Лабораторная работа № 1

Аналитические реакции катионов I аналитической группы по кислотно-основной классификации: Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺.

I аналитическая группа характеризуется отсутствием группового реагента, т.е. реактива, способного осаждать все катионы этой группы из их растворов.

Качественные реакции катионов Li⁺

1. Реакция с двузамещенным гидрофосфатом натрия (среда нейтральная

или слабощелочная)

3Li⁺ + HPO₄^2- = Li₃PO₄ ↓ + H⁺

Признаки реакции: белый осадок, растворимый в растворах кислот и солей аммония.

Методика открытия: в пробирку вносят 10 капель раствора соли лития, прибавляют 5- 10 капель концентрированного раствора аммиака, 2-3 капли этанола и 15 капель раствора Na₂HPO₄.. Через 5-7 минут выпадает мелкокристаллический осадок Li₃PO₄.. Прибавление большого количества этанола следует избегать во избежание выделения осадка Na₂HPO₄.

Предел обнаружения ~ 5 мкг.

2. Реакция с растворимыми карбонатами.(среда нейтральная или щелочная)

2Li⁺ + CO₃^2- = Li₂CO₃ ↓

Признаки реакции: белый осадок, растворимый в растворах кислот.

Методика открытия: в пробирку вносят 2-5 капель концентрированного раствора соли лития, прибавляют примерно столько же концентрирован-ного раствора соды Na₂CO₃ или поташа К₂СО₃ и нагревают смесь. Выпадает белый мелкокристаллический осадок карбоната лития.

Предел обнаружения~500 мкг.

3. Реакция с растворимыми фторидами.

Li⁺ + F^- = LiF ↓

Признаки реакции: белый осадок, растворимый в уксусной кислоте.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли лития, 1-2 капли концентрированного раствора аммиака и 4-5 капель раствора фторида аммония. Смесь нагревают. Медленно выпадает аморфный осадок.

Предел обнаружения~ 50 мкг.

4. Реакция (специфическая) с феррипериодатом калия.

Li⁺+ K₂[FeIO₆]= K⁺+ LiK[FeIO₆]

Признаки реакции: бледно-желтый осадок.

Методика: в пробирку вносят 2-3 капли раствора хлорида лития LiCl, 1-2 капли насыщенного раствора хлорида натрия и 2-3 капли свежеприготовленного раствора K₂[FeIO₆].

5. Окрашивание пламени газовой горелки.

Соли лития окрашивают пламя горелки в карминово-красный цвет.

Методика. На платиновой или нихромовой проволочке ( или на конце графитового стержня) вносят в пламя несколько кристаллов соли лития.

Качественные реакции катионов Na⁺

1.Реакция с дигидроантимонатом калия (или гексагидроксостибатом (V) калия).

Na⁺+ KH₂SbO₄= NaH₂SbO₄↓ + K⁺

Na⁺ + [Sb (OH)₆]^- = Na[Sb (OH)₆]↓

Признаки реакции: белые кристаллические осадки.

Методика. В коническую пробирку взять 4-5 капель раствора соли натрия и столько же раствора реактива. Осадок образуется медленно. Для ускорения реакции проводят реакцию на холоду и потереть стенки пробирки стеклянной палочкой. Необходимо: а) создать нейтральную или слабоще-лочную реакцию среды; б) создать достаточно высокую концентрацию соли натрия; в) иметь насыщенный раствор самого реактива; г) добиться отсутствия солей аммония.

Данная реакция применяется для осаждения ионов натрия из сыворотки крови или плазмы при йодометрическом определении натрия в крови.

2. Микрокристаллическая реакция с цинкуранилацетатом (фармакопейная)-

Na⁺ + Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ +CH₃COO^- + 9Н₂О = NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉*9H₂O

Признаки реакции: желтый (или желто - зеленый) кристаллический осадок. Реакция высокочувствительна – предел обнаружения 0,8 мкг.

Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора соли натрия, слегка упаривают до начала образования белой каемки по краям капли и прибавляют каплю реактива. Через 2-3 мин. наблюдают под микроскопом образование желтых октаэдрических и тетраэдрических кристаллов.

3. Окрашивание пламени газовой горелки (фармакопейный тест).

Соли и другие соединения натрия окрашивают пламя в желтый цвет.

Методика. На кончике графитового стержня или на нихромовой проволочке вносят в пламя горелки несколько кристалликов соли натрия. Окраска пламени не исчезает в течение нескольких секунд.

Качественные реакции К⁺

1. Реакция с гидротартратом натрия (фармакопейная) или (винной кислотой) в присутствии ацетата натрия в нейтральной среде.

К⁺ + NaHC₄Н₄O₆ = KHC₄H₄O₆ + Na⁺

Признаки реакции: белый кристаллический осадок.

Методика. В коническую пробирку поместить 4-5 капель раствора соли калия и столько же раствора реактива. Если осадок не выпадет, потереть стеклянной палочкой внутренние стенки пробирки, охлаждая пробирку водой под краном. Трение ускоряет образование осадка, так как оторвавшиеся мелкие кусочки стекла служат центрами кристаллизации. Условия проведения: нейтральная среда, достаточная концентрация ионов калия, реакцию вести при охлаждении.

Предел обнаружения-50 мкг, предельное разбавление 10³мл/г.

2. Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия (фармакопейная).

Обнаружение иона К⁺с помощью гексанитрокобальтата (III) натрия проводят в нейтральном и слабокислом растворах, так как в щелочной среде и в присутствии сильных кислот реагент разлагается.

2К⁺ + Na₃[Co(NO₂)₆] = K₂Na[Co(NO₂)₆] + 2Na⁺

Признаки реакции: желтый кристаллический осадок.

Предел обнаружения – 4 мкг, предельное разбавление 10⁴мл/г.

Методика. В пробирку вносят 2 капли концентрированного раствора соли калия и 2 капли свежеприготовленного раствора реактива Na₃[Co(NO₃)₆]. Если осадок не образуется, дать смеси постоять или потереть стенки пробирки стеклянной полочкой.

Условия: реакцию проводить в нейтральной или слабокислой среде. Реакция используется для осаждения иона калия из сыворотки при перманганато-метрическом определении калия в крови.

3. Реакция (микрокристаллоскопическая) с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца.

2К⁺ + Na₂Pb[Cu(NO₂)₆] = K₂Pb[Cu(NO₂)₆] + 2Na⁺

Признаки: черные кристаллы кубической формы.

Предел обнаружения 0,15 мкг. Предельное разбавление 6,6*10³мл/г.

Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора соли калия, осторожно упаривают над пламенем горелки до образования белой каемки по краям капли, охлаждают до комнатной температуры и прибавляют каплю раствора реактива..Через 1-2 мин наблюдают под микроскопом образование в жидкости черных кубических кристаллов.

4. Окрашивание пламени газовой горелки (фармакопейный тест).

Соли калия или их растворы окрашивают пламя в фиолетовый цвет.

Методика. На кончике графитового стержня или на нихромовой проволочке вносят в пламя в пламя горелки несколько кристаллов соли калия.

Качественные реакции катионов NH4⁺

Следует иметь в виду, что приведенные выше реагенты, используемые для исследования растворов на содержание в них ионов калия и натрия, дают аналогичный эффект с катионом аммония. Поэтому использование этих реагентов возможно после предварительного испытания раствора на содержание в нем катиона аммония.

1.Разложение солей аммония щелочами (фармакопейная).

NH₄⁺ + OH^- = NH₃↑ + H₂O

Предел обнаружения: 0,01 мкг, предельная концентрация 10^-7г/мл. Реакция специфична и высокочувствительна.

Методика выполнения. В пробирку вносят 8-10 капель раствора соли аммония, прибавляют такой же объем раствора щелочи и осторожно нагревают, не допуская его кипения и разбрызгивания. Над раствором помещают влажную красную лакмусовую бумагу, не касаясь ею стенок пробирки во избежание попадания на бумагу капель щелочного раствора. Пары аммиака окрашивают красную лакмусовую бумагу в синий цвет. Фенолфталеиновую – в красный.

2.Реакция с реактивом Несслера (фармакопейная).

NH₄⁺ + 2[HgI₄]^2- + 4OH^-= [OНg₂NH₂]I + 7I^- + 3H₂O

Признаки реакции: красно-бурый осадок.

Предел обнаружения – 0,05-0,25 мкг.

Методика выполнения. К 1-2 каплям раствора соли аммония прибавляют 2 капли реактива Несслера. Выпадает аморфный красно-бурый (при разбавлении водой - желтый) осадок.