Общие реакции катионов VI группы
1. Реакция с раствором аммиака.
При действии раствора NH3 на соли Cu2+и Ni2+ сначала образуется осадок основных солей состава Me2(OH)2SO4, которые легко растворяются в избытке NH3 с образованием аммиакатов:
↓Cu2(OH)2SO4 + 6NH3 ⇆ 2[Cu(NH3)4]2++SO42- + 2OH-
↓Ni2(OH)2SO4 + 12NH3 ⇆ 2[Ni(NH3)4]2+ + 2OH-
Аммиакат никеля – синего цвета, меди – интенсивно-синего цвета.
Катионы кадмия образуют осадок Cd(OH)2, легко растворимый в избытке реагента с образованием бесцветного цвета:
↓Cd(OH)2 + 4NH3 ⇆ [Cd(NH3)4]2++ 2OH-
Катионы Hg2+ осаждаются раствором NH3 в виде белого осадка комплексной соли:
Hg2++ 2NH3 + Cl- ⇆ [HgNH2]Cl + NH4+
растворимой в избытке 25% NH3:
[HgNH2]Cl + 4NH3 + 2H2O ⇆ [Hg(NH3)4]2+ + NH4+ + OH- + Cl-
С катионами Co2+ на первой стадии образуется синий осадок гидроксосоли, растворяющейся в концентрированном аммиаке:
↓CoOHCl + 6NH3 ⇆ [Co(NH3)6]2+ + OH- + Cl-
Аммиакат кобальта – грязно-жёлтого цвета. При стоянии на воздухе раствор постепенно краснеет вследствие перехода аммиаката Сo2+ в Co3+. Разрушить аммиачные комплексы можно действием кислот:
[Me(NH3)n]2+ + nH+ ⇆ Me2+ + nNH4+
Выполнение реакции. К небольшим объёмам растворов солей VI группы катионов по каплям добавлять раствор аммиака. Что наблюдается? Записать уравнения происходящих реакций и цвета образующихся соединений.
2. Реакция с едкими щелочами.
NaOH или KOH с катионами VI группы, взятые в отношении 2:1, образуют осадки гидроксидов, обладающих различными свойствами:
· Hg(OH)2 – неустойчив и моментально разлагается с образованием жёлтого оксида HgO.
· Cu(OH)2 – дегидратируется при нагревании, превращаясь в CuO.
· Cu(OH)2 – растворяется в щелочах, растворе аммиака, а также в органических соединениях, содержащих OH--группы, например, в глицерине, винной кислоте, ЭДТА с образованием внутрикомплексных солей.
· Cd(OH)2 – белый осадок, обладающий аналогичной растворимостью.
· Ni(OH)2 – бледно-зеленый осадок, растворяется в кислотах и избытке раствора аммиака.
· Co(OH)2 – на воздухе буреет, постепенно превращаясь в Co(OH)3:
4Co(OH)2↓+ O2 + 2H2O ⇆ 4Co(OH)3↓
Добавление недостатка щелочи к растворам солей VI группы приводит к образованию гидроксосолей.
Выполнение реакции. Получить осадки гидроксидов, отметить их цвет, испытать растворимость в кислотах, избытке щелочи и аммиаке. Записать уравнения происходящих реакций.
Характерные реакции катионов МЕДИ
Медь проявляет в соединениях степени окисления +1 и +2. Соли меди(I) – бесцветны, меди(II), содержащие кристаллизационную воду – синего или зеленого цвета, безводные – белого или жёлтого.
1. Реакция с иодидом калия.
KI окисляется солями меди(II) до свободного йода, выделяющегося в виде коричневого осадка, маскирующего белый моноиодид меди:
2Сu2+ + 4I- ⇆ 2CuI↓ + I2
Эта реакция может быть использована для дробного открытия ионов меди из смеси катионов VI группы. Какие ионы из других групп мешают проведению этой реакции?
Выполнение реакции. На полоску фильтровальной бумаги нанести каплю KI и СuSO4. Что наблюдается? Разобрать химизм происходящего процесса.
2. Реакция с гексацианоферроатом калия.
K4[Fe(CN)6] при рН 4–6 образует с Сu2+ красно-бурый осадок по уравнению:
2Сu2+ + [Fe(CN)6]4- ⇆ Сu2[Fe(CN)6]↓
Образующийся осадок растворим в аммиаке:
Сu2[Fe(CN)6]↓ + 8NH3 ⇆ 2[Cu(NH3)4]2+ + [Fe(CN)6]4-
И разлагается при действии щелочей:
Сu2[Fe(CN)6]↓ + 4OH- ⇆ Cu(OH)2↓ + [Fe(CN)6]4-
Проведению реакции мешают ионы Fe3+, Ni2+, Co2+.
Выполнение реакции. Получить осадок Сu2[Fe(CN)6]. Проверить действие растворов щелочи и аммиака.
3. Реакция с тиосульфатом натрия.
Na2S2O3 при добавлении к подкисленному раствору Сu2+ обесцвечивает его вследствие образования комплексной соли. Если нагреть полученный раствор, образуется темно-бурый осадок Cu2S:
2Сu2+ + 2S2O32- + 2H2O ⇆ Cu2S↓ + S↓ + 4H+ + 2SO42-
Эта реакция может быть использована для отделения Сu2+ от Cd2+, так как CdS в кислой среде не образуется. При недостатке Na2S2O3 идёт следующий процесс:
Сu2++ 2S2O32- + H2O ⇆ CuS↓ + SO42-+ 2H+
Выполнение реакции. К нескольким каплям СuSO4 добавить равный объём раствора серной кислоты и несколько кристалликов Na2S2O3. Нагреть. Что наблюдается?
4. Реакция с металлическими Al, Fe, Zn.
Активные металлы восстанавливают Сu2+ до свободного состояния, медь выпадает в виде красной губчатой массы:
3Сu2+ + 2Al ⇆ 3Cu↓ + 2Al3+
Выполнение реакции. На очищенную гранулу активного металла нанести каплю раствора Сu2+, подкисленного серной кислотой. Через 1–2 минуты каплю смыть. Что наблюдается?
5. Реакция с раствором аммиака.
Из обще аналитических характерной для Сu2+ является реакция образования лазурно-синего аммиаката [Cu(NH3)4]2+. Мешают Ni2+.
Выполнение реакции. Cм. общие реакции.
6. Реакция с тиоцианатом аммония.
NH4SCN образует с солями меди черный осадок Cu(SCN)2, который постепенно, а в присутствии восстановителей- быстро, разлагается и переходит в CuSCN белого цвета:
Cu(SCN)2 ↓ + SO32-+ H2O ⇆ CuSCN↓+ 2 SCN- + SO42-
Выполнение реакции. Получить осадок Cu(SCN)2. Разделить его на две пробирки. В одну добавить несколько капель Na2SO3. Наблюдать скорость перехода Cu(SCN)2 в CuSCN.
Характерные реакции катионов РТУТИ(II)
1. Реакция с иодидом калия.
KI образует с Hg2+ оранжево-красный осадок иодида ртути:
Hg2++ 2I- ⇆ HgI2↓
В избытке реагента осадок растворяется, образуя устойчивый бесцветный комплексный ион:
HgI2↓+ 2I- ⇆ [HgI4]2-
Если к полученному раствору добавить каплю раствора NH4Cl или другой соли аммония и несколько капель концентрированной NaOH, выпадает красно-бурый осадок иодида оксидимеркураммония:
NH4++ 2[HgI4]2-+ 4OH- ⇆ [Hg2ONH2]I↓ + 7I- + 3H2O
Эту реакцию под названием реакции Несслера мы использовали для обнаружения NH4+. Мешают катионы Cu2+, Fe3+, Bi3+.
Выполнение реакции.
а) Пробирочный опыт. В пробирку с несколькими каплями раствора Hg(NO3)2 осторожно опустить палочку, смоченную KI. Наблюдать образование осадка, который быстро растворяется.
б) На полоску фильтровальной бумаги нанести каплю раствора KI. Затем палочкой, смоченной раствором Hg2+ коснуться центра пятна. Наблюдать появление оранжевой окраски. Провести открытие Hg2+ в присутствии Cu2+ капельным методом, выбирая оптимальный порядок нанесения растворов.