Опыт I. Обнаружение катионов меди
Растворы солей меди (II) окрашены в голубой или зеленый цвет.
А) Реакция с групповым реагентом
При действии сероводорода на растворы солей меди образуется черный осадок сульфида меди, растворимый в разбавленной азотной кислоте
3CuS + 2NO3– + 8Н+ = ЗСu2+ + 3S + 2NO + 4Н2О
Реакцию ведут при нагревании. Для ускорения растворения обычно добавляют немного KNO2 или NaNO2.
Взяв 1 - 2 капли раствора соли меди, разбавляют его в пробирке 5 - 6 каплями воды и, подкислив 1 каплей 2 н раствора НС1, добавляют несколько капель насыщенного раствора сероводорода до образования черного осадка.
Для растворения образовавшегося осадка сульфида меди к нему добавляют 4 - 5 капель 2 н раствора азотной кислоты, 1 - 2 кристаллика нитрита калия и нагревают пробирку на водяной бане.
Б) Реакция с сильными основаниями
Сильные основания образуют с катионом меди голубой осадок Сu(ОН)2, чернеющий при нагревании вследствие превращения в оксид меди (II)
Cu2+ +2OH– = Cu(OH)2
Cu(OH)2 = CuO + H2O
Гидроксид меди обладает слабо выраженными амфотерными свойствами и поэтому частично растворим, особенно при нагревании, в избытке сильного основания с образованием купритов.
В присутствии глицерина, винной и лимонной кислот и некоторых других органических соединений, содержащих в своем составе гидроксильные группы, катион меди образует комплексные соединения синего цвета, устойчивые к действию сильных оснований. В этом случае образование осадка гидроксида меди не наблюдается.
Проведите соответствующий опыт. Для этого налейте в две пробирки 2 - 3 капли раствора соли меди и добавьте в одну из них несколько капель глицерина или винной кислоты. Затем прибавьте в обе пробирки несколько капель раствора сильною основания.
В) Реакция с гидроксидом аммония
Гидроксид аммония, прибавленный в небольшом количестве к раствору соли мели, осаждает основную соль зеленоватого цвета, легко растворимую при рН>9 в избытке реагента. При этом образуется аммиачный комплекс меди интенсивного синего цвета:
2СuSО4 + 2NH4ОН = (СuОН)2SО4 + (NH4)2SО4
(СuОН)2SО4 + 10NH4ОН = 2[Cu(NH3)4](OH)2 + (NH4)2SO4 + 8H2O
Образовавшийся аммиачный комплекс меди разрушается при подкислении раствора, поскольку аммиак связывается ионами водорода в более прочный ион NН4+. При этом синяя окраска раствора переходит в голубую. Аналогичное разрушение комплекса происходит также при действии на раствор
сероводорода. Это связано с тем, что произведение растворимости сульфида меди значительно меньше константы нестойкости ее аммиачного комплекса.
К 4 - 5 каплям раствора соли меди прибавьте несколько капель разбавленного раствора гидроксида аммония до появления зеленоватого осадка основной соли. Убедитесь, что при действии избытка NH4ОН осадок растворяется, а образующееся комплексное соединение окрашивает раствор в интенсивный синий цвет.
Реакция довольно чувствительна (предельное разбавление 1:25000) и используется в ходе анализа для обнаружения иона Сu2+.
Г) Реакция с гексацианоферратом (II) калия
Гексацианоферрат (II) калия при рH<7 образует с катионом меди (II) красно-бурый осадок гексацианоферрата (II) меди:
2Сu2+ + [Fе(СN)6]4– = Сu2[Fе(СN)6]
При недостаточной концентрации ионов меди осадок не выпадает, но раствор окрашивается в красно-бурый цвет.
Для проведения реакции к 4 - 5 каплям раствора соли меди прибавьте 3 - 4 капли реактива. Эта реакция также используется в ходе анализа для обнаружения иона Сu2+. Она более чувствительна, чем реакция с гидроксидом аммония, открываемый минимум - 0,02 мкг, предельное разбавление - 1:2 500 000.
Осадок нерастворим в разбавленных кислотах, но растворяется в гидроксиде аммония с образованием комплексного соединения. Он разлагается также при действии сильных оснований:
Сu2[Fе(СN)6] + 4ОН– = 2Сu(ОН)2 + [Fе(СN)6]4–
Реакция чувствительнее, чем реакция с гидроксидом аммония.
Д) Восстановление до металлической меди
Металлический алюминий, железо и цинк восстанавливают катион меди до металла, выпадающего в виде красной губчатой массы. Эта реакция может быть использована для отделения меди от кадмия. В присутствии в растворе серной кислоты кадмий в отличие от меди, не восстанавливается до металла.
Осаждение меди не происходит в присутствии азотной кислоты, легко растворяющей этот металл. Следовательно, перед тем как отделять Сu2+ от Сd2+, необходимо полностью удалить азотную кислоту из раствора, что достигается выпариванием его с серной кислотой.
Е) Реакция с иодидом калия
Иодид калия окисляется солями меди (II) с выделением свободного иода. Одновременно образуется осадок иодида меди (I)
2Сu2+ +4I– = 2СuI + I2