Систематический анализ смеси катионов IV аналитической группы

Операция

Реагенты и техника выполнения

Наблюдаемые явления

Осаждение гидроксидов катионов IV группы и растворение их в избытке щелочи

10-15 капель исследуемого раствора + 2-5 капель 3 % H₂O₂ + 6 моль/л раствор NaOH до полного растворения осадка (нагревание в фарфоровой чашке до удаления избытка Н₂О₂)

Раствор 1: [Al(OH)₆]^3– , [Sn(OH)₆]^2–; CrO ; [Zn(OH)₄]^2–; AsO (желтый раствор в присутствии Cr³⁺, бесцветный раствор в отсутствии Cr³⁺)

Осаждение Al(OH)₃ и Sn(OH)₄

К раствору 1 + крист. NH₄Cl до запаха NH₃ и упаривают до небольшого объема

Осадок 1: Al(OH)₃ Sn(OH)₄

Раствор 2: [Zn(NH₃)₄]²⁺, CrO , AsO

Растворение осадка 1

Осадок 1 растворяют в 2 моль/л HCl

Раствор 3: Al³⁺; [SnCl₆]^2–

Обнаружение ионов алюминия и олова

В растворе 3 обнаруживают Al³⁺ реакцией с ализарином.

Раствор 3 кипятят с железными опилками. После охлаждения отделяют опилки фильтрованием. К фильтрату + избыток 6 моль/л раствора NaOH (рН>10) и после удаления Fe(OH)₂ обнаруживают Sn (II) реакцией с Bi³⁺

Розовое пятно на фильтровальной бумаге

Черный осадок Bi

Осаждение гидроксокарбоната цинка

Раствор 2 нагревают при добавлении Na₂CO₃ (кр.) до полного удаления NH₃

Осадок 2: (ZnOH)₂CO₃

Раствор 4: CrO ; AsO

Растворение осадка 2

Осадок 2 растворяют в 2 моль/л растворе HCl

Раствор 5: Zn²⁺

Обнаружение ионов Zn²⁺ в растворе 5

В растворе 5 обнаруживают ионы Zn²⁺ реакциями с дитизоном или с [Hg(SCN)₄]^2–

Малиново-красное окрашивание хлороформного слоя с дитизоном или кристаллы характерной формы с [Hg(SCN)₄]^2–

Обнаружение ионов CrO и AsO в растворе 4

В растворе 4 обнаруживают CrO реакцией образования надхромовых кислот и AsO (качественные реакции AsO )

Синий цвет слоя органического растворителя за счет H₂CrO₆

Методика выполнения эксперимента

Уравнения реакций

Наблюдения и выводы

1. Реакции идентификации катионов магния

1. Осаждение раствором гидроксида аммония

К 2-3 каплям раствора соли магния прибавляют 3-4 капли 2 моль/л раствора аммиака – выпадает аморфный осадок гидроксида магния, нерастворимый в избытке реагента, но растворимый в солях аммония.

Аналогичный аналитический сигнал дает реакция солей магния с растворами щелочей.

2. Фармакопейная микрокристаллоскопическая реакция осаждения фосфата магния-аммония

Каплю раствора соли магния помещают на предметное стекло и добавляют каплю раствора хлорида аммония. Предметное стекло держат несколько минут каплей вниз над отверстием склянки с концентрированным раствором аммиака. Затем к раствору добавляют кристаллик гидрофосфата натрия и наблюдают под микроскопом кристаллы фосфата магний – аммония в виде шестилучевых звезд.

Кристаллический осадок двойной соли растворим в уксусной и минеральных кислотах. Реакцию обнаружения проводят при рН 9 в присутствии аммиачного буфера.

6.2. Реакции идентификации катионов марганца.

1. Осаждение раствором гидроксида аммония

К 2-3 каплям раствора соли марганца (II) прибавляют 3-4 капли 2 моль/л раствора аммиака – выпадает аморфный осадок гидроксида марганца, нерастворимый в избытке реагента, но растворимый в солях аммония

Белый осадок гидроксида марганца (II) буреет на воздухе за счет окисления до диоксида марганца (марганцоватистой кислоты)

2. *Окисление ионов марганца (II) до перманганат-ионов

К 1-2 каплям соли марганца (II) прибавляют 3-4 капли 6 моль/л раствора азотной кислоты и 5-6 капель воды, после чего вносят в полученный раствор стеклянной палочкой порошок висмутата натрия. Содержимое пробирки перемешивают, центрифугируют и наблюдают окраску раствора:

Окисление марганца (II) до перманганат-ионов можно проводить в сильнокислой среде другими окислителями: диоксидом свинца; персульфатом аммония; периодатом калия и др. Реакция окисления ионов марганца (II) до перманганат-ионов под действием висмутата специфична и позволяет обнаружить их в присутствии всех других катионов.

3. Образование «бензидиновой сини» (капельный вариант)

Каплю раствора соли марганца (II) помещают на полоску фильтровальной бумаги и обрабатывают парами концентрированного аммиака. На побуревшее пятно наносят каплю ацетата бензидина – пятно окрашивается в синий цвет (бензидиновая синь)

4. Реакция с сульфид-ионами

К 2-3 каплям раствора соли марганца (II) прибавляют 1-2 капли раствора сульфида аммония (сульфида натрия или сероводородной воды) – выпадает осадок сульфида марганца (II) телесно-розового цвета

6.3. Реакции идентификации катионов железа (II).

1. Осаждение раствором гидроксида аммония

К 1-2 каплям раствора соли железа (II) прибавляют 2-3 капли 2 моль/л раствора аммиака – выпадает аморфный осадок гидроксида железа (II). Осадок гидроксида железа (II) буреет на воздухе за счет окисления до гидроксида железа (III)

2. *Фармакопейная реакция с гексацианоферратом (III) калия

К 1-2 каплям раствора соли железа (II) прибавляют 1-2 капли раствора гексацианоферрата (III) калия – образуется осадок гексацианоферрата (III) железа (II) – «турнбулева синь»:

Реакция используется для дробного обнаружения железа (II).

3. Фармакопейная реакция с сульфидом аммония

К 3-4 каплям раствора соли железа (II) прибавляют 2-3 капли раствора сульфида аммония (или сульфида натрия) – выпадает осадок сульфида железа (II) черного цвета.

Реакцию проводят в нейтральной или аммиачной среде.

6.4. Реакции идентификации катионов железа (III).

1. *Фармакопейная реакция с гексацианоферратом (II) калия

К 1-2 каплям раствора соли железа (III) прибавляют 1-2 капли 2 моль/л раствора соляной кислоты и 2-3 капли раствора гексацианоферрата (II) калия – выпадает осадок гексацианоферрата (II) железа (III) – «берлинская лазурь».

Осадок не растворяется в сильных кислотах, но разлагается щелочами с образованием Fe(OH)₃. Реакция используется для дробного обнаружения ионов железа (III) в отсутствии ионов меди (II), образующей красно-бурый осадок с гексацианоферратом (II) калия.

2. *Фармакопейная реакция с тиоцианатом аммония

К 1 капле раствора соли железа (III) прибавляют 5 капель раствора тиоцианата аммония – образуется окрашенный комплексный ион тиоцианата железа (III)

К полученному раствору прибавляют 5-6 капель соляной кислоты и 1 мл раствора гексацианоферрата (II) калия – наблюдается переход окраски от кроваво-красной до синей. Реакция специфическая, используется для дробного обнаружения ионов железа (III).

6.5. Реакции идентификации катионов висмута.

1. Действие свежеприготовленного раствора Na₄[Sn(OH)₆].

К 3 каплям раствора SnCl₂ прибавляют раствор натрия гидроксида до образования осадка и его растворения. К полученному раствору прибавляют 1-2 капли раствора соли висмута.

2. Гидролиз солей висмута.

К 2-3 каплям раствора соли висмута прибавляют 10-12 капель дистиллированной воды.

3. Фармакопейная реакция с иодидом калия

К 2-3 каплям раствора соли висмута (III) прибавляют по каплям раствор иодида калия до выпадения осадка иодида висмута. Полученный осадок растворяется в избытке иодида калия с образованием комплексного иона – тетраиодовисмутата (III)