5.1 Экспериментальная часть

Реакции иона железа (III)

5.1.1 Реакция с гидроксидом

К 3 – 4 каплям раствора FeCl₃ прибавляют несколько капель раствора щелочи. Образуется красно-бурый осадок. Какую структуру он имеет (аморфную или кристаллическую)? Осадок растворим в разбавленных кислотах; не растворяется в насыщенном растворе хлорида аммония, а также в растворах щелочей.

Fe³⁺ + 3ОН^- → Fe(ОН)₃

5.1.2 Реакция с гексацианоферратом (II) калия К₄[Fe(CN)₆].

К 2 – 3 каплям раствора FeCl₃ прибавляют 3 – 4 капли дистиллированной воды, одну каплю 2 М НСl и 2 капли К₄[Fe(CN)₆]. Раствор окрашивается в синий цвет и выпадает темно-синий осадок «берлинской лазури».

Первоначально реакция идет по уравнению

4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]^4- = Fe₄[Fe(CN)₆]₃

При действии большим избытком К₄[Fe(CN)₆] получается растворимая форма берлинской лазури, переходящая в коллоидный раствор:

Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + К₄[Fe(CN)₆]  4КFe[Fe(CN)₆]

5.1.3 Реакция с роданидом калия или роданидом аммония

В пробирке смешивают 2 – 3 капли раствора FeCl₃, 2 капли хлороводородной кислоты и 1 – 2 капли раствора КSCN. При этом появляется кроваво-красное окрашивание:

Fe³⁺ + SCN^-  [Fe(SCN)]²⁺

При избытке реактива равновесие этой обратимой реакции смещается вправо и окраска раствора усиливается.

5.1.4 Реакция с сульфид-ионами

В пробирку вносят 3 – 4 капли раствора соли железа (III) и прибавляют 2 – 3 капли раствора (NН₄)₂S или Nа₂S либо сероводородной воды. Выделяется черный осадок:

Fe³⁺ + 3S^2- → Fe₂S₃↓

Реакции иона железа (II)

5.1.4 Реакция с гидроксидом

В пробирку помещают 2 –3 капли раствора FeSО₄ и по каплям прибавляют раствор NаОН до прекращения выпадения белого осадка. Гидроксид Fe(ОН)₂ растворяется в кислотах, но не растворяется в щелочах. На воздухе осадок постепенно темнеет вследствие окисления железа (II) до железа (III):

Fe²⁺ + 2ОН^- → Fe(ОН)₂

4Fe(ОН)₂ + О₂ + 2Н₂О → 4Fe(ОН)₃

При действии щелочей на растворы солей железа (II) в присутствии пероксида водорода сразу образуется красно-бурый осадок Fe(ОН)₃:

2Fe²⁺ + 4ОН^- + Н₂О₂ → 2Fe(ОН)₃

5.1.5 Реакция с гексацианоферратом (III) калия К₃[Fe(CN)₆]

К 2 – 3 капли FeSО₄ прибавляют 2 – 3 капли хлороводородной кислоты и 1 – 2 капли К₃[Fe(CN)₆]. Выпадает темно-синий осадок «турнбулевой сини»:

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3- Fe₃ [Fe(CN)₆]₂

Осадок разлагается щелочами с образованием гидроксида железа (II), поэтому реакцию ведут в нейтральной или слабокислой среде.

5.1.6 Реакция с сульфид-ионами

В пробирку вносят 3 – 4 капли раствора соли железа (II) и прибавляют 2 – 3 капли раствора (NН₄)₂S или Nа₂S либо сероводородной воды. Выделяется черный осадок:

Fe ²⁺ + S^2- → FeS↓

Осадок растворяется в разбавленных минеральных кислотах и в уксусной кислоте.

Реакции иона марганца

5.1.7 Реакция с гидроксидом

В пробирку помещают 2 – 3 капли раствора MnCl₂, 3 – 4 капли дистиллированной воды и несколько капель раствора щелочи до прекращения выпадения белого осадка Мn(ОН)₂. При стоянии осадок темнеет вследствие образования МnО(ОН)₂.

Мn²⁺ + 2ОН^- → Мn(ОН)₂

2Мn(ОН)₂ + О₂ → 2МnО(ОН)₂

Осадок Мn(ОН)₂ растворяется в разбавленных растворах сильных кислот и в насыщенном растворе хлорида аммония:

Мn(ОН)₂ + 2Н⁺ → Мn²⁺ + 2Н₂О

Мn(ОН)₂ + 2NН₄Сl → Мn²⁺ + 2NН₃·Н₂О + 2Сl^-

5.1.8 Реакция с сульфид-ионами

К 5 каплям раствора MnCl₂ прибавляют 2 –3 капли раствора Nа₂S или сероводородной воды. Выпадает осадок сульфида марганца (II) телесно-розового цвета, растворимый в разбавленных кислотах.

Мn²⁺ + S^2-→ МnS

5.1.9 Реакция с пероксидом

В пробирку помещают 2 – 3 капли раствора MnCl₂, 4 – 5 капель раствора NаОН и 3 – 4 капли 3 %-го раствора Н₂О₂. Белый осадок Мn(ОН)₂ переходит в черно-коричневый МnО(ОН)₂:

Мn²⁺ + 2ОН^- + Н₂О₂ → МnО(ОН)₂ + Н₂О

5.1.9 Реакция с персульфатом в присутствии нитрата серебра

К 5 – 6 каплям персульфата аммония (NН₄)₂S₂О₈ прибавляют 8 капель 2 М НNО₃ и 2 капли 1 %-го раствора АgNО₃ и нагревают. В горячую смесь добавляют 1 – 2 капли раствора MnSО₄. Появляется малиново-фиолетовая окраска раствора. Окисление Мn²⁺ в МnО₄^- персульфатом аммония ведут в присутствии катализатора – ионов серебра, без которых ион Мn²⁺ окисляется не до МnО₄^-, а до бурого осадка МnО(ОН)₂. Ионы Cl^- и другие восстановители мешают выполнению реакции, поэтому в данной реакции нельзя использовать MnCl₂.

Mn²⁺ + S₂О₈^2- + 4Н₂О = MnО₄^- + 2SО₄^2- + 8Н⁺

5.1.10 Реакция с диоксидом свинца РbО₂

Помещают в пробирку 1 – 3 капли раствора соли MnSО₄, приливают 5 капель разбавленной (1:1) НNО₃, добавляют небольшое количество порошка РbО₂ и нагревают смесь до кипения. Приливают в пробирку 1 – 2 мл дистиллированной воды и дают смеси немного постоять. Появляется малиново-красная окраска, вызываемая образовавшейся марганцовой кислотой.

2Mn²⁺ + 5РbО₂ + 4Н⁺ = 2MnО₄^- + 5Рb²⁺ + 2Н₂О

Реакции иона магния

5.1.11 Реакция с гидроксидами

В две пробирки вносят по 5 – 6 капель раствора MgCl₂ и прибавляют по каплям: в одну – раствор NаОН, в другую -

3 – 4 капли раствора аммиака до выпадения белого аморфного осадка:

Мg²⁺ + 2ОН^- → Мg(ОН)₂

Мg²⁺ + 2NН₃·Н₂О = Мg(ОН)₂ + 2NН₄⁺

Осадок Мg(ОН)₂ не растворяется в щелочах, но растворяется в кислотах:

Мg(ОН)₂ + 2Н⁺ → Мg²⁺ + 2Н₂О

5.1.12 Реакция с гидрофосфатом натрия Nа₂НРО₄

Помещают в пробирку по 2 – 3 капли растворов MgCl₂ и NН₄Cl, прибавляют к полученной смеси 2 – 3 капли раствора Nа₂НРО₄. Тщательно перемешивают содержимое пробирки стеклянной палочкой и затем добавляют 2М раствор NН₄ОН до щелочной реакции. Выпадает белый кристаллический осадок магний-аммоний фосфата MgNН₄РО₄:

Mg²⁺ + НРО₄^2- + NН₃  MgNН₄РО₄

Для микрокристаллоскопического обнаружения Mg²⁺ в виде MgNН₄РО₄ помещают каплю анализируемого раствора на предметное стекло. К ней прибавляют из капиллярной пипетки сначала каплю раствора NН₄Cl, а затем каплю конц. раствора NН₃. Затем вносят в раствор кристаллик гидрофосфата натрия Nа₂НРО₄6Н₂О. Предметное стекло рекомендуется осторожно нагреть. При этом образуются кристаллы в виде шестилучевых звезд. Из разбавленных растворов выделяются кристаллы иного вида.

5.1.13 Реакция с 8-оксихинолином С₉Н₆N(ОН)

К двум каплям раствора MgCl₂ прибавляют 1 каплю раствора NН₄Cl, 2 капли спиртового раствора 8-оксихинолина и 2 капли 2М раствора аммиака. При этом образуется зеленовато-желтый кристаллический осадок оксихинолята магния:

Mg²⁺ + 2С₉Н₆N(ОН)  Mg(С₉Н₆NО)₂ + 2Н⁺