Загальна характеристика групи

До складу катіонів п'ятої аналітичної групи входять металічні елементи Fe²⁺ , Fe³⁺ , Mn²⁺ , Mg²⁺ , а також катіони р-еле-ментів Ві³⁺ , Sb³⁺ і Sb⁵⁺ . Розглянемо тільки перших чотири катіони, що пов'язано з їх біологічним значенням і потребою визначення в клінічних, біохімічних та контрольно-аналітичних лабораторіях.

Груповим реактивом катіонів п'ятої аналітичної групи є сильні основи NaOH , КОН, які утворюють з ними гідроксиди, що належать до слабких основ, не розчинних у воді, амоніаку й лугах. Проте вони добре розчиняються в кислотах і, на відміну від катіонів четвертої аналітичної групи, не розчиняються в надлишку лугів, оскільки не мають амфотерних властивостей.

Елементи, що утворюють катіони цієї аналітичної групи, перебувають у різних групах ПСЕ і тому мають дещо відмінні фізико-хімічні властивості. Якщо Ферум і Манган належать до родини d-елементів, то Магній — це s-елемент ІІА групи. Відомо, що d-елементи мають незавершену передостанню атомну орбіталь і тому виявляють змінну валентність, а відповідно, й різні ступені окиснення. Ферум у сполуках виявляє ступені окиснення +2, +3, +6, а Манган утворює сполуки зі с. о. +2,- +3, +4, +6, +7. Як і для інших d-елементів, зі збільшенням ступеня окиснення елемента основні властивості оксидів і гідроксидів Феруму й Мангану послаблюються, а кислотні - посилюються (табл. ).

Зазначимо, що для катіонів Fe²⁺ і Мп²⁺ характерні реакції утворення комплексних сполук з координаційним числом, яке здебільшого дорівнює 6 і рідше 4.

У водних розчинах йони перехідних елементів, що мають незавершену d-орбіталь, забарвлені, наприклад Fe³⁺ — темно-коричневий, Fe²⁺ — сіро-зелений, йон МпО₄ — фіолетовий.

Якісні реакції катіонів Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺

Реакції катіонів Магнію Мп²⁺

1*. Реакція з натрій гідрогенфосфатом.Натрій гідроген-фосфат Na₂HPO₄ за наявності амоній гідроксиду і амоній хлориду утворює з йонами Магнію білий кристалічний осад подвійної солі магній-амоній фосфату:

Mg²⁺ + NH₄OH + Na₂HPO₄ → MgNH₄PO₄↓ + 2Na⁺ + Н₂О.

Сіль NH₄C1 добавляють для того, щоб при дії NH₄OH запобігти утворенню малорозчинного осаду Mg(OH)₂.

Ця реакція досить чутлива (10 мкг), її використовують для визначення йонів Mg²⁺ у крові.

Виконання. У пробірку вносять 2—3 краплі солі Магнію, добавляють 2 краплі розчину амоній гідроксиду і розчину амоній хлориду до повного розчинення осаду Mg(OH)₂. До суміші добавляють при перемішуванні розчин Na₂HPO₄. Випробовують розчинення осаду в мінеральних та в ацетатній кислотах, у яких він добре розчиняється.

2. Реакція з гідроксидами лужних металів.Сильні луги осаджують
з розчинів солей Магнію білий аморфний осад магній гідроксиду:

Mg²⁺ + 2 ОН ˉ= Mg(OH)₂ ↓ .

Цю реакцію можна використати для відокремлення йонів Mg²⁺ від йонів К⁺ і Na⁺ , оскільки гідроксиди лужних металів добре розчиняються у воді.

Виконання. У пробірку вносять 2—3 краплі солі Магнію і стільки ж розчину лугу. Спостерігають утворення осаду, який розчиняється в мінеральних кислотах і солях амонію (див. рівняння реакції в п. 13.1).

3. Реакція з амоній гідроксидом.Розчин амоній гідроксиду
утворює з йонами Магнію білий осад магній гідроксиду:

Mg²⁺ + 2NH₄OH → Mg(OH)₂↓+ 2NH₃↑.

Цей процес є оборотним, тому за наявності в розчині солей амонію рівновага зміщується вліво і осад Mg (OH)₂ може не утворюватись.

Виконання. У дві пробірки вносять по 2—3 краплі солі Магнію. У першу доливають трохи амоній хлориду і в обидві пробірки вносять по кілька крапель розчину NH₄OH . Переконуються в тому, що амоній гідроксид за наявності солей амонію не осаджує катіони Mg²⁺ .

4. Реакція з оксихіноліном.Цей органічний реагент утворює з солями
Магнію жовто-зелений кристалічний осад магнійоксихіноляту Mg(Ox)₂ за схемою

Ця реакція характеризується високою чутливістю (0,25 мкг), однак для виявлення катіонів Магнію її можна використати тільки після відокремлення йонів Са²⁺, Ва²⁺ і Sr²⁺ , з якими оксихінолін також утворює забарвлені комплексні сполуки.

Виконання. До 2—3 крапель солі Магнію добавляють по дві краплі NH₄OH і NH₄C1 і стільки ж спиртового розчину 8-ок-сихіноліну. Спостерігають утворення осаду.

Реакції катіонів Феруму(ІІ) Fe²⁺

5*. Реакція з червоною кров'яноюсіллю. Калій гекса-ціаноферат(Ш) K₃[Fe(CN)₆] (червона кров'яна сіль) утворює з йонами Fe²⁺ темно-синій осад, який дістав назву "турнбулентової сині

FeSO₄+ К₃[Fе(СN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]↓ + K₂SO₄

а потім утворені йони Fe³⁺ сполучаються з аніоном гекса-ціаноферату(П), утворюючи нерозчинну комплексну сполуку за рівнянням

Fe³⁺ + К⁺ + [Fe⁺² (CN)₆]⁴ˉ = KFe⁺³ [Fe⁺² (CN)₆] Отже, за складом ця сполука ідентична берлінській блакиті

Наведена якісна реакція характеризується високою чутливістю (0,05 мкг), її виконують у кислотному середовищі.

Виконання. До 3—4 крапель солі двовалентного Феруму добавляють 2—3 краплі хлоридної кислоти (для призупинення гідролізу солі) і 2—3 краплі реактиву. До утвореного темно-синього осаду добавляють трохи розчину лугу і спостерігають зміну забарвлення, пов'язану з руйнуванням комплексу та утворенням ферум(П) гідроксиду.

6. Реакція з амоній сульфідом.Амоній сульфід (NH₄ )₂ S утворює з солями Fe(II) чорний осад ферум(П) сульфіду:

Fe²⁺ + S²ˉ=FeS↓.

Осад розчиняється в розбавлених мінеральних кислотах.

Виконання. До 3—4 крапель солі Феруму(П) добавляють 2—3 краплі розчину реактиву. Приливають трохи хлоридної кислоти і спостерігають розчинення осаду.

Реакції катіонів заліза(ІІІ) Реакція з гексаціанофератом(II) калію.Гексаціаноферат (II) калію K₄[Fe(CN)₆] у слабокислому середовищі утворює з Fe³⁺темно-синій осад, який має тривіальну назву “берлінська лазур”:

Fe³⁺+ K⁺+ [Fe(CN)₆]⁴ˉ = K Fe [Fe(CN)₆]↓

За даними рентгеноструктурних досліджень берлінська лазур ідентична з турн-булевою синню, яка утворюється при реакції Fe²⁺із K₃[Fe(CN)₆].

Реакція специфічна. Проведенню реакції заважають окислювачі, які здатні окислити реагент K₄[Fe(CN)₆] до K₃[Fe(CN)₆]. (див. "Реакції катіонів заліза(ІІ)).

Реакція з тіоціанатом (роданідом) амонію. Солі Fe³⁺утворюють з тіоціо-нат-іоном комплексну сполуку, забарвлену в червоний колір:

Fe³⁺+ 3SCNˉ = [Fe(SCN)₃]

При надлишку реагенту утворюються комплексні іони змінного складу: [Fe(SCN)₄]ˉ , [Fe(SCN)₅]²ˉ, [Fe(SCN)₆]³ˉ. Виконувати реакцію належить в кислому середовищі (рН ≈ 2). Чутливість реакції 0,25мкг. Заважають відкриттю іони NO₂ (утворюють із SCNˉ сполуку NOSCN червоного кольору), а також ті іони, які утворюють із залізом (ІІІ) більш стійкі безбарвні сполуки, наприклад:

[Fe(SCN)₃] + 6Fˉ = [FeF₆]³ˉ + 3SCNˉ

Реакція із сульфідом натрію.Сульфід натрію Na₂S осаджує з розчинів солей заліза (III) Fe₂S₃чорного кольору:

2Fe³⁺+ 3S²ˉ = Fe₂S₃↓

Fe₂S₃розчиняється в мінеральних кислотах:

Fe₂S₃↓ + 6HCl = 2FeCl₃+ 3H₂S↑

Fe₂S₃↓ + 6H⁺= 2Fe³⁺+ 3H₂S

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Реакції катіонів мангану (марганцю)

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.027 сек.