3.5.5.Пятая группа катионов
К пятой аналитической группе относятся катионы: Cu2+, Cd2+, Co2+, Ni2+, Hg2+. Их гидроксиды растворимы в избытке раствора аммиака с образованием соответствующих аммиачных комплексов. Хлориды, нитраты и сульфаты катионов V группы хорошо растворимы в воде. Для них характерно образование труднорастворимых сульфидов и фосфатов. Соли катионов этой группы подвержены гидролизу. В водных растворах соли меди (II) окрашены в голубой цвет, никеля – в зеленый, кобальта – в розовый. Катионы V группы склонны к образованию комплексов.
Реакции ионов меди
1. Реакция с NH3∙H2O. Раствор аммиака при медленном добавлении к раствору соли меди(II) сначала осаждает основную соль меди зеленовато-голубоватого цвета, которая затем растворяется в избытке реактива с образованием комплексного иона тетрамминмеди(II), который обусловливает интенсивную синюю окраску:
Cu(NO3)2 + 2NH4OH = (CuOH)2(NO3)2↓ + 2NH4NO3
(CuOH)2(NO3)2↓ + 6NH4OH + 2NH4NO3 = 2[Cu(NH3)4](NO3)2 + 8Н2O.
Ион тетрамминмеди(II) разрушается под действием кислот, вследствие чего синяя окраска переходит в голубую. Предел обнаружения меди – 40 мкг.
Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы меди (II), добавляют 10-15 капель концентрированного раствора аммиака и центрифугтруют пробирку. Появление интенсивно-синей окраски раствора указывает на присутствие меди.
2. Реакция с гексацианоферратом(II) калия. Катионы меди(II) в нейтральной и слабокислой среде при взаимодействии с комплексным ионом [Fe(CN)6]4– образуют красно-бурый осадок:
2CuSO4 +K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6]↓ + 2K2SO4 .
При малых концентрациях ионов Cu2+ осадок не образуется, но раствор окрашивается в розовый цвет. Реакция солей меди(II) с гексацианоферратом(II) калия является более чувствительной, чем реакция образования аммиачного комплекса меди. Предел обнаружения – 10 мкг. Мешают ионы Fe(III), Ni(II), Co(II), образующие с реагентом цветные осадки. Поэтому их предварительно отделяют или связывают в устойчивые растворимые комплексные соединения.
3. Реакция с металлами-восстановителями (Al, Zn, Fe). Алюминий, цинк, железо и другие металлы, нормальные окислительно-восстановительные потенциалы которых меньше потенциала пары Cu2+/Cu (0,34 В), восстанавливают ионы меди (II) до металла. Например, если раствор, содержащий катионы Cu2+, подкислить серной кислотой и поместить каплю на металлическую цинковую пластинку, то через некоторое время пластинка покроется красноватым налетом металлической меди:
Cu2+ + Zn0 → Cu0 + Zn2+ .
Выполнение реакции капельным методом. На хорошо очищенную алюминиевую, цинковую или железную пластинку наносят каплю подкисленного серной кислотой раствора, содержащего ионы Cu2+. Через несколько минут под каплей образуется красноватое пятно металлической меди.
4. Реакция с глицерином. Глицерин в сильно щелочной среде с ионами Cu2+, образует не осаждаемый щелочами, растворимый в воде глицерат меди, имеющий ярко-синий цвет:
Глицерин
Глицерат меди
Выполнение реакции. К 1-2 каплям раствора, содержащего ионы меди (II), добавляют 2-4 капли раствора 4 М щелочи (NaOH или KOH) и 1-2 капли глицерина. Окрашивание раствора в интенсивно-синий цвет указывает на присутствие меди.