• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Катіони шостої аналітичної групи.

Міністерство охорони здоров’я України

Комунальний заклад

«Бериславське медичний коледж»

Херсонської обласної ради

Лекція № 2

по темі:

«Аналіз катіонів

Типи класифікацій катіонів на аналітичні групи.»

з дисципліни:

„Аналітична хімія ”

спеціальність:

Фармація»

Викладач:______Козачук А.М.

М. Берислав

Р.

Тема: «Аналіз катіонів

Типи класифікацій катіонів на аналітичні групи.»

П Л А Н

Розподіл катіонів на аналітичні групи по кислотно

Основній класифікації.

Катіони першої аналітичної групи.

Катіони другої аналітичної групи.

Катіони третьої аналітичної групи.

Катіони четвертої аналітичної групи.

Катіони п'ятої аналітичної групи.

Катіони шостої аналітичної групи.

КАТІОНИ ПЕРШОЇ АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

До першої аналітичної групи катіонів належать NH₄⁺, K⁺, Na⁺ та Mg²⁺. Сюди також відносять іони Li⁺, Rb⁺, та Cs⁺. Особливість першої групи катіонів полягає в тому, що вона не має групового реагенту, здатного осаджувати всі катіони цієї групи.

1.1. Дія лугу. З катіонів першої групи лише NH₄⁺ та Mg²⁺ взаємодіють з розчином лугу. Реакція NH₄⁺ з лугом при нагріванні супроводжується виділенням аміаку:

NH₄Cl + NaOH = NH₃ ↑ + NaCl + H₂O.

Аміак можна виявити або за запахом, або з допомогою деяких реакцій (наприклад, змочений водою рожевий лакмусовий папірець синіє, а фільтрувальний папір, змочений Hg₂(NO₃)₂, чорніє). Ця реакція є специфічною для NH₄⁺ і дає змогу виявити його в присутності всіх катіонів.

При додаванні лугу до розчину солі магнію утворюється білий осад Mg(OH)₂, який добре розчиняється в кислотах, а також в надмірі солей амонію, які, гідролізуючи, утворюють доcтатню кількість іонів водню. Mg²⁺ - єдиний з катіонів першої та другої аналітичних груп, який при дії лугу утворює малорозчинну сполуку.

1.2. Дія розчину аміаку. З катіонів першої аналітичної групи лише Mg2+ взаємодіє з аміаком, утворюючи малорозчинний Mg(OH)₂ білого кольору. Проте осадження магнію не є повним, оскільки NH₄OH – слабка основа, і тому концентрація ОН− в розчині недостатня. Якщо ж розчин містить надлишок солей амонію, осад Mg(OH)₂ взагалі не утворюється, тому що рівновага

Mg²⁺ + 2 NH₄OH ↔ Mg(OH)₂ ↓+ 2 NH₄⁺.

порушується вліво. Крім того, суміш NH₄OH + NH₄Cl має буферні властивості і створює в розчині таку концентрацію іонів водню, за якої осад Mg(OH)₂ не утворюється (рН біля 9).

1.3 Дія реактиву Несслера (суміш K₂HgI₄ з KOH). Реакція NH₄⁺ з реактивом Несслера дуже чутлива і придатна для виявлення навіть надзвичайно малих концентрацій аміаку в розчині. Тому вона виконується краплинним способом на скляній плативці.

При додаванні реактиву Несслера до розчину солі амонію утворюється червоно-бурий осад йодиду дийодиддимеркурамонію:

NH₄NO₃ + 2K₂[HgI₄] +2KOH → KNO₃ + [Hg₂I₂NH₂]I ↓+5KI + NH₃↑+ 2H₂O

Виявленню NH₄⁺ за цією реакцією не заважають катіони першої та другої аналітичних груп. Заважають катіони Fe³⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺ і інші, що утворюють із лугом забарвлені нерозчинні гідроксиди. Щоб позбутись впливу перелічених вище іонів, до досліджуваного розчину спочатку додають 50%-ний розчин сегнетової солі KNaC₄H₄O₆, а вже потім – реактив Несслера. Тартрат-іони маскують ці іони, зв’язуючи їх в стійкі розчинні комплексні сполуки. Виявленню іонів амонію заважають також іоні Bi³⁺, Hg²⁺, Sb(III), Sn(II) та інших металів, які утворюють забарвлені йодиди та (або) руйнують реагент.

1.4. Дія гідратартрату натрію (NaHC₄H₄O₆). Винна кислота (H₂C₄H₄O₆) є двохосновною кислотою і здатна утворювати середні (K₂C₄H₄O₆, Na₂C₄H₄O₆) та кислі (KHC₄H₄O₆, NaHC₄H₄O₆) солі. Серед солей винної кислоти першої аналітичної групи важкорозчинні лише KHC₄H₄O₆, NH₄HC₄H₄O₆ та Mg(HC₄H₄O₆)₂. NaHC₄H₄O₆ є реагентом на іони K⁺ за відсутності іонів NH₄⁺ та Mg²⁺.Реакція відбувається при кімнатній температурі, оскільки розчинність осаду KHC₄H₄O₆ при нагріванні значно зростає.

K⁺ + HC₄H₄O₆⁻ = KHC₄H₄O₆↓

Мінеральні кислоти та луги розчиняють осад KHC₄H₄O₆ , при цьому відбуваються такі реакції:

KHC₄H₄O₆ ↓ + HCl = H₂C₄H₄O₆ + KCl;

KHC₄H₄O₆ ↓+ KOH = K₂C₄H₄O₆ + H₂O.

В оцтовій кислоті осад KHC₄H₄O₆ нерозчинний.

Виявленню калію розглянутим способом заважають, крім іонів NH₄⁺ та Mg²⁺, катіони другої та інших аналітичних груп.

1.5. Дія гексанітрокобальтату (ІІІ) натрію. Na₃[Co(NO₂)₆] – це характерний реагент для K⁺. В нейтральному або оцтовокислому середовищі він утворює з солями калію жовтий осад K₂Na[Co(NO₂)₆].

2 K⁺ + Na₃[Co(NO₂)₆] = K₂Na[Co(NO₂)₆] ↓+ 2 Na⁺

Реакцію виконують краплинним способом. Луги заважають виявленню калію, оскільки реагент розкладається з утворенням темно-бурого осаду Co(OH)₃ згідно з реакцією:

[Co(NO₂)₃]³⁻ + 3 OH⁻ =Co(OH)₃↓ + 6 NO₂⁻.

Кислоти теж руйнують реагент:

[Co(NO₂)₃]³⁻ + 6 H⁺ = Co³⁺ + 6 HNO₂,

причому з часом темно-буре забарвлення розчину змінюється на рожеве:

[Co(NO₂)₃]³⁻ + 5H⁺ = Co²⁺ + NO₂ + 5 HNO₂.

(або: Co³⁺ + NO₂⁻ = Co²⁺ + NO₂ ).

Виявленню калію реакцією з гексанітрокобальтатом (ІІІ) натрію заважають іони NH₄⁺, тому що осад, що вони утворюють з реагентом, подібний як за складом, так і за зовнішніми характеристиками. Перешкоджають виявленню калію іони IV та V аналітичних груп- Hg₂²⁺, Pb²⁺, Sn²⁺, Sb³⁺, AsO₃³⁻. Іони Hg²⁺, Bi³⁺, Sn(IV), та AsO₄³⁻ з гексанітрокобальтатом (ІІІ) натрію також утворюють осади жовтого кольору, проте ці осади розчинні в оцтовій кислоті. Заважають також I⁻ та інші відновники. Для виявлення K⁺ в присутності I⁻ досліджуваний розчин випаровують з HNO₃ , сухий залишок розчиняють у воді, додавши оцтової кислоти, і в одержаному розчині проводять реакцію виявлення K⁺ з Na₃[Co(NO₂)₆].

1.6. Дія гексагідроксостибіату (V) калію. K[Sb(OH)₆] є характерним реагентом для іонів натрію,з якими в нейтральних або слабколужних розчинах утворює білий кристалічний осад:

Na⁺ + [Sb(OH)₆]⁻ = Na[Sb(OH)₆]↓

Осад досить добре розчиняється у воді, особливо при нагріванні, тому реакцію проводять при кімнатній температурі і за достатньої концентрації іонів Na⁺ в розчині. Проводити реакцію в кислому середовищі неможливо, оскільки реагент під дією кислоти розкладається з утворенням білого аморфного осаду HSbO₃, який можна помилково прийняти за Na[Sb(OH)₆]:

H⁺ + [Sb(OH)₆]⁻ = HSbO₃ + 3 H₂O.

Виявленню натрію за допомогою гексагідроксостибіату (V) калію заважають з різних причин майже всі іони, в тому числі і катіони першої та другої груп. Іони NH₄⁺ зазнають гідролізу з утворенням іонів водню, що призводить до руйнування реагенту за наведеною вище реакцією. Mg²⁺ та катіони другої групи утворюють з реагентом осади солей білого кольору.

1.7. Дія цинкуранілацетату (Zn(UO₂)₃(Ac)₈ або ZnAc₂∙3UO₂Ac₂, де Ac− − іони CH₃COO− ). Реагент є специфічним для іонів натрію. В нейтральних або оцтовокислих розчинах він утворює з солями натрію кристалічний осад зеленкувато-жовтого кольору. Ця реакція виконується краплинним способом. Рівняння реакції можна записати так:

Na⁺ + Zn(UO₂)₃Ac₈ + HAc = NaZn(UO₂)₃Ac₉ + H⁺.

Виявленню іонів натрію цією реакцією не заважають іони K⁺, NH₄⁺, Mg²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ (у 20-кратному надлишку), а також деякі катіони третьої – п’ятої груп. Заважають іони Hg₂²⁺, Sb³⁺, PO₄³⁻, AsO₃³⁻, AsO₄³⁻, які утворюють з реактивом білі осади. При додаванні реагенту до розчину Fe³⁺ утворюється ацетатний комплекс заліза, тому розчин набуває червоного кольору, але осад не випадає, і тому Fe³⁺ практично не заважає виявленню натрію.

Якщо при дії реагенту на досліджуваний розчин випадають білі голчасті кристали (це може статися при високій концентрації іонів K⁺), до одержаного осаду додають декілька краплин дистильованої води; цей осад розчиняється, а осад NaZn(UO₂)₃Ac₉ залишається.

1.8. Забарвлення полум’я. З катіонів першої групи лише сполуки калію та натрію забарвлюють полум’я в характерні кольори. Дослід виконують таким чином: вушко платинової дротинки, впаяної в скляну паличку, змочують концентрованою соляною кислотою і прожарюють у безбарвному полум’ї газового пальника. Операцію обробки дротинки соляною кислотою повторюють, поки полум’я пальника не стане безбарвним. Очищену дротинку вміщують у досліджуваний розчин (або суху досліджувану речовину), а потім у полум’я. За наявності натрію полум’я забарвлюється в жовтий колір, а за наявності калію – в блідо-фіолетовий.Дослід буде успішним, коли провести попереднє концентрування K⁺ на платиновій дротинці, застосувавши багаторазове змочування її досліджуваним розчином з наступним обережним висушуванням.

Якщо у розчині є обидва катіони, іон натрію заважає виявленню калію, тому що забарвлення його полум’я більш яскраве і воно забиває забарвлення солі калію.

1.9. Дія карбонату амонію ((NH₄)₂CO₃).

Карбонат амонію в розчині реагує при нагріванні з солями магнію, утворюючи білий аморфний осад змінного складу (наприклад, Mg(OH)₂∙3MgCO₃ чи (MgOH)₂CO₃ та ін.) Проте, якщо розчин містить амонійні солі в достатній концентрації, іони Mg²⁺ карбонатом амонію не осаджуються. Це можна пояснити тим, що за наявності надлишку іонів NH₄⁺ концентрація аніонів CO₃²⁻ в розчині (NH₄)₂CO₃ значно зменшується в результаті реакції

NH₄⁺ + CO₃²⁻ + H₂O = NH₄OH + HCO₃⁻

і стає недостатньою, щоб досягти добутку розчинності MgCO₃ . Завдяки такому відношенню Mg²⁺ до карбонату амонію в розчинах солей амонію стало можливим віднесення Mg²⁺ до першої аналітичної групи катіонів, які, як і Mg²⁺, не осаджуються карбонатом амонію.

1.10. Дія гідрофосфату натрію (Na₂HPO₄).

Якщо розчин містить NH₄OH та NH₄Cl, гідрофосфат натрію утворює з Mg²⁺ білий кристалічний осад фосфату магнію й амонію:

MgCl₂ + Na₂HPO₄ + NH₄OH = MgNH₄PO₄ ↓+ 2 NaCl + H₂O.

Введення хлориду амонію необхідне для того, щоб, по-перше, запобігти утворенню осаду Mg(OH)₂ при додаванні аміаку, і, по-друге, щоб збільшити концентрацію іонів NH₄⁺, необхідних для утворення осаду MgNH₄PO₄. Цей осад набагато менш розчинний, ніж середня (Mg₃(PO₄)₂) чи кисла (MgHPO₄) солі магнію.

Дана реакція є найбільш важливою для виявлення магнію в розчині. Виконують її таким чином: у пробірку наливають 0,5 – 1,0 мл розчину солі магнію і додають краплинами розчин аміаку весь час струшуючи пробірку для перемішування суміші. Після того як в пробірці з’явиться слабка каламуть, додають декілька краплин розчину (або суху сіль) NH₄Cl, поки каламуть не зникне. До прозорого розчину додають дві-три краплини розчину Na₂HPO₄. Утворюється білий кристалічний осад.

Цю реакцію можна виконати й іншим способом: у пробірку наливають ~0,5 мл розчину солі магнію, додають близько 1 мл розведеної соляної кислоти, дві-три краплини розчину Na₂HPO₄, розбавляють до ~5 мл водою, нагрівають до кипіння і обережно, по краплині, струшуючи пробірку для перемішування суміші, додають розчин гідроксиду амонію до слабколужного середовища. Спостерігають утворення білого кристалічного осаду. Необхідний для виконання реакції хлорид амонію утворюється при нейтралізації соляної кислоти гідроксидом амонію.

Катіони першої аналітичної групи не заважають виявленню магнію реакцією з гідрофосфатом натрію. Заважають катіони другої, а також інших груп, які утворюють малорозчинні фосфати.

1.11. Дія оксихіноліну (C₉H₆NOH).

Солі магнію взаємодіють з оксихіноліном в аміачному середовищі (рН 10-13), утворюючи зеленкувато-жовтий кристалічний осад.

Mg²⁺ + 2 C₉H₆NOH = Mg(C₉H₆NO)₂ + 2 H⁺.

Осад розчиняється в оцтовій та мінеральних кислотах. Виявленню Mg²⁺ цією реакцією не заважають лише катіони першої групи.

Читайте також:

1. VI. Прийняття рішень у полі шостої інформаційної ситуації
2. Аналітична обробка інформації вузлами інформаційно-аналітичної функціональної підсистеми МОЗ України і питань НС.
3. Важливою ознакою класифікації є принцип побудови перетворювачів кодів, згідно з яким їх можна поділити на чотири групи.
4. Види інформаційно-аналітичної діяльності
5. Віковий підхід і взаємодія різних рівнів соціального досвіду в діяльності різновікових дитячих об’єднань. Функції різновікової групи.
6. Ділова лексика, її ознаки і групи.
7. Етапи побудови матриці Бостонської консультативної групи.
8. Етапи побудови матриці Бостонської консультативної групи.
9. За об’єктом відображення форми суспільної свідомості можна поділити на дві групи.
10. Завдання, предмет і значення аналітичної хімії
11. Загальні відомості аналітичної фотограмметрії.
12. Згідно нової редакції ІНКОТЕРМС всі базисні умови розділяються на 4 групи. В основу їх класифікації покладено розбіжності в обсягах обов'язків контрагентів и доставці товару.

Переглядів: 6748