Частные реакции катионов пятой аналитической группыРеакции обнаружения катиона железа Fe2+ 1. Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] окисляет Fe2+ в Fe3+:
Fe2+ + [Fe(CN)6]3- → Fe3+ + [Fe(CN)6]4-.
Образовавшиеся ионы Fe3+ образуют с анионами гексацианоферрата (II) новый комплексный анион:
Fe3+ + К+ + [Fe(CN)6]4- → KFe3+ [Fe2+(CN)6]↓.
Соединение KFe3+[Fe2+(CN)6] носит название турнбулевой сини из-за темно-синего цвета. Реакция проводится в кислой среде для подавления гидролиза солей железа. Осадок разлагается щелочами. Реакция является самой чувствительной на ионы Fe2+ и фармакопейной. 2. Сульфид аммония (NH4)2S или сульфид натрия образуют с солями железа (II) черный осадок сульфида железа (II):
Fe2+ + S2- = FeS↓.
Осадок растворим в разведенных минеральных кислотах. Реакция является фармакопейной. 3. Действие окислителей. Ионы железа Fe2+ - довольно сильные восстановители и способны окисляться под действием ряда окислителей, таких, как пероксид водорода, дихромат калия, перманганат калия в кислой среде. Например, взаимодействие сульфата железа (II) с перманганатом калия заканчивается обесцвечиванием раствора перманганата вследствие образования бесцветных ионов марганца Мn2+:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + K2 SO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8Н2О
В щелочной среде окисление ионов железа (II) в растворе может быть осуществлено с помощью пероксида водорода:
2FeSO4 + Н2О2 + 4КОН = 2K2SO4 + 2Fe(OH)3↓; 2Fe2+ + 4ОН- + Н2О2 = 2Fe(OH)3↓. Реакции обнаружения катиона железа Fe3+ 1. Роданид калия KSCN образует с раствором соли железа (III) в слабокислой среде ряд комплексных ионов кроваво-красного цвета различного состава, в зависимости от концентрации реагента. В упрощенном виде уравнение реакции записывается следующим образом:
FeCl3 + 3KSCN ↔ Fe(SCN)3 + 3KCl; Fe3+ + 3SCN- ↔ Fe(SCN)3.
Реакция обратима, но добавление избытка реагента усиливает окраску. Это одна из самых характерных и чувствительных реакций на ионы Fe3+. 2. Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] образует с растворами солей Fe3+ темно-синий осадок гексацианоферрата (II) железа (III) (берлинскую лазурь), который, по данным рентгеноструктурного анализа, идентичен турнбулевой сини:
FeCl3 + K4[Fe(CN)6] → KFe[Fe(CN)6]↓ + 3KCl; Fe3+ +K+ + [Fe(CN)6]4- → KFe[Fe(CN)6] ↓.
Реакция специфична для иона железа Fe3+.
3. Сульфид аммония (NH4)2S дает с солями Fe3+ черный осадок сульфида железа (III):
2FeCl3 + 3(NH4)2S = Fe2S3l + 6NH4C1.
При растворении сульфида железа (III) в разбавленных хлороводородной и серной кислотах ион железа Fe3+ восстанавливается до Fe2+ выделяющимся сероводородом и образуется сера:
Fe2S3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2S; 2FeCl3 + H2S = 2HCl + S + 2FeCl2.
4. Йодид калия или натрия окисляется солями железа (III) в кислой среде до свободного йода:
2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + 2КСl + I2.
Реакцию проводят на фильтровальной бумаге. Выделяющийся йод дает с крахмалом темно-синее пятно. Реакции обнаружения катиона марганца Мn2+ 1. Пероксид водорода Н2О2 в щелочной среде быстро окисляет соли марганца (II) до бурого осадка оксида-гидроксида марганца (IV) МnО(ОН)2:
MnSO4 + Н2О2 + 2NaOH = MnO(OH)2↓ + Na2SO4 + Н2О; Мn2+ + 2ОН- + Н2О2 = МnO(OН)2↓ + Н2О.
Осадок МnО(ОН)2 не растворяется в разбавленной серной кислоте в отличие от гидроксида марганца (II). 2. Персульфат аммония (NH4)2S2O8 в присутствии AgNO3 (катализатор) и при нагревании окисляет Мn2+ до МnО4. Раствор становится фиолетовым, а при малой концентрации ионов марганца (II) - малиновым:
2MnSO4 + 5(NH4)2S2O8 + 8Н2О = 2НМnО4 + 5(NH4)2SO4 + 7H2SO4.
Для проведения реакции применяют свежеприготовленный раствор персульфата аммония с массовой долей его 50 %, подкисленный азотной кислотой и с добавлением нескольких капель раствора нитрата серебра. Раствор сильно нагревают, но не до кипения. Затем в него погружают стеклянную палочку, предварительно смоченную исследуемым раствором, нагревают еще 1-2 мин до 50 °С. Вместо раствора можно использовать 2—3 кристаллика персульфата аммония. 3. Сульфид аммония (NH4)2S или сульфид натрия Na2S образуют с растворами солей марганца (II) сульфид марганца MnS телесного цвета:
MnCl2 + (NH4)2S = MnS↓ + 2NH4Cl; Mn2+ + S2- = MnS↓.
Сульфид марганца (II) растворим в разбавленных минеральных кислотах и в уксусной кислоте. Реакции обнаружения катиона магния Mg2+ 1. Гидроксид аммония NH4OH образует с растворами солей магния белый осадок гидроксида магния:
MgCl2 + 2NH4OH ↔ Mg(OH)2 + 2NH4Cl; Mg2++ 2NH4OH ↔ Mg(OH)2 + 2NH+4
В присутствии солей аммония гидроксид аммония NH4OH не дает осадка с ионами магния Mg2+. Это объясняется тем, что гидроксид магния растворяется в избытке аммонийных солей:
Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH4OH.
2. Гидрофосфат натрия Na2HPO4 в присутствии NH4OH и NH4Cl осаждает из растворов солей магния белый кристаллический осадок магний-аммоний фосфата:
MgCl2 + Na2HPO4 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2NaCl + H2O; Mg2+ + NH4OH + HPO2-4 = MgNH4PO4 + H2O.
Присутствие в растворе NH4Cl необходимо для того, чтобы при действии NH4OH не образовался осадок Mg(OH)2. При большом избытке хлорида аммония происходит растворение магний-аммоний фосфата. Выпадение осадка можно ускорить трением стеклянной палочки о стенки пробирки. Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно. В таких случаях рекомендуется выждать некоторое время. В отсутствие гидроксида аммония ион магния Mg2+ дает с гидрофосфатом натрия белый аморфный осадок MgHPO4. Эта реакция является фармакопейной. Проведению реакции мешают катионы пятой группы, катионы Са2+, Sr2+, Ba2+ и другие катионы. 3. 8-оксихинолин в аммиачной среде (рН 9, 5-12, 7) образует с ионами магния Mg2+ зеленовато-желтый кристаллический осадок оксихинолята магния:
2HC9H6NO + MgCl2 = Mg(C9H6NO)2↓ + 2НСl.
|
