Особенности систематического анализа катионов V аналитической группы
В первую очередь отдельных пробах анализируемого раствора, обнаруживают катионы Fe2+ с гексацианоферратом(III)калия, K3[Fe(CN)6]. Образуется темно-синий осадок “турнбулевой сини“ гексацианоферрат(III)железа(II)-калия. Катионы Fe3+с гексацианоферратом(II)калия, K4[Fe(CN)6]. Образуется синий осадок “берлинской лазури“ гексацианоферрат(III)железа(II)-калия или с тиоцианатом аммония NH4CNS. Образуется комплексное соединение кроваво-красного цвета.
В отдельную пробу вносят раствор гидроксида натрия (групповой реактив) и осаждают катионы V аналитической группы в гидроксиды. К осадку гидроксидов V аналитической группы прибавляют раствор хлорида аммония NH4Cl, при этом растворяется гидроксид магния и ионы магния Mg2+ переходят в раствор. Осадок отделяют, а центрифугат исследуют на Mg2+ с двузамещенным фосфатом натрия в присутствии аммиачно-буферного раствора при pH>7. Образуется белый кристаллический осадок NH4MgPO4 растворимый в минеральных кислотах и уксусной кислотах.
Осадок гидроксидов V аналитической группы растворяют в азотной кислоте. Затем, действуя гидроксидом аммония, переводят соль висмута в осадок, хлорид висмутила BiOCl, добавляют несколько капель раствора хлороводороднойкислоты и кипятят. Проверочную реакцию на ионы висмута Bi3+проводят с раствором калия йодида Образуется черный осадок, растворимый в избытке реагента, с образованием комплексного соединения тетрайодовисмутата калия, оранжевого цвета.
Катионы VI аналитической группы
Катионы VI аналитической группы являются простыми катионами d-элементов, которые расположены в периодической таблице Д.И. Менделеева в побочных подгруппах I(Cu) и II(Hg).
Водный раствор растворимых солей меди голубой, растворимые соли ртути(II) бесцветны. Нитраты, хлориды, сульфаты, ацетаты растворимы в воде. Карбонаты, сульфиды, фосфаты, хроматы и др. нерастворимы в воде.
Катионы обладают комплексообразующей способностью, вступают в окислительно-восстановительные реакции, проявляют окислительные свойства. E0Cu2+/Cu+=0,15В; E0Hg2+/[Hg2]2+=0,920B; E0Hg2+/Hg=0,850В.
Гидроксид меди не растворим в воде и в избытке щелочи, но растворим в избытке концентрированного раствора аммиака. Гидроксид Hg2+ не существует, только оксид.
Способы проведения аналитических реакций катионов VI аналитической группы пробирочный, хроматографический(на бумаге).
Катион меди
С концентрированным раствором аммиака. ГФ.
2CuSO4+2NH4OH→(CuOH)2SO4↓+(NH4)2SO4
Образуется осадок зеленоватого цвета, основной соли, легко растворимой в избытке реагента.
(CuOH)2SO4↓+8NH4OH→2[Cu(NH3)4](OH)2+8H2O+H2SO4
Образуется аммиачный комплекс меди интенсивно синего цвета.
Комплекс разрушается при подкислении:
[Cu(NH3)4](OH)2+2H2SO4→CuSO4+2NH4OH+(NH4)2SO4
Реакция чувствительна и специфична.
С гидроксидом натрия:
CuSO4+2NaOH→Cu(OH)2↓+Na2SO4
Образуется осадок сине-зеленого цвета, нерастворимый в избытке реактива.
Реакция выделения меди на железной пластинке. ГФ.
CuSO4+Fe→Cu+FeSO4
E0Cu2+ /Cu=0,337В; E0Fe2+/Fe=-0,440В.
На железной пластинке образуется красноватое пятно меди.
С гексацианоферратом(II)калия
2CuSO4+K4[Fe(CN)6]→Cu2[Fe(CN)6]↓+2K2SO4
Образуется красно-бурый осадок гексацианоферрата(II)меди, нерастворимый в разбавленных кислотах, растворимый в растворе аммиака, разлагается щелочами.
Реакция дробная. Мешающие ионы Fe3+, их удаляют действием раствора аммиака.
Способ выполнения реакции пробирочный и хроматографический (на фильтровальной бумаге).
С калия йодидом:
2CuSO4+4KI→Cu2I2↓+I2+2K2SO4
Выделившийся свободный йод окрашивает белый осадок Cu2I2 в бурый цвет.
Условия проведения реакции: pH2÷3.
Реакция дробная.
Мешающие ионы: Fe3+.
Добавление крахмала, образующего с I2 комплекс синего цвета делает реакцию более чувствительной.
С тиосульфатом натрия:
2CuSO4+3Na2S2O3→Cu2S2O3+Na2S4O6+2Na2SO4
Cu2S2O3+H2O→Cu2S↓+H2SO4
При кипячении в кислой среде Na2S2O3 восстанавливает медь(II) в медь(I) и выделяется черный осадок Cu2S, растворимый в 2М растворе азотной кислоты.
При избытке Na2S2O3 кроме Cu2S осаждается и сера:
2CuSO4+2Na2S2O3+2H2O→Cu2S↓+S↓+2H2SO4+2Na2SO4
Реакция используется для отделения катионов Cu2+ от катионов Hg2+.
С глицерином в щелочной среде:
CuSO4+2NaOH→Cu(OH)2↓+Na2SO4
Образуется синий раствор глицерата меди(II).
Катион ртути
С гидроксидом натрия. ГФ.
HgCl2+2NaOH→HgO↓+2NaCl+H2O
Образуется желтый осадок.
С раствором аммиака.
HgCl2+2NH4OH→[HgNH2]Cl↓+NH4Cl+2H2O
Образуется белый осадок комплексной соли хлорида амин ртути(II), растворимый в избытке реагента.
[HgNH2]Cl↓+4NH4OH→[Hg(NH3)4](OH)2+NH4Cl+2H2O
Бесцветный раствор.
С калия йодидом. ГФ,
HgCl2+2KI→HgI2↓+2KCl
Образуется ярко-красный осадок, растворимый в избытке реагента с образованием бесцветного комплексного соединения.
HgI2↓+2KI→K2[HgI4]
Реакция дробная.
Мешающие ионы:Hg22+, Bi3+, Pb2+, Ag+ и другие.
С сульфидом натрия. ГФ.
HgCl2+Na2S→HgS↓+2NaCl
Образуется черный осадок,растворимый в «царской водке» и в избытке реагента.
С суспензией йодида меди(I)(хроматографическое обнаружение).
HgCl2+2Cu2I2↓→Cu2Cl2+Cu2[HgI4]↓
Методика: на полоску фильтровальной бумаги наносят 1 каплю свежеприготовленной взвеси йодида меди(I), затем 1 каплю раствора соли ртути. Наблюдают появление красной окраски.
Реакция дробная.
Мешающие ионы: Fe3+, Ag+(окисляют Cu2I2).
Реакция образования амальгамы на медной пластинке:
HgCl2+2Cu→CuCl2+Hg(Cu) амальгама.
Появляется серебристый налет амальгамы.
Методика: На медную пластину, обработанную раствором азотной кислоты и, вычищенную до блеска наносят 1-2 капли соли ртути, подкисляют, слегка нагревают.
Мешающие ионы: Ag+.