ANALITIChESKIE_REAKTsII_I_REAGENTY_METODIChKA

сп ециаль ны х

гру п п овы х

реагентов,

избиратель но

осаждаемы х

оп ределенну ю гру п п у ионов.

Груп п о вы е реа ген т ы

и

реа кции

п озволяю т обнаружить ионы

оп ределенной аналитическ ой

гру п п ы . П рименение гру п п овы х

реагентов

п ривело к

созданию

серии аналитическ их к лассифик аций к атионов и

анионов.

Н аиболее

расп ространенны ми

являю тся три

аналитическ ие

к лассифик ации

к атионов п о

гру п п ам:

сероводородная

(сульфидная),

аммиачно-фосфатнаяи к ислотно-основная(табл.2).

Сероводородная к лассифик ация является к лассическ ой,

наиболее

п одробно

разработанной

к лассифик ацией, лежащ ей

в

основе

методами

анализа, не требую щ ими п олучения и п рименения так ого

довольноток сичногореагента, к ак сероводород.

А налитическ иек лассифик ации к атионов базиру ю тся на химическ их

свойствах

их

соединений

и тесно

связаны

с месторасп оложением

э лементов в п ериодическ ой системе Д .И .М енделеева,

их

строением и

физик о-химическ ими свойствами.

В овсех к лассифик ациях имею тсясходны егру п п ы

к атионов:

• Груп п а к атионов, неимею щ аягру п п овогореагента – ионы Li+, Na+,

K+ и близк ий

к К + п о радиусу ион NH4

+. Э то к атионы s1-э лементов с

э лек тронной струк турой благородногогаза.

• Гру п п а

к атионов,

осаждаемы х

серной

к ислотой,

к арбонатом

аммония и гидрофосфатом натрия в п рисутствии аммиак а.

Э то к атионы

s2 – э лементов: Ca2+, Ba2+, Sr2+.

•

К атионы d-э лементов, даю щ ие к омп лек сы

с аммиак ом: Cu2+,

Cd2+,Co2+, Ni2+, Н g2+.

П рименение гру п п овы х

реагентов п озволяетп одразделять многие

к атионы

п о аналитическ им

груп п ам. О днак о

не

сущ ествует так ой

к лассифик ации к атионов, к оторая охваты вала бы

все известны е к атионы

металлов.

К атионы

металлов

в

соответствии

с

к ислотно-основной

к лассифик ацией п одразделяю тна ш есть аналитическ их груп п (табл.2).

К п ерво й

а н а лит ическо й груп п е относятк атионы лития Li+,

натрия

Na+, к алияK+ и аммонияNH4+. Гру п п овой реагентотсутствует.

Ко

вт о ро й а н а лит ическо й

груп п е относятк атионы

серебра Ag+,

ртути(I) Hg22+

и свинца Pb2+. Груп п овы м реагентом на к атионы

второй

аналитическ ой гру п п ы

являетсяводны й раствор соляной к ислоты (обы чно

с к онцентрацией 2

моль /л Н Сl). Груп п овой реагентосаждаетиз водны х

растворовк атионы

второй аналитическ ой гру п п ы

в видемалорастворимы х

осадк ов хлорида серебра AgCl,

ртути(I) Hg2Cl2

и свинца PbCl2. И з э тих

хлоридов наиболее растворим в воде хлорид свинца, особенно – п ри

нагревании. П оэ тому п ри действии гру п п ового реагента к атионы

свинца

осаждаю тся из водного раствора неп олностью –

частично они остаю тся в

растворе.

к аль ция Ca2+,

К т рет ьей а н а лит ическо й

груп п е относятк атионы

стронция Sr2+

и бария В а2+. Гру п п овы м реагентом на к атионы третьей

аналитическ ой

гру п п ы

является раствор серной

к ислоты

(обы чно с

к онцентрацией

1

моль/л

Н 2SO4).

П ри действии

гру п п ового реагента

к атионы

треть ей

аналитическ ой

гру п п ы

осаждаю тся

в

виде

п олному осаждению к атионовк аль ция.

цинк а Zn2+,

Ч ет верт а я а н а лит ическа я груп п а вк лю чаетк атионы

алю миния Al3+, олова Sn2+ и Sn4+, мы ш ь як а As3+ и As5+,

хрома Сr3+.

(или к алия KOH) в к онцентрации 2 моль/л

в п рису тствии п ерок сида

водорода Н 2О 2;

иногда

– без

п ерок сида

водорода. П ри

действии

груп п ового

реагента

к атионы

четвертой

аналитическ ой

гру п п ы

осаждаю тся

из

водного раствора в виде амфотерны х

гидрок сидов,

растворимы х

в избы тк е щ елочи

с образованием

гидрок сок омп лек сов,

нап ример:

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓, Al(OH)3 + 3OH-→

[Al(OH)6]3-

As3+ и Sn2+

В п рисутствии п ерок сида

водорода к атионы

Сr3+,

ок исляю тся соответственно до хромат-ионов CrO4

2-, арсенат-ионов AsO4

3-

и гек сагидрок состаннат(IV)-ионов[Sn(OH)6]2-.

15

О садк и гидрок сидов к атионов четвертой

аналитическ ой гру п п ы не

растворяю тся в

водном

аммиак е, за иск лю чением гидрок сида цинк а,

к оторы й

растворяется в

нем

с образованием аммиачного к омп лек са

[Zn(NH3)4]2+.

магния Mg2+,

К

п ят о й

а н а лит ическо й

груп п е относят к атионы

марганца Mn2+,

железа

Fe2+ и Fe3+, сурьмы

Sb3+ и Sb5+,

висму та Bi3+.

виде гидрок сидов Mg(OH)2,

Mn(OH)2,

Fe(OH)2,

Fe(OH)3,

Sb(OH)3,

SbO(OH)3 , Bi(OH)3. Гидрок сиды

к атионов п ятой гру п п ы нерастворяю тсяв

избы тк е груп п ового

реагента, в отличие от

к атионов

четвертой

аналитическ ой гру п п ы .

груп п е относятк атионы меди(II) Cu2+,

К шест о й а н а лит ическо й

к адмия Cd2+, к обальта Co2+,

ртути(II)

Hg2+ и ник еля Ni2+. Гру п п овы м

реагентом является 25%-ны й

водны й

раствор аммиак а. П ри действии

груп п ового реагента

на

растворы ,

содержащ ие к атионы

ш естой

аналитическ ой груп п ы ,

вначалевы деляю тсяосадк и основны х солей меди,

к обальта и ник еля (CuOHCl,

CoOHCl

и

NiOHCl),

гидрок сида к адмия

аммония NH4

+.

К роме того,

аммиачны й к омп лек с к обальта(II) грязно-

желтого цвета

ок исляется

на воздухе до аммиачного к омп лек са

аналитическ ой гру п п ы : к алия, лития и особенно –

натрия. М ногие соли

к алия, нап ример,

п ерманганатк алия К М nО 4, стеаратк алия С17Н 35СО О К

исп ользу ю тся к ак

антисеп тик и. Бак терицидны ми

свойствами обладает

в состав к оторого входятп олисульфид к алия К 2Sх

(х=2-6) и тиосуль фат

натрия Na2S2O3, п рименяется для лечения к ожны х

заболеваний. К алия-

натрия

тартрата

тетрагидрат

–

сегнетова

соль

–

NаО О ССН (О Н )СН (О Н )СО О К ·4Н 2О является

слабитель ны м

средством,

а к алия-сурьмы

тартрата гемигидрат

–

рвотны й

к амень

–

К (SbО )С4Н 4О 6·0,5Н 20 – антигельминтны м.

Бромид к алия К В r ш ирок о

16

п рименяется в

медицине к ак

седативны й

п реп арат, иодид

к алия К I

регулирует фу нк цию

щ итовидной

железы ,

гидрофосфат к алия К 2Н РО 4

являетсяк омп онентом многих лек арственны х средств.

В состав нек оторы х лек арственны х средств входятк атионы лития.

Т ак , бромид и

к арбонат лития

(LiBr и

Li2CO3)

исп ользую тся к ак

п сихотроп ны е

средства;

хлорноватисты й

литий

LiClO

является

дезинфициру ю щ им

вещ еством,

а лак тат лития

СН 3СН (О Н )СО О Li

сп особствует вы ведению

из

организма человек а

мочевой

к ислоты .

Н ак онец, галлатлитияисп ользуетсявмедицинек ак вяжу щ еесредство.

М ногие

п реп араты ,

содержащ ие

ионы

натрия,

обладаю т

дезинфициру ю щ ими и бак терицидны ми свойствами,

нап ример, резинат

мочегонное действие. Глауберова соль Na2SO4·10Н 2О

и дегидрофосфат

натрия NaH2PO4

являю тся известны ми п ослабляю щ ими п реп аратами, а

бромид

натрия

– седативны м средством.

Н ек оторы е лек арственны е

средства,

содержащ ие ионы натрия, исп оль зу ю тся в к ардиологии: так ,

нитрит натрия

NaNO2

сп особству ет расш ирению

сосудов,

а натрия

цитрата

дигидрат

NaO(O)CC(OH)[CH2C(O)ONa]2·2Н 2О

является

п ротивотромбическ им

п реп аратом.

П ротивовосп алитель ны м,

натрия; п одобны ми

свойствами обладает так же тиосульфат натрия

Na2S2O3, к оторы й к

тому же является антиаллергическ им п реп аратом. В

к ачестве к омп онента зу бны х п астисп ользу ется фторид натрия NaF и

18. П робирк и, ш тативы дляп робирок , п ип етк и.

А налитическиереакциикатионаLi+

Окра шива н ие п ла мен и га зо во й

го релки.

Л етучие соли лития (LiCl,

LiNO3)ок раш иваю тп ламягазовой горелк и в к арминово-к расны й цвет.

М ет о д ика .

Н а п латиновой

или нихромовой п роволочк е вносят в

п ламя газовой горелк и неск ольк о к ристаллик ов хлорида или

нитрата

лития.

А налитическиереакциикатионаNa+

Реа кция с цин кура н ила цет а т о м (ф а рма ко п ей н а я).

К атионы

натрия

даю т с

цинк уранилацетатом

Zn(UO2)3(CH3COO)8 в

ук суснок ислом

растворе

желты й

к ристаллическ ий

осадок

натрийцинк уранилацетата

NaZn(UO2)3(CH3COO)9·9H2O, нерастворимы й в ук сусной к ислоте:

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

= NaZn(UO2)3(CH3COO)9·9H2O↓

М ет о д ика .

Н а п редметное стек ло наносятк ап лю

раствора NaCl,

18

А налитическиереакциикатионаK+

Реа кция с

гекса н ит ро ко ба льт а т о м(III)

н а т рия (ф а рма ко п ей н а я).

К атионы к алия

в достаточно

к онцентрированны х

растворах

в

у к суснок ислой

(рН ≈ 3)

или

нейтральной

среде

образую т

с

растворимы м в воде Na3[Сo(NO2)6]

желты й

к ристаллическ ий

осадок

гек санитрок обальтата(III) натрияи к алияNaK2[Co(NO2)6]:

2K+ + Na3[Co(NO2)6] = NaK2[Co(NO2)6]↓ + 2Na+

О садок

нерастворим в ук сусной к ислоте, но растворяется п ри

нагревании в силь ны х к ислотах;

в щ елочной средевы п адаетбуры й осадок

Со(О Н )3.

М ет о д ика . В п робирк у вносят2 к ап ли к онцентрированногораствора

соли к алия и

2

к ап ли

свежеп риготовленного раствора

Na3[Co(NO2)6].

В ы п адаетжелты й осадок

NaK2[Co(NO2)6]. Е сли осадок не образу ется, то

п отираю тстенк и п робирк и стек лянной п алочк ой.

Реа кция с

гид ро т а рт ра т о м

н а т рия (ф а рма ко п ей н а я).

К атионы

К + + NaHC4H4O6 = К HC4H4O6↓ + Na+

М ет о д ика .

В п робирк у вносят 2-3

к ап ли раствора соли к алия, 2

к ап ли раствора

гидротартрата

натрия

и

п отираю т стенк и п робирк и

стек лянной п алочк ой. Ч ерез

нек оторое

время вы деляется

белы й

к ристаллическ ий осадок .

Реа кцияс гекса н ит ро куп ра т о м(II) н а т рияи свин ца . К атионы

к алия

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

Реак ция вы сок очу вствитель на. М еш аю т к атионы

NH4+, Rb+, Cs+,

так жедаю щ иечерны й осадок среак тивом.

М ет о д ика . Н а п редметное стек ло наносят к ап лю

раствора соли

K+ +HClO4 = KClO4↓ + H+

М ет о д ика .

В п робирк у вносят 3-4 к ап ли раствора соли к алия и

неск оль к о к ап ель

к онцентрированной хлорной к ислоты до образования

белогок ристаллическ огоосадк а.

Окра шива н ие п ла мен и га зо во й го релки. Соли и дру гие соединения

к алия п ри внесении

их в п ламя газовой

горелк и ок раш иваю т его в

фиолетовы й цвет.

М ет о д ика .

Н а

к ончик е нихромовой

или п латиновой п роволочк и

А налитическиереакциикатионаNH4+

Реа кция ра зло ж ен ия со лей а ммо н ия щ ело ча ми

(ф а рма ко п ей н а я)

Соли аммония в

растворах

щ елочей разлагаю тся

с вы делением

газообразногоаммиак а:

NH4+ + OH- = NH3↑ + H2O

В ы деляю щ ийся аммиак

обнару живаю т с п омощ ь ю влажной

у ниверсаль ной индик аторной бу маги (синеетв п арах аммиак а).

М ет о д ика . В

п робирк у вносят8-10 к ап ель раствора соли аммония,

раствор,

не доп у ск ая его к ип ения и разбры згивания. Н ад

раствором

п омещ аю т влажну ю универсаль ну ю индик аторну ю

бу магу ,

не к асаясь

стенок п робирк и во избежание п оп адания на бу магу

к ап елек

щ елочного

раствора.

В ы деляю щ иеся п ары аммиак а ок раш иваю т индик аторну ю

20

Реа кция с

реа кт иво м

Н есслера

–

смесью

ра ст во ра

т ет ра ио д о меркура т а

(II) ка лия

К2 [HgI4]

c

KOH (ф а рма ко п ей н а я)

К атионы

аммония образую т с реак

тивом Н есслера аморфны й к расно-

буры й осадок .

NH4

+ + 2[HgI4]2- + 2OH- = [(IHg)2NH2]I ↓ +5I-+ 2H2O

Реак циявы сок очу вствитель на. П озволяетотк ры вать следы

к атионов

К атионы

второй

аналитическ ой гру п п ы

в

фармацевтическ их

п реп аратах

находят

ограниченное

п рименение.

И звестно

вяжу щ ее

бак терицидное

лек арственное

средство

ляп ис,

к оторое п о

своей

химическ ой

форму ле

(AgNO3)

п редставляет собой

нитрат серебра.

А нтисеп тическ ими свойствами

обладает так же

к оллоидны й

раствор

серебра.

В к ачестве п ротивовосп алитель ны х

и дезинфициру ю щ их

средств

исп ользу ю тсяацетатсвинца Pb(СН 3СО О )2 и ок сид свинца РbO.

Х лорид

ртути(I)

Hg2Cl2

–

ак тивны й

антисеп тик

и

п ротивовосп алитель ноесредство.