Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка.Хим.методы и обнаруж..doc
Скачиваний:
345
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
1.23 Mб
Скачать

Методы разделения и обнаружения ионов,

имеющих наибольшее значение

в химической технологии

В производственной деятельности инженеры-технологи сталкиваются с необходимостью контролировать качественный состав сырья и продукции на различных этапах технологического процесса. Наиболее часто в химической технологии применяются соединения катионов I–IIIаналитических групп, поэтому в настоящем учебном пособии рассматриваются методы разделения и обнаружения только тех ионов, которые наиболее часто встречаются при анализе различных природных и промышленных объектов.

Лабораторная работа №1

«Качественные реакции на катионы I аналитической группы».

Общая характеристика

В Iаналитическую группу входят катионыNa+,K+,NH4+,Mg2+.

Ионы Na+иK+относятся кIгруппе Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Большинство солей катионов этой группы хорошо растворимо в воде.Главное отличие катионов I группырастворимость в воде их сульфидов, гидроксидов, карбонатов и хлоридов. Поэтому катионыIгруппы не осаждаются групповыми реагентами других групп, а остаются в растворе. Ионы магния, который находится воIIгруппе Периодической системы элементов, по некоторым химическим свойствам ближе к катионам щелочных, а не щелочноземельных металлов. При осажденииIIаналитической группы карбонатом аммония в присутствииNH4ClионыMg2+остаются в растворе.

Все катионы Iаналитической группы бесцветны. Окраска некоторых солей обусловлена окраской анионов.Группового реагента, осаждающего все катионыIаналитической группы,нет.

Опыт 1. Характерные реакции на ион Na+

Описание 1. Микрокристаллоскопическая реакция с антимонатом калия.

Если в анализируемом растворе отсутствуют ионы NH4+ и Mg2+, то ионыNa+открывают микрокристаллоскопической реакцией с антимонатом калияKH2SbO4.При этом в нейтральной среде образуется белый мелкокристаллический осадок антимоната натрияNaH2SbO4:

Na+ + KH2SbO4NaH2SbO4↓ + K+.

В сильнощелочной среде осадок не образуется, а из сильнокислых растворов выпадает белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSbO3, поэтому при рассмотрении под микроскопом необходимо убедиться в том, что полученный осадок – кристаллический. Реакцию проводят на холоду. Мешающие ионы – Li+, NH4+, Mg2+.

Описание 2. Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом.

Катионы Na+ открывают также микрокристаллоскопической реакцией с цинкуранилацетатом, образующим характерные жёлтые октаэдрические и тетраэдрические кристаллы натрийцинкуранилацетата, не растворимого в уксусной кислоте:

Na+ + Zn[(UO2)3(CH3COO)8] + CH3COO + 9H2O →

NaZn[(UO2)3(CH3COO)9]·9H2O .

Мешающие ионы – Li+, K+, NH4+, Mg2+.

На предметное стекло помещают каплю раствора, содержащего ионы натрия, и каплю уксуснокислого раствора цинкуранилацетатом. При облучении ультрофиолетовым светом наблюдают образование характерных кристаллов.

Описание 3. Окрашивание пламени.

Соли натрия окрашивают пламя в интенсивно-жёлтый цвет.

Опыт 2. Характерные реакции на ион K+

Описание1. Микрокристаллоскопическая реакция с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца.

Катионы K+в нейтральной среде образуют с гексанитрокупратом (II) натрия и свинцаNa2Pb[Cu(NO2)6] чёрные кубические кристаллыK2Pb[Cu(NO2)6]:

2K+ + Na2Pb[Cu(NO2)6] → K2Pb[Cu(NO2)6] + 2Na+ .

На предметное стекло помещают 1 каплю раствора, содержащего ионы калия. Рядом помещают 1 каплю раствора K2Pb[Cu(NO2)6]. Стеклянной палочкой соединяют капли и дают постоять. Рассматривают под микроскопом образовавшиеся кристаллы.

Описание 2. Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия.

Ионы K+образуют с гексанитрокобальтатом (III) натрия жёлтый кристаллический осадок составаK2Na[PbCo(NO2)6]:

2K+ + Na3[Co(NO2)6] → K2Na[Co(NO2)6] + 2Na+ .

К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы калия, добавляют 2-3 капли раствора реагента и слегка нагревают в водяной бане. Образуется желтый осадок. Если раствор кислый, необходимо добавить СН3СООNaдо рН 4-5.

Описание 3. Окрашивание пламени.

Соли калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет.

Опыт 3. Характерные реакции на ион NH4+

Описание 1. Реакция со щелочами.

В пробирку поместить 5-6 капель раствора соли аммония, добавить столько же раствора NaOH. Нагреть пробирку и выделяющиеся из пробирки пары внести мокрую фенолфталеиновую бумажку. Она краснеет. Обратите внимание на запах выделяющегося газа.

NH4Cl + NaOH =

NH4+ + OHNH3↑ + H2O.

Описание 2. Реакция с реактивом Несслера.

К 1-2 каплям раствора, содержащего ионы аммония, добавляют 1-2 капли реактив Несслера в щелочной среде образует с ионами аммония характерный красно-бурый (оранжевый)осадок:

NH4+ + 2K2[HgI4] + 4KOH → [OHg2NH2]I↓ + KCl + 7KI + 3H2O.

Если концентрация ионов NH4+мала, осадок не выпадает, а раствор окрашивается в оранжевый цвет. Это наиболее специфическая реакция на ионыNH4+. КатионыIиIIгрупп не мешают определению, т. к. образуют бесцветные гидроксиды.

Опыт 4. Характерные реакции на ион Mg2+

Описание 1. Реакции со щелочами и аммиаком.

К 1-2 каплям раствора, содержащего катионы Mg2+, прибавляют 1-2 капли гидроксида аммиака или натрия, образуется белый аморфный осадок гидроксида магния Mg(OH)2:

Mg2+ + 2OHMg(OH)2↓.

Осадок не растворяется в щелочах, но растворяется в кислотах.

Описание 2. Реакция с гидрофосфатом натрия.

К 1-2 каплям раствора, содержащего катионы Mg2+, прибавляют 2-3 капли 2М раствора соляной кислоты, 1 каплю гидрофосфата натрия и при присутствии аммиачного буферного раствора (рН=9) выпадает белый мелкокристаллический осадок магнийаммонийфосфатаNH4MgPO4:

Mg2+ + HPO42– + NH3NH4MgPO4↓.

Реакцию можно провести как микрокристаллоскопическую.