Обнаружение катионов алюминия

Катион Al³⁺ вызывает неврологическое заболевание и энцефалопатию (некоторые авторы связывают болезнь Альцгеймера именно с избытком Al³⁺ в мозгу). Отравление алюминием может вызвать и специфические костные заболевания.

Главными источниками загрязнения окружающей среды алюминием являются кабельное производство, сточные воды алюминиевого производства, алюминийсодержащие лекарственные препараты. Водопроводная вода содержит либо природный алюминий, либо попавший в результате использования его солей, например, Al₂(SO₄)₃ в качестве коагулянта в процессе водоочистки.

Катионы алюминия можно обнаружить следующими реакциями:

1. Реакция с водным раствором NH₃ × H₂O.

Al³⁺ - ионы с растворами NH₃ × H₂O образуют малорастворимый гидроксид алюминия Al(OH)₃ белого цвета, растворимый в избытке едких щелочей:

Al³⁺ + 3OH^- ® Al(OH)₃ ¯;

Al(OH)₃ + OH^- ® [Al(OH)₄]^- ® AlO₂^- + 2 H₂O

или

Al(OH)₃ + 3 OH^- ® [Al(OH)₆]^3- ® AlO₃^3- + 3 H₂O.

Гидроксид алюминия, согласно указанным уравнениям реакции, ведет себя в отношении щелочей как кислота. Поэтому взаимодействие Al(OH)₃ со щелочами может быть представлено также в следующем виде:

H₃AlO₃ + 3 OH^- ® 3 H₂O + AlO₃^3-.

Na₃AlO₃ ­_­+ 3 NH₄Cl ® Al(OH)₃ + 3 Na⁺ ­­+ 3 NH₃ + 3 Cl^-.

2. Реакция с ализарином или его производными.

Ализарин и некоторые его производные образуют в аммиачной среде с катионом Al³⁺ труднорастворимое соединение ярко-красного цвета, называемое алюминиевым лаком.

Так, Al(OH)₃ с ализарином S (с натриевой солью 1,2-диоксиантрахинон-3-сульфокислоты) образует внутрикомплексную соль красного цвета, нерастворимую в уксусной кислоте.

Ионы Bi³⁺, Fe³⁺, Cu²⁺ мешают этой реакции, так как тоже образуют окрашенные осадки.

3. Реакция с алюминоном.

В этом случае образуется комплексное соединение алюминия с алюминоном, окрашенное в кислых средах в красный цвет.

Обнаружение катионов меди

Медь является необходимым кофактором для нескольких ферментов, катализирующих разнообразные окислительно-восста­новительные реакции. Дефицит ее приводит канемии, плохому состоянию костной и соединительной тканей, а также к потере пигментации волос. Возможно, что прием Zn²⁺, например, в пи­люлях, может вызывать медный дефицит.

Медь в обоих валентных состояниях, Cu(I) и Сu(II), хорошо связывает сульфгидрильную группу в глутатионе и серосодержащих белках. Сu (II) окисляет незащищенную сульфгидрильную группу до дисульфидной, сама восстанавливаясь до Cu(I), поэто­му организм должен связать Си (II) прежде, чем состоится окисление сульфгидрильной группы.

Значительное количество меди, попавшей в желудочно-кишечный тракт, раздражает нервные окончания в желудке и кишечнике и вызывает рвоту. А хронический избыток меди ведет к остановке роста, гемолизу и низкому содержанию гемоглобина, а также к нарушению тканей в печени, почках, мозге. Отмечается недостаток церулоплазмина у большинства пациентов, страдающих болезнью Вильсона, – врожденным дефектом метаболизма. Такие пациенты обнаруживают в печени наряду с ее дисфункцией повышенные уровни меди.

Главными источниками загрязнения окружающей среды медью являются кабельное производство, электроника, гальваническое производство.

Обнаружение катионов меди можно провести с помощью следующих реакций:

1. Реакция с водным раствором аммиака NH₄OH.

Катионы меди Cu²⁺ в избытке раствора аммиака переходят в комплексный ион [Cu(NH₃)₄]²⁺ лазурно-синего цвета. Особенно интенсивная окраска с нитратом меди. Если избыток NH₄OH прилить к сульфату меди, то окраска аммиаката меди получится бледной, но при добавлении HNO₃ она усиливается.

2. Реакция с роданидом калия или аммония.

С роданидом калия или аммония катионы Сu²⁺ образуют черный осадок роданида двухвалентной меди Cu(CNS)₂, который с течением времени постепенно белеет вследствие разложения его на родан (CNS)₂ и роданид одновалентной меди CuCNS. Осадок роданидов меди Cu(CNS)₂ и CuCNS в избытке KCNS нерастворим. Другие катионы шестой группы не мешают открытию Сu²⁺ этой реакцией, т.к. катионы кадмия и кобальта осадка при этом не образуют, а осадки роданидов никеля и ртути в избытке реактива легко растворяются.

Предельная открываемая концентрация катионов Сu²⁺ этой реакцией меньше 1 мг/л.

3. Реакция с иодидом калия.

Йодид калия восстанавливает ионы двухвалентной меди с образованием осадка йодида одновалентной меди Cu₂J₂ (белого цвета), который выделяющимся при этом свободным йодом окрашивается в бурый цвет:

CuSO₄ + 2 KJ = CuJ₂ ↓ + K₂SO₄;

и далее

2 CuJ₂ = Cu₂J₂ ↓ + J₂.

4. Восстановление Сu²⁺ до металлической меди.

Если раствор, содержащий катионы меди, подкислить серной кислотой и поместить в него алюминиевую, цинковую или железную пластинку, через некотороевремя пластинка покроется красноватым налетом металлической меди: Cu²⁺ +Zn = Сu ↓ + Zn²⁺.

5. Реакция с гексаноцианоферратом (II) калия K₄[Fe(CN)₆].

Cu²⁺ – ионы с гексацианоферратом (II) калия образуют темно-красный осадок Cu₂[Fe(CN)₆].

6. Реакция с тиосульфатом натрия.

Сu²⁺ - ионы с тиосульфатом натрия в кислой среде при нагревании образуют черный осадок Cu₂S:

2 Cu²⁺ + 3 S₂O₃^2- + Н₂O ® Cu₂S ↓ + S₄O₆^2- + SO₄^2- + 2 H⁺;

Cu²⁺ + e^- ® Cu¹⁺;

2 S₂O₃^2- → S₄O₆^2- + 2e^-.

10-15 капель исследуемого раствора помещают в пробирку, прибавляют 2н. раствор серной кислоты до явно кислой реакции (рН = 2) и 2-3 кристаллика тиосульфата натрия, полученную смесь нагревают почти до кипения. В случае присутствия Cu²⁺-ионов образуется черный осадок. Проведению реакции мешают Hg²⁺-ионы.