Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Лабораторный практикум
.pdf
В пробирку помещают 2–3 капли раствора соли сульфата железа (III), добавляют 1 каплю 2 М раствора HCl и 1–2 капли раствора
K4[Fe(CN)6]. Наблюдают образование темно-синего осадка.
2. Реакция с тиоцианат-ионами (фармакопейная). Тиоцианат-
ионы SCN– образуют с ионами Fe3+ комплексные соединения,
окрашивающие раствор в красный цвет. В зависимости от соотношения концентраций реагентов могут образовываться комплексы
различного состава [Fe(SCN)n(H2O)
, где n = 1, 2... 6. При из-
6–n]3–n
бытке реагента образуется координационно-насыщенный комплекс:
Fe3+ + 6SCN– → [Fe(SCN)6]3–.
К 2–3 каплям раствора соли сульфата железа (III) добавляют
1–2 капли раствора тиоцианата (роданида) аммония (NH4SCN) или
калия (KSCN). Наблюдают красное окрашивание реакционной
смеси.
Далее к полученному окрашенному раствору добавляют
несколько капель раствора фторида аммония (или натрия). Наблюдают исчезновение красной окраски (обесцвечивание) вследствие
образования более прочного бесцветного фторидного комплекса
железа (III):
[Fe(SCN)6]3– + 6F– → [FeF6]3– + 6SCN–.
Б. Обнаружение ионов Fe2+
Водные растворы солей железа (II) окрашены в бледно-зеленый
цвет.
1. Реакция с гексацианоферратом (III) калия (фармакопейная).
Гексацианоферрат (III) калия (K3[Fe(CN)6]) образует с ионами Fe2+
синий осадок «турнбуленовой сини»:
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3– → ↓Fe3[Fe(CN)6]2.
Реакция проводится в слабокислых или нейтральных растворах
(рН = 3–7), строго специфична и позволяет дробно обнаруживать
ион Fe2+ в присутствии других катионов.
Растворы солей железа (II) легко окисляются на воздухе, поэтому раствор для испытаний готовят непосредственно перед опытом, растворяя несколько кристаллов сухого FeSO4 в небольшом
количестве воды.
21
В пробирку помещают 2–3 капли раствора соли железа (II), добавляют 1 каплю 2 М раствора HCl и 1–2 капли раствора
K3[Fe(CN)6]. Наблюдают образование темно-синего осадка.
2. Диметилглиоксим (реактив Чугаева) образует с катионом Fe2+ внутрикомплексную соль карминово-красного цвета
состава
[Fe(C4Н7N2O2)2] NH3.
На предметное стекло помещают каплю анализируемого рас-
твора, добавляют каплю диметилглиоксима и каплю гидроксида
аммония. В присутствии катиона Fe2+ раствор окрашивается в карминово-красный цвет.
В. Обнаружение ионов Mn
2+
Водные растворы солей марганца (II) бесцветны.
1. Гидроксиды NaOH, KOH осаждают катион Mn2+ с образованием белого осадка гидроксида марганца (II), растворимого в кислотах, но нерастворимого в щелочах:
Mn2+ + 2ОH– → ↓Mn(OН)2.
Осадок на воздухе буреет вследствие перехода катиона Mn2+ в
катион Mn4+, при этом образуется марганцоватистая кислота
(MnО(OН)2 или Н2MnO3).
Берут в пробирку 3–4 капли раствора сульфата марганца, до-
бавляют 3–4 капли воды и 4–5 капель раствора щелочи. Образуется белый осадок, который изменяет свою окраску до желто-бурой.
Реакция проводится при рН = 9–10.
Опыт 6. Обнаружение ионов Cu2+, Hg2+, Cd2+, Co2+, Ni2+
(шестая аналитическая группа катионов)
Р е а к т и вы и о б ор у д о в ан и е: растворы сульфата меди (II)
(CuSO4), гидроксида аммония (NH4OH), сероводородной воды
(H2S), раствора нитрата ртyти (II) (Hg(NO3)2), йодида калия (КI),
хлорида олова (SnCl2), нитрата серебра (AgNO3), соляной кислоты
(HCl), хлорида кадмия (CdCl2), хлорида кобальта (II) (СoCl2), роданида аммония (NH4SCN), изоамилового спирта, сульфата кобальта
(СoSO4), тетрароданомеркурата аммония ((NH4)2[Hg(SCN)4]), диме-
22
тилглиоксима (C4H8N2O2), сульфата никеля (NiSO4), стеклянная
палочка, фильтровальная бумага, пипетка, пробирки, штатив.
Т е о р е т ич е с к ое п оя с н е н и е. К шестой аналитической
группе относятся катионы Cu2+, Hg2+, Cd2+, Co2+, Ni2+. Все катионы
характеризуются способностью к комплексообразованию. Их гидроксиды растворяются в избытке аммиака с образованием аминокомплексов различного состава.
Групповым реагентом на катионы шестой группы является
NH4OH – гидроксид аммония в избытке. Растворы солей меди, кобальта и никеля окрашены, кадмия и ртути (II) бесцветны.
Гидроксиды КОН и NaОН с растворами, содержащими катионы
Cu2+, Cd2+, Ni2+, дают аморфные осадки гидроксидов, с катионами
Hg2+ – оксиды, с катионами Co2+ – основные соли:
CuSO4 + 2KOH → Cu(OH)2↓ + K2SO4;
Cu2+ + 2OH– → ↓Cu(OH)2;
CdCl2 + 2KOH → ↓Cd(OH)2 + 2KCl;
Cd2+ + 2OH– → ↓Cd(OH)2;
NiCl2 + 2KOH → ↓Ni(OH)2 + 2KCl;
2+
Ni
+ 2OH– → ↓Ni(OH)2;
CoCl2 + 2KOH → ↓CoOHCl + 2KCl;
2+
Co
+ OH– + Cl– → CoOHCl;
HgCl2 + 2KOH → ↓HgO + 2KCl + H2O;
Hg2+ + 2OH– → ↓HgO + H2O.
Все эти осадки растворимы в кислотах (HCl, HNO3, H2SO4) и в
избытке аммиака, кроме соединений ртути (II), которые растворяются в 25%-м растворе аммиака лишь при добавлении солей аммония.
Х о д р а бо ты
А. Обнаружение ионов Cu2+
1. В пробирку с раствором сульфата меди (II) прибавляют избыток разбавленного раствора аммиака. При этом образуется растворимое комплексное соединение сине-фиолетового цвета –
сульфат тетрааммин меди (II):
23
CuSO4 + 5H2O + 4NH3 → [Cu(NH3)4]SO4 + 4H2O.
4
Sn
2. Берут в пробирку 1–2 см3 раствора соли меди (II) и добавляют несколько капель раствора сероводородной воды, сульфида
аммония или натрия. При этом выпадает черный осадок сульфида
меди (II):
СuSO4 + H2S →↓СuS + H2SO4;
Сu2+ + H2S →↓CuS + 2H+.
Б. Обнаружение ионов Hg
2+
1. Наливают в пробирку 1–2 см3 раствора нитрата ртyти (II) и
добавляют несколько капель йодида калия. При этом выпадает
красный осадок йодида ртути (II), растворимый в избытке реактива. Составляют молекулярные и ионно-молекулярные уравнения
реакций.
2. Хлорид олова (SnCl2) восстанавливает Hg2+ до [Hg2]2+, а затем
до металлической ртути:
HgCl2 + SnCl2 → ↓Hg2Cl2 + SnCl4;
Hg2Cl2 + SnCl2 → ↓2Hg + SnCl4.
На полоску фильтровальной бумаги наносят каплю свежепри-
готовленного солянокислого раствора хлорида олова (SnCl2) и в
центр пятна помещают сначала каплю раствора нитрата серебра
(AgNO3), а затем каплю раствора соли ртути (II).
В присутствии катионов Hg2+ образуется черное пятно (восста-
новленное серебро):
2+
2Hg
+ Sn2+ + Ag+ + 2Cl– →
В. Обнаружение ионов Сd
2+
+↓ Ag + ↓Hg2Cl2.
В пробирку с раствором соли кадмия (II) приливают 1 см3 раз-
бавленной соляной кислоты и 1–2 см3 сероводородной воды. При
этом выпадает осадок сульфида кадмия (II) желтого цвета:
Cd2+ + H2S → ↓ CdS + 2H+.
Г. Обнаружение ионов Со2+
Водные растворы солей кобальта (II) имеют розовую окраску.
1. Реакция с тиоцианат-ионами. Тиоцианат-ионы SCN–, взятые
в избытке, образуют с ионами Со2+ окрашенное в синий цвет комплексное соединение тетрароданокобальтат по реакции:
24
Co2+ + 4SCN– ↔ [Co(SCN)4]2–.
Комплекс в водных растворах неустойчив, и равновесие ком-
плексообразования смещено влево в сторону свободного иона кобальта (II), имеющего розовую окраску. Поэтому реакцию проводят в присутствии органического растворителя, экстракция комплекса в который приводит к повышению его устойчивости и
окрашиванию органического слоя в синий цвет.
Две-три капли раствора соли кобальта (II) помещают в пробир-
ку, добавляют 8–10 капель насыщенного раствора тиоцианата (роданида) аммония (NH4SCN), 8–10 капель изоамилового спирта и
энергично встряхивают содержимое пробирки. Наблюдают синее
окрашивание слоя изоамилового спирта.
Реакции мешает присутствие ионов Fe3+, дающих с роданидом
аммония красную окраску, на фоне которой невозможно наблюдать синюю окраску комплекса кобальта. Чтобы устранить мешающее действие ионов Fe3+, их связывают (маскируют) в прочный
бесцветный фторидный комплекс [FeF6]3–, добавляя в реакционную смесь несколько капель раствора фторида аммония.
Для моделирования обнаружения ионов Со2+ в присутствии
ионов Fe3+ по 2–3 капли растворов солей кобальта (II) и железа
(III) помещают в пробирку, добавляют 8–10 капель насыщенного
раствора тиоцианата (роданида) аммония (NH4SCN), 8–10 капель
изоамилового спирта и энергично встряхивают содержимое пробирки. Наблюдают темно-бордовое окрашивание слоя изоамилового спирта. Далее прибавляют 5–6 капель раствора NH4F и снова
встряхивают содержимое пробирки. Наблюдают синее окрашивание слоя изоамилового спирта.
2. Реакция с тетрароданомеркуратом (II) аммония. Тетрарода-
номеркурат (II) аммония ((NH4)2[Hg(SCN)4]) образует с ионами
кобальта (II) синий осадок – тетрароданомеркурат кобальта:
Co2+ + [Hg(SCN)4]2– ↓Co[Hg(SCN)4].
Для ускорения реакции добавляют небольшое количество соли
цинка, который быстро образует белый осадок Zn[Hg(SCN)4] и тем
самым индуцирует выпадение синего комплекса кобальта. В результате наблюдают образование осадка голубого цвета.
25
Две-три капли раствора соли кобальта (II) помещают в пробир-
,SО
24
,SО
23
,CО
23
,PО
34 2
2
SiО
ку, добавляют 2–3 капли раствора (NH4)2[Hg(SCN)4], охлаждают
под водопроводной водой и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой. Если при этом синий осадок тетрароданомеркурата
кобальта не образуется, то в пробирку добавляют 1 каплю раствора соли цинка и вновь потирают стенки пробирки стеклянной палочкой. Наблюдают образование голубого осадка, содержащего
тетрароданомеркураты кобальта и цинка.
Д. Обнаружение ионов Ni
2+
Водные растворы солей никеля имеют зеленую окраску.
1. Реакция с диметилглиоксимом (реактив Чугаева). Диметил-
глиоксим образует с ионами никеля внутрикомплексное соединение, окрашенное в ярко-красный цвет.
Две-три капли раствора соли никеля помещают в пробирку, добавляют 4–5 капель 6 М раствора NH4OH и 1–2 капли спиртового
раствора диметилглиоксима. Наблюдают образование ярко-красного осадка.
Обнаружению ионов никеля по этой реакции мешают ионы
Fe2+, которые с диметилглиоксимом образуют растворимый ком-
плекс красного цвета. Для устранения мешающего действия ионов
железа (II) их окисляют пероксидом водорода до Fe3+.
Опыт 7. Обнаружение ионов
(первая аналитическая группа анионов)
Р е а к т и вы и о б ор уд о в а н и е: растворы сульфата натрия
(Na2SO4), хлорида бария (BaCl2), сероводородной воды (H2S),
сульфита натрия (Na2SO3), соляной кислоты (HCl), бромной воды
(Br2 + H2O), карбоната натрия (Na2CO3), известковой воды
(Ca(OH)2), гидрофосфата натрия (Na2HPО4), хлорида аммония
(NH4Cl), хлорида магния (MgCl2), гидроксида аммония (NH4ОН),
нитрата серебра (AgNО3), фосфата натрия (Na3PО4), молибдата
аммония ((NH4)2MoO4), азотной кислоты (HNO3), гидрофосфата
натрия (Na2HPO4), силиката натрия (NaSiO3), металлический цинк,
кристаллы хлорида аммония (NH4Cl), стеклянная палочка, фильтровальная бумага, пипетка, пробирки, спиртовка, штатив.
26
Т е о р е т ич е с к ое п о я с н е н и е. К первой аналитической
,SО
24
,SО
23
,CО
23
,PО
34
.Si О
23
2
4
SО
2
4
SО
2
3
О
2
3
SО
2
3
SО
2
4
SО
группе анионов относятся сульфат-ион
сульфит-ион
карбонат-ион
фосфат-ион
силикат-ион
Они
образуют с катионом Ва2+ соли, мало растворимые в воде, но, за
исключением сульфата бария, хорошо растворимые в разбавленных минеральных кислотах. Поэтому выделить анионы данной
группы в виде осадка групповым реагентом хлоридом бария
(BaCl2) можно только в нейтральной или слабощелочной среде.
Анионы первой группы образуют с катионами серебра Ag+ соли, растворимые в разбавленной азотной кислоте, а сульфат серебра (Ag2SO4) растворим даже в воде.
Х о д р а бо ты
А. Обнаружение ионов
Помещают в пробирку 1 мл раствора сульфата натрия и прибавляют столько же раствора хлорида бария. Наблюдают образование кристаллического осадка сульфата бария:
Na2SO4 + ВаCl2 → ВаSO4 + 2NaCl;
Ва2+ +
Б. Обнаружение ионов S
→ ВаSO4.
1. В пробирку с раствором сульфита (гидросульфита) натрия
или калия прибавляют 2–3 мл раствора соляной кислоты и кусочек
металлического цинка. Выделение удушливого сернистого газа
свидетельствует о присутствии в растворе
-ионов:
Na2SO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + ↑SO2;
3Zn + 6HCl + SO2 → ZnCl2 + H2O + ↑H2S.
2. Бромная вода при взаимодействии с растворами сульфитов
обесцвечивается:
+ Br2 + H2O →
+ 2Br– + 2H+.
Наливают в пробирку 4–5 капель раствора сульфита натрия,
добавляют 5 капель раствора серной кислоты и 2–3 капли бромной
воды. Бромная вода обесцвечивается.
27
В. Обнаружение ионов
2
3
CО
2
4
PО
2
4
PО
2
4
HPО
2
4
НРО
2
4
PО
Карбонаты и гидрокарбонаты при взаимодействии с кислотами
выделяют диоксид углерода.
В пробирку помещают 5–8 капель раствора карбоната калия
или натрия, добавляют такой же объем раствора соляной кислоты.
При помощи известковой воды наблюдают выделение диоксида:
Na2CO3 + 2HCl → NaCl + H2CO3;
H2CO3 → H2O + ↑CO2;
CO2 + Ca(OH)2 → ↓CaCO3 + H2O.
Г. Обнаружение ионов
1. Хлорид бария (ВаС12) образует с анионом
белый
аморфный осадок гидрофосфата бария, растворимый в кислотах
(исключение – серная кислота):
Na2HPО4 + ВаС12 → ↓BaHPO4 + 2NaCl;
+ Ba2+ → BaHPО4.
Осадок легкорастворим в минеральных кислотах (кроме сер-
ной) и уксусной кислоте.
К 4 каплям раствора гидрофосфата натрия добавляют 4 капли
раствора хлорида бария. Проверяют растворимость осадка в разбавленных соляной и азотной кислотах.
2. Магнезиальная смесь (водный раствор аммиака, хлорида аммония и хлорида магния) образует белый кристаллический осадок
магний-аммоний-фосфата:
Na2HPО4 + MgCl2 + NH4OH → ↓MgNH4PО4 + 2NaCl + H2О;
+ Mg2+ + NH4OH → ↓MgNH4PО4 + H2О.
Осадок легкорастворим даже в очень слабых кислотах. Эта ре-
акция характерна для
и применяется для обнаружения фос-
фатов в моче.
В пробирку помещают 2 капли раствора гидрофосфата натрия
(Na2HPО4), добавляют 2 капли раствора хлорида аммония (NH4C1),
2 капли раствора аммиака и затем 2 капли раствора хлорида маг-
28
ния (MgCl2). Проверяют растворение полученного осадка в раз-
3
4
PО
2
3
SiО
2
3
Si О
2
3
Si О
4
2NH
.Si О
23
бавленных соляной и азотной кислотах.
3. Нитрат серебра (AgNО3) дает с фосфат-ионом желтый осадок
серебра, легкорастворимый в азотной кислоте и в растворе аммиака. Полное осаждение возможно только в нейтральной или слабощелочной среде:
Na3PО4 + 3AgNО3 → ↓Ag3PО4+ 3NaNО3;
+ 3Ag+ → ↓Ag3PО4.
К 4 каплям раствора фосфата натрия (Na3PО4) прибавляют 4 кап-
ли раствора нитрата серебра. Раствор с осадком делят на две части.
Наблюдают растворение осадка в азотной кислоте и в аммиаке.
4. Молибдат аммония ((NH4)2MoO4), прибавленный в большом
избытке, осаждает из азотнокислого раствора желтый кристаллический осадок фосфоромолибдата-аммония:
Na2HPO4 + 12(NH4)2MoO4 + 23HN03 → ↓(NH4)3H4[P(Mo2O7)4] +
+ 21NH4NO3 + 2NaNO3 + 10H2O.
Осадок легкорастворим в щелочах и аммиаке. Кроме того, он
растворяется в избытке фосфата щелочного металла, поэтому реактив необходимо брать в большом избытке.
В пробирку помещают 5 капель раствора молибдата аммония
(NH4)2MoO4 и 1 каплю концентрированной азотной кислоты, раствор немного подогревают и добавляют 1 каплю раствора гидрофосфата натрия. Дают пробирке с раствором немного постоять и
наблюдают выпадение осадка.
Д. Обнаружение ионов
Соли аммония при действии на анион
выделяют из рас-
творов силикатов кремниевую кислоту:
+ 2H2О +
↓H2SiO3 + NH4OH.
Берут пробирку и наливают 6–8 капель раствора силиката
натрия, помещают в раствор несколько кристалликов хлорида аммония (NH4C1) и слегка нагревают. Образование белого студенистого осадка поликремниевых кислот говорит о наличии аниона
29
Опыт 8. Обнаружение ионов Cl–, Br–, I–, S2–
.H2N
4
(вторая аналитическая группа анионов)
Р е а к т и вы и о б о р у до в а н и е: растворы йодида калия
(KI), нитрата серебра (AgNО3), хлорида калия (КСl), молибдата
аммония ((NH4)2MoO4), азотной кислоты (HNO3), гидроксида аммония (NH4OH), тиосульфата натрия (Na2S2О3), серной кислоты
(H2SO4), бромида натрия (NaBr), хлороформа, хлорной воды (Сl2 +
+ H2O), бромида калия (KBr), бензола (С6Н6), пипетка, пробирки,
спиртовка, штатив.
Т е о р е т ич е с к ое п о я с н е н и е. Ко второй аналитической
группе анионов относятся хлорид-ион С1–, бромид-ион Вr–, йодидион I– и сульфид-ион S2–. Они образуют с катионом Ag+ соли,
нерастворимые в воде и разбавленной азотной кислоте. Групповым реагентом на анионы второй группы является нитрат серебра
(AgNО3) в присутствии азотной кислоты (HNO3). Хлорид бария
(BaCl2) с анионами второй группы осадков не образует.
Х о д р а бо ты
А. Обнаружение ионов Cl–
Нитрат серебра (AgNO3) образует с анионом С1– белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в воде и кислотах. Осадок растворяется в аммиаке, при этом образуется комплексная соль серебра [Ag(NН3)2]С1. При действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок. Реакции протекают в такой последовательности:
С1– + Ag+ → ↓AgCl;
AgCl + 2NH4ОH → [Ag (NН3)2]С1 + 2H2О;
[Ag (NН3)2]С1 + 2H+ → ↓AgCl– +
В две пробирки с растворами хлорида и йодида калия добавляют раствор нитрата серебра (примерно 1/3 от объема растворов
соли). Наблюдают образование белого и желтого осадков. Добавляют в обе пробирки с осадками избыток раствора аммиака и перемешивают. Обращают внимание на то, что осадок хлорида серебра полностью растворяется в аммиаке, а йодид серебра – практически не растворяется.
Б. Обнаружение ионов Br–
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]