Схема хода анализа катионов 4-5-й групп

Осадок, оставшийся после лабораторной работы 5: Bi(OH)3¯, MnO(OH)2¯, Fe(OH)3¯, SbO(OH)3¯, Ni(OH)3¯, Co(OH)3¯, HgO¯, Cu(OH)2¯, Cd(OH)2¯, Mg(OH)2¯

HNO3, H2O2

SbO(OH)3¯, (Hg¯)

Bi^3+, Mn^2+, Fe^3+, Ni^2+, Co^2+, Hg^2+, Cu^2+, Cd^2+, Mg^2+

NH3, H2O2

Bi(OH)3¯, MnO(OH)2¯, Fe(OH)3¯

Ni(NH3)6^2+, Co(NH3)6^2+, Hg(NH3)4^2+, Cu(NH3)5^2+, Cd(NH3)4^2+, Mg^2+

NH2OH×HCl

Hg¯

Ni(NH3)6^2+, Co(NH3)6^2+, Cu(NH3)5^2+, Cd(NH3)4^2+, Mg^2+

Выявление Hg

HNO3

NH4SCN, HCl, NH2OH×HCl

MnO(OH)2¯

СuSCN¯

Ni(NH3)6^2+, Co(NH3)6^2+, Cd(NH3)4^2+, Mg^2+, SCN^‑

Выявление Mn

Выявление Cu

ацетон

Bi^3+, Fe^3+

{FeBipy3}I2 (Выявление Cd)

Ni(NH3)6^2+, Co(NH3)6^2+, Mg^2+

Выявление Bi

Выявление Fe

NaF

MgF2 ¯

Ni(NH3)6^2+, Co(NH3)6^2+

HCl

H3BO3

Hg¯

SbCl6^‑

Mg^2+, B(OH) i F4 – i ^‑

KBrO3

HgBr4^2‑

Выявление Sb

Выявление Ni

Выявление Co

Выявление Hg

Выявление Mg

Лабораторная работа 8. Анализ катионов 4-5 групп

Осадок гидроксидов катионов 4-5 групп, полученный в лабораторной работе 5 (см стр. 69) отделите на центрифуге, дважды промойте дистиллированной водой. Если Вам выдали как задачу смесь соединений 4-5 групп, начинайте с нее.

Чтобы отделить сурьма, добавьте раствор с с (HNO₃)=3 моль/л и пероксид водорода и нагрейте на водяной бане, перемешивая. За исключением SbO(OH)₃(s), в раствор переходят все оксо и гидроксосполукы элементов 4-5 групп, некоторые из них - с изменением окислительного состояния, поскольку действием пероксида водорода Mn (IV) восстанавливается до Mn (II),
Co(III) до Co (II), Ni (III) до Ni (II). Осадок SbO(OH)₃(s) отделите и переведите в раствор, добавляя по каплям хлороводородной кислоты с с = 12 моль/л и перемешивая. Проявляя сурьму, каплю этого раствора поместите на белую капельную пластинку и добавьте раствор родамина Б. Фиолетовый осадок свидетельствует о наличии сурьмы. Если цвет раствора изменился, а осадок отсутствует, то реакцию повторите, предварительно разведя пробу (1 капля раствора +10 капель воды). Если для этой лабораторной работы студенту выдано смесь катионов 4-5 групп (без Sb), то работу начинаем непосредственно со следующей операции.

Отделяя катионы 4-й группы от катионов 5-ти до раствора, который может содержать Fe (III), Mn (II), Bi (III) и катионы 5-й группы, добавьте раствор аммиака до рН»9, и 5 капель раствора пероксида водорода. В осадок попадают Fe(OH)₃(s), MnO(OH)₂(s) и BiOOH(s). В растворе остаются амминокомплексы катионов 5-й группы и ион Mg²⁺. Осадок дважды промойте водой и обработайте азотной кислотой, с = 3 моль/л, в которой растворяются гидроксиды Fe и Bi, но не растворяется MnO(OH)₂(s).

Проявляя марганец, небольшое количество (на кончике палочки) промытого осадка поместите в отдельную пробирку, прилийте 5-6 капель дистиллированной воды, 2-3 капли раствора с с (НАС)=6 моль/л и несколько кристалликов КIО₄. Пробирку нагрейте на водяной бане. Если появится осадок, отделите его на центрифуге. Малиновую окраску раствора свидетельствует о наличии марганца.

Проявляя ферум, до 5-7 капель азотнокислого раствора, который может содержать железа (III) и висмут (III), добавьте несколько капель раствора КSCN. Красная окраска раствора свидетельствует о наличии железа.

Проявляя висмут, к другой части того же раствора добавьте по каплям раствор КI. Если в пробе является висмут, то выпадает черный осадок ВiI₃(s), что с дальнейшим добавлением раствора реактива растворяется с образованием комплексов оранжевого цвета. Если висмута мало, то черный осадок может и не выпасть, а только наблюдается окраски раствора.

К раствору аммиачные комплексов катионов 5-й группы, освобожден от пероксида водорода из-за нагрева на кипящей водяной бане, добавьте раствор хлорида гидроксиламина. Если в пробе присутствует меркурий (II), то он выделяется как серый осадок восстановленного металлического ртути. Этот осадок отделите, а к раствору, подкисленной уксусной кислотой к
рН=4-5, добавьте растворы хлорида гидроксиламина и КSCN. Меди, если они есть осаждается как СuSCN(s) белого цвета. Отделите осадок и добавьте к нему концентрированный раствор NН₃ (с =15 моль/л). Образование синей окраски подтверждает наличие меди.

Чтобы выявить николь, кобальт и кадмий, используйте отдельные порции раствора, из которого в предыдущих операциях обособленно меди.

Проявляя кобальт, к порции раствора добавьте равный объем ацетона. Синий цвет свидетельствует о наличии кобальта.

Проявляя никогда, другой порции раствора добавьте раствор аммиака до слабого запаха, а потом - раствор диметилглиоксима. Образование малинового осадка или малиновую окраску раствора (зависит от содержания) свидетельствует о наличии никеля.

Проявляя кадмий, в центрифужную пробирку внесите каплю раствора триспиридилферум (II) иодид, поверх нее, не перемешивая, каплю исследуемого раствора. При наличии кадмия образуется красный осадок, который можно отделить на центрифуге.

Отделяя и проявляя магний, к остальным растворам добавьте равный объем раствора NaF. Если выпадает желеобразный осадок, его отделите на центрифуге, промойте и растворите, добавляя раствор борной кислоты. К полученного раствора добавьте раствор с с (NaОН)=6 моль/л к щелочной среде, и затем
2-3 капли раствора магнезону. Синий цвет осадка свидетельствует о наличии магния.

Я группа катионов

Соединения катионов Na⁺, ^K+ и NН⁴⁺, как правило, хорошо растворимые в воде и других полярных растворителях. Именно поэтому для этой группы отсутствует групповой реагент. Только с некоторыми большими по размеру анионы 6-й группы образуют малорастворимые соединения, например, (NH₄)₂Na{Co(NO₂)₆}, Na₂H₂SbO₄, KHC₄H₄O₆. Поэтому реагенты с соответствующими анионами используют, чтобы выявить катионы 6-й группы. Эти соединения склонны к образованию пересыщенных растворов, поэтому в соответствующих методиках выявления требуется тщательное перемешивание растворов, иногда потирание стенок посуды стеклянной палочкой, чтобы создать центры кристаллизации. Характерную форму кристаллов используют в микрокристаллоскопических реакциях.

Катионы Na⁺, K⁺ и NН⁴⁺ являются бесцветными. Ионы N+ и К⁺ не участвуют в кислотно-основных преобразованиях (иначе говоря, не поддаются «гидролизу»), а ион NН⁴⁺участвует в кислотно-основной равновесии

NН₄⁺ D NН₃ + Н⁺, lg K_a = ‑ lg K _H = 9,24.

Катионы 6-й группы не склонны играть роль комплексообразователей, однако могут входить в наружной сферы комплексных соединений.

Степень окисления ионов Na⁺ и К⁺ является постоянной, они не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Катион NН⁴⁺ окисляют (до элементного нитроґену) достаточно сильные окислители, как хлорная вода, «царская водка» и тому подобное.

Проявляя Nа+ и К⁺, удобно использовать окраску пламени.

Лабораторная работа 9. Реакции катионов 6-й группы

Натрий

9.1.1. Микрокристаллов-копичне выявления Na^+. На сухое предметное стекло нане-сите каплю раствора NaCl, испарите, охладите. Рядом нанесите каплю раствора реагента диоксоуран (VI) ацетата, UO2Ac2, соедините ее с остатками первой капли. Через минуту рассмотри под микроскопом зеленовато-желтые или бесцветные тетраэдрические или октаэдрические кристаллы NaAc × UO2Ac2, образовавшихся

9.1.2. Реакция с кроканатом калия, К₂С₅О₅. К 2-3 каплям разбавленного раствора NаNO₃ в фарфоровой чашке добавьте равный объем раствора кроконата калия,

Выпарите раствор на песчаной бане. На стенках чашки появляется красная полоска осадка двойной соли NаКС₅О₅.

Повторите опыт, заменив NаNO₃ на NН₄NO₃. Мешают ионы аммония реакции обнаружения калия?

Калий

9.2.1. Реакция с Гидротартрата натрия, NаНС₄Н₄О₆. К 4-5 каплям раствора КNO₃ добавьте равный объем раствора NаНС₄Н₄О₆. Чтобы ускорить образование белого осадка КНС₄Н₄О₆(s), потрите стеклянной палочкой внутренние стенки пробирки или взболтайте ее содержимое.

Разделив осадок на 4 части, проверьте его растворимость в горячей дистиллированной воде и растворах с с (HCl)=3 моль/л, с (NaOH) = 6 моль/л, с (HAc) = 0,5 моль/л.

Повторите опыт, заменив NН₄NO₃ на КNO₃.

Запишите уравнения реакций. Используя КЛД для
системы КНС₄Н₄О₆(s) рН, определите диапазон рН, является оптимальным для осаждения КНС₄Н₄О₆(s).

9.2.2. Реакция с Nа₃Со(NО₂)₆. К 1-2 каплям раствора КNO₃ добавьте равный объем раствора Nа₃Со(NО₂)₆.

Отметьте цвет К₂NаСо(NО₂)₆(s). Повторите опыт, заменив КNO₃ на NН₄NO₃.

9.2.3. Реакция с тетрафенилбората натрия. К 1-2 каплям нейтрального или слабо кислого раствора КNO₃ добавьте равный объем раствора NаВ(С₆Н₅)₄.

Запишите уравнение реакции осаждения КВ(С₆Н₅)₄(s). Повторите опыт, заменив КNO₃ на NН₄NO₃. Мешает NН⁴⁺ выявлению К⁺ за реакциями 9.2.1 - 9.2.3?

 

9.2.4. Микрокристаллов-комическое выявления К^+. На чистое, сухое предметное стекло нанесите каплю раствора соли К^+, испарение насухо, охладите и обработайте кап-лей раствора Na2Pb{Cu(NO2)6}, гексанитрокупрата (II) натрия - свинца. Через минуту черные кубические кристаллы К2Pb{Cu(NO2)6}, которые образовались, рассмотрите под микроскопом.

Аммоний

9.3.1. Реакция NН⁴⁺ с гидроксидами натрия и калия. К 2 каплям раствора NН₄Cl добавьте равный объем раствора NаOН или КОН. Пробирку нагрейте на водяной бане. Не затрагивая стен, на которых может быть щелочной раствор, внесите ленту влажного красной лакмусовой бумаги в пары. О чем свидетельствует изменение цвета лакмусовой бумаги?

Запишите уравнение реакции.

9.3.2. Реакция NН⁴⁺ с реактивом Несслера. К 1-2 каплям предварительно разбавленного раствора NН₄Cl добавьте 1-2 капли раствора реактива Несслера. Образуется красно-бурый осадок (Hg₂N)I×Н₂О(s).

Напоминаем, что растворы с содержанием ртути следует собирать в специально предназначенной банке.

9.3.3. Изъятие NН⁴⁺. Раствор объекта, с которого следует изъять NН⁴⁺, поместите в чашку, пидкислить несколькими каплями раствора с с (НСl)=12 моль/л, испарение насухо, сухой остаток прожарьте, пока соль аммония, NН₄Сl, полностью не сублимируется (проба с реактивом Несслера (опыт 9.3.2).

Запишите уравнение реакции. Каким реакции обнаружения мешает аммоний? Как использовать изученную операцию, анализируя катионы 6-й группы?

Таблица 12