Общая характеристика катионов шестой аналитической группы кислотно-основного метода

Катионы шестой аналитической группы (Cu²⁺, Co²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Hg²⁺) характеризуются способностью к комплексообразованию. Групповым реагентом на катионы этой группы катионов является гидроксид аммония, взятый в избытке. Растворы солей меди, кобальта, никеля окрашены, кадмия и ртути – бесцветны.

Гидроксиды калия и натрия образуют с растворами, содержащими катионы Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, аморфные осадки гидроксидов, с катионами Hg²⁺ – оксид, с катионами Co²⁺ – основные соли. Все эти осадки растворимы в кислотах (HCl, HNO₃, H₂SO₄) и в избытке аммиака, кроме соединений ртути (II), которые растворяются в 25%-ном растворе аммиака лишь при добавлении солей аммония.

Образование аммиакатов ртути (II) и кобальта происходит при нагревании и добавлении к раствору хлорида аммония.

Растворы аммиакатов довольно устойчивы, за исключением аммиаката кобальта (II), который под влиянием кислорода воздуха переходит в аммиакат кобальта(III), имеющий вишнево-красный цвет. В присутствии окислителей реакция протекает мгновенно.

Сероводород из нейтральных растворов осаждает все катионы шестой группы в виде сульфатов. Сульфиды меди, ртути (II), никеля и кобальта окрашены в черный цвет. Сульфид кадмия имеет желтую окраску. В таблице 8 охарактеризованы продукты некоторых качественных реакций катионов шестой аналитической группы.

Таблица 8 - Действие некоторых реагентов на катионы шестой аналитической группы

Реагент	Продукты аналитических реакций катионов
Cu2+	Co2+	Cd2+	Ni2+	Hg2+
25%-ный раствор NH4OH (избыток)	Аммиакат меди, имеет сине-фиолетовую окраску [Cu(NH3)4]2+	Аммиакат кобальта (II) переходит в аммиакат (III) [Co(NH3)6]3+ (вишнево-красный цвет)	Аммиакат кадмия [Cd(NH3)4]2+	Аммиакат никеля [Ni(NH3)6]2+	Аммиакат ртути [Hg(NH3)4]2+
раствор NH4OH (в эквивалентном количестве)	Осадок соли, содержащей катион (CuOH)+ (соли зеленого цвета)	Розовый осадок соли, содержащей катион (CoOH)+	Образуется гидроксид кадмия Cd(OH)2	Осадок соли, содержащей катион (NiOH)+	Осадок соли, содержащей катион (NH2Hg)+
Na2S2O3	Осадок смеси CuS и S				Черный осадок HgS, не растворим в разб. HNO3
K4[Fe(CN)6] (pH < 7)	Красно-бурый осадок Cu2Fe(CN)6, растворим в аммиаке	Зеленоватый осадок Co2[Fe(CN)6]		Зеленоватый осадок Ni3[Fe(CN)6]2
Металлическое железо, медь	Железо восстанавливает Cu2+ до свободного металла				Медь восстанавливает Hg2+ до металлической ртути
Дитизон (pH = 1–2)	Внутрикомплексное соединение красно-фиолетового цвета, экстрагируемое CHCl3		Красное внутрикомплексное соединение (рН> 6,5), экстрагируемое CHCl3		Внутрикомплексное соединение оранжевого цвета, экстрагируемое CHCl3
H2S или Na2S	Черный осадок CuS	Черный осадок CoS, не растворяется в разбавленной HCl	Желтый осадок CdS, растворим в конц. HCl и HNO3	Осадок NiS, растворим в кислотах	Черный осадок HgS
Na2HPO4	Голубой осадок Cu3(PO4)2, растворяется в аммиаке и уксусной кислоте	Фиолетовый осадок Co3(PO4)2, растворяется в аммиаке и уксусной кислоте	Белый осадок Cd3(PO4)2, растворяется в аммиаке и уксусной кислоте	Зеленый осадок Ni3(PO4)2	Белый осадок HgHPO4
Диметилглиоксим	Комплексное соединение оранжево-желтого цвета	Комплексное соединение коричнево-красного цвета		В аммиачной среде ало-красный осадок, диметилглиоксимат никеля

 

Лабораторная работа № 7

Анализ смеси катионов I, II, III аналитических групп

 

Цель работы: освоить методику систематического анализа смеси катионов I, II, III по кислотно-основной классификации.

Анализ образца включает несколько стадий:осмотр образца; усреднение состава образца (для твердых образцов); отбор пробы; проведение предварительных испытаний; выполнение систематического анализа.

Предварительные испытания позволяют установить присутствие некоторых элементов, обнаружение которых затруднено при систематическом анализе.

К предварительным испытаниям относят окрашивание пламени летучими соединениями некоторых элементов. Растворимость образца в воде. Качественные реакции, которые характерны для индивидуального катиона, при этом присутствующие другие катионы не влияют на внешней эффект проводимой реакции. В таблице 9 приведены предварительные испытания на катионы.

После предварительных испытаний проводят систематический анализ. Ход анализа зависит от принятой классификации катионов. В данном методическом руководстве предлагается принять кислотно-основную классификацию катионов.

Таблица 9 - Предварительные испытания на катионы

Катион	Химическая реакция	Аналитический эффект
NH	К нескольким каплям раствора соли (к нескольким кристалликам сухой соли) прибавляют 0.5 мл 2Н раствора NaOH, смесь нагревают (1).	Выделение газа с характерным запахом
NH	К нескольким каплям полученного раствора (1) добавляют 3–5 капель реактива Несслера	Раствор окрашивается в желто-бурый цвет
[Hg2]2+	Восстановление на медной пластине	Поверхность становится зеркальной
К+	Реакция окрашивания пламени	Фиолетовая окраска
Na+	Реакция окрашивания пламени	Желтая окраска
Са2+	Реакция окрашивания пламени	Кирпично-красная окраска
Sr2+	Реакция окрашивания пламени	Карминово-красная окраска
Bа2+	Реакция окрашивания пламени	Желто-зеленая окраска