Качественные реакции катионов II аналитической группы
Реакции иона Mg2+. 1. Гидрофосфат натрия в присутствии NH4OH и NH4Cl образует с солями магния белый кристаллический осадок фосфата магния-аммония: MgCl2 + Na2HPO4 + NH4OH ¾® NH4MgPO4↓ + H2O + 2NaCl. Осадок хорошо растворим в кислотах, малорастворим в воде и практически нерастворим в 2,5%-ном растворе аммиака. Проведению реакции мешают катионы, образующие труднорастворимые фосфаты: Mn2+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Bi3+, Cr3+ и т.п. Предел обнаружения реакции составляет около 30 мкг/мл. Выполнение реакции. В пробирку поместить 2-3 капли раствора соли магния, прибавить 3-4 капли 2 М соляной кислоты, 2-3 капли раствора Na2HPO4 и каплю раствора фенолфталеина. Затем постепенно, по каплям, прибавить 2 М раствора NH4OH до появления неисчезающей розовой окраски раствора. При этом наблюдается выпадение кристаллического осадка. Реакции иона Ca2+. 2. Серная кислота и растворимые сульфаты осаждают ионы кальция только из достаточно концентрированных растворов. При этом через несколько минут образуется белый кристаллический осадок CaSO4×2H2O, заметно растворимый в воде. CaCl2 + Na2SO4 + 2H2O ¾® CaSO4×2H2O↓ + 2NaCl Предел обнаружения реакции 3 мкг/мл. Мешают ионы Sr2+, Ba2+, Pb2+. Выполнение реакции. Смешать 1 каплю раствора соли кальция и 1 каплю 2 М раствора H2SO4. Кристаллы выпадают через несколько минут. Из разбавленных растворов кристаллы выпадают в виде длинных игл. 3. Ионы кальция при взаимодействии с оксалатом аммония в нейтральной или уксуснокислой среде образуют кристаллический осадок оксалата кальция: CaCl2 + (NH4)2C2O4 ¾® CaC2O4↓ + 2NH4Cl Оксалаты бария и стронция более растворимы, однако в присутствии больших количеств Ba2+ и Sr2+ возможно выпадение этих осадков. Предел обнаружения 1 мкг. Выполнение реакции. К 1-2 каплям горячего раствора соли кальция прибавить 2-3 капли раствора оксалата аммония. Наблюдается образование белого осадка. Наиболее полное выделение происходит из горячего раствора, содержащего небольшие количества аммиака.
Реакции иона Sr2+. 4. Ион стронция при действии гипсовой воды (насыщенный раствор сульфата кальция) образует белый кристаллический осадок сульфата стронция. С помощью этой реакции можно отличить стронций от кальция. SrCl2 + CaSO4 ¾® SrSO4↓ + CaCl2 Предел обнаружения реакции 100 мкг/мл. Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли стронция прибавить 15-20 капель гипсовой воды, нагреть до кипения и выждать 5-10 минут. Наблюдается незначительное помутнение. 5. Хромат калия образует с ионами Sr2+ желтый осадок SrCrO4: SrCl2 + K2CrO4 ¾® SrCrO4↓ + 2KCl Осадок растворим в минеральных кислотах и, в отличие от BaCrO4, в кипящей уксусной киcлоте. Дихромат калия с ионами Sr2+ осадка не дает. Предел обнаружения 20 мкг. Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли стронция прибавить 2-3 капли раствора хромата калия. Образующийся осадок растворим в соляной, азотной и уксусной кислотах. Реакции иона Ba2+. 6. Серная кислота и растворимые сульфаты с ионами Ba2+ образуют белый кристаллический осадок сульфата бария BaSO4, нерастворимый в кислотах: BaCl2 + H2SO4 ¾® BaSO4↓ + 2HCl Проведению реакции мешают катионы, образующие с сульфат-ионами осадки: Ca2+, Sr2+, Pb2+, Hg2+. Предел обнаружения реакции составляет 10 мкг/мл. Он может быть понижен до 0,5 мкг/мл, если осаждение сульфата бария проводить с помощью уксуснокислого раствора сульфата свинца. Выполнение реакции. К 2-3 каплям соли бария добавить 2-3 капли серной кислоты или ее соли. Образуется белый осадок, нерастворимый в кислотах. 7. Хромат (K2CrO4) и дихромат (K2Cr2O7) калия в нейтральной и уксуснокислой среде образуют с ионами бария желтый кристаллический осадок хромата бария: BaCl2 + K2CrO4 ¾® BaCrO4↓ + 2KCl 2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O ¾® 2BaCrO4↓ + 2HCl + 2KCl Осадок хорошо растворим в минеральных кислотах и нерастворим в уксусной кислоте. Ионы Sr2+, Hg2+, Hg22+, Ag+, Bi3+ при взаимодействии с хроматом калия также дают окрашенные осадки. Предел обнаружения реакции составляет около 2 мкг/мл. Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли бария, нагретого до кипения, прибавить 3-4 капли горячего раствора реагента. Выпадает желтый осадок BaCrO4. Для достижения полноты выпадения осадка, особенно в случае использования K2Cr2O7, осаждение ведется в присутствии CH3COONa.
Реакции иона Mn2+. 8. Пероксид водорода в щелочной среде окисляет Mn2+ до оксогидроксида марганца (IV) MnO(OH)2: MnCl2 + H2O2 + 2NaOH ¾® MnO(OH)2↓ + H2O + 2NaCl Предел обнаружения 0.1 мкг/мл. Выполнение реакции. К 1 капле раствора соли Mn2+ прибавить 1 каплю 2 М NaOH, 2-3 капли 3%-ного раствора Н2О2. Выпавший вначале белый осадок быстро становится коричневым: MnO(OH)2↓ ¾® MnO2↓ + H2O 9. Пероксодисульфат аммония (NH4)2S2O8 в серно- или азотнокислой среде в присутствии катализатора (растворы солей серебра, кобальта, меди) окисляет Mn2+ до MnO4-. 2MnCl2 + 5Na2S2O8 + 8H2O ¾® 2NaMnO4 + 4HCl + 4Na2SO4 + 6H2SO4 Предел обнаружения реакции 0.1 мкг/мл. Выполнение реакции. В пробирку поместить несколько кристаллов (NH4)2S2O8, 6-8 капель 2 М раствора H2SO4 (или HNO3), 2-3 капли раствора катализатора. В нагретый почти до кипения раствор добавить 1 каплю испытуемого раствора. В присутствии марганца раствор постепенно окрашивается в малиновый цвет. Реакции иона Fe2+ 10. Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] образует с Fe2+ темно-синий осадок турнбулевой сини, при низкой концентрации образуется синий раствор. Реакция идет по уравнениям: FeCl2 + K3[Fe(CN)6] + KCl ¾® FeCl3 + K4[Fe(CN)6] 4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] ¾® Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl Различие в окраске берлинской лазури и турнбулевой сини объясняется тем, что составу осадка не полностью соответствует приведенная выше формула. В частности, в состав соединения входят ионы калия и содержание их меняется в зависимости от условий осаждения. Осадок практически нерастворим в кислотах, но разлагается щелочами. Предел обнаружения реакции 0,1 мкг/мл. Выполнение реакции. К 1 капле исследуемого раствора прибавить 1 каплю 2 М HCl и 1 каплю раствора K3[Fe(CN)6]. В присутствии Fe2+ появляется синее окрашивание. Реакции иона Fe3+. 11. Тиоцианат аммония или тиоцианат калия при взаимодействии с ионами Fe3+ образует смесь окрашенных в кроваво-красный цвет растворимых комплексов FeCNS2+, Fe(CNS)2+, …, Fe(CNS)63-. FeCl3 + 3NH4CNS ¾® Fe(CNS)3 + 3NH4Cl Реакцию следует проводить в кислой среде, чтобы предотвратить гидролиз соли железа (III). Предел обнаружения реакции 5 мкг/мл. Выполнение реакции. В пробирку поместить 1 каплю исследуемого раствора, прибавить 1 каплю 2 М раствора HNO3 и 1 каплю раствора NH4CNS. В присутствии Fe3+ появляется кроваво-красное окрашивание. Реакцию можно проводить капельным методом на бумаге. 12. Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] выделяет из кислых растворов темно-синий осадок берлинской лазури, нерастворимый в кислотах: 4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] ¾® Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12KCl Обнаружению Fe3+ данной реакцией мешают анионы F-, PO43-, C2O42-, тартраты, связывающие его в прочные комплексы, и большие количества Cu2+ и Hg2+, образующие окрашенные осадки. Очень характерным для обнаружения Fe3+ является переход тиоцианата железа (III) в берлинскую лазурь: 4Fe(CNS)3 + 3K4[Fe(CN)6] ¾® Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12KCNS. Предел обнаружения 0.5 мкг. Выполнение реакции. К 3-4 каплям анализируемого раствора прибавить 1 каплю воды, 2-3 капли H2SO4 (1:3) и 3-4 капли раствора NH4CNS. Затем к полученному раствору прибавить 3-4 капли раствора K4[Fe(CN)6]. Переход кроваво-красной или розовой окраски тиоцианата железа в синюю, обусловленную образованием берлинской лазури, указывает на присутствие Fe3+.
Реакции иона Cr3+. 13. Пероксид водорода (или пероксид натрия Na2O2) в щелочной среде окисляет Cr3+ до CrO42-: 2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4NaOH ¾® 2Na2CrO4 + 8H2O Предел обнаружения 10 мкг. Выполнение реакции. В пробирку поместить 2-3 капли раствора хрома, 2-3 капли раствора NaOH (2 М), 3-5 капель 3%-ного раствора пероксида водорода и нагреть до прекращения выделения пузырьков кислорода. Раствор окрашивается в желтый цвет. Мешают определению окрашенные ионы, маскирующие окраску хромат-иона.
Реакции иона Bi3+. 14. Соли висмута легко гидролизуются с выделением осадка основных солей, растворимых в разбавленных кислотах. Эта реакция лучше удается с хлоридом висмута. BiCl3 + H2O ¾® BiOCl↓ + 2HCl Предел обнаружения 20 мкг/мл. Выполнение реакции. При разбавлении раствора Bi3+ водой выпадает белый осадок оксохлорида висмута BiOCl. 15. Хлорид олова (II) в щелочной среде восстанавливает висмут (III) до металлического висмута (осадок черного цвета): SnCl2 + 4NaOH ¾® Na2[Sn(OH)4] + 2NaCl 2Bi(OH)3 + 3Na2[Sn(OH)4] ¾® 2Bi¯ + 3Na2[Sn(OH)6] Предел обнаружения 1 мкг. Выполнение реакции. а) Приготовить раствор станнита. К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы олова (II), прибавляют по каплям 30%-ный раствор NaOH до образования осадка гидроксида олова (II) и последующего его растворения. б) В отдельной пробирке получить осадок гидроксида висмута прибавлением 2-3 капель щелочи к 2-3 каплям раствора соли висмута. К гидроксиду висмута прилить щелочной раствор станнита. Осадок чернеет.
Реакции иона Al3+. 16. Ализариновый красный с ионами алюминия (III) в щелочной среде образует малорастворимое внутрикомплексное соединение ярко-красного цвета, нерастворимое в уксусной кислоте:
Ионы Fe3+, Bi3+, MoO42-, TiIV мешают этой реакции, т.к. дают окрашенные осадки. Предел обнаружения определения 0,1 мкг/мл. Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли алюминия прибавить по каплям 2 М раствор щелочи до щелочной реакции. К раствору прибавить 1-3 капли 0,2%-ного спиртового раствора ализарина (раствор окрашивается в фиолетовый цвет), затем по каплям 2 М раствор уксусной кислоты до исчезновения фиолетовой окраски. В присутствии большого количества Al3+ выпадает красный осадок.
|
