Основи аналітичної хімії (стр. 5 из 26)

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі стронцію додати 0,5-1 мл гіпсової води. Вміст пробірки нагріти до кипіння. Утворення осаду спостерігають через 5-10 хвилин потому.

Родизонат натрію утворює з іонами стронцію червоно-бурий осад родизонатту стронцію:

O O

OONa O

+ Sr(NO₃)₂ = _Sr + 2NaNO₃

OONa O

^{O O}

Осад розчиняється в розведеній хлороводневій кислоті. Реакцію проводять у нейтральному середовищі.

Іони кальцію і лужних металів не заважають цій реакції. Іони барію заважають виявленню іонів стронцію цією реакцією.

Виконання реакції

На смужку фільтрувального паперу нанести краплину розчину солі стронцію та змочити вологу пляму краплиною родизонату натрію. Пляма забарвлюється в бурувато-червоний колір. Якщо пляму змочити розведеною хлороводневою кислотою, вона знебарвлюється. Забарвлення полум’я

Леткі солі стронцію забарвлюють полум’я пальника в карміново-червоний колір. Заважають іони кальцію та деякі інші.

Реакції іонів Са2+

Оксалат амонію (щавлевокислий амоній) (NH4)2C2O4 з іонами кальцію утворює білий дрібнокристалічний осад оксалату кальцію СаС2О4: Ca(NO3)2 + (NH4)2C2O4 = CaC2O4↓ + 2NH4NO3

Оксалат кальцію розчиняється в мінеральних кислотах і не розчиняється в оцтовій кислоті. Реакцію проводять у нейтральному або оцтовокислому середовищі. Іони Ba2+ i Sr2+ заважають виявленню іонів Ca2+.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі кальцію додати 0,5-1 мл розчину оксалату амонію. При цьому з концентрованого розчину відразу, а з розведеного поступово випадає білий дрібнокристалічний осад.

Гексаціаноферат (ІІ) калію K4[Fe(CN)6] утворює з іонами кальцію в присутності хлориду амонію NН4Cl білий дрібнокристалічний осад: Ca(NO3)2 + NH4Cl + K4[Fe(CN)6] = KCl + 2KNO3 + CaNH4K[Fe(CN)6]↓

Реакцію проводять у нейтральному середовищі. Іони барію заважають виявленню іонів кальцію.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі кальцію додати 2-3 краплини розчину хлориду амонію і 0,5-1 мл розчину гексаціаноферату (ІІ) калію. Утворюється білий осад.

Забарвлення полум’я

Леткі солі кальцію забарвлюють полум"я пальника в цеглисто-червоний колір. Заважають іони стронцію та деяких інших елементів.

Лабораторна робота № 1 Аналіз суміші катіонів І, II та III аналітичних груп

І група: NH4+, K+, N+

ІІ група: Pb2+, Ag+, Hg22+

ІІІ група: Ba2+, Sr2+, Ca2+

Виявлення NH4+. До 0,5-1 мл розчину, що досліджується, додати 1-2 мл розчину NaOH, суміш нагріти майже до кипіння. Аміак, що виділяється, визначити за запахом або за допомогою червоного лакмусового папірця, змоченого водою (червоний колір змінюється на синій).

Відокремлення Pb2+, Ag+ i Hg22+. До 2-3 мл розчину задачі додати 2 мл розведеної хлороводневої кислоти. Осаду, що утворився, дати трохи відстоятися і перевірити на повноту осадження, додавши до розчину ще 2-3 краплини HCl.

Осад відфільтрувати, прозорий фільтрат зібрати в пробірку і залишити для виявлення іонів, які в ньому знаходяться.

Осад: PbCl2, AgCl, Hg2Cl2 (PbCl2 осаджується частково).

Розчин: NH4+, K+, Na+, Ba2+, Sr2+, Ca2+, Pb2+ (залишок).

Осад на фільтрі промити 3-4 рази хлороводневою кислотою (промивну рідину відкинути).

Виявлення Pb2+. Лійку з осадом помістити над чистою пробіркою. Осад на фільтрі обробити 3-5 мл гарячої води. (Воду нагріти до кипіння в іншій пробірці). До окремої порції одержаного розчину додати один із характерних реагентів на іони свинцю: йодид калію (реакція "золотого дощу") або розчин сірчаної кислоти (утворення білого осаду сульфату свинцю).

Виявлення Ag+. Лійку з осадом, що залишився, помістити над іншою чистою пробіркою. Осад на фільтрі обробити 2-3 мл розчину NH4OH. До одержаного прозорого розчину додати розчин нітратної кислоти до кислої реакції середовища (останнє перевірити за допомогою синього лакмусового папірця). Утворення білого осаду (каламуті) свідчить про наявність іонів Ag⁺.

Виявлення Hg22+. Почорніння осаду на фільтрі при обробці розчином аміаку

(див. виявлення Ag+) вказує на присутність іонів Hg22+ у досліджуваному розчині.

Відокремлення домішки Pb2+. До фільтрату, одержаного після відокремлення Pb2+, Ag+ i Hg22+, додати краплинами розчин аміаку до лужної реакції середовища (перевірити рожевим лакмусовим папірцем) і потім ще 1-2 краплини. Осад, що утворився, відфільтрувати і відкинути.

Осад: Pb(OH)2

Розчин: NH4+, K+, Na+, Ba2+, Sr2+, Ca2+

Фільтрат використати для виявлення K+, Na+, Ba2+, Sr2+, Ca2+.

Виявлення K+ i Na+. 2-3 мл одержаного після відокремлення Pb(OH)2 фільтрату помістити у фарфорову чашечку, випарити досуха на пісочній бані, потім чашечку із залишком прожарити на відкритому полум’ї пальника до припинення виділення білого диму і ще 1-2 хвилини. Після охолодження чашечки до сухого залишку додати 1-2 мл дистильованої води і перемішати паличкою. 1-2 краплини одержаного розчину помістити на скляну пластинку і перевірити повноту видалення NH4+ реактивом Неслера. При негативній реакції на іони амонію 1-2 краплини прозорого розчину із фарфорової чашечки помістити на скляну пластинку і для виявлення іонів калію додати 2-3 краплини розчину гексанітрокобальтату (ІІІ) натрію. Утворення жовтого осаду свідчить про наявність іонів калію в досліджуваному розчині.

Виявлення Na+. Краплину прозорого розчину з фарфорової чашечки помістити на скляну пластинку і додати 2-3 краплини розчину цинкуранілацетату Zn(UO2)3(CH3COO)8. При наявності в досліджуваному розчині іонів натрію утворюється зеленувато-жовтий осад. Виявлення Ba2+, Sr2+, Ca2+.

До частини фільтрату, який залишився після відокремлення Pb(OH)2, додати 23 мл розчину карбонату амонію (NH4)2CO3, суміш трохи нагріти. Перевірити повноту осадження додавши ще 1-2 краплини розчину (NH4)2CO3. Осад відфільтрувати (фільтрат відкинути). Осад: BaCO3, SrCO3, CaCO3.

Лійку з осадом помістити над чистою пробіркою, осад на фільтрі обробити 3-4 мл оцтової кислоти СН3СООН. В одержаному розчині виявити іони Ba2+, Sr2+ i Ca2+.

Виявлення Ва2+. До 1-2 мл одержаного розчину додати 3-4 краплини ацетату натрію CH3COONa і розчин дихромату калію K2Cr2O7 до забарвлення рідини над осадом в оранжевий колір, що свідчить про наявність надлишку реактиву. Осад: BaCrO4 (жовтого кольору).

Розчин: Sr2+, Ca2+.

Осад відфільтрувати і відкинути. Фільтрат дослідити на вміст Sr2+ i Ca2+.

Виявлення Sr2+. До 1 мл одержаного прозорого фільтрату додати 1 мл гіпсової води (насичений розчин сульфату кальцію CaSO₄). Суміш нагріти до кипіння і дати постояти 5-10 хвилин. Випадає білий дрібнокристалічний осад, що свідчить про наявність стронцію в розчині.

Виявлення Са2+. До 1 мл розчину, одержаного після розчинення осадів карбонатів BaCO3, SrCO3, CaCO3 в оцтовій кислоті CH3COOH, додати 2 мл розчину сульфату амонію (NH4)2SO4. Осад: BaSO4, SrSO4, CaSO4 (частково).

Розчин: (NH4)2[Ca(SO4)2]

Осад відфільтрувати і відкинути. До прозорого фільтрату додати 0,5-1 мл розчину оксалату амонію (NH4)2C2O4 або 1-2 краплини розчину аміаку і 0,5-1 мл розчину гексаціаноферату (ІІ) калію K4[Fe(CN)6]. Утворення білих осадів у першому і другому випадках свідчить про наявність іонів кальцію в досліджуваному розчині.

Контрольні запитання

1. Назвати малорозчинні солі катіонів І, ІІ та ІІІ аналітичних груп.

2. Який реагент слід використати, щоб розчинити осади:

а) хлориду свинцю;

б) йодиду ртуті (І);

в) сульфіду срібла;

г) хромату свинцю;

д) сульфату барію;

е) оксалату кальцію ?

3. Який реагент слід використати, щоб відділити:

а) іони кальцію від іонів стронцію;

б) іони амонію від іонів калію;

в) іони барію від іонів кальцію;

г) іони свинцю від іонів барію;

д) іони срібла від іонів кальцію;

е) іони свинцю від іонів срібла і ртуті (І) ?

4. До окремих порцій розчину, що містить катіони І-ІІІ аналітичних груп, додали:

а) (NH4)2CO3 + NH4OH + NH4Cl - випав білий осад;

б) NaOH - розчин залишився прозорим;

в) K4[Fe(CN)6] + NH4Cl - розчин залишився прозорим.

Що можна сказати про склад розчину? Присутність чи відсутність яких катіонів можна вважати доведеною?

5. До окремих порцій розчину, що містить катіони І-ІІІ аналітичних груп, додали:

а) K2Cr2O7 + CH3COONa - утворився жовтий осад;

б) NaOH - утворився білий осад;

в) Zn(UO2)3(CH3COO)8 - утворився світло-салатовий осад.

Присутність чи відсутність яких катіонів можна вважати доведеною?

Тема 4. Вивчення реакцій на катіони ІV аналітичної групи

До ІV аналітичної групи належать іони металів, гідроксиди яких мають амфотерні властивості й розчинні в надлишку лугу: Al3+, Cr3+, Zn2+, As (III, V), Sn (II, IV), Be2+, Ga3+, In3+, Ge4+.

Груповим реагентом є надмір лугу (NaOH або KOH).

Дія групового реагенту

З еквівалентною кількістю лугу NaOH (KOH) іони Al3+, Cr3+, Zn2+, Sn (II, IV) утворюють білі осади гідроксидів Al(OH)3, Zn(OH)2, Sn(OH)2 i Sn(OH)4 та сіро-зелений осад Cr(OH)3; As (III,V) у розчинах (крім сильнокислих) знаходиться у вигляді аніонів AsO33- та AsO43- і не утворює осадів при дії лугів:

Al(NO3)3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaNO3

Cr(NO3)3 + 3NaOH = Cr(OH)3↓ + 3NaNO3

Zn(NO3)2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaNO3

SnCl₂ + 2NaOH = Sn(OH)₂↓ + 2NaCl

SnCl₄ + 4NaOH = Sn(OH)₄↓ + 4NaCl

При дії надлишку лугу осади, що утворилися, розчиняються з утворенням комплексних іонів.

При розчиненні Al(OH)3, Zn(OH)2, Sn(OH)2 та Sn(OH)4 утворюються безбарвні розчини, при розчиненні Cr(OH)3 розчин набуває темно-зеленого кольору.

Al(OH)₃↓ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

Cr(OH)₃↓ + NaOH = Na[Cr(OH)₄]

Zn(OH)₃↓ + 2NaOH= Na₂[Zn(OH)₄]

Sn(OH)₂↓ + 2NaOH= Na₂[Sn(OH)₄] Sn(OH)₄↓ + 2NaOH= Na₂[Sn(OH)₄]