Осадки гидроксидов катионов третьей аналитической группы не растворяются в водном аммиаке, за исключением гидроксида цинка Zn(ОН)2, который растворяется в водном растворе аммиака с образованием аммиачного комплекса [Zn(NН3)4]2+.

К четвёртой аналитической группе относятся катионы магния, марганца, железа, сурьмы, висмута(III). Групповым реагентом является водный раствор щелочи (обычно 2 моль/л раствор NaОН) или 25%-й водный раствор аммиака. При действии группового реагента катионы четвёртой аналитической группы осаждаются из водного раствора в виде гидроксидов. Гидроксиды катионов четвёртой аналитической группы не растворяются в избытке группового реагента, в отличие от катионов третьей аналитической группы.

На воздухе гидроксиды марганца(II) и железа(III) постепенно окисляются кислородом.

При действии группового реагента в присутствии пероксида водорода происходит окисление железа(II) до железа(III), марганца(II) -- до марганца(IV), сурьмы(III) -- до сурьмы(V).

К пятой аналитической группе относятся катионы меди(II), кадмия, ртути(II), кобальта(II) и никеля(II). Групповым реагентом является 25%-й водный раствор аммиака. При действии группового реагента на водные растворы, содержащие катионы пятой аналитической группы, вначале выделяются осадки различного состава, которые затем растворяются в избытке группового реагента (осадки соединений кобальта и ртути растворяются в избытке водного аммиака только в присутствии катионов аммония NH4+).

Катионы Сu2+, Со2+ и Ni2+ осаждаются из растворов их хлоридов в виде основных хлоридов СuОНСl, СоОНСl NiOНСl, катионы кадмия -- в форме гидроксида Сd(ОН)2. Осадки основных солей меди(II), никеля(II) и гидроксида кадмия растворяются в избытке группового реагента с образованием соответствующих аммиачных комплексов.

Осадки, выпавшие из растворов солей кобальта(II) и ртути(II) при действии группового реагента, растворяются в избытке аммиака в присутствии солей аммония с образованием аммиачных комплексов. Аммиачный комплекс кобальта(II) грязно-жёлтого цвета на воздухе окисляется до аммиачного комплекса кобальта(III) вишнёво-красного цвета.

К шестой аналитической группе относят катионы натрия, калия и аммония. Групповой реагент отсутствует.

1.2.2 Классификация анионов

Аналитические классификации анионов основаны на их окислительно-восстановительных свойствах, способности образовывать с катионами малорастворимые соединения, а также на реакциях взаимодействия некоторых с кислотами, сопровождающихся выделением газообразных продуктов. В отличие от катионов, единой общепринятой классификации анионов, учитывающей все эти свойства, не существует.

Классификация анионов, основанная на реакциях осаждения

Классификация анионов, основанная на их окислительно-восстановительных свойствах

Глава 2. Качественный анализ

2.1 Обнаружение катионов

Анализ смеси, состоящей из трёх неизвестных катионов, начали с проведения предварительных испытаний.

Изучили внешний вид исследуемой смеси. Она состояла из тёмно-зелёных, бесцветных и белых кристаллов. Тёмно-зелёные кристаллы указывают на возможное присутствие катионов хрома. Отсутствие розовых, синих и буро-жёлтых кристаллов говорит об отсутствии соответственно ионов Co2+, Cu2+ и Fe3+.

Измельчили смесь в фарфоровой ступке. Приготовили водную вытяжку: для этого часть исследуемой смеси растворили в воде при нагревании и тщательном перемешивании. При этом небольшое количество вещества осталось в осадке, что свидетельствует о наличии малорастворимого соединения. Также отсутствие в водной вытяжке студенистого осадка указывает на отсутствие в смеси легко гидролизующихся солей Sb3+ и Bi3+.

Провели дробный анализ. Проверили наличие ионов Cr3+: для этого к исследуемому раствору добавили 2М раствор NaOH и 3% Н2О2 и нагрели. Изменение зелёной окраски раствора (цвет аквакомплексов [Cr(H2O)6]3+) на жёлтую (цвет хромат-ионов CrO42-) говорит о присутствии в исследуемой смеси ионов Cr3+.

2[Cr(H2O)6]3+ + 3Н2О2 = 2CrO42- + 6SO42- + 14H+

Проверили наличие ионов Fe2+: к исследуемому раствору прилили раствор красной кровяной соли K3[Fe(CN)6]. Синий осадок не выпал, значит, отсутствуют ионы Fe2+.

Проверили наличие ионов Ni2+ : к анализируемому раствору прилили NH4OH (без избытка), амиловый спирт и диметилглиоксим (реактив Чугаева). Отсутствие малиновой окраски в слое органического растворителя говорит об отсутствии ионов Ni2+.

Проверили содержание в исследуемом растворе ионов аммония NH4+: к раствору прилили избыток щёлочи для растворения выпавших гидроокисей тяжёлых металлов и добавили избыток реактива Несслера (смесь раствора тетраиодомеркурата(II) калия K2[HgI4] с 2н КОН). Образовался красно-бурый осадок иодида меркураммония:

NH4+ + 2[HgI4]2- + 2ОН- = [OHg2NH2]Iv + 7I- + 3H2O

Cостав осадка описывается формулой:

Провели систематический анализ. К исследуемому раствору добавили этиловый спирт и 2н HCl. Отсутствие осадка свидетельствует об отсутствии катионов I аналитической группы.

К анализируемой водной вытяжке прилили этиловый спирт и 2н H2SO4. осадок не выпал, значит, отсутствуют катионы II аналитической группы.

К исследуемому раствору добавили перекись водорода и 6н NaOH до полного осаждения, затем избыток щёлочи и нагрели при тщательном перемешивании стеклянной палочкой. Прокипятили на водяной бане для удаления избытка перекиси водорода. При этом катионы III аналитической группы остались в растворе, а катионы IV - V группы должны были выпасть в осадок, но этого не произошло, значит, в исследуемом растворе нет катионов IV - V группы.

Находящиеся в полученном растворе ионы CrO42- мешают открытию остальных катионов III аналитической группы, потому для открытия ионов Al3+ провели удаление этих ионов: к раствору добавили сухую соль NH4Cl и прокипятили до полного удаления аммиака (проба со влажной лакмусовой бумажкой). При этом в осадок выпали гидроксиды возможно содержащихся в растворе Al3+ и Sn2+, а в растворе остались ионы CrO42- и, возможно, ионы ZnO22-. Осадок отделили центрифугированием, промыли дистиллированной водой, растворили в 2н HCl и проверили наличие в этом растворе ионов Al3+ : к раствору прилили 2н NH4OH до рН = 10-11 и ализарин (1,2 - диоксиантрахинон). Выпал красный осадок «алюминиевого лака», значит, в исследуемом растворе содержались ионы Al3+.

Al(OH)3 + > + H2O

Дальнейший систематический анализ катионов не имеет смысла, так как открыты все находящиеся в анализируемом растворе катионы.

2.2 Обнаружение анионов

Анализ раствора, содержащего три неизвестных аниона, начали с предварительных испытаний.

Испытали раствор на присутствие анионов слабых кислот: прибавили 2н раствор H2SO4 и нагрели. Отсутствие помутнения раствора и выделения газов, а также запаха свидетельствует об отсутствии сульфитов, карбонатов, тиосульфатов, нитритов, силикатов и ацетатов.

Испытали раствор на присутствие анионов I аналитической группы: прибавили BaCl2 в щелочной среде. Выпал белый осадок, значит, есть катионы I аналитической группы.

Испытали раствор на присутствие анионов II аналитической группы: к раствору прибавили 2М HNO3 и AgNO3, отсутствие осадка говорит об отсутствии анионов II аналитической группы.

Провели дробный анализ. Для открытия SO42- к раствору прилили BaCl2 и исследовали растворимость образовавшегося белого осадка в разбавленных кислотах. Осадок не растворим в кислотах, значит, это BaSO4 и в исследуемом растворе содержались сульфат-ионы.

Ba2+ + SO42- = BaSO4v

Открыли ионы PO43-: при добавлении к раствору молибдата аммония (NH4)2MoO4 в азотнокислой среде при нагревании образовался жёлтый кристаллический осадок комплексной аммонийной соли фосфоромолибденовой гетерополикислоты - фосфоромолибдат аммония:

PO43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24H+ = (NH4)3[PO4(MoO3)12] + 12H2O

Добавили к анализируемому раствору раствор дифениламина в сернокислой среде. Раствор окрасился в синий цвет, значит, в нём могут содержаться нитрат- и/или нитрит-ионы. Так как было доказано отсутствие нитрит-ионов в предварительных испытаниях, то в исследуемом растворе содержались только нитрат-ионы.

Нитрат-ион при реакции с дифениламином в сернокислой среде переводит этот органический реагент в продукт его окисления - синий дифенилдифенохинондиимин («дифенилбензидиновый фиолетовый»). Вначале происходит необратимое окисление дифениламина в дифенилбензидин:

2C6H5NHC6H5 > C6H5 - NH - C6H4 - C6H4 - NH - C6H5 + 2H+ + 2e-

Затем происходит обратимое окисление молекулы бензидина присутствующем окислителем до окрашенного в синий цвет дифенилдифенохинондиимина:

C6H5 - NH - C6H4 - C6H4 - NH - C6H5 - C6H5 - N = = = N - C6H5 ++ 2H+ + 2e-

В результате раствор окрашивается в синий цвет. Образовавшийся синий продукт окисления дифениламина далее необратимо разрушается вначале до продуктов реакции бурого, а затем - жёлтого. В соответствии с этим при стоянии синей смеси её окраска постепенно изменяется сначала на бурую, а затем на жёлтую.

Глава 3. Количественный анализ

3.1 Методы определения Cr3+

Хром (III) титруют одним из методов, описанных далее. Анализируемая проба содержит хром (III), и его надо сначала окислить до хрома (VI),что можно сделать следующими способами.

Окисление хрома (III) до хрома (VI).

Окисление висмутатом. Окисление можно провести висмутатом натрия и избыток висмутата отфильтровать.

Ход окисления. К анализируемому раствору, содержащему свободную серную кислоту в 5 н концентрации, прибавляют несколько граммов висмутата натрия, кипятят некоторое время, охлаждают раствор и фильтруют через стеклянный фильтрующий тигель №4. Перед фильтрованием прибавляют немного асбеста, чтобы очень мелкие частички висмутата не прошли сквозь пористое стекло.

Окисление персульфатом в кислой среде. Персульфат в присутствии кислоты (лучше всего в 2,3-2,4 н концентрации) и ионов серебра окисляет при нагревании хром (III) до хрома (VI). Избыток окислителя надо затем разрушить. Хлориды в большом количестве мешают, осаждая ионы серебра.

Страницы: 1, 2, 3, 4