Загрузил Оксана Коломоец

Якісний аналіз катіонів

реклама
ЧАСТИНА ІІ
ЯКІСНИЙ АНАЛІЗ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК
ЯКІСНИЙ АНАЛІЗ КАТІОНІВ
Якісний аналіз неорганічних сполук дозволяє встановити склад як
індивідуальних неорганічних сполук, так і їх сумішей. Більшість неорганічних
сполук є електролітами і у водних розчинах знаходяться у вигляді іонів. У зв'язку
з цим якісний аналіз неорганічних сполук поділяють на аналіз катіонів і аніонів.
У більшості випадків при аналізі катіонів присутність одних іонів заважає
визначенню інших, тому що специфічних реакцій на окремі іони мало. У зв'язку
з цим виявлення іонів найчастіше проводять за допомогою систематичного ходу
аналізу. Якщо в пробі, що аналізується, знаходиться невелика кількість катіонів
і усунути їх заважаючий взаємний вплив порівняно нескладно, застосовують
дробний аналіз. Аналіз аніонів (за винятком особливих випадків) найчастіше
виконують дробним методом.
Існує декілька методів систематичного ходу аналізу катіонів:
сірководневий, аміачно- фосфатний, кислотно-основний тощо. Історично
першим був сірководневий метод аналізу, запропонований в 1871 році
російським вченим М. О. Меншуткіним. В основі поділу катіонів на аналітичні
групи у цьому методі лежить різна розчинність сульфідів катіонів у залежності
від рН середовища (табл. 1.1). Головним недоліком цього методу є застосування
високотоксичного сірководню. У зв'язку з цим, останнім часом частіше
застосовують аміачно-фосфатний метод, оснований на різній розчинності
фосфатів катіонів (табл. 1.2), і кислотно-основний, оснований на різній
розчинності гідроксидів і деяких солей, утворених цими катіонами і сильними
кислотами (табл. 1.3).
Таблиця 1.1- Класифікація катіонів по сірководневого методу
Група
Катіони
Груповий реагент
Розчинність сполуки
І
К+, Na+, Lі+,
NH4+, Мg2+
Немає
II
Ва2+, Sг2+, Са2+
(НН4)2СО3,
NH3•Н2О+ NН4Cl,
рН = 9,25
Карбонати не розчинні у воді
III
Fе2+, Fе3+, Сг3+,
А13+, Мn2+, Ni2+ ,
Zn2+, Со2+
Сu2+, Нg2+, Ві3+,
Sn2+, Sn(IV), SЬ(III),
SЬ (V), Аs(III),
Аs(V)
+
Аg , РЬ2+, Нg2+
(НН4)2S,
NH3•Н2О+ NН4Cl,
рН = 9,25
Н2S, НС1,
рН = 0,5
Сульфіди не розчиняються у
воді **, але розчиняються у
розб. кислотах
Сульфіди не розчиняються у
воді ** та розб. кислотах
HCl
Хлориди не розчиняються у
воді та розб. кислотах
IV
V
*-За виключенням Mg2 +
**-Сульфіди Сг3 +, А13 + розкладаються водою
Сульфіди, карбонати*, хлориди
гідроксиди* розчинні у воді
Таблица 1.2 - Класификація катіонів по аміачно-фосфатному методу
Група
Катіони
Груповий реагент
Розчинність сполуки
І
Аg+, РЬ2+, Нg2+
ІІ
Sn2+,Sn(IV), SЬ(III),
SЬ (V)
III
Ва2+, Sг2+, Са2+,
(NН4)2НРО4, конц.
2+
+
2+
2+
Мg ,Li , Мn , Fе , NH3 • Н2О
А13+, Сг3+, Fе3+
Фосфати не розчиняються у
воді та у надлишку розчину
аміаку
IV
Сu2+, Сd2+, Нg2+,
Со2+, Nі2+, Zп2+
(NН4)2НРО4, конц.
NH3 • Н2О
V
К+, Na+, NH+,
немає
Фосфаты не розчиняються у
воді, але розчинні у надлишку
розчину аміаку
Хлориди, нітрати і фосфати
розчиняються у воді
HCl
НNО3
Хлориди
не розчиняються у воді
Метастанатна та метастибатна
кислоти не розчиняються у воді
Таблица 1.3 - Класифікація катіонів по кислотно-основному методу
Група
Катіони
Груповий реагент
Розчинність сполуки
І
К+, Na+, Lі+,NH4+,
Немає
Хлориди, сульфати, гідроксиди розчиняються у воді
Хлориди не розчиняються у
воді
Сульфати не розчиняються у
воді
Гідроксиди не розчиняються у
воді, але розчинні у
надлишку лугу
II
Аg+, РЬ2+, Нg2+2
HCl
III
Ва2+, Sг2+, Са2+
Н2SО4 + С2Н5ОН
IV
А13+, Zn2+, Сг3+,
Sn(II), Sn(IV),
Аs(III), Аs(V)
Надлишок
конц. NaОН + 3 %вий розчин Н2О2
V
Fе2+, Fе3+, Мg2+,
Мn2+, Ві3+, SЬ(III),
SЬ(V)
Надлишок
конц.NН3*Н2О
Гідроксиди не розчиняються у
воді, надлишку лугу, розчині у
аміаку.
VI
Cо2+, Ni2+, Cd2+,
Сu2+, Нg2+
Надлишок
конц.NН3*Н2О
Гідроксиди не розчиняються у
воді та надлишку лугу, але
розчинні у надлишку р-ну NН3
КАТІОНИ І АНАЛИТИЧНОЇ ГРУПИ К+, Nа+, Li+, NН4+
В медичній практиці застосовують лікарські препарати, що містять катіони
1-ої аналітичної групи. Солі лужних металів у відношенні їх фармакологічної дії
поділяються на лужно-діючі (карбонати) і нейтральні. Лужно-діючі солі дуже
широко застосовуються в медицині. З усіх солей найбільше значення мають солі
натрію, а особливо натрію гідрокарбонат. Ця сіль приймає велику участь в
підтримці кислотно-лужної рівноваги в організмі і буферності крові і тканин. До
нейтральних відносяться галогеніди і послаблюючі солі (натрію сульфат).
Особливо, різноманітне застосування натрію і калію хлоридів, бромідів і
йодидів. Натрію хлорид – основна складова частина сольових і колоїдносольових розчинів, які застосовуються як замінники плазми. Застосовують також
гіпертонічні розчини натрію хлориду (3, 5, 10%-ові) та ізотонічний 0,9% розчин
натрію хлориду. Калію хлорид є антиаритмічним засобом і джерелом йонів
калію. Він також входить до складу замінників плазми. Натрію і калію броміди
застосовують як седативні (заспокійливі) засоби. Йодиди застосовують при
недоліку йоду в організмі і деяких запалювальних захворюваннях. Широко для
медичних цілей використовується 9,5-10,5 % розчин аміаку - нашатирний спирт.
Ознайомлення з якісними реакціями на катіони 1-ої аналітичної групи дозволить
майбутнім спецілістам ідентифікувати лікарські препарати, що містять ці
катіони, а також сприятиме подальшому вивченню профільних дисциплін:
фармацевтичної хімії, фармакогнозії, технології ліків та ін.
Реакції катіона калію
1. *Дія натрію гідротартрата NaНС4Н4О6
утворюється білий кристалычний осад калію гидротартрата
К+ + NaНС4Н4О6→ КНС4Н4О6↓ + Na+
Аналогічно проводять реакцію з розчином тартратної кислоти
К + + Н2С4Н4О6 → H + + КНС4Н4О6 ↓
2. *Дія натрію гексанітрокобальтата (III) Na3[Со(NО2)6] утворюється жовтий
кристал . осад дікалійнатрія гексанітрокобальтата (III):
+
2К + Na+ + [Со(NO2)6 ] 3 - → К2Na[Со(NO2)6]↓
3. Мікрокристалоскопічна реакція з дінатрійплюмбумом (II)
гексанітрокупратом (II) Na2РЬ[Сu(NО2)6]утворюється чорний осад
дікалійплюмбум (II) гексанітрокупрат (II):
+
2К + РЬ2 + + [Сu(NО2)6] 4 - → К2РЬ[Сu(NO2)6]↓
4. *Дія натрію тетрафенілбората Na[В(С6Н5) 4] утворюється білий
кристалічний. осад калію тетрафенілборат:
+
К + [В(С6Н5)4] - → К[В(С6Н5)4]↓
5. *Реакція фарбування полум'я
Солі калію забарвлюють полум'я пальника у фіолетовий колір
Реакції катіона натрію
1. * Дія калію гексагідроксостібата (V) К[SЬ(ОН)6 ]утворюється білий
кристалічний осад :
+
Na + [SЬ(ОН)6] - = Na[S (ОН)6]↓
2. Дія цинктріуранілуоктаацетата Zn(UO2)3( СН3СОО)8
утворюється жовтий кристал. осад натрійцінктріураніла нонаацетат - вода:
Na++Zn2 ++ЗUO22 ++8СН3СОО9Н2О+СН3СООН=NаZn(UO2)3(СН3СОО)9•9Н2О↓+H+
Під мікроскопом кристали NаZn(UO2)3(СН3СОО)9•9Н2О мають вигляд
правильних октаедрів або тетраедрів .
3. * Реакція фарбування полум'я
Солі натрію забарвлюють полум'я пальника в жовтий колір
Реакції катіона амонію
1. * Дія лугу на іони амонію реагують з NaОН і КОН при нагріванні з
виділенням аміаку:
NН4 + + OH - = NН4OH = H2O + NН3 ↑
Аміак визначають. по запаху або по фарбуванню вологою лакмусового паперу
у синій колір.
2. * Дія магнію оксиду МgО.Магнію оксид реагує з водою:
MgO + H2O = Мg(ОН)2
NН4 + + Мg(ОН)2 = NН4OH = H2O + NН3 ↑
МgO виділяє аміак з солей , як і луги , але не розкладає леткі основи. Потім
додають розчин Na3[Со(NО2)6].
2NН4 + + Na + + [Со(NO2)6]3 - = (NН4)2Na[Со(NO2)6]↓
утворюється жовтий осад.
3. * Дія реактиву Несслера К2[НgІ4] + КОН утворюється червоно -бурий або
жовто -бурий осад йодиду основи Мілона :
+
NН4 + 2[НgІ4] 2 - + 4OH - = [Hg2NН2O]I↓ + 7I - + H2O
4. Реакція солей амонію при нагріванні. Солі летких кислот розкладаються
повністю:
NН4Cl = NН3↑ + НCl
Солі нелетких кислот розкладаються частково:
(NН4)2SO4 = NН3 ↑ + NН4НSO4
Реакції катіона літію
1. * Дія фториду амонію NH4F. Утворюється білий осад LiF :
Li + + F- = LiF ↓
2. Дія динатрію гідрофосфату Na2НРО4. Утворюється білий осад
3Li + + НРО42 - → H + + Li3РО4↓
3. * Реакція фарбування полум'я
Солі літію забарвлюють полум'я пальника в червоний колір
Дія деяких реагентів на катіони І аналітичної групи
Катіони
Реагент
К+
Na+
Lі+
КОН, NaOН
К2СО3,
Nа2СО3
білий
кристал.осад
Lі2СО3,
розчиняється у
кислотах
NН4+
Виділяється NН3
(при нагріванні)
Виділяється NН3
(при нагріванні)
NaНС4Н4О6
Nа3[Со(NО2)6]
Nа2РЬ[Сu(NО2
)6 ]
білий
кристал.осад
КНС4Н4О6,
розчиняється
у кислотах і
лугах
Жовтий
кристал.осад
К2Nа[Со(NО
2)6],
розчиняється
у
неорг.кислот
ах
Чорний
кристал.
осад
К2РЬ[Сu(NО
2 )6 ]
білий
кристал.осад
NН4НС4Н4О6,
розчиняється у
кислотах і лугах
Жовтий
кристал.осад
Li3[Со(NО2)6],
розчиняється
неорг.кислотах
Чорний кристал.
осад
(NН4)2РЬ[Сu(NО2
)6 ]
К[SЬ(ОН)6]
білий
кристал.осад
Na[SЬ(ОН)6]
Zn(UO2)3(СН3
СОО)8
+ СН3СООН
Желтый
кристалл.
осадок
NаZn(UO2)3(
СН3СОО)9 9
Н2О
К2[НgІ4] +
КОН
Жовтий
кристал.осад
(NН4)2Na[Со(NО
2)6], розчиняється
неорг.кислотах
білий
Білий аморфний
кристал.осад
осад НSЬО3
(из конц
растворов)
Li[SЬ(ОН)6]
Зелений
кристал. осад
LiZn(UO2)3(СН3
СОО)9
червонобурий або жовтобурий осад
[Hg2NН2O]I
Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-ої аналітичної групи
При аналізі суміші катіонів 1-ої аналітичної групи іони амонію
відкривають дробним методом в окремій пробі при нагріванні розчину з лугом,
або дією реактиву Несслера. Якщо іони амонію знайдені, їх необхідно видалити
з розчину, бо вони заважають виявленню іонів К + і Na+ . Для виявлення іонів
Na+ до окремої порції розчину додають КОН або К2СО3 і нагрівають до повного
видалення аміаку. Потім розчин нейтралізують оцтовою кислотою (при
необхідності упарюють), охолоджують і виявляють іони натрію дією розчину
K[Sb(OH)6] або Zn(UO2)3(CH3COO)8. Для виявлення іонів К + аміак видаляють з
досліджуваного розчину дією NaOH або Na2СОз при нагріванні, розчин також
нейтралізують СНзСООН (при необхідності упарюють), охолоджують і
виявляють іони К + дією розчинів NaHC4H4O6, або Na3[Co(NO2)6]. Якщо іони
амонію відсутні, іони К + і Na+ виявляють із окремої порції розчину, що
аналізують, дією відповідних реагентів.
Схема систематичного ходу аналізу катіонів I аналітичної групи
К + , Nа + , NН4 + ( катіон Li + відсутній)
1. Визначення NН4 + в окремій порції розчину дією лугом при нагріванні
NН4 + + OH - → H2O + NН3 ↑
2. Видалення NН4 + в окремій порції розчину перед визначенням іонів К + дією
NaOH або Na2CO3
NН4 + + OH - → H2O + NН3 ↑
3. Нейтралізація розчину № 2 оцтовою кислотою
4. Визначення К + в розчині № 3 реагентами
К+ + NaНС4Н4О6→ КНС4Н4О6↓ + Na+
2К+ + Na+ + [Со(NO2)6 ] 3 - → К2Na[Со(NO2)6]↓
2К + + РЬ2 + + [Сu(NО2)6] 4 - → К2РЬ[Сu(NO2)6]↓
5. Видалення NН4 + в окремій порції розчину перед визначенням іонів Na + дією
NaOH або K2CO3
NН4 + + OH - → H2O + NН3 ↑
6. Нейтралізація розчину № 5 оцтовою кислотою
7. Визначення Na + в розчині № 6 реагентами
Na++Zn2 ++ЗUO22 ++8СН3СОО-9Н2О+СН3СООН =
NаZn(UO2)3(СН3СОО)9•9Н2О↓+H+
Скачать