13.4. Анализ смеси катионов шестой аналитической группы

К 1 мл смеси растворов солей, содержащих катионы ше­стой группы, добавляют концентрированный раствор ам­миака до щелочной реакции и несколько капель раствора хлорида аммония. Смесь тщательно перемешивают. Все катионы находятся в растворе в виде комплексных солей.

1. Обнаружение катионов Сu²⁺. Синий цвет раствора после добавления раствора аммиака указывает на присут­ствие катионов меди Сu²⁺, которые образуют комплекс­ные ионы [Cu[NH₃)₄]²⁺.

2. Осаждение катионов Сu²⁺ и Hg²⁺. К аммиачному раствору добавляют по каплям разбавленную серную кис­лоту до кислой реакции, затем постепенно, по одному, до­бавляют 3—4 кристаллика сухого тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ и нагревают. Образуются осадки Cu₂S, HgS и S. В растворе остаются ионы кадмия Cd²⁺. Осадки отделяют от раствора путем центрифугирования.

3. Обнаружение катионов Hg²⁺. Осадок промывают во­дой в присутствии хлорида аммония. К промытому осадку при нагревании добавляют азотную кислоту. Сульфид меди (II) растворяется; оставшийся черный осадок сульфида ртути HgS растворяют в «царской водке». С этой целью к осадку добавляют несколько капель «царской водки» и выпаривают избыток кислот неполностью. Остаток эхлаждают и добавляют несколько капель воды. В полу­ченном растворе обнаруживают ионы ртути Hg²⁺ с помощью раствора хлорида олова (II). В присутствии ионов Hg²⁺ образуется белый осадок Hg₂Cl₂, который становит­ся серым при добавлении избытка хлорида олова (II).

Если в исследуемом растворе нет ионов меди (II) и кад­мия Cd²⁺, то нет необходимости осаждать сульфид ртути. Для обнаружения ионов ртути Hg²⁺ аммиачный раствор подкисляют хлороводородной кислотой до кислой реак­ции среды, затем добавляют раствор хлорида олова.

4. Обнаружение катионов Cd²⁺. В центрифугате после отделения осадков сульфидов ртути и меди обнаруживают ионы кадмия с помощью сероводорода или сульфида на­трия. В присутствии ионов Cd²⁺ образуется сульфид кад­мия желтого или оранжевого цвета.

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ

1. Какие катионы относятся к шестой аналитической группе? Что является групповым реагентом?

2. Чем отличается гидроксид ртути (II) от гидроксидм меди (II) и кадмия?

3. Какие катионы шестой группы'участвуют в окисли­тельно-восстановительных реакциях? Напишите урав­нения соответствующих реакций.

4. Напишите уравнения реакций взаимодействия солей ка­тионов Cu²⁺, Hg²⁺ и Cd²⁺ с раствором аммиака.

5. Какова биологическая роль катионов шестой группы? Какие соединения катионов этой группы применяются в медицине?

6. Как можно осадить ионы Сu²⁺ и Hg²⁺ в виде сульфидов в присутствии ионов Cd²⁺?

7. Как можно обнаружить ионы Hg²⁺ в отсутствие ионов Cu²⁺ и Cd²⁺?

8. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно разделить сульфиды ртути (II) и меди (II) друг от друга.

13.5. Систематический анализ смеси катионов всех аналитических групп

1. Предварительные испытания. В отдельных порциях исходного раствора дробным методом определяют ионы Fe²⁺, Fe³⁺ и NH⁺₄ . Ионы Са²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ и Na+ рекомен­дуется также определять дробным методом.

Обнаружение Fe²⁺. К раствору, подкисленному соля­ной кислотой (1:3), добавляют каплю раствора гексацианоферрата (III) калия K₃[Fe(GN)₆]. Образование темно-си­него осадка указывает на присутствие Fe²⁺.

Обнаружение Fe³⁺. К раствору, подкисленному соля­ной кислотой (1:3), добавляют каплю раствора гексациазоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)₆]. Появление синего осадка свидетельствует, о присутствии в растворе иона

Обнаружение NH⁺₄ . В газовую камеру (см. рис. 7.8) вносят каплю исследуемого раствора, добавляют щелочь и быстро накрывают сверху часовым стеклом, на кото­ром лежит влажная лакмусовая бумажка. Выделяющий­ся аммиак окрашивает лакмусовую бумажку в синий цвет. Обнаружение иона NH⁺₄ можно провести и с по­мощью реактива Несслера, который дает желтую окрас­ку раствора или красно-бурый осадок в присутствии со­лей аммония.

Обнаружение Мn²⁺. Ионы марганца (II) обнаруживают в растворе с помощью персульфата аммония (§ 12.3).

Обнаружение Са²⁺. Анализируемый раствор подкисля­ют серной кислотой. Образующийся осадок отделяют от раствора центрифугированием. Помещают каплю центрифугата на предметное стекло, упаривают до образования белого осадка и рассматривают под микроскопом. В присутствии ионов кальция Са²⁺ образуются характерные кристаллы в форме игл (см. рис. 10.1).

Обнаружение Mg²⁺. К анализируемому раствору добав­ляют в избытке раствор гидроксида натрия. Тщательно перемешивают и центрифугируют. Осадок промывают два раза горячей водой, добавляют к осадку гидроксид аммо­ния и хлорид аммония, тщательно перемешивают и цент­рифугируют. Реакцию обнаружения иона магния Mg²⁺ проводят на предметном стекле, соединяя капли центрифугата и раствора Na₂HPO₄. В присутствии ионов магния Mg²⁺ образуются кристаллы MgNH₄PO₄.

Обнаружение Na⁺. К анализируемому раствору добавляют по каплям раствор карбоната калия до щелочной реакции. Центрифугируют. В растворе над осадком обнаруживают ион Na⁺ микрокристаллоскопической реакцией с фанилацетатом или гексагидроксостибиатом (V) калия см. §8.3).

2. Осаждение и анализ второй группы катионов. К рас­твору добавляют раствор соляной кислоты до прекращения образования осадка. Осадок анализируют, как описано в § 9. В растворе остаются катионы I, III, IV, V и VI групп.

3. Осаждение и анализ третьей группы катионов. После осаждения второй группы к раствору добавляют раствор серной кислоты в присутствии этанола и осадок анализи­руют как описано в § 10.5. После осаждения катионов тре­тьей группы в растворе остаются катионы I, IV, V и VI групп.

4. Отделение и анализ катионов первой и четвертой групп. К раствору после осаждения катионов третьей груп­пы добавляют избыток раствора гидроксида натрия с его массовой долей 10 %, а затем пероксид водорода, переме­шивают и нагревают на водяной бане. Осадок образуют катионы пятой (Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺) и шестой (Cu²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺) групп. В растворе остаются катионы первой (NH⁺₄, К⁺, Na⁺) и четвертой (Zn²⁺, Al³⁺, Сr³⁺) групп.

Раствор делят на две части. Одну часть анализируют на присутствие катионов четвертой группы, как указано в § 11.4. Другую часть раствора анализируют на присутст­вие катионов первой группы, как указано в § 8.4.

5. Анализ смеси катионов пятой и шестой групп. Оса­док, содержащий катионы пятой и шестой групп, промы­вают 2-3 раза горячей водой в присутствии нитрата аммо­ния. Затем осадок растворяют в азотной кислоте и пероксиде водорода.

К полученному раствору добавляют избыток концент­рированного раствора аммиака, несколько капель раство­ра хлорида аммония и пероксида водорода. Раствор тща­тельно перемешивают и нагревают, затем отделяют рас­твор от осадка.

Раствор содержит аммиачные комплексные соли кати­онов шестой группы и катион Mg²⁺, так как при система­тическом ходе анализа смеси катионов всех групп магний оказывается в растворе вместе с аммиакатами меди, ртути и кадмия. После осаждения Cu₂S и HgS в присутствии тиосульфата натрия (см. § 13.4) в растворе остаются ионы магния Mg²⁺ и кадмия Cd²⁺. Катион магния Mg²⁺ обнару­живают реакцией с Na₂HPO₄ и NH₄OH (см. § 12.3), а кати он кадмия Cd²⁺ - с помощью сероводорода или сульфида натрия (см. § 13.3).

Оставшийся осадок содержит катионы пятой группы. Его промывают 2-3 раза разбавленным раствором аммиака и анализируют на присутствие катионов, как описано в § 12.4.

Для наглядности ниже приводится схема анализа сме­си катионов всех аналитических групп.

Рис. 13.1. Схема анализа смеси катионов I - VI групп (кислотно-основная классификация)