Завдання 3. Характерні реакції катіонів шостоїї

Аналітичної групи

Реакції виявлення катіонів шостої аналітичної групи

(Co²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺)

Дія групового реагенту (надлишок розчину

Амонію гідроксиду)

З невеликою кількістю амонію гідроксиду йони Co²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺ утворюють осади відповідних гідроксидів. При дії надлишку NH₄OH осади Co(OH)₂, Ni(OH)₂, Cu(OH)₂, Cd(OH)₂ розчиняються з утворенням комплексних сполук. Утворення розчинного аміакату меркурію відбувається при дії надлишку NH₄OH в присутності NH₄Cl і при нагріванні.

Виконання реакцій:

До 0,5 см³ розчинів солей катіонів VI-ї аналітичної групи (в окремих пробірках) додають краплями розчину амонію гідроксиду. До утворених осадів додають надлишок розчину NH₄OH до повного їх розчинення. В пробірку, що містить йони Hg²⁺, додають також щіпку сухого NH₄Cl і вміст пробірки нагрівають.

 

Дія загальних реагентів

Виконання реакцій:

Всі реакції з загальними реагентами виконують таким чином: в ряд пробірок (по 5 в кожному ряді) поміщають по 0,5 см³ солей відповідних йонів і додають по 3-4 краплі реактиву.

 

Дія лугів (NaOH і KOH)

Гідроксиди натрію і калію утворюють з усіма катіонами шостої групи осади гідроксидів, які нерозчинні в надлишку реагента. Всі осади добре розчинні в неорганічних кислотах. Білий меркурію гідроксид (Hg(OH)₂) досить швидко розкладається з утворенням жовтого меркурію (II) оксиду.

 

Дія карбонатів натрію, калію та амонію

Реагенти утворюють з йонами Ni²⁺ зелений осад ніколу карбонату, решта йонів осаджуються у вигляді основних солей різного кольору, зокрема (СoOH)₂CO₃ – червоного, (СuOH)₂CO₃ – зеленого, (СdOH)₂CO₃ – білого, HgCO₃•3HgO – червоно-бурого.

Всі осади розчиняються в кислотах. Крім того, всі сполуки (крім HgCO₃•3HgO) розчиняються також в розчині амонію гідроксиду та надлишку розчину амонію карбонату.

 

Дія калію гексаціаноферату (II) і

Калію гексаціаноферату (III)

Калію гексаціаноферат (III) утворює червоно-бурий осад з йонами Co²⁺ і жовто-бурий осад з йонами Ni²⁺. Йони Cu²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺ з цим реагентом осадів не утворюють.

З калію гексаціанофератом (II) взаємодіють всі катіони (окрім Hg²⁺), утворюючи зеленуватий осад Co₂[Fe(CN)₆], жовто-зелений осад Ni₂[Fe(CN)₆], білий осад Cd₂[Fe(CN)₆]. Червоно-бурий осад Cu₂[Fe(CN)₆] забарвлений настільки інтенсивно, що дана реакція використовується для виявлення Cu²⁺ в присутності всіх інших катіонів. Тільки йони Fe³⁺ дещо перешкоджають виявленню Cu²⁺. Більшість осадів нерозчинні в розбавленій хлоридній кислоті, але розчиняються в надлишку амонію гідроксиду.

 

Дія амонію сульфіду

Амонію сульфід в нейтральному і слаболужному середовищі утворює осади - жовтий CdS, чорні СoS, NiS, CuS, HgS. Cвіжоосаджені осади розчинні навіть в ацетатній кислоті. Після недовгого стояння вони переходять у менш розчинну модифікацію і розчиняються лише в нітратній кислоті при нагріванні.

 

Дія сірководню

В середовищі розбавленої НCl і при нагріванні реагент утворює осади сульфідів CuS, HgS, CdS.

 

3.3. Реакції йонів Сo²⁺

Дія амонію роданіду

Реагент утворює з йонами Со²⁺ розчинну комплексну сполуку синього кольору. Сполука нестійка у водному середовищі, але стає стійкою при екстракції її пентиловим спиртом, верхній органічний шар при цьому забарвлюється в синій колір (“синє кільце”):

Co(NO₃)₂ + 4NH₄SCN → (NH₄)₂[Co(SCN)₄] + 2NH₄NO₃.

Реакцію проводять у нейтральному або слабокислому середовищі.

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Сo²⁺ додають 5-6 крапель розчину NH₄SCN в пентиловому спирті (не перемішувати!).

Виявленню Со²⁺ перешкоджають йони Fe³⁺, Cu²⁺, Hg²⁺. Перешкоджаючий вплив Fe³⁺ усувають, додаючи до аналізованого розчину сухий натрію флуорид, який зв’язує йони Fe³⁺ в дуже міцний безбарвний комплекс Na₃[FeF₆]. Вплив інших йонів усувають, додаючи суху тіосечовину або натрію тіосульфат, які в середовищі розбавленої НСl зв’язують ці катіони в міцні безбарвні комплекси.

 

3.3.2. Дія α-нітрозо-β-нафтолу (реактиву Ільїнського)

(фармакопейна)

Реактив утворює з йонами Со²⁺ червоний осад, нерозчинний у розведених неорганічних кислотах. Реакцію проводять в середовищі розведеної хлоридної кислоти і при нагріванні.

Co³⁺ + 3C₁₀H₆(NO)OH → [C₁₀H₆(NO)O]₃Co↓ + 3H⁺.

Виконання реакції:

Реакцію можна проводити в пробірці або на смужці фільтрувального паперу (крапельний метод).

а) До 0,5 см³ розчину солі Со²⁺ додають 3-4 краплі НСl і 3-4 краплі свіжоприготованого розчину α-нітрозо-β-нафтолу і нагрівають вміст пробірки.

б) На смужку фільтрувального паперу поміщають одну краплю розчину солі Со²⁺, 1-2 краплі НСl і 1-2 краплі розчину α-нітрозо-β-нафтолу.

Виявленню Со²⁺ перешкоджають йони Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, що утворюють забарвлені осади.

3.4. Реакції йонів Ni²⁺

3.4.1. Дія диметилгліоксиму (реактиву Чугаєва)

Реактив утворює з йонами Ni²⁺ яскраво-рожевий осад, розчинний у неорганічних кислотах і лугах, слаборозчинний в NH₄ОН. Реакцію проводять в слабоаміачному середовищі.

Виконання реакції:

Реакцію можна проводити в пробірці (а) або на смужці фільтрувального паперу (крапельний варіант) (б).

а) До 0,5 см³ розчину солі Ni²⁺ додають розчин амонію гідроксиду до появи запаху аміаку і 5-6 крапель спиртового розчину диметилгліоксиму (не перемішувати!). У верхній частині пробірки утворюється яскраво-рожевий осад.

б) На смужку фільтрувального паперу поміщають 1 краплю розчину солі Ni²⁺, 2-3 краплі розчину амонію гідроксиду і 2-3 краплі розчину диметилгліоксиму.

 

Дія амонію гідроксиду

Реагент, взятий у надлишку, утворює з йонами Ni²⁺ розчинну комплексну сполуку - нітрат гексааміннікелю (II), забарвлену в яскраво-синій колір.

Виконання реакції:

До 0,5 см³ розчину солі Ni²⁺ додають краплями розчин амонію гідроксиду до розчинення утвореного спочатку осаду. Виявленню Ni²⁺ перешкоджають йони Сu²⁺, який в цих умовах утворює комплексну сполуку також яскраво-синього кольору. В присутності йонів Со²⁺ синє забарвлення нікелю аміакату набуває зеленуватого відтінку. У присутності катіонів, що утворюють з NH₄OH нерозчинні гідроксиди або розчинні комплекси, необхідно при проведенні досліду додати великий надлишок амонію гідроксиду і дати осаду, що утворився, час відстоятись.

 

3.5. Реакції йонів Cu²⁺