3.2. Деление катионов на аналитические группы по кислотно-щелочной классификации
В аналитической химии все ионы делят на аналитические группы. Классификация катионов основана на растворимости их солей или других соединений. На основании различных классификаций катионов разработаны разные методы систематического анализа катионов.
Наибольшее распространение получили классификации в сероводородном, аммиачно-фосфатном и кислотно-основном методе. В основу данного пособия положена кислотно-основная классификация (табл. 1).
Табл. 1. Кислотно-основная классификация катионов
Характеристика группы |
Хлориды не растворимые в воде |
Сульфиды, не раствори-мые в воде и кислотах |
Амфотерные гидрооксиды, растворимые в избытке едкой щелочи |
Гидрооксиды, не раствори-мые в избыт-ке аммиака |
Аммиакаты гидроксиды, растворимые в избытке аммиака |
Хлориды, сульфаты и гидрокси ды, растворимые в воде |
Номер группы |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
Группа и наименование катионов |
Ag+, Pb2+, Hg22+ |
Ba2+, Ca2+, Sr2+, (Pb2+) |
Al3+, Cr3+,Zn2+ |
Fe2+, Fe3+,Mg2+, Mn2+, Bi3+ |
Cn2+, Co2+, Ni2+, |
K+, NH4+ |
Групповой реактив |
HCl 2H |
H2SO4 2H |
NaOH избыток |
NH4OH избыток |
NH4OH избыток |
Не имеется |
Характер получаемых соединений |
осадок AgCl PbCl2 Hg2Cl2 |
осадок BaSO4 CaSO4 SrSO4 |
фильтрат NaAlO2 NaCro2 Na2ZnO2 Или Na[Al(OH)4] Na[Cr(OH)4] Na[Zn(OH)4] |
осадок Fe(OH)2 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Mn(OH)2 Bi(OH)3 |
фильтрат [Cu(NH3)4](OH)2 [Co(NH3)4](OH)2 [Ni(NH3)4](OH)2 |
|
Кислотно-основная классификация основана на использовании основных свойств элементов: отношение их к кислотам и щелочам, амфотерность гидроксидов и способность элементов к комплексообразованию.
Лабораторная работа № 1 способы проведения аналитических реакций в растворе
Содержание работы
Целью работы является знакомство с основными методами качествен-ного анализа, овладение навыками проведения аналитических реакций.
Ход работы
Задание 1. Пробирочные реакции
Опыт 1. Реакция взаимодействия ионов меди с раствором аммиака.
Аммиак дает с ионом Сu2+ зеленоватый осадок гидроксосульфата меди:
2
СиS04
+ 2NН4ОН
(CuОН)2
+ (NН4)2S04
В избытке аммиака осадок растворяется с образованием тетраамминокупро (II )сульфата, сообщающего раствору интенсивно синий цвет:
( Cu0Н)2S04 + (NН4)2S04 + 6NH4ОН 2[Cu(NH3)4]S04 + 8Н20
Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли CuS04 добавлять по каплям раствор аммиака до появления интенсивно синей окраски.
Опыт 2. Реакция взаимодействия ионов кальция с оксалатом аммония.
Оксалат аммония (NН4)2С2O4 осаждает из раствора солей Са2+ белый мелкокристаллический оксалат кальция:
С а2+ + С2042- СаС204
Выполнение реакции. К 1-2 каплям раствора соли кальция прибавить столько же оксалата аммония. Осадок растворим в минеральных кислотах, но не растворяется в уксусной. Нагревание способствует быстрому осаждению оксалата кальция.
Задание 2. Капельные реакции
Опыт 3. Реакция ионов алюминия с ализарином.
Выполнение реакции . На фильтровальную бумагу нанесите каплю раствора соли А13 и 1-2 минуты подержите над открытой склянкой с концентрированным аммиаком. Получившееся водянистое пятно гидроксида алюминия смочите каплей спиртового раствора ализарина и снова обработайте аммиаком. Красноватая окраска алюминиевого лака, т.е. ализарата алюминия А1(0Н)зС4Н5O2(0Н)2S03Na , становится более отчетливой после подсушивания бумаги. Последнее необходимо также для удаления избытка аммиака, который сам дает с ализарином фиолетовое окрашивание.
Опыт 4. Реакция обнаружения ионов никеля.
. Ni2+ - ионы в аммиачной среде образуют с диметилглиоксимом (реактив Чугаева) красный осадок внутрикомплексной соли диметилглиоксимата никеля:
Выполнение реакции. На фильтровальную бумагу поместить каплю раствора Nа2НР04 (подстилка), затем в центр пятна нанести каплю исследуемого раствора и опять каплю Nа2НР04. После этого по периферии обвести пятно раствором диметилглиоксима и выдержать над раствором аммиака. В присутствии ионов №2+ образуется розовое кольцо.
Задание 3. Микрокристаллоскопические реакции
Опыт 5. Реакция обнаружения ионов кальция.
Выполнение реакции. К капле раствора соли кальция на предметном стекле прибавьте каплю 2н. Н2S04 и упарьте до появления каймы по краю капли. Рассмотрите игольчатые кристаллы гипса СаS04 *2Н20, собранные в пучки. Обнаруживаемый минимум - 0,04 мкг Ca.
Задание 4 .Реакции в «газовой камере».
Опыт 6.Реакция обнаружения ионов аммония.
Выполнение реакции.. Обнаружение ионов NH4+ проводят в газовой камере (чашка Петри) следующим образом: для проведения реакции берут чашку Петри. В нижнюю часть чашки Петри наносят 1-2 капли раствора соли аммония и 1-2 капли раствора NaОН. На верхнюю часть чашки Петри наносят каплю реактива Несслера или смоченную водой бумажку универсального индикатора. Накрывают нижнюю часть чашки Петри верхней частью. Через некоторое время на верхнем стекле с реактивом Несслера образуется осадок, а универсальный индикатор синеет вследствие образования гидроксильных ионов.