2. Качественные реакции катионов II аналитической группы Действие группового реактива на катионы II группы
Серная кислота и растворимые сульфаты с катионами Ва2+, Ca2+ образуют осадки сульфатов белого цвета:
Ba2+ + SO42– → BaSO4↓,
Ca2+ + SO42– → CaSO4↓.
Ввиду сравнительно большой растворимости CaSO4 ион Са2+ разбавленным раствором H2SO4 полностью осадить нельзя. Его осаждают при действии концентрированного или спиртового раствора H2SO4.
Частные аналитические реакции ионов Ba2+
Хромат калия К2СrO4 и дихромат калия К2Сr2О7 дают с ионами Ва2+ желтый кристаллический осадок ВаСrО4:
Ва2+ + СrО42– → ВаСrО4↓,
2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O → 2BaCrO4↓ + 2КС1 + 2НС1,
2Ва2 + + Сr2О72– + Н2О → 2BaCrO4 ↓ + 2Н+.
Осадок ВаСrО4 не растворяется в СН3СООН, но растворяется в сильных кислотах HNO3, HC1. Осаждение ионов Ва2+ раствором К2Сr2О7 не идет до конца вследствие частичного растворения ВаСrО4 в сильной кислоте, которая образуется в результате реакции (см. уравнение). При добавлении CH3COONa сильная кислота замещается на слабую СНзСООН, в которой ВаСrО4 не растворяется.
Н+ + СН3СОО– → СНзСООН.
Выполнение реакций. К 2–3 каплям ВаС12 прибавить 1–2 капли раствора К2СгO4 . Полученный осадок разделить на две части и исследовать его растворимость в НС1 или HNO3 и в СН3СООН, прибавив к осадку по 3–4 капли 2 М раствора кислоты. В другую пробирку поместить 2–3 капли раствора ВаС12, прибавить 4–5 капель раствора К2Сr2О7 и 2–3 капли раствора CH3COONa.
Условия проведения реакции – слабокислая среда, при наличии ацетатного буферного раствора. Реакции мешает присутствие катионов Рb2+.
Частные аналитические реакции ионов Са2+
Оксалат аммония (NH4)2C2O4 и другие растворимые соли щавелевой кислоты образуют с катионом Са2+ белый кристаллический осадок СаС2О4:
Са2+ + С2О42– → СаС2О4↓.
Осадок растворим в сильных кислотах НС1 и HNO3:
СаС2О4 + 2Н+ → Са2+ + Н2С2О4.
но не растворяется в СНзСООН.
Выполнение реакций. К 2– 3 каплям раствора СаС12 прибавить 1–2 капли раствора (NH4)2C2O4. Осадок разделить на две части и исследовать его растворимость в НС1 иСН3СООН.
Условия проведения реакции – в нейтральной или слабокислой среде в отсутствие катиона Ва2
.
3. Качественные реакции катионов III аналитической группы
Действие группового реактива на катионы III группы
При взаимодействии катионов III группы с гидроксидами натрия или калия образуются осадки соответствующих гидроксидов:
А13+ + 3ОН– → А1(0Н)з↓,
Cr3+ + 3ОН– → Cr(OH)3↓,
Zn2+ + 2ОН– → Zn(OH)2↓,
Гидроксиды растворяются в избытке щелочи
А1(ОН)3 + ОН– → A1O2– + 2H2O,
Сr(ОН)3 + ОН– → CrO2– + 2Н2О,
Zn(OH)2 + 2ОН– → ZnO22– +2H2O,
и в кислотах:
А1(ОН)3 + 3Н+ → А13+ + 3Н2О,
Сr(ОН)3 + 3Н+ → Сr3+ + 3Н2О,
Zn(OH)2 + 2Н+ → Zn2+ + 2Н2О,
Частные аналитические реакции ионов Al3+
Ализарин (1,2-диоксиантрахинон) С14Н6О2(ОН)2 образует с гидроксидом алюминия малорастворимое внутрикомплексное соединение ярко-красного цвета – «алюминиевый лак»:
Выполнению реакции мешает присутствие гидроксидов Zn(OH)2, Сr(ОН)3, которые с ализарином также дают окрашенные «лаки». В ходе анализа смеси катионов III группы ион цинка (II) образует комплекс Zn(NH3)42+, а ион хрома (III) окисляется до СrО42–, поэтому обнаружению А13+ не мешают. Другие мешающие ионы можно предварительно связать действием K4[Fe(CN)6] в труднорастворимый комплекс (капельный метод). Предел обнаружения реакции 0,5 мкг.
Частные аналитические реакции ионов Cr3+
Окисление иона Cr3+ в кислой среде действием персульфата аммония (NH4)2S2O8 (в присутствии катализатора AgNO3) позволяет получить ион Сr2О72– , который имеет желто-оранжевую окраску.
Cr(NO3)3 + 3(NH4)2S2O8 + 7H2O → H2Сr2О7 +6H2SO4 + 6NH4NO3.
В пробирку помещают раствор, содержащий ионы Cr3+ , 5 капель 2М H2SO4, небольшое количество персульфата аммония (сухого) и 1-2 капли AgNO3. Раствор нагревают до кипения. Появление желтой окраски указывает на присутствие ионов Cr3+.
Частные аналитические реакции ионов Zn2+
Раствор дитизона в хлороформе или четыреххлористом углероде дает с ионами Zn2+ внутрикомплексную соль малиново-красного цвета.
Гексацианоферрат(II) калия K4[Fe(CN)6] с ионами Zn2+ образует белый осадок гексацианоферрата(II) калия-цинка K2Zn3[Fe(CN)6]2, нерастворимый в разбавленной НС1:
2K+ + 3Zn2++2Fe(CN)64– → K2Zn3[Fe(CN)6]2↓.
Реакция позволяет открыть Zn2+-ион в присутствии А13+-иона.
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение понятиям: аналитическая реакция, дробный, систематический анализ, макро-, полумикроанализ.
2. Сформулируйте принцип аналитической классификации ионов.
3. Назовите групповые реагенты, применяемые в кислотно-основном методе качественного анализа. Какие катионы входят в состав первой аналитической группы?
4. Какие реагенты и реакции называются специфическими, селективными, групповыми?
5. Чем характеризуется чувствительность аналитической реакции? Что такое предел обнаружения, предельное разбавление, предельная концентрация?.
6.Какую посуду используют при работе полумикрометодом?
7.Какой реактив является групповым на I аналитическую группу катионов?
8. Можно ли практически полностью осадить катион Рb2+ действием НС1?
9.Как выполняется реакция обнаружения Рb2+ действием KI?
10. На чем основано удаление РbС12 из осадка хлоридов катионов I группы?
11.О чем свидетельствует полное растворение осадка хлоридов при удалении из него РbС12?
12. На чем основано растворение осадка AgCl в растворе аммиака?
13.Какова сравнительная растворимость сульфатов катионов II группы?
14.Как понизить растворимость сульфата кальция CaSO4?
15.Как переводят в раствор сульфаты II группы?
16.В чем растворяют карбонаты катионов II группы?
17.С помощью какого реактива открывают Ва2+ в присутствии Са2+?
18.Каковы условия практически полного осаждения ВаСrО4 при действии дихромата калия?
19.Как открыть А13+ , Cr3+ , Zn2+ при их совместном присутсвии.
Содержание отчета:
Отчет по оформлению лабораторной работы №2 «Аналитическая классификация катионов » должен содержать:
1.Наименование работы
2.Цель работы
3.Задание
4. Таблицу качественных реакций катионов.
5. Кратко правила техники безопасности
6.Выводы.
Литература:
Основные источники:
Саенко, О.Е. Аналитическая химия. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2009 г.
Дополнительные источники:
1. Ищенко, А.А. Аналитическая химия – М.: академия, 2006 г.
2.Ольшанова, К.М Аналитическая химия. /Пискарева С.К.,Барашков К.М.- М.: Химия 1990г.
3. Попадич, И.А. Аналитическая химия. / Траубенберг С.Е.,Осташенкова Н.В., Лысюк Ф.А. - М.: Химия, 1989г.
4. Шапиро, М.А.; Шапиро, С.А. Аналитическая химия. - М.:Высшая школа, 1979г.
5. Толстоумов, В.Н., Задачник по количественному анализу. - Л.: Химия, 1986г.
6. Ярославцев, А.А. Сборник задач и упражнений по аналитической химии. - М.: Высшая школа, 1979г.
Контрольные вопросы:
1.Что такое растворимость электролита.
2. Приведите формулу ПР ВaSO4
3.Что характеризует произведение растворимости.
4.Если ПКИ= ПР, . Охарактеризуйте насыщаемость раствора
5. Если ПКИ < ПР, Охарактеризуйте состояние осадка.
6. Если ПКИ > ПР, Охарактеризуйте состояние осадка.
7.Произведение растворимости карбоната свинца при 20°C равно 7,5·10-14. Вычислить растворимость соли ( в моль/л и в г/л) при указанной температуре.
8.Растворимость фосфата серебра Ag3PO4 в воде при температуре 20°C равна 1,15·10–4 г/л. Определить произведение растворимости.
Литература:
Основные источники:
Саенко, О.Е. Аналитическая химия. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2009 г.
Дополнительные источники:
1. Ищенко, А.А. Аналитическая химия – М.: академия, 2006 г.
2.Ольшанова, К.М Аналитическая химия. /Пискарева С.К.,Барашков К.М.- М.: Химия 1990г.
3. Попадич, И.А. Аналитическая химия. / Траубенберг С.Е.,Осташенкова Н.В., Лысюк Ф.А. - М.: Химия, 1989г.
4. Шапиро, М.А.; Шапиро, С.А. Аналитическая химия. - М.:Высшая школа, 1979г.
5. Толстоумов, В.Н., Задачник по количественному анализу. - Л.: Химия, 1986г.
6. Ярославцев, А.А. Сборник задач и упражнений поаналитической химии. - М.: Высшая школа, 1979г.
7. Крешков, А. П. Курс аналитической химии/ Ярославцев А.А.,ч. 1. Качественный анализ. - М.: Химия, 1981г.
8. Крешков, А.П. Курс аналитической химии/ Ярославцев А.А.,ч. 2. Количественный анализ. - М.: Химия, 1982г.
9. Лурье, Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.:Химия, 1979г.
10. Пилиненко, А.Т.; Пятницкий, И.В. Аналитическая химия: в 2т.- М.: Химия, 1990.