Пятая аналитическая группа катионов
Fe2+, Fe3+, Mn2+, Bi3+, Mg2+ Общеаналитические реакции катионов V группы Едкие щелочи и раствор аммиака осаждают из растворов солей железа, марганца, магния и висмута соответствующие им гидроксиды:
FeСl2 + 2 КОН ® Fe(OH)2¯ + 2 КС1 Fe2 + 2 OH- ® Fe(OH)2¯ FeCl2 + 2 NH4OH ® Fe(OH)2 ¯ +2 NH4C1 Fe2+ + 2 NH4OH ® Fe(OH)2 ¯ +2 NH4+
Гидроокись железа (II) зеленоватого цвета, на воздухе очень быстро окисляется до железа (III) гидроксида, вследствие чего его окраска постепенно переходит в бурую:
4 Fe(OH)2 + O2 + 2 Н2O ® 4 Fe(OH)3 FeCL3 + 3 КОН ® Fe(OH)3 ¯ + 3 КС1 Fe3+ + 3 ОН- ® Fe(OH)3 ¯ Реакции обнаружения катионов железа (III) Аммония роданид NH4CNS или калия KCNS с катионами Fе3+ образует железа (III) роданид, обладающий интенсивной кроваво-красной окраской: FeCI3 + 3 NH4CNS ↔ Fe(CNS)3 + 3 NH4C1 Fe3+ + 3 CNS- ↔ Fe(CNS)3
Этой реакцией Fe3+ может быть обнаружен в присутствии любых катионов. Реакции обнаружения катионов железа (II) Калия гексацианоферрат железа (III) K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль) образует с катионами Fe2+ осадок турнбулевой сини:
3 FeCl2 + 2 K3[Fe(CN)6] ® Fe3[Fe(CN)6]2 ¯ + 6 КС1 3Fe2+ + 2 [Fe(CN)6]3- ® Fe3[Fe(CN)6]2 ¯
Обнаружению катионов Fe2+ и Fe3+ двумя последними реакциями мешают Mn2+, Bi3+, Hg2+, Cu2+, Co2+, Ni2+. Предельная открываемая концентрация катионов железа этими реактивами равна 30 мг/л.
Реакции обнаружения катионов марганца (Мn2+) Наиболее характерной реакцией на Мn2+, дающей возможность обнаруживать его следы даже в присутствии смеси катионов всех аналитических групп, является реакция окисления до перманганат-иона МnO4-, обладающего интенсивной малиновой окраской. Для этого применяются различные окислители (PbO2, NаВiO3, (NH4)2S2O8 и другие), окислительный потенциал которых выше 1,52 В. Окисление Мn2+ натрия висмутатом протекает по уравнению:
2MnSO4+5NaBiO3+16HNO3 ®2НМnO4+5Вi(NО3)3+NaNO3+ 2Na2SO4 + 7H2O
2 ВiO3 + 6 Н+ + 2 е ® Bi3+ + 3 H2O 5
2 Mn2+ + 5 ВiO3- + 16 Н+ ® 2 МnO4- + 5 Bi3+ + 7 H2O + 2 Н+ Выполнение опыта: в пробирку кладут небольшое количество (взятое на кончике шпателя) порошка NaBiO3, приливают 5-6 капель 2 н HNO3 и 1-2 капли исследуемого раствора. При наличии в растворе катионов Mn2+ жидкость окрашивается в малиновый цвет. Реакции обнаружения катионов висмута ( Bi3+) Реакция Bi3+ с калия иодидом:
Вi(NО3)3 + 3 KI ® ВiI3¯ + 3 KNO3 Bi3+ + 3 I- ® ВiI3¯ ВiI3 + KI ® K[BiI4] или ВiI3 + I- ® [BiI4]-
При взаимодействии солей висмута (III) с небольшим количеством раствора KI выпадает черный осадок, растворяющийся в избытке реагента. Образующаяся комплексная соль окрашивает раствор в оранжево-желтый цвет. Предельная открываемая концентрация Bi3+ этой реакцией равна 50 мг/л. Обнаружению висмута (III) мешают катионы Fe3+, Ag+, Рb2+, Сu2+ и др.
Реакции обнаружения катионов магния (Mg2+) Образование магния-аммония-фосфата Mg NH4PO4. К раствору соли магния приливают NH4OH до образования осадка магния гидроксида: MgCl2 + 2 NH4OH ® Mg(OH)2 ¯ + 2 NH4C1 Mg2+ + 2 NH4OH ® Mg(OH)2 ¯ + 2 NH4
Затем сюда же приливают раствор NH4C1 до полного растворения полученного магния гидроксида:
Mg(OH)2 + 2 NH4C1 ® MgCl2 + 2 NH4OH Mg(OH)2 + 2 NH4+ ® Mg2+ + 2 NH4OH
К полученному аммонийному раствору магниевой соли по каплям приливают разбавленный раствор Na2HPO4. При этом из раствора выпадают мелкие белые кристаллы MgNH4PO4:
MgCl2 + Na2HPO4 + NH4OH ® MgNH4PO4 ¯ + 2 NaCI + Н2O Mg2+ + НРO42- + NH4OH ® MgNH4PO4 ¯ + Н2O
Предельная открываемая концентрация катионов этой реакцией равна 1,2 мг/л.
|
Mn2+ + 4 H2O - 5 e ® MnO4- + 8 H+ 2
