Раствор NH4Cl добавляется для предотвращения выпадения иона Mg2+ в виде Mg(OH)2, когда к раствору прибавляется NH4OH. В свою очередь NH4OH добавляется для предотвращения образования аморфного осадка кислой соли MgHPO4. В его же присутствии образуется двойная соль MgNH4PO4.
Опыт 7. К 2 каплям исследуемого раствора прибавить 2 капли 2 н. раствора NH4OH и 3 или более капель 2 н. раствора NH4Cl (до полного растворения белой мути гидроксида магния). Раствор хорошо перемешать. Прибавить 3 капли 2 н. раствора Na2HPO4 и снова перемешать. Осадок выпадает медленно. Осаждение ускоряет охлаждение раствора и интенсивное перемешивание его.
3. Оксихинолин C9H6NOH с аммиачным раствором соли магния образует зеленовато-желтый кристаллический осадок:
Mg2+ + 2NH4OH + 2 C9H9NOH = Mg(C9H6NO)2↓ + 2NH4+ + 2H2O.
Необходимо реакцию выполнять в аммиачной среде, так как в среде, близкой к нейтральной (pH 6-8), выделяется осадок реактива.
Опыт 8. На фарфоровую пластинку поместить 2 капли раствора NH4Cl, 2 капли раствора NH4OH, а затем 2 капли спиртового раствора оксихинолина. Содержимое перемешать стеклянной палочкой. Наблюдать выпадение кристаллического осадка. Реакция с оксихинолином применяется как проверочная.
4. Карбонат аммония – реактив на катионы II группы – с раствором соли магния образует белый аморфный осадок основной соли (MgOH)2CO3.
2Mg2+ + 2CO32- + H2O = (MgOH)2CO3↓ + CO2↑.
Однако, в присутствии достаточного количества ионов NH4+ осадка не образуется. Это свойство используется для отделения Mg2+ от катионов II группы.
Опыт 9. В две пробирки поместить по 2 капли раствора соли магния, в первую прибавить 2 капли раствора NH4Cl, а затем в обе пробирки прибавить по 2 капли раствора (NH4)2CO3. Содержимое пробирок перемешать и нагреть на водяной бане. Объяснить, почему в первой пробирке не выпадает осадок? Осадок (вместе с раствором) второй пробирки разделить на две части. К одной части прибавит 2-3 капли какой-либо кислоты, к другой части – столько же раствора NH4Cl. В чем растворяется осадок основной соли магния?
Реакции иона бария Ba2+
1. Бихромат калия K2Cr2O7 образует с раствором соли бария желтый осадок BaCrO4, растворимый в HCl или HNO3, но нерастворимый в уксусной кислоте. 2Ba2+ + Cr2O72- + H2O ↔ 2BaCrO4↓ + 2H+.
Реакцию следует вести в присутствии избытка CH3COONa, который реагирует с образующимися ионами H+, смещая равновесие вправо:
CH3COO- + H+ ↔ CH3COOH.
Опыт 10. В пробирку поместить 2 капли раствора BaCl2, прибавить 3 капли раствора CH3COONa и 2 капли раствора K2Cr2O7. Наблюдать образование желтого осадка. Описанной реакцией ион Ba2+ обнаруживается в присутствии иона Ca2+, так как CaCrO4 растворим в воде.
2. Соли бария и их растворы окрашивают пламя в желто-зеленой цвет. Используется в качестве проверочной реакции.
Опыт 11. Получить осадок BaСrO4 (см. оп. 10). Осадок растворить в 1 капле концентрированной HCl. Очищенную платиновую или нихромовую проволочку смочить этим раствором и внести в пламя газовой горелки. Наблюдать желтовато-зеленый цвет пламени.
Реакции иона кальция Ca2+
1. Оксалат аммония (NH4)2C2O4 образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но нерастворимый в уксусной кислоте: Ca2+ + C2O42- = CaC2O4↓.
Аналогичный осадок образует ион Ba2+. Поэтому этой реакцией можно обнаружить Ca2+ лишь после удаления иона Ba2+.
Опыт 12. К 2 каплям раствора CaCl2 прибавить 2 капли раствора (NH4)2C2O4. Белый осадок CaC2O4 разделить на две части: одну часть испытать на растворение в уксусной кислоте, другую – в соляной. Сделайте вывод.
2. Микрокристаллоскопическая реакция может служить как проверочная.
Опыт 13. Поместить на предметное стекло 1 каплю раствора соли кальция, прибавить к ней 1 каплю 2 н. раствора H2SO4 и затем смесь осторожно нагреть до начала образования кристаллов. После остывания пластинки наблюдать под микроскопом длинные игольчатые кристаллы CaSO4∙2H2O.
Чувствительность реакции: предельное разбавление 1:25000. С помощью микрокристаллоскопической реакции ион кальция можно обнаружить в присутствии иона бария.
Реакции иона железа (II) Fe2+
1. Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] образует с ионами Fe2+ темно-синий осадок (турнбулеву синь). Это характерная реакция на ион Fe2+. Осадок разлагается щелочами. В кислотах – не растворим.
Fe2+ + [Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2↓
Опыт 14. В коническую пробирку внести 2 капли свежеприготовленного раствора соли Мора, подкислить 1 каплей 2н. раствора HCl (подкисление благоприятствует течению реакции) и добавить 2 капли раствора гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли). Содержимое пробирки разбавить дистиллированной водой. Каков цвет осадка? Как называется осадок? Уравнение реакции?
Испытать отношение осадка к раствору щелочи.
Реакции иона железа (III) Fe3+
1. Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] образует с раствором соли железа (III) темно-синий осадок (берлинскую лазурь). Это характерная реакция на ион Fe3+. Осадок разлагается в растворах щелочей. В кислотах – не растворим.
Fe3+ + [Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3↓
Опыт 15. Внести в коническую пробирку 2 капли раствора соли железа (III), подкислить 1 каплей 2н. раствора HCl и добавить 2 капли раствора гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли). Содержимое пробирки разбавить водой. Каков цвет осадка и как называется осадок? Уравнение реакции? Испытать отношение осадка к раствору щелочи.
2. Роданиды SCN- образует с растворами солей железа (III) соединение Fe(SCN)3, которое окрашивает раствор в кроваво-красный цвет.
Опыт 16. К 2 мл раствора хлорного железа прибавить 2 мл раствора роданистого калия. Получить раствор с характерной красной окраской, обусловленной присутствием малодиссоциированных молекул Fe(SCN)3. Реакция обратима:
FeCl3 + 3KSCN ↔ Fe(SCN)3 + 3KCl.
Реакции иона-хрома Cr3+
1. Растворы щелочей (NaOH, KOH) с ионами Cr3+ образуют амфотерные гидроксиды.
Опыт 17. К 4 каплям раствора соли хрома (III) прибавить 2 капли 2н. раствора едкого натра. Заметить цвет осадка в пробирке. Уравнение реакции? В ту же пробирку с осадком по каплям добавлять раствор едкого натра до растворения осадка. Уравнение реакции? Пробирку с растворенным осадком нагреть на микробане с кипящей водой. Что при этом наблюдается? Уравнение реакции? К выпавшему при нагревании осадку по каплям прибавлять раствор 2н. серной кислоты до его полного растворения. Объяснить растворение гидроокиси хрома в растворах щелочи и кислоты.
Растворы окислителей (H2O2, Br2, Cl2, KMnO4, (NH4)2S2O8 и др.) в щелочной среде окисляют ион Cr3+ в ион CrO42-.
NaCrO2 + 2NaOH + 3H2O2 = 2Na2CrO4 + 4H2O
Сильные окислители (KMnO4, (NH4)2S2O8 и некоторые другие) в кислой среде окисляют ион Cr3+ в ион Cr2O72-.
Cr2(SO4)3 + 2KMnO4 + 5H2O = K2Cr2O7 + 2H2MnO3¯ + 3H2SO4
Опыт 18. Поместить в пробирку 1 мл соли хрома (III), прибавить 2н. раствора щелочи. Наблюдать выпадение осадка. Записать уравнение реакции. Прибавить по каплям 30% раствор пероксида водорода (H2O2) до растворения осадка. Наблюдать изменение окраски. Записать уравнение реакции.
Реакции иона алюминия Al3+
1. Кристаллический хлорид аммония NH4Cl или насыщенный раствор этой соли, взятый в избытке, осаждает Al(OH)3 из щелочного раствора, содержащего алюминат – ион: AlO2- + H2O ↔ΗAlO2 + OH-
HAlO2 + H2O = Al(OH)3
OH- + NH4+ = H2O + NH3
AlO2- + H2O + NH4+ = Al(OH)3↓ + NH3↑
При этом Al(OH)3 в присутствии NH4Cl не растворяется (отличие от Mg(OH)2), так как ПРAl(OH)3 = 1,9·10-33.
Опыт 19. Поместить в пробирку 5 капель раствора соли алюминия и прибавить 1 каплю раствора NaOH. Что наблюдается? Прибавлять в пробирку щелочь до полного растворения осадка. Затем к раствору образовавшегося алюмината натрия NaAlO2 прибавить насыщенный раствор NH4Cl или несколько кристалликов этой соли. Раствор нагреть или прокипятить до полного удаления аммиака. Наблюдать выпадение белых студенистых хлопьев гидроксида алюминия.
2. Ализарин S – органический краситель – образует с Al(OH)3 красный аморфный осадок («алюминиевый лак»). Обычно реакцию проводят капельным методом.
Опыт 20. Поместить каплю раствора ализарина S на полоску фильтровальной бумаги и дать ей впитаться. Затем поместить на влажное пятно 1 каплю исследуемого раствора и 1 каплю 2н. раствора NH4OH. В присутствии алюминия на сиреневом фоне образуется красновато-розовое пятно алюминиевого лака. Сиреневый фон, образуемый в результате взаимодействия аммиака с ализарином, нельзя принимать за алюминиевый лак. Осторожно высушить бумагу над пламенем горелки. В этих условиях окраска алюминиевого лака более яркая.