Основи аналітичної хімії (стр. 8 из 26)

Сульфід амонію (NH4)2S у нейтральному або слабколужному середовищі утворює з іонами Fe2+, Fe3+, Mn2+ та Bi3+осади сульфідів: чорні - FeS, Fe2S3,

Bi2S3 та тілесний - MnS; іони Mg2+ та Sb (III i V) осадів не утворюють. Осади FeS, Fe2S3, MnS розчинні в CH3COOH, HCl та HNO3. Осад Bi2S3 розчинний лише в НNO3 при нагріванні.

Сірководень Н2S та тіосульфат натрію Na2S2O3 у середовищі розбавленої НСl при нагріванні утворюють з іонами Ві3+, [SbCl6]3- та [SbCl6]- чорний осад сульфіду вісмуту Ві2S3 та оранжеві осади сульфідів стибію Sb2S3 та Sb3S5, нерозчинні в розбавленій НСl. Sb2S3 та Sb2S5 розчинні в концентрованій НСl, а Bi2S3 - у розбавленій НNO3 при нагріванні.

Характерні реакції на катіони Fe2+

Фериціанід калію (червона кров"яна сіль) K3[Fe)CN)6] утворює з іонами Fe2+ темно-синій осад турнбулевої сині.

3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN6]2↓ + 3K2SO4

Реакцію проводять у нейтральному середовищі або в середовищі розбавленої НСl.

Виконання реакції

У пробірку вміщують одну краплину розчину солі Fe2+ і додають 3-4 краплини розчину К3[Fe(CN)6]. Утворюється темно-синій осад. Інші катіони не заважають виявленню катіона Fe2+. Заважають луги.

2,2'-дипіридил (

) утворює з іонами Fe2+ розчинну

N N

комплексну сполуку,

забарвлену в червоний колір.

Реакцію проводять у середовищі розбавленої НСl.

Виконання реакції

На скляну пластинку помістити 1 краплину розчину солі Fe2+, 1 краплину розведеної НСl і 2-3 краплини розчину 2,2'-дипіридилу. Розчин забарвлюється в червоний колір.

Характерні реакції на катіони Fe3+

Фероціанід калію ("жовта кров"яна сіль") К4[Fe(CN)6] утворює з іонами

Fе3+ темно-синій осад берлінської блакиті (лазурі).

Реакцію проводять у нейтральному середовищі або в розбавленому розчині НСl.

Виконання реакції

На скляну пластинку помістити 1 краплину розчину солі Fе3+ і додати 3-4 краплини розчину К4[Fe(CN)6]. Утворюється темно-синій осад.

Виявленню Fе3+ заважають іони Сu2+ та луги.

Роданід амонію NH4SCN утворює з іонами Fе3+ розчинну комплексну сполуку, яка має насичене червоне забарвлення.

Fe(NO3)3 + 6NH4SCN + (NH4)3[Fe(SCN)6] + 3NH4NO3

Реакцію проводять у слабкокислому середовищі. З водного розчину сполуку можна екстрагувати органічним розчинником - аміловим спиртом. Червоне забарвлення комплексу не з’являється в присутності фториду натрію NаF, який зв’язує іони Fе3+ у більш стійкий безбарвний комплекс. Fe(NO3)3 + 6NaF = Na3[FeF6] + 3NaNO3

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину, що містить іони Fе3+, додати 1 мл розчину NН4SCN .

Розчин забарвлюється в насичено-червоний колір.

У присутності іонів Cu2+, Hg22+, Hg2+, Bi3+ та деяких інших необхідно додавати великий надмір NН4SCN.

Характерні реакції на катіони Mn2+

Для виявлення Мn2+ необхідно окиснити його до перманганат-іонів МnO4-, при цьому розчин набуває рожево-фіолетового забарвлення. Окиснення можна проводити як у кислому, так і в лужному сердовищі.

У кислому середовищі як окисники використовують дихромат калію К2Cr2O7, діоксид свинцю РbO2, вісмутат натрію NaBiO3 та ін. Наприклад:

2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 7H2O + 5NaNO3

2 Mn2+ - 5e + 4H2O = MnO4- + 8H+

5 BiO3- + 2e + 6H+ = Bi3+ + 3H2O

Реакцію проводять у розчині НNO3 з дуже розбавленим розчином солі марганцю. Виконання реакції

У пробірку помістити 1 краплину розчину, що містить іони Мn2+, додати 5-6 мл НNO3 і дрібку сухого NaВіО3. Розчин набуває рожево-фіалкового забарвлення.

Ця реакція дає можливість виявити Мn2+ у присутності всіх катіонів.

У лужному середовищі як окисники використовують: пероксид водню Н2О2, пероксид натрію Na2О2, хлорну воду (розчин Сl2 у воді), бромну воду (розчин Вr2 у воді). Всі ці окисники окиснюють Мn2+ до чотиривалентного. І лише гіпоброміт натрію NaBrO в присутності каталізатора (розчин CuSO4)) і при нагріванні окиснює Мn2+ до перманганат-іонів МnO4-, забарвлених у рожевофіолетовий колір. Цю реакцію проводять у сильнолужному середовищі, використовуючи дуже розбавлений розчин солі Мn2+.

CuSO4

2MnCl2 + 5NaBrO + 6NaOH → 2NaMnNO4 + 5NaBr + 4NaCl + 3H2O

to

2 Mn2+ - 5e + 8OH- = MnO4- + 4H2O

5 BrO- + 2e + H2O = Br- + 2OH-

Виконання реакції

У пробірку помістити 1(!) краплину розчину, що містить іони Мn2+, додати 1 краплину розчину CuSO4 і 5-6 мл щойно виготовленого розчину NaBrO. Вміст пробірки добре перемішати, нагріти до кипіння (обережно!), прокип’ятити 1 хвилину і залишити на деякий час. Розчин над осадом набуває рожевофіалкового забарвлення.

Виявленню Мn2+ за допомогою цієї реакції не заважають інші катіони.

Характерні реакції на катіони Mg2+

Магнезіальна суміш (Na₂HPO₄ в суміші з гідроксидом амонію NH₄OH та хлоридом амоніюNH₄Cl) утворює з іонами Мg2+ білий дрібнокристалічний осад магнійамонійфосфату.

NH₄Cl

Mg(NO3)2 + NH4OH + Na2HPO4 → MgNH4PO4↓ + 2NaNO3 + H2O

Осад розчинний в оцтовій кислоті та розбавлених мінеральних кислотах.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі магнію додати 1-2 краплини NН4ОН. Після появи невеликої каламуті додати сухий NН4Сl до її повного зникнення. Після цього до прозорого розчину додати 3-4 крапллини розчині Nа2НРО4. Утворюється білий осад.

Виявленню Мg2+ заважають більшість катіонів ІІ, ІІІ, ІV, V та VІ аналітичних груп.

Титановий жовтий (органічний реагент) утворює в сильнолужному середовищі з іонами Мg2+ яскраво-рожевий осад.

Виконання реакції

У пробірку внести 5-6 краплин розчину солі магнію, додати 5-6 краплин щойно виготовленого розчину титанового жовтого, 2 мл розчину NаОН і добре перемішати. Утворюється яскраво-рожевий осад.

Усі катіони, які утворюють з NаОН малорозчинні гідроксиди, заважають виявленню магнію.

Характерні реакції на катіони Ві3+

Гідроліз (взаємодія з водою). При розведенні водою розчини солей вісмуту легко гідролізують з утворенням білих осадів основних солей, наприклад: BiCl3 + H2O = BiOCl↓ + 2HCl

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі вісмуту додати 5-6 мл Н2О. З"являється каламуть білого кольору.

Виявленню Ві3+ заважають іони Sb (III, V) та Sn (II, IV).

Хлорид олова (ІІI) SnCl2 у сильнолужному середовищі відновлює іони Ві3+ до металевого вісмуту, який має чорне забарвлення.

2BiCl3 + 3SnCl2 + 18NaOH = 2Bi↓ + 3Na2SnO3 + 12NaCl + 9H2O

2 Bi3+ + 3e → Bi0

3 Sn2+ - 2e → Sn4+

Виконання реакції

В окрему пробірку внести 0,5-1 мл розчину хлориду олова (ІІ), додати до нього розчин NаОН, поки не розчиниться утворений спочатку білий осад Sn(ОН)2. До отриманого таким чином прозорого розчину додати 2-3 краплини розчину, що містить іони Ві3+. Утворюється чорний осад.

Виявленню Ві3+ заважають іони Hg22+, Hg2+та Ag+ (частково Pb2+).

Йодид калію КI утворює з іонами Ві3+ чорний осад йодиду вісмуту ВіІ3, який легко розчиняється в надмірі КІ з утворенням оранжевого розчинного комплексу К[ВіІ₄].

Bi(NO3)3 + 3KI = BiI3↓ + 3KNO3 BiI3 + KI (надмір) = K[BiI₄].

Реакцію проводять у кислому середовищі.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину, що містить іони Ві3+, додавати краплинами розчин КІ (1-2 краплини). До чорного осаду, що утворився, додати надлишок розчину КІ. Осад розчиняється і набуває оранжевого кольору.

Виявленню Ві3+ заважають іони Fe3+, Hg22+ Sb (V) та багато окисників.

Тіосечовина SC(NH2)2 утворює з іонами Ві3+ розчинну комплексну сполуку, забарвлену в червоно-оранжевий колір Bi[SC(NH2)2]9Cl3.

Реакцію проводять у солянокислому середовищі.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину, що містить іони Ві3+, додати дрібку сухої тіосечовини. Розчин забарвлюється в червоно-оранжевий колір.

Виявленню Ві3+ заважають іони Fe3+, Hg22+ та Sb (V). Негативну дію стибію можна усунути, якщо додати виннокислий натрій Nа2С4Н4О6, який утворює зі стибієм стійкий безбарвний комплекс. Характерні реакції на катіони Sb (III, V)

Гідроліз (взаємодія з водою). При розведенні водою кислі розчини, що містять сполуки стибію, легко гідролізують з утворенням білих осадів основних солей.

Наприклад:

H3SbCl6 + H2O = SbOCl↓ + 5HCl HSbCl6 + H2O = SbOCl3↓ + 3HCl

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі стибію (ІІІ або V) додати 5-6 мл Н2О. Утвориться каламуть білого кольору.

Виявленню стибію заважають іони Bi3+, Sn2+ та Sn4+.

Дія металів. Активні метали (Al, Zn, Sn, Fe) відновлюють Sb (III i V) із його сполук до вільного металу, який має в цьому разі вигляд чорних пухнастих пластівців. Наприклад:

2H3SbCl6 + 3Fe = 2Sb↓ + 3FeCl2 + 6HCl

2HSbCl6 + 5Fe = 2Sb↓ + 5FeCl2 + 2HCl

Реакцію проводять у середовищі НСl.

Виконання реакції

У пробірку внести 0,5-1 мл розчину солі стибію, додати 1-2 краплини концентрованої НСl та залізні ошурки. З"являється чорний пухнастий осад. Виявленню стибію заважають усі метали, які в ряду напруг стоять праворуч від заліза.

Сірководень Н2S із розчинів, що містять Sb (III i V) , осаджує оранжеві осади сульфідів Sb2S3 та Sb2S5. 2H3SbCl6 + 3H2S = Sb2S3↓ + 12HCl 2HSbCl6 + 5H2S = Sb2S5 + 12HCl

Реакцію проводять у середовищі 3 н НСl. Обидва сульфіди розчинні в концентрованій НСl та в NаОН. При взаємодії з концентрованою НNО3 обидва сульфіди перетворюються на білий осад малорозчинної стибієвої кислоти НSbО3.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину, що містить сіль Sb(III) або Sb (V), додати 2-3 краплини концентрованої НСl і пропускати через розчин повільний струмінь Н2S.

З"являється оранжевий осад.

Усі катіони, які утворюють з Н2S у цих умовах забарвлені осади сульфідів, заважають виявленню стибію.

Метиловий фіолетовий (органічний реагент) з іонами SbCl6- утворює іонний асоціат фіолетового кольору, який екстрагується органічними розчинникaми - толуолом або бензолом.