Робота з кислотами і лугами

1.При роботі з концентрованими кислотами й лугами необхідно обережно поводитися з ними і слідкувати за тим, щоб вони не попали на шкіру чи одяг.

2.При розбавленні концентрованої сульфатної кислоти необхідно обережно доливати кислоту до води, а не навпаки.

3.При переливанні великих кількостей концентрованих кислот і розчинів лугів необхідно:

а) одягнути гумові рукавиці, фартух і захисні окуляри або захисний щиток;

б) поміщені в кошики балони з рідинами необхідно встановити на підставку, а потім повільно нахиляти і переливати ці розчини через лійки у відповідний посуд;

в) категорично забороняється втягувати ротом через піпетки розчини кислот і лугів;

г) тверді луги слід набирати пінцетом (великі куски) або шпателем при захищеному окулярами чи щитками обличчі.

 

ЗАНЯТТЯ №1

 

ТЕМА: Вступ. Правила роботи в лабораторії аналітичної хімії. Техніка безпеки. Вимоги до якісного і кількісного аналізу. Кислотно-основна класифікація катіонів. Характерні реакції катіонів I-III-ї аналітичних груп. Умови їх виконання.

АКТУАЛЬНІСТЬ: майбутній спеціаліст-провізор повинен знати правила техніки безпеки при роботі з реактивами та хімічним посудом, і, в разі необхідності, вміти кваліфіковано надати першу допомогу.

Вміння використовувати хіміко-аналітичні властивості катіонів для їх розділення та ідентифікації дає можливість застосовувати отримані навики при вивченні фармацевтичного, фітохімічного та хіміко-токсикологічного аналізу.

Катіони I-ї, II-ї та ІІІ-ї аналітичних груп входять до складу багатьох лікарських препаратів, що використовуються в медицині і мають різноманітні терапевтичні та інші лікувальні властивості (натрію гідрокарбонат, сульфат, бромід, йодид; калію бромід і йодид; літію хлорид, карбонат і цитрат; амонію хлорид і гідроксид; аргентуму нітрат, коларгол, протаргол; меркурію монохлорид; плюмбуму оксид і ацетат, кальцію сульфат, хлорид, глюконат, лактат, карбонат; барію сульфат).

 

НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ: Вивчення основних правил роботи та техніки безпеки в лабораторії аналітичної хімії. Використовуючи прийоми напівмікрометоду аналізу, навчити студентів:

-працювати з кислотами, лугами, шкідливими і отруйними речовинами;

-виконувати характерні реакції на катіони I-ІІI-ї аналітичних груп,

акцентуючи увагу на фармакопейні реакції;

-результати досліджень оформляти у вигляді протоколу і робити

правильні висновки.

 

ЗНАТИ: -правила роботи в лабораторії аналітичної хімії;

-властивості сполук катіонів I-ІII-ї аналітичних груп;

-класифікацію катіонів на аналітичні групи;

-закон діючих мас.

 

ВМІТИ: -правильно і безпечно користуватись хімічними реактивами і

посудом;

-працювати з центрифугою, електричними та нагрівальними

приладами;

-надавати першу допомогу при нещасних випадках;

-виконувати характерні реакції катіонів I-ІII-ї аналітичних груп;

-центрифугувати, випаровувати, перевіряти повноту осадження та

проби забарвлення полум’я;

-робити висновки з результатів аналізу і оформляти їх у вигляді

протоколу.

 

САМОСТІЙНА ПОЗААУДИТОРНА РОБОТА

1.Яким чином слід нагрівати розчини в пробірках?

2.Як треба перевіряти запах рідини в пробірках?

3.Правила роботи з центрифугою.

4.Як і де необхідно працювати з речовинами, при взаємодії яких утворюються отруйні для організму гази?

5.Описати в зошиті методи якісного аналізу (пробірковий, мікрокристалічний, крапельний, макро-, мікро- та напівмікрометоди).

6.Специфічність і чутливість реакцій.

7.Якісні аналітичні реакції (мікрокристалоскопічні, кольорові, крапельні, осадові, характерні, специфічні, групові).

8.Реакції, що виконуються “сухим” та “мокрим” шляхом. Дробний та систематичний методи аналізу.

9.Поділ катіонів на аналітичні групи за кислотно-основною класифікацією.

10.Умови осадження катіонів другої аналітичної групи груповим реактивом.

11.Добуток розчинності (ДР). Умови утворення і розчинення осадів.

12.Дробне осадження. Процес переходу малорозчинних сполук в інші малорозчинні сполуки.

13.Процес виконання систематичного ходу аналізу суміші катіонів другої аналітичної групи.

14.Амфотерність солей Плюмбуму та їх вплив на результати аналізу.

15.Диспропорціонування солей Меркурію (І).

16.В якій послідовності будуть осаджуватись сульфати катіонів III-ї аналітичної групи при дії групового реагенту? Відповідь обґрунтувати і записати.

17.Якою реакцією і при яких умовах виявляють катіони Ba²⁺ в присутності катіонів Sr²⁺ та Ca²⁺? Відповідь записати.

18.При яких умовах барію сульфат можна кількісно перевести в барію карбонат?

19.Розрахуйте рН, ступінь дисоціації і частку (%) недисоційованих молекул у 0,05М розчині бензойної кислоти.

20.Розрахуйте рН 0,05М розчину сульфатної кислоти.

21.Розрахуйте рН 0,005М розчину барію гідроксиду.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1.Як слід брати сухі речовини та рідини зі склянок і штанглазів?

2.Яким чином треба працювати з концентрованими кислотами і лугами?

3.Правила роботи з отруйними і шкідливими речовинами (солі Барію, Меркурію, Плюмбуму, Арсену, Купруму, металічна ртуть, ціаніди, тощо).

4.Як необхідно працювати з речовинами, які легко займаються (бензин, диетиловий етер, спирти, бензол, ацетон тощо)?

5.Перша допомога при попаданні на шкіру і в очі кислот та лугів.

6.Перша допомога при порізах та опіках.

7.Чому при аналізі катіонів першої аналітичної групи йон амонію виявляють методом попередніх досліджень? Дати письмову відповідь.

8.Які йони заважають виявленню йонів амонію при взаємодії з реактивом Неслера?

9.Амфотерність сполук Плюмбуму та вплив на результати аналізу.

10.Застосування катіонів I-ІІІ-ї аналітичних груп в фармацевтичній і медичній практиці.

11.Розрахувати молярну та нормальну концентрацію розчину сульфатної кислоти, якщо він містить 2,34 г H₂SO₄ в 300 см³ розчину.

12.При мікрокристалоскопічному виявленні йонів Ca²⁺ у вигляді CaC₂O₄ реакція вдається вже з 0,001 см³ розчину CaCl₂ з молярною концентрацією еквівалента 0,002 моль/дм³. Розрахувати визначуваний мінімум для даної реакції.

13.Розрахуйте рН, ступінь дисоціації і частку (%) недисоційованих молекул у 0,5М розчині нітритної кислоти.

14.Розрахуйте [OH^-], рОН і рН у 0,5% розчинах натрію гідроксиду і аміаку.

15.Розрахуйте рН, ступінь гідролізу та константу гідролізу 0,1М розчину натрію форміату.

 

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

Аналітичної групи

а) Реакції катіонів Літію

Хлоридній кислотах

При додаванні суміші (NH₄)₂CO₃+NH₃ до концентрованого розчину солей Літію і при нагріванні випадає осад Li₂CO₃. Інші солі амонію перешкоджають осадженню Li₂CO₃, тому в присутності NH₄Cl осад літію карбонату не випадає. (NH₄)₂CO₃ з солями натрію, калію, рубідію, цезію і амонію не реагує. Перевірити розчинність осаду в CH₃COOH та HCl.

2LiCl + (NH₄)₂CO₃ → Li₂CO₃↓ + 2NH₄Cl

 

Умови проведення реакції

1.Реакцію слід проводити в присутності NH₃ при pH = 9-10.

2.Катіони лужноземельних металів, а також Pb²⁺, Cu²⁺ повинні бути попередньо видалені.

3.У присутності великої кількості домішок для недопущення помилки, осад, що випав, слід відфільтрувати, промити водою, розчинити в ацетатній кислоті і переосадити аміаком.

4.Відділення Li⁺ від Na⁺ досить важкий процес. Кращим методом відділення є осадження Li₃PO₄ за допомогою фосфату холіну в 50%-ому розчині ізопропілового спирту.

 

Реакція з винною кислотою

До 2 см³ розчину солі Калію додають 1 см³ розчину винної кислоти, 1 см³ натрію ацетату і 0,5 см³ 95%-го спирту, добре збовтують. Поступово утворюється білий кристалічний осад, який розчиняється у розведених мінеральних кислотах і розчинах лугів.

Утворенню осаду сприяє охолодження реакційної суміші та потирання скляною паличкою стінок пробірки.

 

Реакція забарвлення полум’я

(фармакопейна)

Чисту прожарену дротину зі сталі опускають в розчин калію хлориду і поміщають в полум’я, яке в цьому випадку забарвлюється в фіолетовий колір. Йони Натрію перешкоджає виявленню K⁺, але його можна розрізнити при розгляді через синій фільтр (кобальтове скло).

 

г) Виявлення Rb⁺-йона

Реакція забарвлення полум’я

Леткі солі Рубідію забарвлюють полум’я в рожево-фіолетовий колір.

 

д) Виявлення Cs⁺-йона

Реакція забарвлення полум’я

Леткі солі Цезію забарвлюють полум’я в рожево-фіолетовий колір.

 

е) Реакції катіонів амонію (NH₄⁺)

1.14. Дія гідроксидів лужних металів (фармакопейна)

а) за запахом:

При нагріванні з лугами солі амонію розпадаються з виділенням газоподібного аміаку:

NH₄⁺+ OH^- → NH₃↑ + H₂O

б) проба з червоним лакмусовим папірцем, або універсальним індикаторним папірцем:

Як і при проведенні попереднього досліду, тримають змочений водою індикаторний папірець. При виділенні NH₃ папірець синіє. Індикаторний папірець не повинен торкатися стінок пробірки для уникнення попадання на нього лугу.

 

Дія реактиву Неслера

Йони амонію з реактивом Неслера (K₂[HgI₄] + KOH) утворюють червоно-бурий осад амідного комплексу меркурію (II):

NH₄⁺ + 2[HgI₄]^2- + 4OH^- = [Hg₂ОNH₂]I↓ + 7I^- + 3H₂O

Реакцію виконують крапельним методом. На скляну пластинку поміщають 1-2 краплі досліджуваного розчину і додають 2-4 краплі реагенту.

Виявленню NH₄⁺ перешкоджають катіони, які утворюють нерозчинні забарвлені гідроксиди і йодиди, а також йони Sn²⁺, Sb³⁺, які руйнують реактив Неслера.

Аналітичної групи

а) Реакції виявлення катіонів другої аналітичної групи

(Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺)

 

Виконання реакцій:

До 0,5 см³ розчинів солей Ag⁺, Hg₂²⁺і Pb²⁺ (в окремих пробірках) додають 3-4 краплі розбавленої HCl.

Властивості PbCl₂

Плюмбуму хлорид осаджується не повністю, оскільки він частково розчиняється у воді при кімнатній температурі. Він добре розчинний у гарячій воді і CH₃COONH₄, в розчинах NaOH та концентрованій HCl. PbCl₂ утворює добре розчинні комплексні сполуки:

PbCl₂ + 4NaOH = Na₂[Pb(OH)₄] + 2NaCl

PbCl₂ + 2CH₃COONH₄ = (CH₃COO)₂Pb + 2NH₄Cl

PbCl₂ + 2HCl = H₂[PbCl₄]

Розчинність PbCl₂ в гарячій воді використовують для відділення йонів Pb²⁺ від Ag⁺ та Hg₂²⁺.

Властивості AgCl

Аргентуму хлорид розчиняється в концентрованій HCl та в амонію гідроксиді (NH₄OH) з утворенням комплексних сполук:

AgCl + HCl = H[AgCl₂]

AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

Розчинення AgCl в NH₄OH з наступним виділенням осаду дією HNO₃ або KI використовується в аналізі для відділення Ag⁺ від Hg₂²⁺ і виявлення його в розчині.

Властивості Hg₂Cl₂ (каломелі)

Каломель розчиняється в концентрованій HNO₃ при нагріванні. При дії NH₄OH на осад Hg₂Cl₂ утворюється суміш білого осаду хлориду меркурамонію та дрібнодисперсної металічної ртуті, внаслідок чого весь осад забарвлюється в чорний колір.

Hg₂Cl₂ + 2NH₄OH = NH₂HgCl ↓ + Hg ↓ + NH₄Cl + 2H₂O

білий чорний

осади

Ця реакція застосовується для виявлення йонів Hg₂²⁺ в присутності Ag⁺ та Pb²⁺.

 

Дія загальних реагентів

Всі реакції з загальними реагентами виконують таким чином: в ряд пробірок поміщають по 0,5 см³ розчинів солей і додають по 3-4 краплі відповідного реагенту.

Дія лугів

Луги NaOH або KOH в еквівалентних кількостях утворюють з Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ нерозчинні у воді осади гідроксидів:

Pb(NO₃)₂ + 2NaOH = Pb(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH = Hg₂(OH)₂↓ + 2NaNO₃

AgNO₃ + NaOH =AgOH↓ + NaNO₃

Осади Hg₂(OH)₂ і AgOH відразу розкладаються, утворюючи осади Hg₂O – чорного та Ag₂O – бурого кольору.

При дії надлишку NaOH розчиняється тільки осад Pb(OH)₂ з утворенням комплексу:

Pb(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Pb(OH)₄].

 

Дія амонію гідроксиду

Амонію гідроксид в еквівалентних кількостях утворює з йонами Pb²⁺ та Ag⁺ осади: Pb(OH)₂ і AgOH. В надлишку NH₄OH повністю розчиняється тільки AgOH:

AgOH + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]OH + 2H₂O

З йонами Hg₂²⁺ взаємодія NH₄OH відбуваються за схемою:

2Hg₂²⁺ + 4NH₄OH + NO₃^- = [NH₂Hg₂O]NO₃↓ + 2Hg↓ + 3NH₄⁺ + 3H₂O

білий чорний

осади

Як і у випадку дії лугів, утворюється білий осад нітрату меркурамонію, який маскується чорним осадом дрібнодисперсної металічної ртуті. Осад незначно розчиняється в NH₄OH.

 

Дія калію йодиду

Калію йодид в еквівалентних кількостях утворює з йонами з Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ осади йодидів: PbI₂ - жовтого, Hg₂I₂ - ясно-зеленого, AgI - ясно-жовтого кольорів.

Всі осади слабо розчинні у воді при нагріванні, в розбавлених мінеральних кислотах і не розчинні у розчині амонію гідроксиду. PbI₂ розчинний у воді при нагріванні, після охолодження осад PbI₂ виділяється у формі блискучих пластинок (“золотий дощ”).

Осади Hg₂I₂, PbI₂ розчиняються в надлишку КІ, утворюючи майже безбарвні комплексні сполуки:

PbI₂ + 2КІ = K₂[PbI₄]

Hg₂I₂ + 2КІ = K₂[HgI₄] + Hg↓

(розчинення осаду супроводжується виділенням металічної ртуті).

Аргентуму йодид розчиняється в надлишку КІ лише частково:

AgI +KI = K[AgI₂]

Дія натрію гідрофосфату

Реактив утворює з Pb²⁺ і Hg₂²⁺ білі осади фосфату Pb₃(PO₄)₂ та гідрофосфату Hg₂HPO₄ відповідно. З Ag⁺ утворюється жовтуватий осад Ag₃PO₄ або Ag₂HPO₄. Осади розчинні в мінеральних кислотах. Pb₃(PO₄)₂ розчиняється також у надлишку (NH₄)₂CO₃.

2Ag⁺ + HPO₄^- = Ag₂HPO₄↓

 

Дія дитизону

Розчиняють 5 г дитизону в 10 см³ ССl₄, приливають 20 см³ води і 0,5-1 см³ амонію гідроксиду. Струшують, відділяють органічний шар фільтрувальним папером і висушують. Капають 1-2 краплі розчину, що містить йони Pb²⁺ або Аg⁺. У випадку їх присутності появляється червона пляма. Перешкоджають виявленню майже всі катіони важких металів.

 

2.3. Реакції катіонів Pb²⁺

2.3.1. Дія калію йодиду (фармакопейна)

Калію йодид утворює з йонами Pb²⁺ жовтий осад. Реакцію проводятьвнейтральному або слабокислому середовищі:

Рb(NО₃)₂ + 2КІ = РbI₂↓ + 2КNО₃

Виконання досліду:

До 0,5-1 cм³ розчину солі Плюмбуму додають 2-3 краплі розчину КІ. Спостерігають утворення жовтого осаду. Потім додають 4-5 см³ води і 3-4 краплі СН₃СООН. Вміст пробірки нагрівають до повного розчинення осаду, повільно охолоджують. Спостерігається утворення "золотого дощу". Аg⁺, Нg₂²⁺ та інші йони, що утворюють осади з калію йодидом, перешкоджають виявленню Рb²⁺.

 

2.3.2. Дія сульфатної кислоти (фармакопейна)

Сульфатна кислота утворює з йонами Pb²⁺ білий дрібнокристалічний осад, який нерозчинний у розведених кислотах, але помітно розчиняється в концентрованих кислотах з утворенням гідросульфату та в розчині надлишку лугу з утворенням тетрагідроксоплюмбату, чим відрізняється від осаду барію сульфату. Реакцію проводять у нейтральному або слабокислому середовищі:

Pb(NO₃)₂ + H₂SO₄ = PbSO₄↓ + 2HNO₃,

PbSO₄ + H₂SO₄ = Pb²⁺ + 2HSO₄^-

PbSO₄ + 6OH^- = [Pb(OH)₆]^4- + SO₄^2-

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Плюмбуму додають 3-4 краплі H₂SO₄ (або Na₂SO₄). Йони Аg⁺, Нg₂²⁺ (якщо їх концентрація не дуже велика) не перешкоджають виявленню Рb²⁺. Перешкоджають йони III-ї аналітичної групи, які утворюють з Н₂SO₄ такі самі за виглядом осади.

2.3.3. Дія калію хромату або калію дихромату (фармакопейна)

Дані сполуки утворюють з Рb²⁺ осади жовтого кольору.

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Реакцію проводять в нейтральному або ацетатнокислому середовищі. Осад нерозчинний в ацетатній кислоті, водному розчині аміаку, але розчиняється в лугах:

PbCrO₄ + 6OH^- = [Pb(OH)₆]^4- + CrO₄^2-

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Плюмбуму додати 3-4 краплі K₂Cr₂O₇ чи K₂CrO₄. Аg⁺ і Нg₂²⁺ та інші йони, що утворюють осади, перешкоджають виявленню Рb²⁺.

 

2.4. Реакції йонів Нg₂²⁺

2.4.1. Дія амонію гідроксиду (фармакопейна)

Амонію гідроксид NH₄OH у присутності солей Нg₂²⁺ утворює чорний осад.

2Hg₂²⁺ + NO₃^- + 4NH₃•H₂O → [Hg₂ONH₂]NO₃ + 3NH₄⁺ + 3H₂O + 2Hg↓

Виконання реакції:

Одну краплю розчину Hg₂(NO₃)₂ поміщають на кусок фільтрувального паперу і додають 1-2 краплі розчину NН₄ОН. Йони Аg⁺ у великій концентрації, та деякі йони V і VI аналітичних груп перешкоджають виявленню Hg₂²⁺.

 

Дія стануму (II) хлориду

Стануму (II) хлорид відновлює Hg₂²⁺ до металічної ртуті, утворюючи чорний осад:

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = 2Hg↓ + SnCl₄

Реакція протікає в середовищі хлоридної кислоти.

Виконання досліду:

До 0,5 см³ солі Меркурію (І) додають 4-5 крапель розчину SnСl₂ в НС1. Йони Аg⁺ та інших металів, що відновлюються SnСl₄ до вільного металу, перешкоджають виявленню Hg₂²⁺.

 

2.4.3. Реакція на мідній пластинці (фармакопейна)

Поверхня мідної пластинки вкривається тонким шаром ртуті і стає блискучою:

Hg₂(NO₃)₂ + Cu = 2Hg↓ + Cu(NO₃)₂

Виконання досліду:

На мідну пластинку поміщають 1-2 краплі досліджуваного розчину. Через 1-2 хв. пластинку промивають протічною водою і насухо витирають фільтрувальним папером. У присутності Нg₂²⁺ утворюється біла з металічним блиском пляма. Йони Нg²⁺ і Аg⁺ перешкоджають виявленню Нg₂²⁺.

 

2.5. Реакції йонів Аg⁺

2.5.1. Йони Аg⁺ в розчині виявляють за допомогою трьох

Наступних реакцій

(фармакопейна з хлоридною кислотою)

а) AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃ (утворення білого осаду). Аргентуму хлорид під впливом світла розкладається і при цьому виділяється дрібнодисперсне металічне срібло і осад чорніє. Реакцію осадження проводять у кислих розчинах при рН менше 7;

б) AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O (розчинення осаду з утворенням безбарвного розчину);

в) [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O + KI = AgI↓ + КCl + 2NH₄OH (утворення жовтого осаду).

Або:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃(конц.) → AgCl ↓ + 2NH₄NO₃

 

2.5.2. Реакція "срібного дзеркала”

(фармакопейна)

У чисту пробірку, попередньо добре вимиту хромовою сумішшю і водою, поміщують 4-5 крапель розчину AgNO₃ і 3-4 краплі NH₄OH до розчинення утвореного осаду, уникаючи надлишку аміаку. Додають декілька крапель розчину формальдегіду (формаліну) або розчину глюкози і занурюють пробірку в теплу воду. На стінках пробірки утворюється блискуче дзеркало металічного срібла:

2[Ag(NH₃)₂]OH + HCОH = 2Ag↓ + HCOONH₄ + 3NH₃ + H₂O

 

Аналітичної групи

а) Реакції виявлення катіонів третьої аналітичної групи

(Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺)

Виконання реакцій:

До 1-2 см³ розчинів солей Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ в окремих пробірках додають 3-4 краплі розбавленої Н₂SO₄. Розчинність осадів у воді збільшується в ряду: ВаSO₄ < SrSO₄ < СаSO₄. Розчинність СаSO₄ у воді велика і для повного його виділення із розчину застосовують як "висолювач" етиловий спирт. Осади ВаSO₄, SrSO₄, СаSO₄ розчинні в концентрованій Н₂SO₄ з утворенням гідросульфатів металів.

Кальцію сульфат, крім того, на відміну від ВаSO₄ i SrSO₄ розчиняється в надлишку амонію сульфату з утворенням безбарвної комплексної сполуки:

СаSO₄ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂].

Цю реакцію використовують в аналізі для відділення Са²⁺ від Sr²⁺ i Ba²⁺.

Перевести в розчин ВаSO₄, SrSO₄, СаSO₄ можна багаторазовим обробленням (5-6 разів) насиченим розчином Na₂СО₃ або 30 % розчином (NH₄)₂СО₃ при нагріванні з наступним розчиненням карбонатів, що утворилися в ацетатній кислоті.

 

Дія загальних реагентів

Дія натрію гідрофосфату

Реагент у нейтральному середовищі утворює з йонами Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ аморфні осади гідрофосфатів. У лужному середовищі утворюються білі кристалічні осади середніх фосфатів. Всі осади фосфатів та гідрофосфатів (крім ВаНРО₄) розчинні у розбавлених НСl, НNО₃ і СH₃СООН.

 

Дія амонію оксалату

Реагент у нейтральному або слаболужному середовищі утворює з йонами Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ білі дрібнокристалічні осади оксалатів:

Са(NО₃)₂ + (NН₄)₂С₂O₄ = CaC₂O₄↓ + 2NH₄NO₃.

Всі осади добре розчинні у розбавлених НС1 і HNO₃. В СН₃СООН при нагріванні частково розчиняються тільки осади Sr²⁺ i Ba²⁺, а СаС₂О₄ в цих умовах не розчиняється. Реакцію з (NН₄)₂С₂O₄ використовують в аналізі для виявлення Са²⁺ в розчині, але тільки після відділення Sr²⁺ і Ва²⁺.

 

Дія калію хромату

У нейтральному середовищі реагент утворює з йонами Са²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ жовті осади:

Ba(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = BaCrO₄↓+ 2KNO₃

Осади SrСrO₄ і СаСrO₄ утворюються тільки при великій концентрації Са²⁺ і Sr²⁺ у розчині. Осади добре розчинні у розбавлених НСl і НNО₃. В СН₃СООН нерозчинний тільки осад ВаCrO₄. Цю властивість використовують в аналізі для виявлення йонів Ва²⁺ в присутності Са²⁺ і Sr²⁺, а також для відділення йонів Ва²⁺.

 

Дія калію дихромату

Реагент утворює з йонами Ва²⁺ жовтий осад хромату ВаСrO₄:

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂O = 2BaCrО₄ + 2KCl + 2HCl

Утворення осаду ВаСrO₄, а не ВаСr₂О₇, відбувається тому, що у результаті гідролізу в розчині, крім йонів Сr₂O₇^2- присутні також йони СrO₄^2-:

Cr₂O₇^2- + H₂O = 2CrO₄^2- + 2H⁺

Оскільки барію хромат менш розчинний, ніж дихромат, утворюється осад ВаСrO₄. Ця сполука добре розчинна у розбавлених НС1 і НNО₃. Тому виявлення Ва²⁺ проводять у присутності натрію ацетату, який реагуючи з сильною кислотою, що виділяється в результаті реакції, виділяє слабку ацетатну кислоту, в якій, як відомо, осад ВаСrO₄ нерозчинний.

Йони Са²⁺ і Sr²⁺ не перешкоджають виявленню Ва²⁺ з допомогою цієї реакції. Перешкоджають йони металів, які утворюють нерозчинні в СН₃СООН хромати.

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Барію додають 3-4 краплі СН₃СООН і 3-4 краплі розчину K₂Cr₂O₇.

 

Дія натрію родизонату

Натрію родизонат утворює з йонами Ва²⁺ червоно-бурий осад барію родизонату, який нерозчинний в ацетатній кислоті і розбавленій НС1. Реакцію проводять усередовищі 2М НCl. У цих умовах йони Са²⁺ і Sr²⁺ не перешкоджають виявленню Bа²⁺.

Виконання реакції:

На смужку фільтрувального паперу наносять краплю досліджуваного розчину (нейтрального за реакцією середовища), додають 1-2 краплі 0,2%-го розчину натрію родизонату. На фільтрувальному папері виникає червоно-бура пляма, яка при обробці 2М розчином хлоридної кислоти набуває яскраво-червоного забарвлення.

 

Забарвлення полум’я

Леткі солі Барію (хлориди, нітрати) забарвлюють полум’я газового пальника в зеленувато-жовтий колір.

 

в) Реакції йонів Sr²⁺

3.3.4. Дія гіпсової води (насиченого розчину СаSO₄)

Реактив утворює з йонами Sr²⁺ білий дрібнокристалічний осад, тому що розчинність SrSO₄ (ДР=3,2•10^-7) менша, ніж розчинність СаSO₄ (ДР=3,2•10^-5). Реакцію проводять при високій температурі (майже при температурі кипіння). Через деякий час утворюється біла каламуть. Йони Ва²⁺ і Рb²⁺ перешкоджають виявленню Sr²⁺, утворюючи осади вже при кімнатній температурі і відразу після додавання гіпсової води.

Sr²⁺ + CaSO₄ → SrSO₄↓ + Ca²⁺

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Стронцію додають 0,5-1 см³ гіпсової води. Вміст пробірки нагрівають майже до кипіння. Спостерігають утворення осаду через 5-10 хвилин.

 

Дія натрію родизонату

Реактив утворює з йонами Sr²⁺ бурий осад cтронцію родизонату. Реакцію проводять у нейтральному розчині, оскільки дана сполука розчинна в 2М НС1. Йони Ва²⁺ перешкоджають виявленню Sr²⁺. Йони Са²⁺ не реагують з натрію родизонатом.

Виконання реакції:

Реакцію виконують як і для йонів Ва²⁺, тільки без додавання 2М розчину хлоридної кислоти.

 

Забарвлення полум’я

Леткі солі Стронцію забарвлюють полум’я пальника в карміново-червоний колір. Перешкоджають йони елементів, які забарвлюють полум’я.

 

г) Реакції йонів Са²⁺

Дія амонію оксалату

(фармакопейна)

Реактив утворює з йонами Са²⁺ білий дрібнокристалічний осад. Реакцію проводять у нейтральному або оцтовокислому середовищі. Йони Ва²⁺ і Sr²⁺ перешкоджають виявленню Са²⁺. Осад розчиняється в мінеральних кислотах, але не розчиняється в ацетатній кислоті.

Са²⁺ + C₂O₄^2- → CaC₂O₄↓

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Кальцію додають 0,5-1 см³ розчину амонію оксалату (NН₄)₂С₂O₄ і нагрівають.

 

3.3.8. Дія калію гексаціаноферату (ІІ) (фармакопейна)

“Жовта кров’яна сіль” утворює з йонами Са²⁺ у присутності амонію хлориду та розчину аміаку з концентрованих розчинів або в присутності етанолу білий дрібнокристалічний осад:

СаСl₂ + NН₄Сl + К₄[Fе(СN)₆] = СаNН₄K[Fе(СN)₆]↓ + 3KCl

Реакцію