
- •Головне видавництво видавничого об'єднання «вища школа»
- •Передмова
- •Предмет аналітичної хімії
- •Сучасні завдання аналітичної хімії
- •Методи аналітичної хімії
- •§ 1. Закон діючих мас
- •§ 2. Теорія електролітичної дисоціації
- •§ 3. Концентрація водневих іонів води. Поняття про рН
- •§ 4. Концентрація водневих іонів розчинів кислот і основ
- •§ 5. Гідроліз. Концентрація водневих іонів розчинів солей
- •§ 6. Буферні розчини
- •§ 7. Графічний метод обчислення рН розчину
- •§ 9. Добуток розчинності
- •§ 10. Вплив однойменних іонів на розчинність осадів
- •§ 11. Розчинність осадів у кислотах
- •§ 12. Розчинність осадів при утворенні комплексів
- •§ 13. Осади кристалічні і неявнокристалічні (аморфні)
- •§ 14. Колоїдні розчини
- •Розділ 3. Комплексні сполуки
- •§ 15. Загальні положення
- •§ 16. Комплексні сполуки з неорганічними лігандами
- •§ 17. Комплексні сполуки з органічними лігандами
- •§ 18. Застосування комплексних сполук в аналізі
- •§ 19. Органічні реактиви
- •Розділ 4. Реакції окислення-відновлення
- •§ 20. Загальна характеристика
- •§ 21. Окислювально-відновний потенціал
- •§ 22. Властивості окислювально-відновного потенціалу. Рівняння Нернста
- •§ 23. Окислювальний потенціал і напрям реакцій окислення-відновлення
- •§ 24. Індуктивні реакції окислення-відновлення
- •§ 25. Хроматографічний аналіз. Іонообмінники
- •§ 26. Екстракція. Інші методи розділення
- •§ 27. Аналіз у розчині та сухий метод аналізу
- •§ 28. Макро-, мікро- і напівмікроаналіз. Краплинний, безстружковий і мікрокристалоскопічний методи аналізу
- •§ 29. Чутливість і специфічність реакцій
- •§ Зо. Хімічні реактиви
- •§ 31. Концентрація розчинів
- •§ 32. Техніка роботи в лабораторії якісного аналізу
- •§ 33. Дробний і систематичний методи якісного аналізу
- •§ 34. Класифікація катіонів на аналітичні групи
- •Розділ 7. І аналітична група катіонів
- •§ 35. Загальна характеристика групи
- •§ 36. Натрій
- •§ 38. Амоній
- •§ 39. Магній
- •§ 40. Аналіз суміші катіонів і аналітичної групи
- •Розділ 8. II аналітична група катіонів § 41. Загальна характеристика групи
- •§ 43. Стронцій
- •§ 44. Кальцій
- •§ 45. Аналіз суміші катіонів і і II аналітичних груп
- •Розділ 9. Ill аналітична група катіонів § 46. Загальна характеристика групи
- •§ 47. Алюміній
- •§ 48. Хром
- •§ 50. Марганець
- •§ 51. Цинк
- •§ 52. Кобальт
- •§ 53. Нікель
- •§ 54. Аналіз суміші катіонів III аналітичної групи
- •§ 56. Аналіз суміші катіонів III, II і і аналітичних груп, що містить фосфат-іони
- •Розділ 10. IV аналітична група катіонів
- •§ 57. Загальна характеристика групи
- •Підгрупа срібла
- •§ 59. Свинець
- •§ 60. Ртуть (і)
- •§ 61. Аналіз суміші катіонів підгрупи срібла
- •IV аналітичної групи
- •Підгрупа міді
- •§ 62. Ртуть (II)
- •§ 64. Кадмій
- •§ 65. Вісмут
- •§ 66. Аналіз суміші катіонів IV—і аналітичних груп
- •Розділ 11. V аналітична група катіонів § 67. Загальна характеристика групи
- •§ 69. Сурма
- •§ 70. Олово
- •§ 71. Аналіз суміші катіонів IV і V аналітичних груп
- •Розділ 12. Аналіз рідкісних елементів § 72. Загальна характеристика
- •§ 73. Титан
- •§ 74. Ванадій
- •§ 75. Молібден
- •§ 76. Вольфрам
- •§ 78. Безсірководневі методи якісного аналізу катіонів
- •Розділ 13. Аналіз аніонів § 79. Класифікація аніонів
- •І група аніонів
- •§ 86. Кремнієва кислота і реакції силікат-іонів SiO|—
- •II група аніонів
- •§ 91. Йодистоводнева кислота і реакції йодид-іонів і
- •§ 92. Сірководнева кислота і реакції сульфід-іонів s2-
- •Ill група аніонів
- •§ 94. Азотна кислота і реакції нітрат-іонів імог
- •§ 95. Азотиста кислота і реакції нітрит-іонів n02
- •§ 96. Оцтова кислота і реакції ацетат-іонів сн3соо
- •§ 97. Хлорнувата кислота і реакції гіпохлорат-іонів сюг
- •§ 98. Аналіз суміші аніонів і—III аналітичних груп
- •§ 100. Розчинення речовини і виявлення катіонів
- •§ 101. Виявлення аніонів
- •§ 102. Аналіз металів і сплавів
- •§ 103. Предмет і значення кількісного аналізу
- •§ 104. Визначення основних компонентів і визначення домішок
- •§ 105. Класифікація хімічних методів кількісного аналізу
- •І. Гравіметричий аналіз1
- •§ 106. Суть методу
- •§ 107. Вимоги до осадів у гравіметричному аналізі
- •§ 108. Співосадження
- •§ 109. Умови осадження
- •§ 110. Відокремлення осаду від маточного розчину
- •§ 111. Переведення осаду у вагову форму
- •§ 112. Принцип дії аналітичних терезів
- •§ 113. Правила користування аналітичними терезами і зважування на них
- •Розділ 18. Приклади гравіметричних визначень
- •§ 114. Розрахунки у гравіметричному аналізі
- •0,3115 Г становить 100%;
- •0,5025 Г становить 100%; 0,0874 г » х%,
- •§ 115. Визначення заліза у вигляді оксиду
- •§ 116. Визначення сульфатів у вигляді сульфату барію
- •§ 117. Розділення і визначення кальцію і магнію
- •§ 118. Визначення нікелю в сталях
- •II. Титриметричний аналіз Розділ 19. Загальні положення титриметричного аналізу
- •§ 119. Суть методу
- •§ 120. Концентрація розчинів і розрахунки в титриметричному аналізі
- •§ 121. Приготування робочих розчинів
- •§ 122. Методи непрямого титрування
- •§ 123. Точка еквівалентності
- •§ 124. Установлення точки еквівалентності за допомогою індикаторів
- •§ 125. Мірний посуд
- •§ 126. Перевірка мірного посуду
- •§ 127. Титрування кислотами та основами
- •§ 128. Індикатори методу кислотно-основного титрування (методу нейтралізації)
- •§ 129. Вибір індикаторів при титруванні кислотами та основами
- •§ 130. Криві титрування
- •§ 131. Помилки титрування
- •2NaHc03 ї± н20 -f- c02 -f Na2c03.
- •§ 132. Робочі розчини методу кислотно-основного титрування
- •§ 133. Приклади застосування методу кислотно-основного титрування (методу нейтралізації)
- •§ 134. Криві титрування
- •§ 135. Індикатори методів окислення-відновлення
- •§ 136. Еквівалент у реакціях окислення-відновлення
- •Розділ 22. Перманганатометрія
- •§ 137. Загальна характеристика методу. Приготування робочого розчину перманганату калію
- •§ 138. Визначення заліза
- •§ 139. Визначення пероксиду водню
- •§ 140. Визначення нітритів
- •Розділ 23. Йодометрія
- •§ 141. Загальна характеристика методу
- •§ 142. Приготування робочих титрованих розчинів
- •§ 143. Йодометричне визначення міді
- •§ 144. Йодометричне визначення активного хлору в хлорному вапні
- •B/r. WNa,s203l/NaliS!03јCl " 10°
- •§ 145. Йодометричне визначення сірки
- •Розділ 24. Метод осадження § 146. Загальна характеристика методу
- •§ 147. Індикатори
- •§ 148. Помилки титрування в методі осадження
- •§ 149. Робочі розчини і вихідні речовини методу осадження
- •§ 150. Визначення галогенід-іонів
- •Розділ 25. Методи комплексоутворення
- •§ 151. Загальні положення методів комплексоутворення
- •§ 152. Меркуриметричне визначення хлоридів
- •§ 153. Комплексонометричне визначення твердості води
- •III. Спектрофотометричний і колориметричний методи аналізу Розділ 26. Загальні положення
- •§ 154. Суть методів
- •§ 155. Загальні умови колориметричного визначення
- •§ 156. Закон Бугера—Ламберта—Бера
- •§ 157. Методи вимірювання інтенсивності забарвлення
- •§ 159. Визначення міді в грунтах
- •§ 160. Загальні положення
- •§ 161. Наближене визначення рН
- •§ 162. Безбуферні методи визначення рН
- •§ 163. Буферний метод визначення рН
- •IV. Аналіз різних матеріалів Розділ 29. Аналіз продуктів харчування § 164. Визначення кислотності хліба і молока
- •§ 165. Аналіз грунту і води
- •§ 166. Визначення оксидів кальцію і магнію в доломіті
- •Розділ 31. Аналіз добрив
- •§ 167. Визначення фосфору в суперфосфаті
- •§ 168. Визначення калію в калійних добривах
- •§ 169. Визначення азоту в аміачних добривах
- •Додатки
- •Кислоти
- •Густина розчинів їдких калі і натру
§ 52. Кобальт
Природні сполуки. Кобальт у самородному стані є в метеоритах. Найважливіші кобальтові мінерали — шмальтин CoAs2, кобальтовий блиск CoAsS і еритрин Соя (As04)2 • 8Н20.
Властивості. Кобальт — метал сталево-сірого кольору. Густина його 8,5х X Ю3 кг/м3, температура плавлення 1490° С. Вій ковкий, витягується у дріт. У дуже подрібненому стані кобальт застосовується як каталізатор при гідрогенізації жирів. Подібно до заліза кобальт має магнітні властивості, які зникають при нагріванні. Кобальт повільно розчиняється в гарячих НС1 і H;iS04 і легко розчиняється в HN03.
186
У сполуках кобальт буває дво-, три- і чотиривалентний. Відомі такі оксид" кобальту: СоО — сіро-іеісного кольору, Со203—темно-коричневого кольору, Со02 — чорного кольору. Усі ці оксиди при розчиненні в соляній кислоті утворюють солі кобальту (II).
Гідратовані іони кобальту (II) — [Co (H20)fi]2+ — рожевого кольору. Кристалічні сполуки кобальту (II) — рожевого кольору, а безводні —синього або зеленого кольору.
З розчинних солей кобальту найважливіші СоСІ2 • 6НХ>, Co (N03)2 X X 6Н20 і CoS04. Кобальт утворює багато різних комплексних сполук.
Реакції іонів кобальту. Сульфід амонію (NH4)2S з іонами Со2+утвопює чорний осад сульфіду кобальту CoS. Наприклад:
CoS04 + (NH4)2 S = CoS + (NH4)2 S04.
Свіжоосаджєний сульфід кобальту розчиняється в розведених кислотах, але при стоянні він переходить у сульфід другої модифікації, який розчиняється в них тільки в присутності окислювачів. Сульфід кобальту переходить у колоїдний стан; при нагріванні в присутності амонійних солей колоїдний CoS легко коагулює.
їдкі луги NaOH і КОН утворюють з іонами Со2+ синій осад основної солі:
СоС12 + NaOH = CoOHCl + NaCI.
При дальшому добавлянні лугу і нагріванні утворюється осад гідроксиду кобальту (II) рожевого кольору:
CoOHCl + NaOH = Co (OH)2 -f- NaCI.
Осад Co (OH)2 на повітрі поступово окислюється й перетворюється в темно-бурий гідроксид кобальту (III):
4Со (ОН), + 02 + 2Н20 = 4Со (ОН),.
При дії на розчин солі кобальту лугом і пероксидом водню відразу випадає темно-бурий осад Co (OH)3. Реакція відбувається за рівнянням:
2СоС12 + 4NaOH + Н202 = 2Со (ОН)3 + 4NaCI. Аміак NH4OH з іонами Со2+ також утворює синій осад основної солі, який розчиняється в надлишку NH4OH. При розчиненні його утворюється аміачно-комплексна сполука брудно-жовтого кольору:
CoOHCl + 7NH4OH = [Co (NH8)e] (OH)2 + NH4C1 + 6H20. При стоянні на повітрі розчин цієї комплексної сполуки поступово червоніє внаслідок окислення і утворення аміачного комплексу кобальту
(Ш):
4 [Co (NH„)e] (OH)2 + 02 + 2Н20 -* 4 [Co (NH„)e] (OH)8.
Карбонати лужних металів з іонами Со2+ утворюють червонуватий осад основних солей кобальту змінного складу. Осад розчиняється в розведених кислотах, карбонаті амонію і аміаку.
Гідрофосфат натрію Na2HP04 з іонами Со2+ утворює фіолетовий осад фосфату кобальту, який розчиняється в оцтовій і мінеральних кислотах.
187
Гексаціано-(ІІ)ферат калію К4 [Fe (CN)e] осаджує іони Со2+ у вигляді зеленуватого осаду гексаціано-(І1)ферату кобальту CoJFe (CN)e].
Гексаціано-( J11 )ферат калію Кя [Fe (CN)e| утворює з іонами Со2+ бурувато-червоний осад гексаціано-(ІІІ)ферату кобальту Со:і [Fe (CN„)]2.
Роданід амонію NH4SCN (або KSCN) утворює з іонами Со2+ забарвлену в синій колір комплексну сполуку (NH4)2 [Co (SCN)J:
СоС1г + 4NH4SCN = (NH4)2 [Co (SCN)J + 2NH4CI.
Цей комплекс стійкий у присутності ацетону. Він легко екстрагується з водного розчину аміловим спиртом або сумішшю його з ефіром. У водному
розчині комплексні іони [Co (SCN)J2-" дисоціюють на іони Со2+ і SCN~.
Цій реакції заважають іони Fe3+, які утворюють з NH4SCN комплексну сполуку червоного кольору, що так само екстрагується і маскує забарвлення, що його дає роданідний комплекс кобальту. В таких випадках іони Fe3+ зв'язують, добавляючи до розчину фторид амонію або пірофосфат лужного металу. Останні утворюють з іонами Fe3+ досить стійкі комплекси, які не взаємодіють з роданідом.
Рис. 24. Кристали роданомеркуріа-
ту кобальту і цинку (збільшено в
90 раз).
Виконання реакції. У пробірку вносять 2—3 краплини досліджуваного розчину, добавляють 2—3 кристалика сухої солі або 3—5 краплин насиченого розчину NH4SCN (або KSCN), 1—2 кристалики NaF, 6—10 краплин суміші (1 : 1) амілового спирту й ефіру і все це збовтують. У присутності кобальту неводний шар після відстоювання забарвлюється в синій колір.
Цю реакцію можна виконати й іншим способом. У пробірку до 2—3 краплин досліджуваного розчину добавляють 1 мл насиченого розчину роданіду амонію (або калію) в ацетоні. У присутності кобальту весь розчин забарвлюється в синій колір.
Краплинний метод. До 1—2 краплин досліджуваного розчину на фарфоровій пластинці добавляють 1—2 кристалики NaF, 1—2 кристалики NH4SCN (або KSCN), 5 краплин насиченого розчину NH4SCN в ацетоні. Суміш перемішують. У присутності кобальту з'являється синє забарвлення. Тетрародано-(ІІ)меркурат амонію (NH4)2 [Hg (SCN)J x з іонами Со2+ утворює синій осад Co [Hg (SCN)J. У присутності іонів Zn2+випадає осад блакитного кольору, який відповідає формулі
Co [Hg (SCN)4] ■ Zn [Hg (SCN)4].
188
1 Спосіб приготування тетрародано-(П)меркурат амонію див. иа с. 185.
Виконання р є а к ц і ї. У пробірку вносять 1—2 краплини слаб-кокнслого досліджуваного розчину, добавляють краплю розчину солі цинку, 2—3 краплі розчину (NH4)2 [Hg (SCN)41 і збовтують суміш. У присутності кобальту випадає блакитний осад.
Цю реакцію можна виконати мікрокристалоскопічним методом. Для цього на предметне скло вміщують краплю досліджуваного слабкокислого розчину, краплю розчину солі цинку і краплю розчину (NH4)2 [Hg (SCN)4]. У присутності кобальту утворюються блакитні кристали (рис. 24).
Нітрит калію KN02 при дії на підкислений оцтовою кислотою розчин солі кобальту (II) окислює його в кобальт (III). При цьому утворюється жовтий кристалічний осад гексанітрокобальтіату (III) калію К3 [Co (N02)e] x X ЗНаО. Реакції відбуваються за такими рівняннями:
Со2+ —е = Со3+; (1)
NO J" + 2СН3СООН + є = N0 + 2СН3СОО- + Н20; (2)
Со+2 + N0^- + 2СН3СООН = Со3+ + N0 + 2СН3СОО~ + Н20; (3)
Со3+ + 6N0^ + ЗК+ = К3 [Co (N02)e]; (4)
Со2+ + 7N0^ + ЗК+ + 2СН3СООН = К3 [Co (N02)e] + NO + 2СН3СОО- + Н20. (5)
У молекулярній формі
СоС12 + 7KN02 + 2СН3СООН = К3 [Co (NOg)el + NO + 2КС1 + 2СН3СООК + Н20. (6)
; 3 розведених розчинів солей кобальту осад К3 [Co (N02)e] утворюється
швидше, якщо розчин нагріти і дати йому постояти протягом якогось часу.
Виконання реакції. У пробірку вносять 2—3 краплини досліджуваного розчину, добавляють 5—8 краплин 10%-го розчину KN02, або суміші NaN02 і KC1, 3—5 краплин 2 н. розчину оцтової кислоти і суміш збовтують. У присутності кобальту випадає жовтий кристалічний осад.
Реактив Ільїнського — а-нітрозо-|3-нафтол г окислює кобальт (II) в кобальт (III) і з останнім утворює червоно-бурий осад (великий за об'ємом) внутрішньокомплексної солі (C10H6NOO)3Co. Осад не розчиняється в мінеральних кислотах.
Аналогічні реакції дають з реактивом іони Fe3+, Cu2+, Hg2+, але осади цих іонів розчиняються в мінеральних кислотах.
Виконання реакції. У пробірку вносять 2—3 краплини досліджуваного розчину, З—4 краплини 6 н. розчину НС1 і нагрівають суміш до кипіння. Потім добавляють 3—4 краплини свіжоприготовленого насиченого розчину реактиву в 50%-ній оцтовій кислоті і знову нагрівають. У присутності кобальту, залежно від його концентрації, випадає червоно-бурий осад або розчин забарвлюється в червоний колір.
'Структурна формула а- нітрозо-р-нафтолу:
N=0 ОН
189
Реакція сухим способом. 1. Утворення перлів бури. При сплавленні сполук кобальту з бурою Na2B407 • 10Н2О утворюються перли Na3Co (В02)4 синього кольору (виконання реакції див. нас. 167). У присутності великих кількостей нікелю перли забарвлюються в бурий колір. У таких випадках іони Ni2+ заважають виявленню іонів Со2+.
2. Метод розтирання. У фарфорову чашечку вміщують кілька кристаликів досліджуваної речовини і розтирають її з кількома кристаликами NH4SCN вузьким кінцем товкача. У присутності заліза (III) суміш буріє. В таких випадках суміш розтирають з кількома кристаликами Na2S203. При цьому залізо (III) відновлюється до заліза (II) і забарвлення родані-ду заліза зникає. При наявності в досліджуваній речовині кобальту буре забарвлення змінюється на синє внаслідок утворення (NH4)2 [Co (SCN)4]. Присутність води заважає цій реакції, бо комплекс кобальту розкладається на іони Со2+ і SCN- і синє забарвлення зникає.