Самостійна робота на занятті

1.Виконання дослідів, описаних в даних методичних вказівках.

2.Пояснення систематичного ходу аналізу катіонів IV-VI-ї аналітичних груп на основі складеної схеми

3.Обговорення результатів та оформлення висновків.

4.Оформлення та захист протоколу.

5.Відповіді на запитання, запропоновані викладачем, з використанням записів на дошці.

6.Розв'язування розрахункових задач, запропонованих викладачем.

 

Експериментальна частина

Завдання 1. Характерні реакції катіонів четвертої

Аналітичної групи

Реакції виявлення катіонів четвертої аналітичної групи

(Аl³⁺, Сr³⁺, Zn²⁺, Аs³⁺, Аs⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺)

До четвертої аналітичної групи відносять катіони металів, гідроксиди яких володіють амфотерними властивостями. Груповим реагентом є надлишок 6М розчину лугу (NаОН або КОН) в присутності 3%-го розчину гідрогену пероксиду.

 

Дія групового реагента

З еквівалентною кількістю NаОН або КОН йони А1³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺ утворюють білі осади гідроксидів. Сr³⁺ утворює сіро-зелений осад хрому (III) гідроксиду. Аs³⁺, Аs⁵⁺ в розчинах (крім сильнокислих) знаходяться у вигляді аніонів АsO₃^3- і АsO₄^3- і не утворюють осадів при дії лугу. Наприклад:

Zn²⁺ + 2ОН^- → Zn(OH)₂↓;

Al³⁺ + 3ОН^- → Al(OH)₃↓;

При дії надлишку лугу утворені осади розчиняються з утворенням безбарвних розчинів:

Al(OH)₃ + 3ОН^- → [Al(OH)₆]^3-.

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчинів солей катіонів IV аналітичної групи в окремих пробірках додають спочатку краплями розчин NаОН. До утворених осадів додають надлишок (2-3 см³) лугу до розчинення осадів.

 

Дія загальних реагентів

Дія амонію гідроксиду

В еквівалентних кількостях амонію гідроксид утворює з йонами IV-ї групи осади гідроксидів, за виключенням АsO₃^3-, АsO₄^3-, якінеутворюють осадів.

У надлишку NH₄ОН розчиняється тільки Zn(ОН)₂ з утворенням безбарвної комплексної основи [Zn(NH₃)₄](ОН)₂.

Всі осади гідроксидів розчинні в ацетатній та розбавлених мінеральних кислотах.

 

Дія натрію, калію і амонію карбонатів

Реагенти осаджують йони А1³⁺, Сr³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺ у вигляді гідроксидів (гідроліз!). Йони Цинкy утворюють в цих умовах (ZnОН)₂СО₃, який розчинний в надлишку (NH₄)₂CO₃, в ацетатній та розбавлених мінеральних кислотах. Йони АsO₃^3- та АsО₄^3- з карбонатами осадів не утворюють.

 

Дія натрію гідрофосфату

Реагент утворює з йонами Аl³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, Zn²⁺ білі, а з Сr³⁺ - зеленуватий осади середніх фосфатів. Йони АsO₃^3-, АsO₄^3- з Nа₂НРO₄ осадів не утворюють.

Осади А1РO₄ і СrРO₄ нерозчинні в ацетатній кислоті, але добре розчинні в розбавлених розчинах неорганічних кислот, а також в розчинах лугів та аміаку.

 

Дія натрію тіосульфату, сірководню, амонію сульфіду

Натрію тіосульфат та сірководень в середовищі 6н НС1 з йонами Sn²⁺, Sn⁴⁺, АsО₃^3-, АsO₄^3- при нагріванні утворюють осади сульфідів шоколадно-коричневого SnS і жовтого SnS₂, Аs₂S₃, Аs₂S₅ кольорів.

Осади нерозчинні в розбавленій НС1, але розчинні в 2н розчині НNО₃ при нагріванні та в розчині NаОН.

Йони Аl³⁺, Сr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺ осаджуються тільки (NH₄)₂S y слаболужному середовищі, яке створюється додаванням NH₄ОН. При цьому утворюютьcя білий осад цинку сульфіду і шоколадно-коричневий осад стануму (II) сульфіду. Йони Аl³⁺, Сr³⁺ внаслідок гідролізу їх сульфідів утворюють осади відповідних гідроксидів: білий Al(OH)₃ i сіро-зелений Cr(OH)₃.

Цинку сульфід нерозчинний в ацетатній кислоті, але розчинний в розбавлених мінеральних кислотах.

Йони Sn²⁺, Sn⁴⁺, AsO₃^3-, АsО₄^3- в лужному середовищі при дії (NH₄)₂S осадів не утворюють.

а) Реакції йонів Аl³⁺

Дія натрію гідроксиду

Утворений при взаємодії йонів А1³⁺ з розчином надлишку натрію гідроксиду безбарвний розчин натрію алюмінату Nа[А1(ОН)₄] руйнується при додаванні сухого NH₄Сl. При цьому утворюється білий аморфний осад А1(ОН)₃.

Виявленню А1 перешкоджають йони Сr³⁺, Zn²⁺, Sn⁴⁺.

Виконання досліду:

До 0,5-1 см³ розчину солі А1³⁺ додають розчин NаОН до повного розчинення утвореного осаду. Додають 2-3 см³ води і декілька кристаликів NH₄Сl. Суміш нагрівають.

 

Дія алізарину S

Алізарин S (1,2-діоксинтрахінон) утворює з йонами А1³⁺ малорозчинну сполуку яскраво-червоного кольору (алізариновий лак), розчинну в розбавлених неорганічних кислотах, але нерозчинну в ацетатній кислоті.

 

Виявленню Al³⁺ перешкоджають йони Сr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺ та інших металів, які утворюють малорозчинні гідроксиди. Для усунення перешкоджаючої дії інших йонів, Сr³⁺ звичайно переводять в СrO₄^2-, а решту йонів зв’язують у нерозчинні сполуки за допомогою К₄[Fе(СN)₆].

Виконання досліду (крапельний варіант):

На фільтрувальний папір поміщають 1 краплю розчину К₄|Fе(СN)₆]. В центр утвореної плями - одну краплю досліджуваного розчину. При цьому всі перешкоджаючі йони осаджуються у вигляді гексаціанофератів і залишаються в центрі плями, а йони Аl³⁺ за рахунок капілярних сил, дифундують на периферію. Щоб прискорити цей процес, можна помістити в центр плями одну краплю дистильованої води. Пляму обробляють газоподібним аміаком, потримавши фільтрувальний папір над отвором склянки з концентрованим розчином NH₄ОН, а потім на периферію плями наносять 1-2 краплі розчину алізарину S і знов обробляють газоподібним аміаком. В цих умовах алізарин забарвлюється в фіолетовий колір, що утруднює спостереження рожевого забарвлення комплексної сполуки Алюмінію з алізарином S. Тому пляму змочують розчином ацетатної кислоти. В присутності А1³⁺ спостерігається рожева плямана жовтому фоні, оскільки в ацетатній кислоті алізарин S має жовте забарвлення.

 

Дія кобальту нітрату

(утворення "тенарової синьки")

2-3 краплі розчину солі алюмінію змішують з 2-3 краплями розчину кобальту нітрату. Змочують цим розчином клаптик фільтрувального паперу, тримаючи його тигельними щипцями над полум’ям пальника, підсушують, потім кладуть у фарфоровий тигель і спалюють, а золу добре прожарюють. При цьому в тиглі утвориться кобальту алюмінат ("тенарова синька") синього кольору. Перешкоджають виявленню Аl³⁺ йони Zn²⁺.

2Al₂(SO₄)₃ + 2Co(NO₃)₂ → 2Co(AlO₂)₂ + 4NO₂↑ + O₂↑ + 6SO₃↑.