13.4. Анализ смеси катионов пятой аналитической группы

1. Предыдущие испытания

Анализ смеси катионов пятой аналитической группы начинают c определения катионов Fe^{2 +} и Fe³⁺, поскольку их обнаружению не препятствуют другие катионы. Анализ проводят дробним методом, обнаруживая каждый катион в отдельной порции исследуемого раствора с помощью специфической реакции. Так, для обнаружения катионов Fe²⁺ используют реакцию 5* с красной кровяной солью, a Fe³⁺ — реакцию 9 с желтой кровяной солью. Контрольную реакцию на наличие ионов Fe(III) выполняют с калий тиоцианатом (см. реакцию 10*).

2. Осаждение катионов V группы

К 2-3 мл исследуемого раствора добавляют 2М раствор NaOH до щелочной реакции, потом еще 5-6 капель щелочи для создания его излишка. Чтобы окиснити ионы Fe²⁺ и Мп²⁺ , добавляют 5-5 капель раствора Н₂О₂, перемешивают и нагревают смесь на водяной бане до прекращения выделения газа. Осадок, который содержит гидроксиды Ферума(ІІІ), Мангана(ІУ) и Магния, отделяют центрифугированием и промывают горячей водой, к которой добавляют несколько капель раствора аммоний нитрата.

3. Отделение катионов Мn²⁺ и их определение

К полученному осадку добавляют 5-6 капель 6М раствора аммоний хлорида и смесь перемешивают. Магний гидроксид при этом переходит в раствор, который отделяют центрифугированием. В прозрачном центрифугате определяют ионы Mg²⁺ по реакцией 1* с натрий гидрогенфосфатом Na₂HPО₄.

4. Обнаружение катионов Мангана(іі)

Осадок, который остался после отделения Магния, растворяют в 2М растворе нитратной кислоты. При этом ферум(ІІІ) гидроксид переходит в раствор, а в осадке остается соединение Мангана(ІУ), что отвечает формуле МnО(ОН)₂.

Если после центрифугирования осадок имеет темно-коричневую окраску, это свидетельствует о наличии катионов Мангану(ІІ). Для подтверждения этого можно выполнить контрольную реакцию 17 с плюмбум(ІУ) оксидом РЬО₂.

Систематический анализ смеси катионов пятой аналитической группы

Раздел 14 шестая аналитическая группа катионов

14.1. Общая характеристика группы

К шестой аналитической группе входят двухвалентные катионы: Cu²⁺ , Cd²⁺ , Hg²⁺ , Со²⁺, Ni²⁺ . Групповым реактивом является концентрированный раствор аммоний гидроксида NH₃·H₂О, или NH₄OH, который осаждает эти катионы в виде соответствующих гидроксидов (кроме катионов Hg²⁺ , гидроксид которого неустойчив), растворимых в избтке реактива.

Перечисленные катионы принадлежат к d-элементам. В химических соединениях переходные d-элементы имеют переменную валентность и разные степени окисления: +1, +2 (Сu и Hg ), +2, +3 (Co), +2, +4 (Ni). Они легко вступают в реакции комплексообразования, образовывая катионные и анионные комплексы, это объясняется наличием в атомах этих элементов незавершенной валентной d-орбитали.

При растворении в воде солей Cu(II), Ni(II), Со(ІІ) образовываются катионные аквакомплекси: [Сu(Н₂О)₆]²⁺ — голубого, [Ni(H₂О)₆]²⁺ — ярко-зеленого, [Со(Н₂О)₆]²⁺ — ярко-розового цвета. При действии на них концентрированным раствором аммоний гидроксида сначала образовываются основные соли MeОНAn, которые растворяются в избытке реактива с образованием аммиакатов: [Cu(NH₃)₄]²⁺ -синего, [Ni(NH₃)₄]²⁺ — фиолетового и [Co(NH₃)₄]²⁺ — желтого цвета.

Ионы Hg²⁺ осаждаются раствором аммоний гидроксида в виде амидных производных наподобие HgNH₂Cl, которые растворяются в избытке реактива с образованием комплексного соединения [Hg(NH₃)₄]Cl₂.

Известны также анионные комплексы этих катионов, в частности галогенидные [MeCl₄]^2-, [MeI₄]^2-,цианидные [Ме(CN)₄]^2-, роданидные [Me(SCN)₄]^2- и др.

В окислительно-восстановительных реакциях ионы Сu²⁺ и Hg²⁺ с высшей степенью окисления присоединяют электроны, обнаруживая окислительные свойства, например:

2 HgCl₂ + Sn²⁺ = Hg₂Cl₂↓ + Sn⁴⁺ + 2 Cl^-;

2 Cu²⁺ + 4 I^- =2 CuI + І₂;

Cu²⁺ + Zn = Cu + Zn²⁺.

Ионы Co(II) сильные восстановители. Они легко окисляются на воздухе, превращаясь в соединения Кобальта(III), например:

4 [Co(NH₃)₆]²⁺ + О₂ + 2 Н₂О = 4 [Co(NH₃)₆]³⁺ + 4 ОН^-.

Под действием оснований на катионы Cu(II), Cd(II), Ni(II), Со(ІІ) образуются гидроксиды, которые отвечают формуле Ме(ОН)₂, которые принадлежат к слабым основаниям. Ионы Hg²⁺ при взаимодействии со щелочами образуют оксид Hg, поскольку меркурий гидроксид в растворах не существует.