2.6. Шестая аналитическая группа катионов
К шестой аналитической группе относятся катионы Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+. Групповым реагентом является раствор аммиака, который осаждает катионы в виде гидроксидов или основных солей:
CoCl2 + NH4OH = CoOHCl(тв) + NH4Cl,
2CuSO4 + 2NH4OH = (CuOH)2SO4(тв) + (NH4 )2SO4,
CdCl2 + 2NH4OH = Cd(OH)2(тв) + 2NH4Cl,
NiCl2 + NH4OH = NiOHCl(тв) + NH4Cl,
HgCl2 + 2NH4OH = [HgNH2]Cl(тв) + NH4Cl + 2H2O.
Гидроксиды и основные соли взаимодействуют с избытком раствора гидроксида аммония, образуя растворимые комплексные соли:
CoOHCl (тв) + 5NH4OH + NH4Cl = [Co(NH3)6]Cl2 + H2O,
желтый
NiOHCl (тв) + 5NH4OH + NH4Cl = [Ni(NH3)6]Cl2 + 6H2O,
сине-красный
[Hg(NH2)]Cl (тв) + 2NH4OH + NH4Cl = [Hg(NH3)4]Cl2 + 2H2O,
бесцветный
Cd(OH)2(тв) + 2NH4OH + 2NH4Cl = [Cd(NH3)4]Cl2 + 4H2O,
бесцветный
(CuOH)2SO4(тв) + 2NH4OH + (NH4)2SO4 = 2[Cu(NH3)4]SO4 + 4H2O.
синий
При взаимодействии катионов шестой группы с едкими щелочами в осадки выпадают их гидроксиды, оксиды или основные соли, растворимые в кислотах и гидроксиде аммония и нерастворимые в щелочах.
2.6.1. Реакции катиона меди (II)
Растворы солей меди имеют характерную голубую окраску.
1. Окрашивание пламени. Бесцветное пламя горелки окрашивается солями меди(II) в зеленый цвет.
+++2. Реакция с раствором гидроксида аммония NH4OH. В избытке гидроксида аммония соли меди образуют аммиачный комплекс интенсивной сине-фиолетовой окраски. С помощью данной реакции можно открыть ионы Cu2+ в присутствии других катионов.
CuSO4 + 4NH4OH = [Cu(NH3)4]SO4 + 4H2O.
Методика проведения реакции. К 1-2 каплям раствора соли меди в пробирке добавляют по каплям раствор аммиака. Выпавший вначале голубой осадок гидроксида меди растворяется в избытке аммиака с образованием комплексного иона ярко-василькового цвета.
3. Реакция с тиосульфатом натрия Na2S2O3. При взаимодействии катиона Cu2+ в кислой среде при нагревании с избытком реагента образуется смешанный осадок сульфида меди(I) и серы темно-бурого цвета, растворимый в азотной кислоте:
2Cu2+ + 2S2O32- + 2H2O = Cu2S(тв) + S(тв) + 4H+ + 2SO42-.
Методика проведения реакции. К 3 каплям раствора соли меди добавляют 4 капли воды, 3 капли раствора серной кислоты, 3 кристаллика тиосульфата натрия и нагревают.
4. Реакция восстановления до металлической меди. Металлы, стоящие в ряду напряжения до меди (железо, цинк, алюминий), способны восстанавливать Cu2+ до элементарной меди.
Cu2+ + Zn(тв) = Cu(тв) + Zn2+.
Методика проведения реакции. На очищенную металлическую пластинку (алюминиевую, железную, цинковую) наносят каплю раствора меди, каплю серной кислоты и оставляют на 2-3 минуты. Наблюдают появление красного пятна металлической меди.
+++5. Реакция с гексацианоферратом(II) калия K4[Fe(CN)6].
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- = Cu2[Fe(CN)6] (тв).
Образуется красно-бурый осадок гексацианоферрата(II) меди, нерастворимый в разбавленных кислотах. В гидроксиде аммония осадок растворяется с образованием гидроксида тетрааминмеди (II):
Cu2[Fe(CN)6] + 12NH4OH = (NH4)4[Fe(CN)6] + 2[Cu(NH3)4](OH)2 + 8H2O.
Определению мешают ионы Fe3+, Ni2+, Co2+.
Методика проведения реакции. К 3 каплям раствора соли меди добавляют 3 капли раствора гексацианоферрата(II) калия. Проверяют растворимость образовавшегося осадка в гидроксиде аммония.
6. Реакция с дитизоном (С6H5)2CSN4H2. Дитизон при рН = 1-4 образует с катионом Cu2+ внутрикомплексное соединение красно-фиолетового цвета, экстрагируемое CHCl3 и CCl4. Определению мешают ионы Hg2+, Ag+. Если в качестве маскирующего реагента использовать KI при рН 1-2, то медь можно определять без помех со стороны других ионов.
Методика проведения реакции. К 1-2 каплям анализируемого раствора с рН 1-2 прибавляют 5-6 капель 5%-ного раствора KI и экстрагируют 0,02%-ным раствором дитизона в четыреххлористом углероде. В присутствии меди органический слой окрашивается в красно-фиолетовый цвет.