Лабораторная работа № 5

Аналитические реакции катионов V аналитической группы по кислотно-основной классификации: Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺.

Групповой реагент – гидроксид натрия или калия.

Аналитические реакции катионов магния Mg²⁺.

1. Реакция с щелочами и аммиаком.

Mg²⁺ + 2 OH^- → Mg(OH)₂ ↓ (белый аморфный)

Mg²⁺ + 2 NH₃*H₂O = Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺

Методика. В две пробирки вносят по 5 капель раствора соли магния и прибавляют по каплям: в первую – раствор NaOH, во вторую – раствор аммиака до выпадения белого аморфного осадка.

Проба на растворимость. Осадок Mg(OH)₂ не растворяется в щелочах, но растворяется в кислотах (HCl, H₂SO_4, CH₃COOH):

Mg(OH)₂ + 2 H⁺ → Mg²⁺ + 2 H₂O

2. Реакция с гидрофосфатом натрия Na₂HPO₄ (фармакопейная).

Реакцию проводят в присутствии катионов аммония и аммиака (аммиачный буфер):

Mg²⁺ + HPO₄^2- + NH₃ → NH₄MgPO₄ ↓ (белый кристаллический)

При проведении реакции в отсутствии катионов аммония и аммиака выпадает белый аморфный осадок MgНPO₄ . Избыток жеNH₄⁺мешает выпадениюNH₄MgPO₄.

Методика.

а). В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли магния, прибавляют по 1-2 капли концентрированного раствора NH₄Cl, 2 н раствора аммиака и растворNа₂HPO₄. Раствор мутнеет и образуется белый кристаллический осадокNH₄MgPO₄.

б). Реакцию также можно проводить как микрокристаллоскопическую. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли магния, прибавляют 2-3 капли концентрированного раствора NH₄Clи 2-3 капли концентрированного аммиака. Каплю смеси наносят на предметное стекло и рядом помещают каплю раствораNа₂HPO₄. Приводят капли в соприкосновение и через 1-3 мин. наблюдают под микроскопом образование прозрачных бесцветных кристаллов магнийаммоний фосфата.

Проба на растворимость.

Осадок NH₄MgPO₄растворяется в минеральных кислотах и в уксусной кислоте:

NH₄MgPO₄ + 3HCl→H₃PO₄+MgCl₂+NH₄Cl

NH₄MgPO₄ + 2 CH₃COOH → NH₄H₂PO₄ + (CH₃COO)₂Mg

Проведению реакции мешают катионы Li⁺,Ca²⁺,Sr²⁺,Ba²⁺и др., дающие малорастворимые фосфаты.

3. Реакция с магнезоном I–n– нитробензолазорезорцином.

В щелочной среде магнезон I, имеющий красную окраску, образует с катионамиMg²⁺,комплекс синего цвета, сорбирующийся на осадкеMg(OH)₂:

О₂NN=NOH+Mg²⁺+2OH^-↔О₂NN=NOH+H₂O

↓

HO HO-Mg-O

Магнезон I, красный комплекс магния, синий

Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора соли магния и прибавляют каплю щелочного раствора магнезона. Образуется синий осадок. При малых концентрациях Mg²⁺ осадок не выделяется, а раствор окрашивается в синий цвет.

Проведению реакции мешают Cd²⁺, Sn²⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, также образующие окрашенные комплексы с магнезоном.

4. Реакция с 8- оксихинолином.

Реакцию проводят в аммиачной среде при рН≈8 – 13 (при нагревании).

O

|

Mg²⁺ + 2 OH → N→ Mg←N + 2H⁺

|

N O

8-оксихинолин желто-зеленый кристаллический

осадок – оксихинолинат Mg.

Методика. В пробирку вносят 2 – 3 капли раствора соли магния, 2 капли раствора аммиака и прибавляют по каплям раствор хлорида аммония до растворения первоначального выпавшего белого осадка Mg(OH)₂. К раствору прибавляют по каплям раствор 8 – оксихинолина до выпадения желто-зеленого осадка оксихинолината магния (комплексное соединение).

Проба на растворимость. Осадок растворим в минеральных кислотах и в уксусной кислоте.

Проведению реакции мешают катионы, также образующие комплексы с 8 –оксихинолином (Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Fe³⁺ и др.).

5. Реакция с хинализарином.

Реакцию проводят в щелочной среде. Образуется синий осадок комплексного соединения – хинализарината магния состава MgL(OH), где HL – условное обозначение молекулы хинализарина:

HO O OH

|| OH

Mg²⁺ + + 2 OH^- → MgL(OH)↓ + H₂O

||

HO O хинализаринат магния

Хинализарин (HL)

Раствор самого хинализарина в щелочной среде имеют фиолетовую окраску. При небольшом содержании катионов Mg²⁺ в растворе осадок не выпадает, а раствор окрашивается в васильково - синий цвет.

Проведению реакции мешают катионы алюминия.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли магния, 2-3 капли спиртового раствора хинализарина и 2-3 капли раствора NaOH. Выпадает синий осадок хинализарината Mg, а раствор окрашивается в васильково – синий цвет.

6. Реакция с растворимыми карбонатами (Na₂CO₃).

2 Mg²⁺ + 2 Na₂CO₃ + H₂O = (MgOH)₂CO₃↓(белый) +4 Na⁺ + CO₂.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли Mg²⁺, прибавляют 2-3 капли раствора соды (Na₂CO₃). Выпадает белый аморфный осадок (MgOH)₂CO₃.

Проба на растворимость. Осадок растворим в кислотах и в солях аммония.

7. Реакция с оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄.

Mg²⁺ + (NH₄)₂C₂O₄ → MgC₂O₄↓(белый) +2 NH₄⁺.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли Mg²⁺, прибавляют 2-3 капли раствора оксалата аммония. Выпадает белый осадок MgC₂O₄.

Катионы Mg²⁺ также реагируют с другими реактивами: с дифенилкарбазидом (С₆Н₅NHNH)₂СО образует комплекс красно – фиолетового цвета.

Аналитические реакции катиона марганца Mn²⁺.

Аквокомплексы [Mn(H₂O)₆]²⁺ марганца (II) окрашены в бледно – розовый цвет, поэтому водные растворы солей марганца (II) при достаточно больших концентрациях имеют бледно- розовую окраску. Сильно разбавленные водные растворы солей марганца (II) практически бесцветны.

1. Реакции с щелочами и аммиаком.

Mn²⁺ + 2 OH^- → Mn(OH)₂.

Методика.

а). В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли марганца (II) и прибавляют по каплям раствор NaOH до прекращения выпадения белого осадка Mn(OH)₂. При стоянии осадок темнеет вследствие образования MnО(OH)₂. Это происходит за счет окисления кислородом воздуха до черного – коричневого оксогидроксида Mn (IV) состава MnО(OH)₂ (Н₂MnO₃):

2 Mn(OH)₂ + О₂ → 2 MnО(OH)₂

б). К свежевыпавшему осадку Mn(OH)₂ , полученному выше, прибавляют по 3-4 капли растворов NaOH и H₂O₂. Белый осадок Mn(OH)₂ переходит в черно – коричневый MnО(OH)₂. Образующийся вначале гидроксид Mn(OH)₂ окисляется Н₂О₂ до черно – коричневого цвета MnО(OH)₂:

Mn²⁺ + 2 OH^- + H₂O₂ → MnO(OH)₂ + H₂O