Микрокристаллоскопическая реакция.

Опыт. Поместите на предметное стекло каплю раствора соли натрия. Осто­рожно выпарьте ее досуха. Охлажденный осадок обра­ботайте каплей раствора уpaнилацетата UO₂(СН₃СОO)₂. Рассмотрите под микроско­пом образовавшиеся пра­вильной тетраэдрической или октаэдрической формы кристаллы натрий-уранилацетата NаСН₃СOO ^. UO₂(СН₃СОO)₂.

Окрашивание пламени.

Опыт. Очистите платиновую или нихромовую про­волоку, смочите ее исследуемым раствором и внесите в бесцветное пламя горелки. Пламя горелки окрашивает­ся в желтый цвет. Способ очень чувствительный, поэто­му о присутствии натрия можно судить лишь в том слу­чае, если интенсивно-желтая окраска не исчезает через 10 — 15 cек..

Реакции катиона NH₄⁺

1. Гидроксиды натрия и калия NaOH и KOH разлагают соли аммония с выделе­нием газообразного аммиака:

NH₄Cl + NaOH ® NH₄OH + NaCl

NН₄OН ® NН₃­ +Н₂O

NH₄⁺ + OH^- ® NН₃­ +Н₂O

Опыт. На часовое стекло поместите 2 — 3 капли раствора соли аммония и 3 — 4 капли раствора щелочи и слегка нагрейте. Обратите внимание на запах выде­ляющегося газа. Обнаружить аммиак можно влажной красной лакмусовой бумажкой (в газовой камере). При отсутствии газовой камеры эту реакцию можно прово­дить в обычной пробирке.

Условия проведения опыта:

1. Реакцию следует проводить при рН > 9

2. Раствор необходимо нагревать.

3. Влажную индикаторную бумажку надо держать так, чтобы она не касалась стенок пробирки и жидкости.

4. В качестве индикатора применяют фенолфталеиновую бумажку, которая краснеет в присутствии катиона NH₄⁺.

2. Реактив Несслера (смесь комплексной соли K₂[HgI₄] и КОН) образует с катионом NH₄⁺ красно-бурый осадок:

NH₄Cl + 2 K₂[HgI₄] + 4 KOH ® [ОHg₂NH₂]I¯ + KCl + 7 KI + 3H₂O

NH₄⁺ + 2[HgI₄]²⁺ + 4OH^– ® [ОHg₂NH₂]I¯ + 7I^- +3H₂O

Опыт. К капле разбавленного раствора соли аммо­ния на предметном стекле добавьте 1—2 капли реакти­ва Несслера, при этом выпадает осадок.

Реакция очень чувствительна.

Условия проведения опыта:

1. При выполнении опыта необходимо брать избыток реактива Несслера, так как осадок растворим в солях аммония.

2. Открытию катиона NH₄⁺ мешают катионы Fe³⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺ и др.

3. В присутствии этих катионов реакцию ведут, добавляя 50%-ный раствор тартрата калия KNaC₄H₄O₆.

Таблица 6

Реакции катионов I аналитической группы

КОНТРОЛЬНАЯ ЗАДАЧА. АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ I АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ

Ход анализа.

Катион NH₄⁺ можно открыть в присутствии катио­нов К⁺ и Na⁺ реактивом Несслера или реакцией с гид­рокисидом натрия.

Катион Na⁺ обнаруживается дигидроантимонатом калия KH₂SbО₄ в присутствии катионов К⁺ и Na⁺.

Обнаружение катиона Na⁺,

а) Возьмите 3 — 4 капли сконцентрированного путем выпаривания исследуемого вещества, прибавьте в про­бирку такое же количество дигидроантимоната калия KH₂SbО₄ и потрите о стенки пробирки стеклянной па­лочкой. Убедитесь, что осадок кристаллический. Не за­будьте соблюсти все условия открытия катиона Na⁺.

б) Две капли исследуемого раствора выпарьте досу­ха на предметном стекле, дайте им остыть и обработай­те каплей раствора уранилацетата UO₂(СН₃СОO)₂. Рассмотрите под микроскопом выпавшие кристаллы.

Следовательно, катионы NH₄⁺ и Na⁺ можно от­крыть в отдельных пробах анализируемого раствора в присутствии катиона калия К⁺.

Открытию катиона К⁺ мешает катион NH₄⁺. Следо­вательно, если в исследуемом растворе обнаружен ка­тион NH₄⁺, то перед открытием катиона К⁺ его следует удалить из раствора.

1. Для обнаружения катиона NH₄⁺ поступают, как указано выше.

2. Если присутствует катион NH₄⁺, то перед откры­тием катиона К⁺ его необходимо удалить. Для этого возьмите 15 — 20 капель исследуемого раствора, помести­те в тигель или в фарфоровую чашку и. выпарьте досу­ха. Остаток в тигле прокалите до полного прекращения выделения белого «дыма». Охладите содержимое тигля и обработайте 8 — 10 каплями дистиллированной воды, тщательно перемешайте, после этого проверьте на пол­ноту удаления солей аммония. Только после отрица­тельной реакции на реактив Несслера можно присту­пать к открытию катиона К⁺.

3. Обнаружение катиона К⁺. На 2 — 3 капли иссле­дуемого раствора подействуйте 3 — 4 каплями раство­ра гексанитро-(III) кобальтата натрия Na₃[Со(NO₂)₆], дайте посто­ять. Желтый осадок гексанитро-(III) кобальтата натрия-калия К₂Na[Со(NO₂)₆] укажет на присутствие катиона К⁺.

Проверьте реакцию на катион К⁺ с гексанитро-(II) купратом натрия-свинца Na₂Pb[Сu(NO₂)₆ и рассмотрите осадок под микроскопом.

После проведения работы сделайте вывод о присут­ствии катионов первой группы в исследуемом растворе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 «РЕАКЦИИ И ХОД АНАЛИЗА СМЕСИ КАТИОНОВ ГРУППЫ ХЛОРОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ ( II АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГРУППА КАТИОНОВ)»

Ag⁺, Pb²⁺, [Hg₂]²⁺

Катионы Ag⁺, Pb²⁺, [Hg₂]²⁺ при взаимодействии с хлороводородной кислотой образуют осадки:

AgNO₃ + HCl ® AgCl¯+ HNO₃

Pb(NO₃)₂ + 2HCl ® PbCl₂¯+ 2HNO₃

Hg₂(NO₃)₂ + 2HCl ® Hg₂Cl₂¯ + 2HNO₃

Следовательно, вторую группу катионов можно выде­лить хлороводородной кислотой из смеси катионов всех аналити­ческих групп.

Растворимость хлоридов различна, например раство­римость РbСl₂ при 20°С 11,0 г/л; AgCl — 1,8 ^. 10^{- 3} г/л; Hg₂Cl₂ — 2,0 ^. 10^-4 г/л.

При температуре воды 100°С растворимость хлори­да свинца увеличивается в три раза, в то время как растворимость хлорида серебра и хлорида ртути прак­тически остается прежней. Это свойство используется для отделения катиона Рb²⁺ от катионов [Hg₂]²⁺ и Ag⁺.

Хлорид ртути при взаимодействии с раствором ам­миака образует хлорид димеркураммония, который неустойчив разлагается на малорастворимый меркураммоний и металлическую ртуть, последняя придает осадку черный цвет:

Hg₂Cl₂ + 2NH₄ОH ® [Hg₂NH₂]Cl + NH₄C1 + 2Н₂О

[Hg₂NH₂]Cl ® [NH₂Hg]Cl + Hg¯

Это позволяет отделить катион [Hg₂]²⁺ от катиона Ag⁺.

Хлорид серебра хорошо растворим под действием аммиака с образованием комплексной соли:

AgCl + 2NH₄OH ® [Ag (NH₃)₂]С1 + 2Н₂O

Реакции катиона Ag⁺

1. Гидроксиды натрия и калия NaOH и KOH образуют с катионом Ag⁺ бурый осадок окcида серебра Ag₂О:

AgNO₃+ КОН ® AgOH¯ + KNO₃

2AgOH ® Ag₂O¯ + H₂О

Оксид серебра (I) растворяется в растворе NH₃:

Ag₂O + 2NH₄ОH ® 2[Ag (NH₃)₂]OH + H₂О

2. Хромат калия К₂СгO₄ дает с катионом Ag⁺ осадок хромата серебра Ag₂CrO₄ кирпично-красного цвета:

K₂CrО₄ + 2AgNО₃ ® Ag₂CrО₄¯ + 2KNO₃

Условия проведения опыта:

1. В аммиачной и сильнокислой среде осадок не обра­зуется, поэтому реакцию следует проводить при рН от 6,5 до 7,5.

2. Ионы Pb²⁺, Ba²⁺ и др., образующие с CrO₄^2- осадки, мешают проведению реакции.

Опыт. Возьмите в пробирку 2 — 3 капли, раствора нитрата серебра и добавьте 3 — 4 капли дистиллирован­ной воды и 1 — 2 капли хромата калия. Обратите вни­мание на цвет осадка и проверьте его растворимость.

3. Бромид и иодид калия KBr и KI образуют с катионом Ag⁺ бледно-желтый осадок бромида серебра AgBr и желтый осадок иодида серебра AgI:

KBr + AgNO₃ = AgBr¯ + KNO₃

KI+AgNO₃= AgI¯ + KNO₃

Реакции катиона Рb²⁺

1. Щелочи КОН и NaOH образуют с катионом Рb²⁺ белый осадок Рb(ОН)₂, растворимый как в кислотах, так и в концентрированных растворах щелочей:

Рb(NО₃)₂ + 2NаОН ® Pb(OH)₂¯ + 2NaNO₃

При действии избытка щелочи образуется плюмбит натрия:

Pb(OH)₂ + 2NaOH ® Na₂PbО₂ + 2H₂О

2. Серная кислота и сульфаты осаждают катионы Рb²⁺, выпадает белый осадок PbSO₄. При нагревании сульфатов свинца с растворами едких щелочей образу­ются плюмбиты:

PbSO₄ + 4KOH ® K₂PbO₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

Кислоты азотная и соляная повышают раствори­мость сульфата свинца, так как ионы Н⁺ связываются ионами SO₄^2- с образованием аниона HSO₄^-

PbSO₄ «Pb²⁺+ SO₄^2-

HNO₃ « NO₃^- + H⁺

H⁺ + SO₄^2- « HSO₄^-

3. Хромат калия К₂СrO₄ образует малорастворимый хромат свинца желтого цвета:

Pb²⁺ + CrO₄^2- ® PbCrO₄¯

Осадок РbСгO₄ растворим в едких щелочах, но нерас­творим в уксусной кислоте.

4. Ион I^-образует с катионом Рb²⁺ желтый осадок:

Pb²⁺ +2I^- ® PbI₂¯

Эта реакция катионов Рb²⁺ позволяет открыть его в присутствии катионов всех аналитических групп.

Условия проведения опыта:

1. Реакцию проводят при рН 3-5.

2. В избытке КI осадок PbI₂ растворяется, образуя комплексное соединение K₂[PbI₄].

Опыт. Возьмите часть выпавшего осадка, прибавь­те несколько капель воды и 2 н. раствора уксусной кис­лоты и нагрейте. Осадок растворяется, но при охлаж­дении вновь образуется в виде блестящих золотистых. кристалликов.

Дифенилтиокарбазон (дитизон)

образует c солями свинца внутрикомплексное соедине­ние, окрашенное в кирпично-красный цвет. Реакция чувствительная. Предельное разбавление 1:1 250 000.

Опыт.Проделайте 1, 2, 3 и 5-ю реакции на ка­тион Рb²⁺. Для этого возьмите четыре пробирки и в каждую из них налейте по 3 — 4 капли раствора нитра­та свинца и 2 — 3 капли соответствующего реагента, пе­ремешайте. Обратите внимание на цвет и характер осадков. Проверьте растворимость их в воде и мине­ральных кислотах.

Реакции катиона [Hg₂]²⁺

Растворы солей ртути (I) содержат катионы [Hg₂]²⁺ в которых ртуть электрохимически одновалентна, так как два положительных заряда приходятся в этом ионе на два атома ртути.

1. Гидроксиды образуют с катионом [Hg₂]²⁺ черный оса­док оксида ртути (I):

Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH ® Hg₂O¯ + 2NaNO₃ + H₂O

Раствор аммиака с катионом [Hg₂]²⁺ образует хлорид димеркураммония [Hg₂NH₂]Cl

2. Хромат калия К₂СrO₄ дает с катионами [Hg₂]²⁺ красный осадок Hg₂CrO₄, нерастворимый в щелочах и в разбавленной азотной кислоте.

3. Восстановление [Hg₂]²⁺ до металлической ртути. При действии на каплю раствора соли рту­ти (I) 2 — 3 каплями свежеприготовленного раствора хлори­да олова SnCl₂ образуется белый осадок, который при стоянии темнеет вследствие восстановления ионов [Hg₂]²⁺ до металлической ртути:

Hg₂(NО₃)₂ + SnCl₂ ® Hg₂Cl₂¯ + Sn(NО₃)₂

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ ® 2Hg¯ + SnCl₂

Опыт. На медную пластинку поместите каплю рас­твора соли ртути (I) и дайте постоять. Через не­которое время на пластинке образуется серое пятно — металлическая ртуть. Смойте пластинку водой и про­трите пятно тряпочкой или фильтровальной бумагой, оно становится блестящим:

Hg₂(NО₃)₂ + Cu ® Cu(NО₃)₂ + 2Hg¯

Условия проведения опыта:

1. Медная пластинка должна быть предварительно очищена наждачной бумагой.

2. Через 2 –3 мин после нанесения раствора оксида ртути (I) на пластинку полученное серое пятно надо протереть фильтровальной бумагой.

3. Сильные окислители мешают проведению реакции.

Работа проводится в вытяжном шкафу!

Дифенилкарбазон

с катионами ртути [Hg₂]²⁺ дает соединение фиолетового или сине­го цвета.

Опыт. Поместите на предметное стекло каплю ис­следуемого раствора и прибавьте туда каплю 2%-ного раствора азотной кислоты и каплю дифенил-карбазона. Если в растворе имеются катионы [Hg₂]²⁺, то капля окрашивается в синий или фиолетовый цвет. Та­кую же окраску дают катионы двухвалентной ртути и ионы СгO₄^2-. В уксуснокислой или нейтральной среде катионы Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Сг³⁺, Со²⁺ также дают окра­шенные соединения.

Условия проведения опыта:

1. Катионы Hg²⁺ и анионы СrO₄^2- должны быть удалены.

2. В нейтральных и уксуснокислых растворах катионы Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Co²⁺ также дают окрашенные соединения