Министерство Здравоохранения Российской Федерации

Санкт-Петербургский фармацевтический колледж

Методическое пособие к практическим занятиям по аналитической химии

Санкт –Петербург

2010 г.

Настоящее «Методическое пособие» предназначено для студентов, изучающих аналитическую химию по Программе, составленной к Государственному стандарту среднего профессионального образования по специальность 0405 «Фармация».

Практикум в соответствии с Программой состоит из двух разделов: качественного и количественного.

В разделе «Качественного анализа» приведены качественные реакции на изучаемые катионы всех VI групп и анионы, представлены схемы и ход анализа смеси катионов I группы, I и II аналитических групп, III группы, V группы, всех шести групп, анализ смеси анионов всех III групп.

В разделе «Количественный анализ» рассмотрены практические работы по химическим методам анализа, включенным в Программу, и наиболее часто используемых в анализе лекарственных веществ.

В «Методическом пособии» приведены цели, задачи, планы занятий, вопросы для самоподготовки студентов.

Цели занятий:

1. Закрепить теоретические знания по аналитической химии.

2. Сформировать профессиональные навыки и умения по проведению качественных реакций, количественного определения химическими методами.

3. Развивать умения решать стандартные и ситуационные задачи.

Место занятия Лаборатория аналитической химии

Время занятия 2 академических часа (90 минут) или 4 академических часа (180 минут) по расписанию.

План занятия

1. Ответить на вопросы по теме занятия.

2. Инструктаж преподавателя.

3. Самостоятельная работа студентов.

4. Оформление результатов практических работ.

5. Уборка рабочего места.

6. Подведение итогов работы студентов.

Оформление дневника для практических работ

Титульный лист

Дневник для практических работ по аналитической химии

Студента группы ___________

Ф.И.О._____________________

Подгруппа________________

Преподаватель_____________

Рекомендуется тетрадь на 96 листов

Лист 2

№№ п/п	Дата	Название работы	Навыки и умения	Оценка	Подпись преподавателя

Оставить 4 листа для оформления последующих практических занятий. Далее тетрадь должна быть разграфлена (только для раздела «Качественный анализ».

Название реактива	Техника выполнения	У равнения реакций	Условия выполнения	Вывод

Занятие 1-2

Катионы I аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения качественных реакций на Na⁺, K⁺, NH₄⁺.

2. Научиться выполнять систематический ход анализа смеси катионов I группы.

3. Научиться делать заключения, результаты анализа оформлять протоколом.

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа) + 180 минут (4 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

• строение атомов калия, натрия;

• строение и механизмы образования связей в катионе аммония;

• реакция среды в растворах солей аммония, натрия, калия;

- качественные реакции на Na⁺, K⁺, NH₄⁺.

• применение в медицине соединений натрия, калия, аммония.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- растворы кислот (HCl, HNO₃, CH₃COOH)

- растворы щелочей (KOH, NaOH)

- раствор KH₂SbO₄ - дигидроантимоната калия

- раствор гидротартрата натрия

- раствор гексанитро кобальтата (III) натрия

- реактив Несслера

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

- тигли

- предметные стекла

- водяные бани

- песчаные бани

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости

Катионы I аналитической группы.

Реакции катиона Na⁺:

1. Реактив KH₂SbO₄ – дигидроантимонат калия К 2-3 каплям раствора соли натрия прибавляют 2-3 капли реактива. На холоде, при потирании стеклянной палочкой образуется белый мелкокристаллический осадок. NaCl + KH₂SbO₄  NaH₂SbO₄  + KCl

(бел. кр.)

Реакция исследуемого раствора должна быть нейтральной, так как в кислой среде идет разложение реактива с образованием белого аморфного осадка м-сурьмяной кислоты HSbO₃.

KH₂SbO₄ + HCl  H₃SbO₄ + KCl

H₃SbO₄  HSbO₃ + H₂O

(бел. аморфн.)

В щелочной среде осадок растворяется: NaH₂SbO₄  + NaOH Na₃SbO₄ + 2 H₂O

Обнаружению Na⁺ мешают соли аммония: NH₄⁺ + HOH  NH₄OH + H⁺ pH 7

H⁺ + H₂SbO₄^-  HSbO₃ + H₂O

2. Крупинка соли Na⁺, внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в желтый цвет.

Реакции катиона К⁺:

1. Реактив NaHC₄H₄O₆ К 2-3 капли раствора соли калия прибавляют 2-3 капли реактива. На холоде, при потирании стеклянной палочкой образуется белый мелкокристаллический осадок. KCl + NaHC₄H₄O₆  KHC₄H₄O₆ + NaCl

(белый)

При нагревании, добавлении сильных минеральных кислот и щелочей осадок растворяется:

KHC₄H₄O₆ + HCl  KCl + H₂C₄H₄O₆

KHC₄H₄O₆ + KOH  K₂C₄H₄O₆ + H₂O

KHC₄H₄O₆ + NaOH  KNaC₄H₄O₆ + H₂O

Если вместо NaHC₄H₄O₆ используют свободную кислоту H₂C₄H₄O₆, то для предотвращения растворения осадка реакцию ведут в присутствии ацетата натрия CH₃COONa:

KCl + H₂C₄H₄O₆ CH₃COONa KHC₄H₄O₆ + HCl

H Cl + CH₃COONa  NaCl + CH₃COOH

KCl + H₂C₄H₄O₆ + CH₃COONa  KHC₄H₄O₆ + NaCl + CH₃COOH

2. Реактив кобальти нитрит натрия или гексанитрокобальтат (III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] К 2-3 каплям раствора соли калия прибавляют равный объем реактива. При стоянии образуется осадок желтого цвета. KCl + Na₃[Co(NO₂)₆]  KNa₂[Co(NO₂)₆] + NaCl

В щелочной среде реактив разлагается

Na₃[Co(NO₂)₆] + 3NaOH  Co(OH)₃ + 6NaNO₂

(бурый)

3. Крупинка соли К⁺, внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в фиолетовый цвет.

Реакции катиона NH₄⁺:

1. Едкие щелочи NaOH или KOH . При действии на 2-3 капли раствора соли аммония раствором щелочи при нагревании выделяется газообразный аммиак. NH₄Cl + KOH  NH₃ + H₂O + KCl

Выделяющийся аммиак определяют по запаху или по: - посинению влажной красной лакмусовой бумаги; - покраснению белой фенолфталеиновой бумаги;

NH₃ + H₂O  NH₄⁺ + OH^- pH 7

2. Реактив Несслера - K₂[HgI₄] в KOH К 1 капле раствора соли аммония прибавляют 1 каплю раствора реактива Несслера. Образуется осадок красно-бурого цвета.

Hg

N H₄Cl + 2K₂[HgI₄] + 4KOH  [O NH₂]I + KCl + 7KI + 3H₂O

Hg

(кр.-бур.)

При очень малых количествах солей аммония появляется желтое окрашивание.

Задача

Проба на NH₄⁺

Реактив Несслера

Проба (-)

Проба (+)

Определение рН рН=7

Удаление NH₄⁺

выпаривание и прокаливание

Проба на полноту удаления NH₄⁺ реактив Несслера

Растворение сухого осадка в минимальном количестве воды

Определение рН

рН=7

Проба на Na⁺ реактивKH₂SbO₄

Проба на К⁺

a) реактив NaHC₄H₄O₆

б) реактив Na₃[Co(NO₂)₆]

Проба на Na⁺ реактив KH₂SbO₄

Проба на К⁺

a) реактив NaHC₄H₄O₆

б) реактив Na₃[Co(NO₂)₆]

Ход анализа смеси катионов I аналитической группы

Внешний вид задачи: бесцветный, прозрачный раствор.

I. Открытие катиона NH₄⁺ 1) Реактив щелочь КОН или NaOH при нагревании В тигель берем 3-4 капли раствора задачи, прибавляем туда 3-4 капель раствора КОН или NaOH. Тигель закрываем часовым стеклом, к которому прикреплены влажные фенолфталеиновая и красная лакмусовая бумажки. Нагреваем на водяной бане. Если в задаче присутствует катион NH₄⁺, то выделяющийся NH₃ обнаруживают по посинению красной лакмусовой бумажки и покраснению фенолфталеиновой, а также по выделению запаха NH₃.

NH₄Cl + KOH  NH₃ + H₂O + KCl

NH₃ + H₂O  NH₄OH

NH₄OH  NH₄⁺ + OH^-

2) Реактив Несслера - K₂[HgI₄] в KOH

В пробирку берем 1-2 капли задачи и прибавляем 2-3 капли реактива Несслера. Если при этом образуется красно-бурый осадок, значит в задаче присутствует катион NH₄⁺.

N H₄Cl + 2K₂[HgI₄] + 4KOH  [Hg₂ONH₂]I + KCl + 7KI + 3H₂O

II. Удаление катиона NH₄⁺ 1) Если в задаче не обнаружен NH₄⁺, то проверив реакцию среды задачи (пункт III) открывают в отдельных порциях задачи катион К⁺ (пункт IV) и Na⁺ (пункт V).

2) Если в задаче обнаружен NH₄⁺, то его надо удалить из задачи, так как он мешает открытию К⁺ и Na⁺. Для этого в тигель помещают 15-20 капель задачи, выпаривают раствор и прокаливают остаток на песчаной бане в вытяжном шкафу до полного прекращения выделения белого дыма.

NH₄Cl  NH₃ + HCl  Остаток собирают стеклянной палочкой со стенок тигля и периодически помешивают. Проверяют полноту удаления NH₄⁺. Для этого тигель с сухим остатком охлаждают, несколько кристаллов берут стеклянной палочкой растворяют при помешивании в 1-2 каплях воды на предметной стекле и прибавляют 1-2 капли реактива Несслера. Если получается красно-бурый осадок или желтый раствор, то NH₄⁺ еще присутствует в задаче. Тогда операцию выпаривания и прокаливания повторяют до тех пор, пока реакция на NH₄⁺ будет отрицательной. Если NH₄⁺ не обнаружен смотри пункт IV.

III. Проверка реакции среды На красную и синюю лакмусовую бумажки наносят по капле полученного раствора. а) Если реакция среды щелочная, то ее нейтрализуют СН₃СООН. Если реакция среды кислая, то раствор в пробирке, где будет открывать К⁺ нейтрализуют NaOH, а где будем открывать Na⁺ нейтрализуем КОН. Нейтрализацию раствора производят следующим образом: стеклянной палочкой в пробирку вносят каплю кислоты или щелочи и раствор перемешивают. Затем раствор стеклянной палочкой выносят на лакмусовые бумажки. Так поступают до тех пор, пока цвет бумажки будет неизменным.

б) Если лакмусовые бумажки цвет не меняют – среда нейтральная.

IV. Открытие катиона К⁺

а) К 2 каплям нейтрального раствора прибавляем 2 капли реактива NaHC₄H₄O₆ и потираем стеклянной палочкой о стенки пробирки на холоду.

Если образуется белый кристаллический осадок, то в задаче присутствует К⁺:

KCl + NaHC₄H₄O₆  KHC₄H₄O₆ + NaCl

б) Реактив Na₃[Co(NO₂)₆] К 2-3 каплям раствора соли калия прибавляют равный объем реактива. При стоянии образуется осадок желтого цвета. KCl + Na₃[Co(NO₂)₆]  KNa₂[Co(NO₂)₆] + NaCl

V. Открытие катиона Na⁺ К 2 каплям нейтрального раствора прибавляем 2 капли реактива KH₂SbO₄ и потираем стеклянной палочкой о стенки пробирки на холоду. Если образуется кристаллический осадок, значит в задаче присутствует катион Na⁺. NaCl + KH₂SbO₄  NaH₂SbO₄  + KCl

На основании выполненной работы оформляется протокол.

Занятие 3

Катионы II аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения качественных реакций на катионы II аналитической группы Pb²⁺, Ag⁺.

2. Научиться проверить растворимость полученных осадков.

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

• строение атомов свинца и серебра;

• реакция среды в растворах солей свинца и серебра;

- качественные реакции на Ag⁺, Pb²⁺.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- раствор соляной кислоты

- раствор серной кислоты

- раствор азотной кислоты

- раствор уксусной кислоты

- раствор щелочи

• реактив аммиака

• раствор иодида калия

• раствор хромата калия

• раствор тиосульфата натрия

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

- водяные бани

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости

Частные реакции на катионы II аналитической группы

Частные реакции на Ag⁺.

1. Реактив HCl и ее соли. К 1-2 каплям раствора AgNO₃ прибавить 2 капли раствора HCl (или ее соли). Образуется белый творожистый осадок, растворимый в аммиаке, нерастворимый в растворе HNO₃. AgNO₃ +HCl  AgCl + HNO₃

AgNO₃ + 2NH₄OH  [Ag(NH₃)₂]Cl +2H₂O

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃  AgCl + 2NH₄NO₃

2. Действие NaOH, KOH. К 1-2 каплям раствора AgNO₃ прибавить 2 капли раствора щелочи. Образуется бурый осадок, растворимый в HNO₃ и в растворе NH₄OH. 2AgNO₃ + 2NaOH  Ag₂O + 2NaNO₃ + H₂O Ag₂O + 2HNO₃  2AgNO₃ + H₂O

Ag₂O + 4NH₄OH  2[Ag(NH₃)₂]OH + 3H₂O

3. Реактив K₂CrO₄ К 1-2 каплям раствора AgNO₃ прибавить 1-2 капли раствора K₂CrO₄. Образуется осадок красно-бурого цвета, растворимый в HNO₃ и в растворе NH₄OH. 2AgNO₃ + K₂CrO₄  Ag₂CrO₄ + 2KNO₃

(красно-бурый)

4. Реактив- тиосульфат натрия К 3-4 каплям раствора AgNO₃ прибавить 1-2 капли раствора Na₂S₂O₃. Через некоторое время выпадает белый осадок, постепенно переходящий в желтый, затем в коричневый и черный. 2AgNO₃ + Na₂S₂O₃  Ag₂S₂O₃ + 2NaNO₃

(белый)

Ag₂S₂O₃ + H₂O  Ag₂S + H₂SO₄

(черный)

Для выполнения реакции требуется избыток раствора AgNO₃. В избытке тиосульфата натрия осадок не образуется идет реакция комплексообразования. AgNO₃ + Na₂S₂O₃  Na[AgS₂O₃] + NaNO₃

5. Реактив –KI. К 1-2 каплям раствора AgNO₃ прибавить 1-2 капли KI. Образуется желтый творожистый осадок, не растворимый в аммиаке и растворе НNO₃.

AgNO₃ + KI  AgI + KNO₃

(желтый)

Частные реакции на свинец –Pb²⁺

1. Реактив HCl и ее соли. К 1-2 каплям раствора соли свинца прибавьте 2 капли раствора HCl (или ее соли). Образуется белый осадок, растворимый в избытке щелочи. Pb(NO₃)₂ + 2HCl  PbCl₂ + 2HNO₃

Pb(NO₃)₂ + 4NaOH  Na₂PbO₂ + 2NaCl +2H₂O При кипячении PbCl₂ легко растворяется, а при охлаждении раствора вновь выпадает осадок.

2. Действие NaOH, KOH и раствора NH₄OH. К 1-2 каплям раствора соли свинца прибавьте 2 капли раствора NaOH или КОН. Выпадает белый осадок. Pb(NO₃)₂ + 2NaOH  Pb(OH)₂ + 2NaNO₃

Pb(NO₃)₂ + 2NH₄OH  Pb(OH)₂ + 2NH₄NO₃ Проверьте растворимость осадка в азотной кислоте и избытке щелочи.

Pb(OH)₂ + 2HNO₃  Pb(NO₃)₂ + 2H₂O

Pb(OH)₂ + 2NaOH  Na₂PbO₂ + 2H₂O

3. Реактив K₂CrO₄ К 1-2 каплям раствора соли свинца прибавить 1-2 капли раствора K₂CrO₄. Выпадает желтый осадок. Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄  PbCrO₄ + 2KNO₃ Проверить растворимость осадка в избытке щелочи.

PbCrO₄ + 4KОН  K₂PbO₂ + K₂CrO₄ + 2H₂O

4. Реактив –KI. К 1-2 каплям раствора соли свинца прибавить 1-2 капли KI. Образуется желтый осадок.

Pb(NO₃)₂ + 2KI  PbI₂ + 2KNO₃

Раствор с осадка слейте, прибавьте 5 капель разбавленной уксусной кислоты, 3-4 капли воды, прокипятите до растворения осадка. Затем раствор медленно охладите. При этом выделяются золотисто-желтые кристаллы иодида свинца.

5. Действие серной кислоты и ее солей. К 1-2 каплям серной кислоты прибавить 1-2 капли раствора H₂SO₄ выпадает белый осадок.

Pb(NO₃)₂ + H₂SO₄  PbSO₄ + 2HNO₃ Проверьте растворимость в избытке щелочи.

PbSO₄ + 4КОН  K₂PbO₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

Занятие 4

Анализ смеси катионов I-II аналитических групп

Задачи

1. Освоить технику выполнения систематического хода анализа.

2. Освоить технику работы с центрифугой.

3. Научиться по итогам выполненной работы делать правильные заключения и результаты оформлять протоколом.

Продолжительность занятия: 180 минут (4 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

• строение атомов свинца и серебра;

• реакция среды в растворах солей NH₄⁺, Na⁺, K⁺, Ag⁺, Pb²⁺;

• качественные реакции на катоны NH₄⁺, Na⁺, K⁺, Ag⁺, Pb²⁺;

• медицинское применение соединений серебра и свинца.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- растворы кислот (HCl, HNO₃, H₂SO₄, CH₃COOH)

• растворы щелочей (KOH, NaOH) и аммиака

• раствор иодида калия

• раствор хромата калия

• раствор гидротартрата натрия

• раствор гексанитро кобальтата (III) натрия

• раствор KH₂SbO₄ - дигидроантимоната калия

• индикаторные бумажки (фенолфталеиновая, красная и синяя лакмусовые)

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

- тигли

- предметные стекла

- водяные бани

• песчаные бани

• центрифуги

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости

Растворение PbCl₂ в горячей воде

Открытие PbCl₂

Реактив K₂CrO₄

Реактив KI

Удаление Pb²⁺ Проба на полноту удаления

Растворение осадка AgCl в NH₄OH

Проба на Ag⁺ реактив HNO₃, до кислой реакции

Упаривание раствора

Удаление NH₄⁺ выпариваем, прокаливаем

Проба на полноту удаления NH₄⁺

Растворение сухого остатка в воде

Нейтрализация раствора

Проба на К⁺ реактив Na₃[Co(NO₂)₆]

Проба на Na⁺ реактивKH₂SbO₄

Схема хода анализа смеси катинов I-II аналитических групп

Последовательность действий	Способ выполнения	Контроль
1. Проверить подготовку рабочего стола.	1. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ 1. Проверить расстановку реактивов. 2. Приготовить пробирки обычные и центрифужные. 3. На рабочем месте должна быть стеклянная палочка. 4. Флакон с исследуемым раствором.	1. Капельницы с реактивами должны быть под определенным № соответствующим № на штативе. 2. Проверить чистоту пробирок в штативе под Вашим №. 3.Проверить чистоту палочки. 4. Проверить свою ли взяли задачу.
2. Проверить наличие реактивов на общем столе.	1. Концентрированный раствор NH4OH, реактив Несслера, свежеприготовленный раствор Na3[Co(NO2)6]. 2. Лакмусовая и фенолфталеиновая бумажки.
3 Приборы	Центрифуги, водяные и песчаные бани, тигли, тиглевые щипцы, стекла.
1. Проба на присутствие катиона NH4+	2. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА Раствор щелочи KOH, NaOH в избытке при нагревании. Смотри ход анализа I группы.	Почему нельзя открывать NH4+ в данной задаче реакивом Несслера?
2. Осаждение катионов II группы. Отделение катионов II группы от I группы.	1. В центрифужную пробирку возьмите 15 капель хорошо перемешанной задачи (с осадком или без него), прибавьте 15 капель разбавленной HCl и 10-15 капель спирта, помешайте палочкой, охладите под краном, дайте постоять около 10 минут отцентрифугируйте и сделайте пробу на полноту осаждения катионов II группы. 2. Проба на полноту осаждения катионов II группы. К центрифугату прибавьте 1-2 капли HCl и 1-2 капель спирта, реакция должна быть отрицательной. Отделите осадок №1 от центрифугата №1 путем осторожного сливания или капилярной пипеткой.	а) появление осадка или мути говорит о не достигнутой полноте осаждения катионов II группы. Следует добиться полноты осаждения путем добавления 3-4 капель HCl и 1-2 капель спирта к центрифугату с осадком. б) Если ни осадка, ни мути не образуется, то полнота осаждения достигнута.
Анализ центрифугата №1	1. Если проба на катион NH4+ оказалась положительной, то смотри ход анализа катионов I группы. Далее смотри пункт №2. 2. Если проба на NH4+ оказалась отрицательной, то раствор выпариваем, прокаливаем 10 минут для удаления HCl. Далее смотри ход анализа пункт №4 (растворение сухого остатка в минимальном количестве воды).	Пока удаляется катион NH4+ анализировать осадок №1.
Анализ осадка №1 1. Промывание осадка.	Осадок необходимо промыть для удаления примесей. Для этого к осадку №1 прибавить 4 мл холодной воды с добавлением HCl, перемешать, отцентрифугировать. Подумайте для чего прибавляют к воде HCl.	Промывную жидкость слейте, осадок должен быть в пробирке.
2. Открытие катиона Pb2+	К осадку в центрифужную пробирку прибавьте 10-15 капель воды, нагрейте почти до кипения, горячий раствор отцентрифугируйте. Осадок сохраните для дальнейшей работы. Центрифугат перенесите в две пробирки и открывайте катион Pb2+ двумя способами: 1. Реактив K2CrO4: к 2-3 каплям центрифугата прибавьте 1-2 капли K2CrO4. 2. Реактив KI: к 2-3 каплям центрифугата прибавьте 1-2 капли KI и нагрейте до растворения осадка и охладите.	Подпишите осадок №2. В присутствии Pb2+ образуется: а) желтый осадок, растворимый в избытке щелочи. б) Золотистые кристаллы
3. Удаление катиона Pb2+ из оставшегося осадка.	1. Если катион Pb2+ открыт и осадок еще остался, то прибавьте 1-2 мл воды, нагрейте до кипения, отцентрифугируйте и сделайте пробу на катион Pb2+. 2. Если после удаления катиона Pb2+ осадка не осталось. 3. Если после удаления катиона Pb2+осадок №1 еще остался, то переходите к дальнейшей работе с ним.	При полноте удаления катиона Pb2+ реакции с K2CrO4 и KI доджны быть отрицательными. Отсутствует катион Ag+.
4. Открытие Ag+ и растворение AgCl.	К оставшемуся осадку прибавьте 4-8 капель концентрированного раствора NH4OH и хорошо перемешайте. Осадок полностью растворился в концентрированном растворе NH4OH.	Тогда открывайте в полученном растворе Ag+. Пункт «а»
а) Проба на Ag+.	К части полученного раствора прибавьте HNO3 до кислой реакции среды.	Образование белого творожистого осадка говорит о присутствии Ag+.

Занятие 5

Качественные реакции на катионы III аналитической группы

Анализ смеси катионов III аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения качественных реакций на катионы III аналитической группы.

2. Закрепить навыки выполнения систематического хода анализа, работы с центрифугой.

3. Научиться по итогам выполненной работы делать правильные заключения и результаты оформлять протоколом.

Продолжительность занятия: 180 минут (4 академических часа).

Вопросы самоподготовки

• строение атомов кальция и бария;

• реакция среды в растворах солей Са²⁺ и Ва²⁺;

- качественные реакции на катионы кальция и бария.

• применение в медицине соединений кальция и бария.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- растворы кислот (HCl, HNO₃, H₂SO₄, CH₃COOH)

- растворы щелочей (KOH, NaOH) и аммиака

- раствор хлорида аммония

- раствор ацетата натрия

- раствор хромата калия

• раствор дихромата калия

• раствор оксалата аммония

• раствор гексациано феррата (II) калия

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

- водяные бани

- центрифуги

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости

Частные реакции на катионы III аналитической группы

ПР СаSO₄ =6,110^-5 CaC₂O₄ =2,57 10^-9

BaSO₄ =1,1 10^-10 BaC₂O₄=1,610^-7

Частные реакции на Ba²⁺.

1. Реактив – разведенная серная кислота H₂SO₄ и ее соли. К 1-2 каплям исследуемого раствора прибавляют 1-2 капли раствора H₂SO₄. Выпадает белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах. ВаCl₂ + H₂SO₄  ВаSO₄ + 2HCl

(белый)

2. Реактив K₂CrO₄ К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 2-3 капли раствора K₂CrO₄. Выпадает желтый осадок, растворимый в кислотах. ВаCl₂ + K₂CrO₄  ВаCrO₄ + 2КCl

ВаCrO₄ + 2HCl  ВаCl₂ + Н₂CrO₄

3. Реактив K₂Cr₂O₇ К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 2-3 капли раствора K₂Cr₂O₇ и 1-2 капли раствора ацетата натрия. Выпадает желтый осадок, растворимый в кислотах. 2ВаCl₂ + K₂Cr₂O₄ + НОН  ВаCrO₄ + 2КCl + 2HCl

CH₃COONa+ HCl  CH₃COOH + NaCl

4. Реактив – оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄. К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 1-2 капли раствора (NH₄)₂C₂O₄. выпадает осадок белого цвета, растворимый в растворах HCl и HNO₃.

ВаCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ ВаC₂O₄ + 2NH₄Cl

ВаC₂O₄ +2HCl  ВаCl₂ + Н₂C₂O₄

5. Реакция окрашивания пламени

Палочку, смоченную исследуемым раствором вносят в пламя горелки. Пламя окрашивается в желто-зеленый цвет.

Частные реакции на Сa²⁺.

1. Реактив – разведенная серная кислота H₂SO₄ и ее соли. К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 1-2 капли раствора H₂SO₄ или Na₂SO₄. При нагревании на водяной бане выпадает белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах. CаCl₂ + Na₂SO₄  CаSO₄ +2NaCl

(белый)

2. Реактив – оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄. К 2-3 каплям исследуемого раствора прибавляют 3-4 капли раствора (NH₄)₂C₂O₄. выпадает осадок белого цвета, растворимый в растворах HCl, HNO₃ и нерастворимый В СН₃СООН.

СаCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ СаC₂O₄ + 2NH₄Cl

СаC₂O₄ +2HNO₃  Са(NO₃)₂ + Н₂C₂O₄

3. Реактив – гексацианоферрат (II) калия – K₄[Fe(CN)₆]. К 3-4 каплям исследуемого раствора прибавляют 3-4 капли раствора NH₄Cl, 2-3 капли раствора NH₄OH и 1-2 капли раствора K₄[Fe(CN)₆] и нагревают. Выпадает белый осадок.

NH₄OH t⁰

С аCl₂ + K₄[Fe(CN)₆] + NH₄Cl Са(NH₄)₂[Fe(CN)₆] + 4KCl

4. Реакция окрашивания пламени

Палочку, смоченную исследуемым раствором вносят в бесцветное пламя горелки. Пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Схема хода анализа смеси катинов III аналитической группы

Последовательность действий	Способ выполнения	Контроль
1. Проверить подготовку рабочего стола.	1. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ 1. Проверить расстановку реактивов. 2. Приготовить пробирки простые, стеклянные палочки. 3. Взять флакон с задачей.	1. Реактивные «свинки» должны стоять под своим номером. 2. Пробирки в штативе. 3. Проверить взяли ли вы задачу.
1. Проба на Ва2+	2. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА К 2-3 каплям задачи прибавьте, 2-3 капли СН3СООН и 2-3 капли хромата калия- K2CrO4	а) отсутствие осадка в желтом растворе говорит об отрицательной пробе на Ва2+ б) Появление желтого осадка говорит о присутствии Ва2+. Подпишите осадок и оставьте его в штативе.
2. Проба на Са2+ а) в отсутствии Ва2+ в задаче б) в присутствии Ва2+ в задаче 1) Осаждение Ва2+ из задачи 2) Проба на Са2+	К 2-3 каплям задачи прибавьте 2-3 капли реактива оксалата аммония. В центрифужную пробирку возьмите 5-6 капель задачи и 5-6 капель уксусной кислоты, хорошо нагрейте и прибавьте по каплям реактив K2CrO4 до оранжевой окраски. Отцентрифугируйте. Сделайте пробу на полноту осаждения. Отделите осадок от центрифугата. Осадок ВаCrO4 Центрифугат СаCrO4 К 2-3 каплям полученного центрифугата прибавляют 2-3 капли реактива оксалата аммония (NH4)2C2O4.	а) если раствор остался прозрачным, значит Са2+ в задаче отсутствует. б) появление белого кристаллического осадка свидетельствует о присутствии Са2+. В осадок выпадает ВаCrO4, а в полученном центрифугате следует проверить присутствие Са2+. Появление осадка говорит о присутствии Са2+ в задаче.

Занятие 6

Качественные реакции на катионы IV аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения качественных реакций на катионы IV аналитической группы.

2. Научится отличать гидроксида цинка от гидроксида алюминия.

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

• строение атомов алюминия и цинка;

• реакция среды в растворах солей Al³⁺ и Zn²⁺;

- качественные реакции на катионы Al³⁺ и Zn²⁺.

• применение в медицине соединений алюминия и цинка.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- растворы кислот (HCl, HNO₃, H₂SO₄, CH₃COOH)

• растворы щелочей (KOH, NaOH) и аммиака

• концентрированный раствор аммиака

- раствор гексациано феррата (II) калия

- раствор тетрароданомеркурата аммония

- спиртовой раствор ализарина

• раствор нитрата кобальта

• фильтровальная бумага

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

- водяные бани

• тигли

• спички

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости

Частные реакции на катионы IV аналитической группы

Частные реакции на Al³⁺.

1. Реактив – раствор щелочи NaOH или KOH. К 2-3 каплям соли AlCl₃ прибавляют по каплям раствор NaOH или KOH до образования белого аморфного осадка. AlCl₃ + 3NaOH Al(OH)₃ + 3NaCl

a) К части раствора с осадком прибавляют 2-3 капли сильной минеральной кислоты. Осадок растворяется.

Al(OH)₃ + 3HCl  AlCl₃ + 3H₂O

б) К другой части раствора с осадком прибавляют 2-3 капли раствора NaOH, KOH. Осадок растворится.

Al(OH)₃ + NaOH  NaAlO₂ + 2H₂O

(метаалюминат натрия)

Проверить растворимость осадка в растворе аммиака.

2. Действие ализарина На полоску фильтровальной бумаги нанести каплю раствора AlCl₃ и подержать бумажку 1-2 минуты над горлышком склянки с концентрированным раствором NH₄OH. При этом образуется Al(OH)₃. Полученное влажное пятно обработать каплей спиртового раствора ализарина и снова подержать над склянкой с NH₄OH. Образуется ярко-красное или красно-фиолетовое окрашивание.

3. Действие нитрата кобальта (II) На полоску фильтровальной бумаги наносят каплю раствора хлорида алюминия, каплю разведенной HNO₃, подсушивают бумагу, добавляют каплю 0,05 моль/л раствора нитрата кобальта и сжигают в тигле. Полученный пепел окрашивается в синий цвет –Тенарова синь.

Частные реакции на Zn²⁺.

1. Реактив – раствор щелочи NaOH или KOH. К 2-3 каплям соли цинка (ZnSO₄) прибавляют по каплям раствор щелочи до образования аморфного осадка, белого цвета. ZnSO₄ + 2KOH Zn(OH)₂ + K₂SO₄

a) К части раствора с осадком прибавляют раствор HCl. Осадок растворяется.

Zn(OH)₂ + 2HCl  ZnCl₂ + 2 H₂O

б) К другой части раствора с осадком прибавляют раствор NaOH, KOH. Осадок растворяется.

Zn(OH)₂ + 2KOH  K₂ZnO₂ + 2H₂O

(цинкат калия)

2. Действие NH₄OH

К 2-3 каплям раствора соли цинка прибавляют по каплям раствора аммиака до образования белого аморфного осадка.

ZnSO₄ + 2NH₄OH Zn(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

К части раствора с осадком прибавляют избыток раствора NH₄OH. Осадок растворяется.

Zn(OH)₂ + 4NH₄ОН Zn[(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O

3. Реактив – гексацианоферрат (II) калия – K₄[Fe(CN)₆]. К 2-3 каплям соли цинка прибавляют 2-3 капли раствора K₄[Fe(CN)₆] и нагревают смесь до кипения. Образуется белый осадок. Проверить осадок на растворимость в кислотах и растворе щелочи.

3ZnSO₄ +2K₄[Fe(CN)₆] K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂ + 3K₂SO₄

(белый)

4. Действие сульфида натрия Na₂S

К 2-3 каплям раствора соли цинка прибавляют 2-3 капли раствора Na₂S. Образуется осадок белого цвета, растворимый в HCl.

ZnSO₄ + Na₂S ZnS + Na₂SO₄

ZnS + 2HCl ZnCl₂ + H₂S

5. Действие тетрародано-меркурата аммония - (NH₄)₂[Hg(SCN)₄]

К 1 капле 0,02 % раствора Co(NO₃)₂ прибавляют 2 капли раствора (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] и 1 каплю раствора ZnSO₄. Образуется синий осадок.

ZnSO₄ +(NH₄)₂[Hg(SCN)₄]  Zn[Hg(SCN)₄] + (NH₄)₂SO₄

(белый)

Co(NO₃)₂ +(NH₄)₂[Hg(SCN)₄]  Co[Hg(SCN)₄] + 2NH₄NO₃

(синий)

6. Действие нитрата кобальта

Полоску фильтровальной бумаги смачивают раствором соли цинка и разбавленным раствором Co(NO₃)₂, высушивают ее и сжигают в выпарительной чашке. Пепел окрашивается с зеленый цвет (Зелень Ринмана).

Занятие 7

Качественные реакции на катионы V аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения качественных реакций на катионы V аналитической группы.

Продолжительность занятия: 180 минут (4 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

- Строение атомов магния, марганца, железа, висмута, возможные степени окисления;

- Действие группового реактива на катионы V аналитической группы;

- Растворимость гидроксидов катионов V группы;

- Гидролиз солей катионов V группы;

- Качественные реакции на катионы Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺,Bi³⁺ (формулы реактивов, их названия, условия проведения и эффект реакций);

Материальное обеспечение:

а) Реактивы:

- растворы солей: MgSO₄, Mn(NO₃)₂, Bi(NO₃)₃, FeCl₃, FeSO₄, NH₄Cl, KI, SnCl₂, K₄[Fe(CN)₆], K₃[Fe(CN)₆], Na₂HРО₄, KH₂SbO₄, раствор I₂, NH₄SCN; - растворы щелочей NaOH(насыщ.), NaOH; - раствор гидроксида аммония NH₄OH, насыщенный раствор - растворы кислот HCl, HNO₃, H₂SO₄(к), HNO₃(к),H₂SO₄, Н₂C₂O₄; - порошок: PbO₂.

б) Оборудование:

- Пробирки;

- Стеклянные палочки;

- Водяные бани.

в) Наглядные пособия:

-таблица растворимости;

-периодическая система элементов Д.И. Менделеева;

Частные реакции на катионы V аналитической группы

Реакции на катион- Mg⁺²

Растворы солей катиона магния бесцветны.

1. Действие щелочей KOH или NaOH. К 2-3 каплям раствора сульфата магния прибавьте 2 капли раствора щелочи, выпадает белый аморфный осадок. MgSO₄ + 2KOH  Mg(OH)₂ + K₂SO₄ (Запишите уравнение в ионном виде).

Проверить осадок на растворимость в растворе сильной минеральной кислоты и щелочи. Mg(OH)₂ + 2HCl  MgCl₂ + Н₂О

M g(OH)₂ + 2КОН (Запишите уравнение в ионном виде).

К части осадка прибавьте насыщенный раствор NH₄Cl. Осадок растворяется. Mg(OH)₂ + 2NH₄Cl  MgCl₂ + 2NН₄ОH

2. Действие гидроксида аммония. К 2 каплям раствора сульфата магния прибавьте 3-4 капли раствора гидроксида аммония. Выпадает небольшой белый аморфный осадок. MgSO₄ + 2NH₄OH  Mg(OH)₂  + (NH₄)₂SO₄ (Запишите уравнение в ионном виде). Реакция обратима, осадок гидроксида магния частично растворяется.

3. Действие гидрофосфата натрия - Na₂HPO₄. К 2 каплям сульфата магния прибавьте 1 каплю насыщенного раствора хлорида аммония и раствора NH₄ОН до растворения осадка, перемешайте, затем прибавьте по капле раствор Na₂HPO₄. Перемешайте, дайте постоять несколько минут, (если осадок не образуется, потрите стеклянной палочкой). Образуется белый кристаллический осадок (магния – аммония – фосфат). MgSO₄ + Na₂HPO₄ + 2NH₄OH ^NH4Cl MgNH₄PO₄ + Na₂SO₄ + H₂O Mg⁺² + HPO₄ ^2- + NH₄OH  MgNH₄PO₄ + H₂O Осадок растворяется в кислотах.

4. Действие дигидроантимоната калия - KH₂SbO₄ К 2 каплям раствора сульфата магния прибавить 2 капли раствора KH₂SbO₄, потрите стеклянной палочкой. Выпадает белый кристаллический осадок.

MgSO₄ + KH₂SbO₄  Mg(H₂SbO₄)₂ + K₂SO₄

(Запишите уравнение в ионном виде).

Осадок аналогичен осадку дигидроантимоната натрия. Катион магния мешает открытию катиона натрия.

5. Реакция ПЕТРАШЕНЯ К 2 каплям иодной воды (I₂) прибавьте 1 каплю щелочи, перемешайте раствор до обесцвечивания, затем прибавьте 1 каплю раствора сульфата магния. Образуется красно – бурый осадок.

MgSO₄ + 2KOH + I₂  Mg(OH)₂I₂+ K₂SO₄

Реакции на катион –Mn⁺²

Растворы солей Mn⁺² магранца (II) бесцветны.

1. Действие щелочей KOH или NaOH. К 2-3 каплям раствора сульфата марганца (II) прибавьте 2 капли раствора щелочи, выпадает белый аморфный осадок. MnSO₄ + 2NaOH  Mn(OH)₂ + Na₂SO₄ (Запишите уравнение в ионном виде).

Полученный осадок проверить на растворимость в кислоте и щелочи.

Осадок гидроксида марганца на воздухе буреет, т.к. кислород воздуха переводит Mn⁺²Mn⁺³ и Mn⁺⁴ 4Mn(OH)₂(белый) + O₂ +2H₂O4Mn(OH)₃(бурый)

Если кроме щелочи на соль Mn (II) подействовать окислителем, например Н₂О₂, то сразу образуется темно-бурый осадок.

MnSO₄(белый) + H₂O₂ +2KOH K₂SO₄ + 2H₂O + MnO₂(бурый)

Часть осадка гидроксида марганца (II) хорошо встряхнуть и прибавить несколько капель раствора щавелевой кислоты (Н₂С₂О₄). Осадок растворяется с образованием раствора комплексной соли землянично – красного цвета.

4Mn(OH)₂(белый) + O₂ +2H₂O4Mn(OH)₃(бурый) Mn(OH)₃+ 3KOH + 3 Н₂С₂О₄  K₃[Mn(C₂O₄)₃] ( земл.–кр.) + 6H₂O Эта реакция используется для обнаружения катиона Mn (II).

2. Действие гидроксида аммония –NH₄OH. К 2 каплям раствора сульфата марганца (II) прибавьте 3-4 капли раствора гидроксида аммония. Выпадает белый аморфный осадок. MnSO₄ + 2NH₄OH  Mn (OH)₂  + (NH₄)₂SO₄ (Запишите уравнение в ионном виде).

3. Действие диоксида свинца PbO₂ в азотнокислой среде. (Mn⁺² окисляется до Mn⁺⁷). Возьмите стеклянной лопаточкой немного порошка PbO₂.в пробирку добавьте 4 –5 капель раствора азотной кислоты с концентрацией 6 моль/л. Нагрейте до кипения. Затем прибавьте очень немного (меньше одной капли, при помощи стеклянной палочки) раствор MnSO₄. Перемешайте и нагрейте до образования розовой или фиолетово – малиновой окраски раствора. 2MnSO₄ +6HNO₃ +5PbO₂ 2HMnO₄ +2PbSO₄ +3Pb(NO₃)₂ +2H₂O Mn⁺² –5ēMn⁺⁷ 2- восстановитель

Pb ⁺⁴ +2ē Pb⁺² 5- окислитель

! Избыток Mn⁺² может восстанавливать MnО₄^-1.

2HMnO₄ + 3MnSO₄ + 7H₂O5H₂MnO₃ + 3H₂SO₄

Реакции на катион железа (III) –Fe⁺³

Растворы солей железа (III) имеют желтую окраску.

1. Действие щелочей KOH или NaOH и гидроксида аммония. В одну пробирку к 2-3 каплям раствора хлорида железа (III) прибавьте 2-3 капли раствора щелочи, в другую пробирку к 1-2 каплям раствора хлорида железа (III) прибавьте 1-2 капли гидроксида аммония. В первой и второй пробирках выпадает одинаковый красно – бурый аморфный осадок. FeCl₃ + 3NaOH Fe(OH)₃ +3NaCl FeCl₃ + 3NH₄OH Fe(OH)₃ +3NH₄Cl (Запишите уравнения в ионном виде).

Проверить полученные осадки на растворимость в кислотах и щелочах. Fe(OH)₃ +3HCl FeCl₃ + 3H₂O (Запишите уравнение в ионном виде).

2. Действие гексоцианоферрата (III) калия –K₄[Fe(CN)₆] К 1 капле раствора хлорида железа (III) прибавьте 1-2 капли раствора HCl и 1 каплю раствора K₄[Fe(CN)₆]. Выпадает темно-синий осадок берлинской лазури. 4FeCl₃ +3K₄[Fe(CN)₆]  Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12KCl 4Fe⁺³ + 3[Fe(CN)₆]^-4 Fe₄[Fe(CN)₆]₃ К части осадка прибавить несколько капель щелочи. Осадок в щелочной среде разлагается. Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12КОН 4Fe(OH)₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12ОН^-1  4Fe(OH)₃ + 3 [Fe(CN)₆]^-4

3. Действие роданида аммония NH₄SCN. К 1 капле раствора хлорида железа (III) добавьте 5 капель воды и 1 –2 капли раствора роданида аммония. Раствор приобретает кроваво-красное окрашивание. FeCl₃ + NH₄SCN Fe(SCN)₃ +3NH₄Cl

Обнаружению Fe⁺³ мешают, F^-, C₂O₄^2- фосфорная кислота, соли лимонной и винной кислот, т.к. связывают Fe⁺³ в комплекс.

4. Действие иодида калия KI . К 1 капле раствора иодида калия прибавить 1-2 капли раствора HCl и 1 каплю раствора хлорида железа (III), раствор буреет, т.к. выделяется свободный иод. Для доказательства выделяющегося йода к раствору прибавляют 2-3 капли хлороформа CHCl₃ . Взболтайте. Слой хлороформа окрасится в фиолетовый цвет. 2FeCl₃ +2KI I₂ +2FeCl₂ +2KCl Fe⁺³ + ē Fe⁺²  1- окислитель 2I^-1- ē I₂⁰ 1- восстановитель

Fe⁺³ –слабый окислитель, поэтому более слабые восстановители (Br^-, Cl^-) не окисляются.

Реакции на катион железа (II) –Fe⁺²

Растворы солей железа (II) имеют светло-желтую окраску, разбавленные растворы бесцветны.

1. Действие щелочей KOH или NaOH и гидроксида аммония. В две пробирки прибавить 2-3 каплям раствора сульфата железа (II), в одну прибавьте 2-3 капли раствора щелочи, а в другую –2-3 капли раствора NH₄OH. Выпадает грязно - зеленый аморфный осадок. FeSO₄ + 2NaOH Fe(OH)₂ +Na₂SO₄ (Запишите уравнения в ионном виде).

FeSO₄ +2NH₄OH Fe(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

Проверить осадок на растворимость в кислотах и щелочах. Fe(OH)₂ +2HCl FeCl₂ + 2H₂O (Запишите уравнение в ионном виде).

Осадок гидроксида железа (II) быстро буреет на воздухе, т.к. Fe⁺² под действием кислорода воздуха переходит Fe⁺³. 4Fe(OH)₂ + O₂ +2H₂O4Fe(OH)₃(красно-бурый) Fe⁺² - ē Fe⁺³ 4 - окислитель O₂ ⁰ +4ē 2O ^2- 1- восстановитель

2. Действие гексоцианоферрата (II) калия -K₃[Fe(CN)₆] К 1 капле раствора сульфата железа (II) прибавить 1 каплю раствора HCl и 1 каплю раствора K₃[Fe(CN)₆]. Выпадает темно-синий осадок турнбулевой сини. 3FeSO₄ +2K₃[Fe(CN)₆]  Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 3K₂SO₄ 3Fe⁺² + 2[Fe(CN)₆]^-3 Fe₃[Fe(CN)₆]₂

К части осадка прибавить несколько капель щелочи. Осадок в щелочной среде разлагается. Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 6КОН 3Fe(OH)₂ + 2K₃[Fe(CN)₆] Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 6ОН^-1  3Fe(OH)₃ + 2[Fe(CN)₆]^-3

3. Действие перманганата калия в кисдой среде. К 2 –3 каплям раствора сульфата железа (II) прибавьте 2 капли раствора серной кислоты и 2-3 капли раствора перманганата калия. Происходит обесцвечивание раствора перманганата. 2KMnO₄ +10FeSO₄ +8H₂SO₄ 2MnSO₄ +5Fe₂(SO₄)₃ +K₂SO₄ +8H₂O Mn⁺⁷ +5ē  Mn⁺² 2 - окислитель 2Fe⁺² –2ē 2Fe⁺³ 5- восстановитель

4. Реакция образования «Бурого кольца». К 2-3 каплям насыщенного раствора сульфата железа (II) добавьте 2-3 капли раствора нитрата натрия, перемешайте раствор и осторожно по стенкам добавьте концентрированную серную кислоту. На границе слоев образуется «бурое» кольцо.

6FeSO₄ + 2NaNO₃+ 4H₂SO₄ 2NO +3Fe₂(SO₄)₃ +Na₂SO₄ +4H₂O N⁺⁵ +3ē  N⁺² 2 - окислитель 2Fe⁺² –2ē 2Fe⁺³ 3 – восстановитель FeSO₄ +NO [Fe(NO)]SO₄ (бурое кольцо)

Реакции на катион Bi³⁺

Растворы солей катиона Bi³⁺ бесцветны

1. Действие щелочи NaOH или KOH и гидроксида аммония- NH₄OH . В одну пробирку поместить 2-3 капли раствора Bi(NO₃)₃ или BiCl₃ прибавьте 2-3 капли раствора NaOH, в другую пробирку к 1-2 каплям Bi(NO₃)₃ раствора прибавьте 2-3 капли NH₄OH. В первой пробирке и во второй пробирке образуется одинаковый белый осадок. Bi(NO₃)₃ +3NaOHBi(OH)₃ +3NaNO₃ Bi(NO₃)₃ +3NH₄OHBi(OH)₃ +3NH₄NO₃

(Записать уравнения в ионном виде).

Проверить осадки на растворение в кислотах и щелочах. Bi(OH)₃ +3HCl  BiCl₃ + 3H₂O (Записать уравнения в ионном виде).

2. Действие иодида калия – KI. К 1 капле раствора Bi(NO₃)₃ прибавьте 2-3 капли раствора KI. Образуется оранжевый раствор комплексной соли. Bi(NO₃)₃ + 3KI  BiI₃ + 2KNO₃ BiI₃ + KI  K[BiI₄] (оранжевый раствор).

3. Действие хлорида олова SnCl₂ в щелочной среде. К 2-3 каплям раствора SnCl₂ прибавить по каплям щелочь, чтобы первоначально образовавшийся осадок растворился, к полученному раствору добавите каплю Bi(NO₃)₃. Образуется черный осадок металлического висмута Bi⁰. 2Bi(NO₃)₃ + 3SnCl₂ +18KOH 2Bi + 3Na₂SnO₃ +6NaCl + 6NaNO₃ + 9H₂O Bi⁺³ +3 ē  Bi⁰ 2 - окислитель Sn⁺² -2 ē  Sn⁺⁴ 3 - восстановитель

4. Действие воды – гидролиз висмута. К 1 капле раствора BiCl₃ добавьте воды до появления белого осадка основной соли. BiCl₃ +2НОН  Bi(OH)₂Cl+2HNO₃

(BiOCl+H₂O)

Полученный осадок проверить на растворимость в кислоте и щелочи.

Занятие 8

Анализ смеси катионов V аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения дробного хода анализа.

2. Научиться по итогам выполненной работы делать правильные заключения и результаты оформлять протоколом.

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа).

Вопросы самоподготовки

• строение атомов магния, марганца, железа, висмута, возможные степени окисления;

• окраска катионов V аналитической группы, растворимые соли катионов V аналитической группы;

- групповой реактив, его действие на катионы V аналитической группы;

• растворимость гидроксидов катионов V аналитической группы, их окислительно-восстановительные свойства;

• катионы-окислители, катионы-восстановители. Доказательство свойств уравнениями реакций;

• катионы-комплексообразователи. Доказательство уравнениями реакций;

• качественные реакции на катионы Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Bi³⁺ (формулы реактивов, их назначение, условия проведения реакций, эффект реакций);

• медицинское применение катионов V аналитической группы.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

• растворы солей: Na₂CO₃(насыщ.); K₄[Fe(CN)₆], NH₄SCN, K₃[Fe(CN)₆], Na₂HPO₄, NH₄Cl, NH₄Cl(насыщ.).

• растворы щелочей NаOH, KOH;

• растворы кислот HCl, H₂C₂O₄, H₂SO₄, HNO₃;

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

- водяные бани

- центрифуги

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости

Анализ смеси катионов V аналитической группы
Последовательность действий	Способ выполнения деятельности	Контроль
Проверка, подготовка рабочего стола.	1. Проверить наличие реактивов, пробирок. 2. Взять флаконы с задачей. 3. Отметить внешний вид задачи.	Если раствор бесцветен, то отсутствует железо. (Fe+3)
Проведение анализа
Проба на Fe2+	К 2 – 3 каплям задачи прибавить 2 – 3 капли раствора K3[Fe(CN)6].	а) Образование осадка синего цвета говорит о присутствии Fe2+. б) Отсутствие осадка – отсутствие Fe2+.
Проба на Fe3+	К 2 – 3 каплям задачи прибавить 2 – 3 капли раствора K4[Fe(CN)6].	а) Образование осадка синего цвета говорит о присутствии Fe3+. б) Отсутствие осадка – отсутствие Fe3+. в) Обопзование необильного осадка или раствора синего цвета говорит о присутствии Fe3+ образовавшегося при стоянии раствора (Fe2+Fe3+)
Проба на Bi3+	К 2 – 3 каплям раствора задачи 5 – ти кратный объем воды.	а) Образование белого осадка говорит о присутствии висмута Bi3+.
Проба на Mn2+	К 2 –3 каплям раствора задачи прибавить 5 –6 капель раствора щелочи. Интенсивно встряхнуть. (Если присутствует Fe3+ дать постоять 5 минут, постепенно встряхивая). (Если был обнаружен Bi3+, то необходимо добавить избыток насыщенного раствора щелочи (общий стол), оставить на 5 минут постоянно встряхивая). К полученному осадку прибавить, не встряхивая, 2- 3 капли раствора Н2С2О4.	а) Образование над осадком землянично–красного раствора говорит о присутствии Mn2+.
Проба на Mg2+	К 3 – 4 каплям задачи прибавить 3 – 4 капли насыщенного раствора Na2CO3, перемешать, отцентрифугировать. Провести пробу на полноту осаждения. К осадку прибавит насыщенный раствор NH4Cl. (Если присутствуют в задаче Mn2+ и Fe2+ прибавляют к 3-4 каплям задачи 3-4 капли насыщенного раствора Na2CO3 и 2– 3 капли раствора H2O2 для перевода Mn2+ в Mn3+ и Fe2+ в Fe3+, нагревают до прекращения выделения пузырьков газа. Перемешивают. Центрифугируют. Проверяем полноту осаждения, затем добавляют насыщенный раствор NH4Cl, перемешивают, центрифугируют). В центрифугате определяют Mg2+. К 2- 3 каплям центрифугата прибавляют по 1 капле растворов NH4Cl, NH4OH, Na2HPO4.	а) Образование осадка белого цвета говорит о присутствии Mg2+.

Занятие 9

Качественные реакции на катионы VI аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения качественных реакций на катионы VI аналитической группы.

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

• строение атомов меди, ртути, возможные степени окисления;

• окраска катионов VI аналитической группы, растворимые соли;

- групповой реактив, действие группового реактива на катионы VI аналитической группы, условия проведения, эффект реакций;

• действие раствора щелочи на катионы VI аналитической группы, свойства и растворимость образовавшихся соединений;

• применение окислительно-восстановительных реакций в качественном анализе катионов VI аналитической группы;

• качественные реакции на Cu²⁺, Hg²⁺ (реактивы, названия, уравнения реакций, эффекты реакций).

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- растворы кислот (HCl, HNO₃,)

• растворы щелочей (KOH, NaOH) и аммиака

• растворы солей: Hg(NO₃)₂, KI, K₄[Fe(CN)₆], CuSO₄;

• медные пластинки;

б) посуда, оборудование

- пробирки

- держатели для пробирок

- спиртовки

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости

Частные реакции на катионы VI аналитической группы

Реакции на Cu⁺²

Растворы солей окрашены в голубой цвет

1. Действие раствора щелочи NaOH, KOH

К 2-3 капли раствора соли меди прибавляют 2-3 капли раствора щелочи.

CuSO₄ + 2NaOH  Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Образуется осадок голубого цвета, чернеющий при нагревании.

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

Проверить растворимость осадка в кислотах, щелочах, растворе аммиака.

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ CuSO₄ + 2H₂O

Cu(OH)₂ + 4NH₄OH [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O

2. Действие раствора аммиака.

К 1-2 каплям раствора сульфата меди прибавляют 1-2 капли раствора гидроксида аммония. Выпадает осадок основной соли голубовато-зеленого цвета.

2CuSO₄ + 2NH₄OH  (CuOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

При прибавлении избытка реактива осадок растворяется с образованием комплексной соли интенсивно синего цвета.

(CuOH)₂SO₄+ (NH₄)₂SO₄ + 2NH₄OH  2[Cu(NH₃)₄]SO₄ + 8H₂O

При подкислении аммиачный комплекс разрушается.

[Cu(NH₃)₄]SO₄ + 3H₂SO₄  CuSO₄ + 2(NH₄)₂SO₄ + 2H₂O

(синий) (голубой)

3. Действие иодида калия –KI.

К 1-2 каплям раствора сульфата меди прибавляют 1-2 капли иодида калия. Образуется осадок белого цвета.

2CuSO₄ + 4KICu₂I₂ + I₂ + 2K₂SO₄

(бел.) (бур.)

4. Действие гексациано феррата (II) калия-K₄[Fe(CN)₆].

К 1-2 каплям раствора сульфата меди прибавляют 1-2 капли гексацианоферрата (II) калия. Образуется красно-бурый осадок. Полученный осадок растворяется в растворе аммиака, разлагается в растворе щелочи, нерастворим в кислотах (Проверить!).

2CuSO4 + K₄[Fe(CN)₆] Cu₂[Fe(CN)₆] + 2K₂SO₄

Cu₂[Fe(CN)₆] + 4КОН  2Cu(OH)₂ + K₄[Fe(CN)₆]

(голубой)

Cu₂[Fe(CN)₆] + 6NH₄ОН  (NH₄)₂[Fe(CN)₆] + 2[Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 6H₂O

Реакции на Hg⁺²

1. Действие раствора щелочи NaOH, KOH

К 2-3 капли раствора нитрата ртути (II) прибавьте 2-3 капли раствора щелочи. Образуется осадок желтого цвета.

Hg(NO₃)₂ + 2NaOH  HgO + 2NaNO₃ + Н₂О

(желтый)

Полученный осадок проверить на растворимость в кислотах (лучше НNO₃) и щелочах.

HgO + 2НNO₃ Hg(NO₃)₂ + Н₂О

2. Действие раствора аммиака.

К 2-3 каплям раствора нитрата ртути (II) прибавьте недостаток раствора гидроксида аммония. Образуется белый осадок комплексной соли.

Hg(NO₃)₂ + 2NH₄OH  [HgNH₂]NO₃ + (NH₄)NO₃ + 2H₂O

(белый)

Полученный осадок растворим в кислотах.

[HgNH₂]NO₃ + 2HNO₃ NH₄NO₃ + Hg(NO₃)₂

3. Действие иодида калия –KI.

К 2-3 каплям раствора нитрата ртути () прибавьте 2-3 капли раствора иодида калия. Образуется оранжево-красный осадок. В избытке реактива растворяется.

Hg(NO₃)₂ + 2KI  HgI₂ + 2KNO₃

(оранжево-красный)

HgI₂ + 2KI K₂[HgI₄]

4. На медную пластинку нанести 0,5 –1 капля раствора нитрата ртути (II). Появляется блестящий налет.

C u + Hg(NO₃)₂ Hg + Cu(NO₃)₂

Занятие 10

Анализ смеси катионов I -VI аналитических групп

Задачи

1. Закрепить навыков дробного и систематического хода анализа.

2. Закрепление знаний по теме «Катионы катионов I -VI аналитических групп».

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

• окраска катионов I -VI аналитических групп;

• растворимые соли катионов I -VI аналитических групп;

• групповые реактива на катионов I -VI аналитических групп;

• специфические реактивы на катионы катионов V;

• частные реакции на катионы I, II, III, IV, VI аналитических групп.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- растворы кислот (HCl, HNO₃, СН₃СООН, H₂SO₄, H₂C₂O₄)

• растворы щелочей (KOH, NaOH) и аммиака

• концентрированный раствор NH₄OH

• раствор Na₂CO₃, K₂CO₃, K₂CrO₄, NaHC₄H₄O₆, KH₂SbO₄, KI, K₄[Fe(CN)₆], K₃[Fe(CN)₆], NH₄SCN, Na₂HPO₄, (NH₄)₂[Hg(SCN)₄], Co(NO₃)₂;

• раствор ализарина;

• реактив Несслера.

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

• водяные бани

• плитки

• тигли

• центрифуги.

в) наглядные пособия, таблицы

• Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

• таблица растворимости