Меню

Таблица реагентов с металлами



Качественные реакции органических и неорганических веществ: таблица

Правила растворимости химических соединений:

  1. Все нитраты являются растворимыми.
  2. Практически все соли калия, натрия и аммония растворимы.
  3. Все хлориды, бромиды и йодиды растворимы, за исключением галогенидов серебра, ртути (I) и свинца (II).
  4. Все сульфаты растворимы, за исключением сульфатов бария, стронция и свинца (II), которые являются нерастворимыми, и сульфатов кальция и серебра, которые являются умеренно растворимыми.
  5. Все карбонаты, сульфиты и фосфаты не растворяются за исключением карбонатов, сульфитов и фосфатов калия, натрия и аммония.
  6. Все сульфиды нерастворимы, за исключением сульфидов щелочных металлов, щелочноземельных металлов и аммония.
  7. Все гидроксиды нерастворимы за исключением гидроксидов щелочных металлов. Гидроокиси стронция, кальция и бария умеренно растворимы.

Качественные реакции органических веществ

Вещество, функциональная группа

Реактив

Схема реакции

Характерные признаки

Непредельные углеводороды (алкены, алкины, диены), кратные связи

Ацетилен

аммиачный р-р Ag2O

образование осадка (ацетиленид серебра) белого цвета (взрывоопасен)

Бензол

образование тяжелой жидкости светло-желтого цвета с запахом горького миндаля

Толуол

Фенол (карболовая кислота)

р-р FeCl3 (светло-желтый)

окрашивание р-ра в фиолетовый цвет

насыщенный р-р Br2(бромная вода)

образование белого осадка со специфическим запахом

Анилин (аминобензол)

р-р хлорной извести CaOCl2 (бесцветный)

окрашивание р-ра в фиолетовый цвет

Этанол

насыщенный р-р I2 + р-р NaOH

C2H5OH + I2 + NaOH → CHI3↓ + HCOONa + NaI + H2O

образование мелкокристаллического осадка СНI3 светло-желтого цвета со специфическим запахом

CuO (прокаленная медная проволока)

выделение металлической меди, специфический запах ацетальдегида

Гидроксогруппа (спирты, фенол, гидроксикислоты)

выделение пузырьков газа (Н2), образование бесцветной студенистой массы

Эфиры (простые и сложные)

Н2О (гидролиз) в присутствии NaOH при нагревании

Многоатомные спирты, глюкоза

Свежеосажденный гидроксид меди (II) в сильно щелочной среде

ярко-синее окрашивание р-ра

Карбонильная группа – СНО (альдегиды, глюкоза)

Аммиачный р-р Ag2O

образование блестящего налета Ag («серебряное зеркало») на стенках сосудов

образование красного осадка Сu2O

Карбоновые кислоты

окрашивание р-ра в розовый цвет

специфический запах образующегося сложного эфира

Муравьиная кислота

образование красного осадка Сu2O

Аммиачный р-р Ag2O

«серебряное зеркало» на стенках сосуда

Олеиновая кислота

р-р KMnO4 (розовый) или I2 (бурый) или Br2(желтый)

Ацетаты (соли уксусной кислоты)

окрашивание р-ра в красно-бурый цвет

Стеарат натрия (мыло)

Н2О (гидролиз) + фенолфталеин

окрашивание р-ра в малиновый цвет

насыщенный р-р соли кальция

образование серого осадка

Концентрированная неорганическая кислота

образование белого осадка

Белок

запах «паленого», жженых перьев

ксантопротеиновая реакция (происходит нитрование бензольных колец в молекуле белка)

  • без нагревания – появляется желтое окрашивание р-ра;
  • при нагревании и добавлении раствора аммиака белок окрашивается в желтый цвет

биуретовая реакция (образуется комплексное соединение)

сине-фиолетовое окрашивание р-ра

Качественные реакции неорганических веществ на катионы, анионы, для газов и для щелочных металлов

Качественные реакции на катионы

Катион

Реактив

Реакция

Характерные признаки

Н +

Красное окрашивание
Розовое окрашивание

Ва 2+

Растворимые сульфаты, серная кислота.
Пламя спиртовки.

Белый мелкодисперсный осадок BaSO4, нерастворимый в H2O и HNO3.
Желто-зеленая окраска пламени.

Ag +

Растворимые хлориды, соляная кислота

Белый творожистый осадок AgCl, нерастворимый в H2O и HNO3

NH 4+

Раствор щелочи, нагревание, влажная фильтровальная бумажка, пропитанная лакмусом или фенолфталеином; палочка, смоченная HCl(конц)

Специфический запах аммиака. Изменение окраски бумажки. Палочка, смоченная HCl(конц) «дымит»

Al 3+

Растворы щелочи, кислоты

Белый осадок Al(OH)3, растворимый в кислоте в избытке щелочи

Zn 2+

Растворы щелочи, кислоты

Белый осадок Zn(OH)2, растворимый в кислоте в избытке щелочи

Mg 2+

Белый осадок Mg(OH)2, нерастворимый в избытке щелочи

Cr 3+

Растворы щелочи, кислоты

Cеро-зеленый осадок Cr(OH)3, растворимый в кислоте в избытке щелочи

Fe 2+

Раствор красной кровяной соли K3[Fe(CN)6]

Fe 3+

Раствор роданида аммония NH4CNS
Раствор желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6]

Кроваво-красное окрашивание раствора Образование берлинской лазури Fe4[Fe(CN)6]3

Cu 2+

Раствор щелочи с последующим нагреванием

Ярко-голубой студенистый осадок, нерастворимый в избытке щелочи, разлагающийся при нагревании на черный осадок CuO и воду

Источник

Качественные реакции на ионы (таблицы)
методическая разработка по химии (9,11 класс) по теме

Документ содержит две таблицы «Качественные реакции на катионы» и «Качественные реакции на анионы» и может использоваться как справочный материал в лабораторном практикуме по решению качественных задач в 9 и 11 классах

Скачать:

Вложение Размер
kartochka_kachestvennye_reakcii.doc 45 КБ

Предварительный просмотр:

Качественные реакции на катионы.

Реагент или воздействие

КИУ реакции на катион

Изменение цвета: универсальный индикатор и лакмус покраснеют, метиловый оранжевый—порозовеет.

Окраска пламени становится равномерно желтой.

Окраска пламени становится равномерно фиолетовой.

Раствор с анионом Cl-

Выпадает белый творожистый осадок, не растворимый в азотной кислоте, чернеющий на свету.

Раствор щелочи при нагревании

Запах аммиака. Влажная индикаторная бумага дает изменение как на ион ОН —

NH 4 + +OH — = NH 3 ↑+H 2 O

В голубом или синем растворе соли выпадает осадок синего цвета.

Cu 2+ +2OH — = Cu(OH) 2 ↓

2) раствор с анионом SO4 2-

1) Окраска пламени становится равномерно желто-зеленой;

2) выпадает белый осадок, который в кислотах не растворяется.

1)Не записываем; 2)Ba 2+ +SO 4 2- = BaSO4↓

Красная кровяная соль K 3 (Fe(CN) 6 )

Выпадение темно-синего осадка.

K + +Fe 2+ +(Fe(CN) 6 ) 3- =

Окраска пламени становится равномерно кирпично-красной.

1) Желтая кровяная соль K 4 (Fe(CN) 6 ); 2) роданид-ион SCN — ;3) раствор щелочи

1) Выпадение синего осадка; 2) кроваво-красное окрашивание раствора; 3) выпадение бурого осадка.

1)K + +Fe 3+ +(Fe(CN) 6 4- =

3)Fe 3+ +3OH — = Fe(OH) 3 ↓

Качественные реакции на анионы.

КИУ реакции на катион

Изменение цвета: универсальный индикатор и лакмус посинеют, метиловый оранжевый—пожелтеет.

Раствор с катионом Ag +

Выпадает белый творожистый осадок, не растворимый в азотной кислоте, чернеющий на свету.

Раствор с катионом Ag +

Выпадение светло-желтого осадка, который растворяется в азотной кислоте и темнеет на свету.

Раствор с катионом Ag +

Выпадение желтого осадка, который растворяется в азотной кислоте и темнеет на свету.

Раствор с катионом Pb 2+

Выпадение черного осадка.

Раствор с катионом Ba 2+

Выпадает белый осадок, который в кислотах не растворяется.

SO 4 2- +Ba 2+ = BaSO 4 ↓

Раствор с катионом H +

Выделяется газ, имеющий запах жженой спички.

SO 3 2- +2H + = H 2 O+SO 2 ↑

Раствор с катионом Ca 2+

Выпадает белый осадок, который в кислотах растворяется с выделением газа без цвета и запаха.

CO 3 2- +Ca 2+ = CaCO 3 ↓

Раствор с катионом Ag +

Выпадение желтого осадка, который растворяется в азотной кислоте.

PO 4 3- +3Ag + = Ag 3 PO 4 ↓

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Качественные реакции на ионы 9 класс

Качественные реакции на ионы 9 класс.

Практическая работа № 3. По теме: «Качественные реакции на ионы»

Цель работы: проведение качественных реакций на ионы; Задачи работы:Научиться распознавать наличие определенных ионов в растворе;На основе теории электролитической диссоциации научиться сос.

Качественные реакции на ионы железа

В данном материале представлены конспект урока и презентация по теме: «Качественные реакции на ионы железа».

Технологическая карта урока химии «Генетические ряды Fe2+ и Fe3+. Качественные реакции на ионы Fe2+ и Fe3+»

Тип урока: Урок открытия новых знаний.Цели урока:Образователная: Создать условия для формирования понятий о генетическом ряде железа(II) и железа (III), качественных реакциях на ионы Fe2+и.

Практическое исследование «Качественные реакции на ионы железа Fe 2+ b Fe 3+»

Игровые задания для учащихся 8-9 классов «Качественные реакции на ионы железа».

Урок-практикум «Качественные реакции на ионы металлов»

Практическая работа направлена на формирование и совершенствование умений распознавать вещества на основе знаний качественных реакций на ионы металлов в растворе.

Качественные реакции.Определение ионов.

Аналитическая химия. Реакции определения ионов можно использовать при исследоватепльских работах для учащихся 8-9 классах.

Источник

4.1.4. Качественные реакции на неорганические вещества и ионы.

Представим себе такую ситуацию:

Вы работаете в лаборатории и решили провести какой-либо эксперимент. Для этого вы открыли шкаф с реактивами и неожиданно увидели на одной из полок следующую картину. У двух баночек с реактивами отклеились этикетки, которые благополучно остались лежать неподалеку. При этом установить точно какой банке соответствует какая этикетка уже невозможно, а внешние признаки веществ, по которым их можно было бы различить, одинаковы.

В таком случае проблема может быть решена с использованием, так называемых, качественных реакций.

Качественными реакциями называют такие реакции, которые позволяют отличить одни вещества от других, а также узнать качественный состав неизвестных веществ.

Например, известно, что катионы некоторых металлов при внесении их солей в пламя горелки окрашивают его в определенный цвет:

Данный метод может сработать только в том случае, если различаемые вещества по разному меняют цвет пламени, или же одно из них не меняет цвет вовсе.

Но, допустим, как назло, вам определяемые вещества цвет пламени не окрашивают, или окрашивают его в один и тот же цвет.

В этих случаях придется отличать вещества с применением других реагентов.

В каком случае мы можем отличить одно вещество от другого с помощью какого-либо реагента?

Возможны два варианта:

  • Одно вещество реагирует с добавленным реагентом, а второе нет. При этом обязательно, должно быть ясно видно, что реакция одного из исходных веществ с добавленным реагентом действительно прошла, то есть наблюдается какой-либо ее внешний признак — выпадал осадок, выделился газ, произошло изменение цвета и т.п.

Например, нельзя отличить воду от раствора гидроксида натрия с помощью соляной кислоты, не смотря на то, что щелочи с кислотами прекрасно реагируют:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Связано это с отсутствием каких-либо внешних признаков реакции. Прозрачный бесцветный раствор соляной кислоты при смешении с бесцветным раствором гидроксида образует такой же прозрачный раствор:

Но зато, можно воду от водного раствора щелочи можно различить, например, с помощью раствора хлорида магния – в данной реакции выпадает белый осадок:

2) также вещества можно отличить друг от друга, если они оба реагируют с добавляемым реагентом, но делают это по-разному.

Например, различить раствор карбоната натрия от раствора нитрата серебра можно с помощью раствора соляной кислоты.

с карбонатом натрия соляная кислота реагирует с выделением бесцветного газа без запаха — углекислого газа (СО2):

а с нитратом серебра с образованием белого творожистого осадка AgCl

Ниже в таблицах представлены различные варианты обнаружения конкретных ионов:

Качественные реакции на катионы

Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах:

1) Выпадение осадка голубого цвета:

2) Выпадение осадка черного цвета:

Выпадение осадка черного цвета:

Выпадение белого осадка, не растворимого в HNO3, но растворимого в аммиаке NH3·H2O:

2) Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6]

1) Выпадение белого осадка, зеленеющего на воздухе:

2) Выпадение синего осадка (турнбулева синь):

2) Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) K4[Fe(CN)6]

3) Роданид-ион SCN −

1) Выпадение осадка бурого цвета:

2) Выпадение синего осадка (берлинская лазурь):

3) Появление интенсивно-красного (кроваво-красного) окрашивания:

Fe 3+ + 3SCN − = Fe(SCN)3

Выпадение белого осадка гидроксида алюминия при приливании небольшого количества щелочи:

и его растворение при дальнейшем приливании:

Выделение газа с резким запахом:

Посинение влажной лакмусовой бумажки

Катион Реактив Признак реакции
Ba 2+ SO4 2-
Al 3+ Щелочь (амфотерные свойства гидроксида) Красное окрашивание

Качественные реакции на анионы

Выпадение белого осадка, не растворимого в кислотах:

1) Образование раствора синего цвета, содержащего ионы Cu 2+ , выделение газа бурого цвета (NO2)

2) Возникновение окраски сульфата нитрозо-железа (II) [Fe(H2O)5NO] 2+ . Окраска от фиолетовой до коричневой (реакция «бурого кольца»)

Выпадение светло-желтого осадка в нейтральной среде:

Выпадение желтого осадка, не растворимого в уксусной кислоте, но растворимого в HCl:

Выпадение черного осадка:

1) Выпадение белого осадка, растворимого в кислотах:

2) Выделение бесцветного газа («вскипание»), вызывающее помутнение известковой воды:

Выпадение белого осадка и его растворение при дальнейшем пропускании CO2:

Выделение газа SO2 с характерным резким запахом (SO2):

Выпадение белого осадка:

Выпадение белого творожистого осадка, не растворимого в HNO3, но растворимого в NH3·H2O(конц.):

Источник

Качественные реакции катионов

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

Важнейшие аналитические реакции катионов

При контроле качества лекарственных препаратов требуется определение подлинности содержания в них компонентов, в том числе и катионов металлов, т.е. их идентификация. Почти для каждого катиона известно значительное число разнообразных аналитических реакций. Ниже охарактеризованы только те аналитические реакции, которые чаще применяются в анализе лекарственных средств.

1. Аналитические реакции катионов первой аналитической группы: Li + , Na + , K + , NH4 +
Аналитические реакции катиона лития
Li

1.1. Реакция с гидрофосфатом натрия Na2HPO4
Гидрофосфат натрия в нейтральной или слабощелочной среде образует с катионом лития белый осадок ортофосфата лития:
3Li + + НРO4 2- = Li3PO4↓+ Н +
Реакцию проводят обычно в аммиачной среде для связывания выделяющихся ионов водорода. Для увеличения полноты осаждения при проведении реакции добавляют этанол (при этом растворимость фосфата лития уменьшается). Осадок Li3PO4 растворим в кислотах и растворах солей аммония.
Предел обнаружения катионов лития данной реакции составляет 5 мкг. Мешают все катионы, образующие нерастворимые фосфаты.

Методика. В пробирку вносят 10 капель раствора солей лития, добавляют столько же капель концентрированного раствора аммиака, несколько капель этанола и 15 капель раствора гидрофосфата натрия. Через 5 минут выпадает белый мелкокристаллический осадок, растворимый в уксусной кислоте. Прибавление большого количества этанола следует избегать во избежание выделения осадка Na2HPO4.

1.2. Реакция с фторидом аммония NH4F
Из водных растворов солей лития осаждают белый осадок фторида:
Li + + F» = LiF↓
Растворимость фторида лития в воде уменьшается в присутствии аммиака. Предел обнаружения 50 мкг. Мешают катионы, дающие осадки фторидов: Са 2+ , Сu 2+ , РЬ 2+ и др.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора солей лития, 1-2 капли концентрированного раствора аммиака и 4-5 капель раствора фторида аммония NH4F. Смесь нагревают. Медленно выпадает аморфный осадок фторида лития (осадок растворяется в уксусной кислоте).

Аналитические реакции катиона Na +

1.3. Микрокристаллическая реакция с раствором калия гексагидроксостибата (V) Na[Sb(OH)6]
В нейтральной среде (рН 7) на холоду катионы натрия образуют с гексагидроксостибат-ионом белый микрокристаллический осадок натрия гексагидроксостибата (V):
Na + + [Sb (OH)6] – = Na[Sb(OH)6] ↓
Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно или вообще не выпадает. В сильно-щелочной среде осадок не образуется, а из сильно-кислых растворов выделяется белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSbО3, который можно ошибочно принять за осадок Na[Sb(OH)6]. В присутствии нитрат-ионов NО – 3 выделение осадка замедляется. Реакция малочувствительна и удается лишь при больших концентрациях катионов натрия.
Мешают катионы Li + , Mg 2+ и NH4 + .

Методика. На предметное стекло наносят каплю концентрированного раствора NaCl и одну каплю концентрированного раствора К[Sb (OH)6].
Через 3-5 минут наблюдают под микроскопом образование кристаллов.

Аналитические реакции катионов калия К +

1.4. Реакции с раствором натрия гексанитрокобалъта (III) Na3[Co(NO3)2]
В концентрированных уксусно-кислых растворах (рН = 3) и нейтральной среде катионы калия образуют желтый кристаллический осадок натрия и калия гексанитрокобальта (III)
2K + + Na3[Co(NO2)6] = NaK2[Co(NO2)6] ↓+ 2Na +
Реакция идет медленно, при стоянии раствора. Для ускорения формирования осадка стенки пробирки потирают стеклянной палочкой.
Для проведения реакции используют свежеприготовленный водный раствор Na3[Co(NO2)6], так как со временем этот реагент разлагается.
В сильно кислой среде образуется нестойкая, быстро распадающаяся кислота H3[Co(NO2)6]. В щелочной среде выпадает бурый осадок гидроксида кобальта (III) Со(ОН)3. Наличие катионов серебра в растворе повышает чувствительность реакции.
Предел обнаружения 4 мкг; мешают катионы Li + , NH4 + образующие такие же осадки.

Методика. В пробирку вносят 2 капли концентрированного раствора соли калия и 2 капли свежеприготовленного концентрированного раствора Na3[Co(NO2)6]. Выпадает желтый осадок NaK2[Co(NO2)6]. Если осадок не образуется, потирают стенки пробирки стеклянной палочкой.

1.5. Реакция с гидротартратом натрия NaHC4H4O6
При взаимодействии с гидротартратом натрия или с винной кислотой Н2С4Н4О6 в присутствии ацетата натрия катионы калия образуют белый кристаллический осадок гидротартрата калия:
K + + NaHC4H46= KHC4H4O6↓ + Na +
Образование осадка ускоряется при потираний стенок пробирки стеклянной палочкой. Осадок растворяется в кислотах с образованием винной кислоты и в щелочах с образованием средних тартратов.
Предел обнаружения 50 мкг; мешают катионы NH4 + , образующие осадок состава NH4HC4H4O6.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли калия, 2-3 капли раствора гидротартрата натрия и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой. Через некоторое время выделяется белый кристаллический осадок.

Аналитические реакции катионов аммония NH4 +

1.6. Реакция разложения солеи аммония щелочами
При нагревании раствора соли аммония с щелочью выделяется аммиак:
NH4 + + ОН – = NH3 ↑+ H2O
Выделившийся газ обнаруживают с помощью влажной фенолфталеиновой бумаги, которая в парах аммиака окрашивается в малиновый цвет.
Реакция специфична и высокочувствительна: предел обнаружения 0,01 мкг, а предельная концентрация 2*10 -7 г/мл

Методика. В пробирку вносят 8-10 капель раствора соли аммония, прибавляют такой же объем раствора NaOH и осторожно нагревают раствор, не допуская его кипения и разбрызгивания. Над раствором помещают влажную красную лакмусовую бумажку, не касаясь ею стенок пробирки во избежание попадания на бумажку капелек щелочного раствора. Выделяющиеся пары аммиака окрашивают бумагу в малиновый цвет.

1.7. Реакции с реактивом Несслерасмесью калия тетраиодомеркурата (II) K2[HgJ4] с КОН
Катионы аммония образуют с реактивом 11есслера аморфный красно-бурый осадок:
NH4 + + 2[Hgl4] 2- + 4OН – = [OHg 2NH2]I + 7I – + 3H2О
Реакция высокочувствительна: предел обнаружения 0,05-0,25 мкг. Позволяет открыть следы катионов аммония – наблюдается окрашивание раствора в желтый или бурый цвет. Мешают все катионы, дающие со щелочами окрашенные осадки: (Cr 3+ , Fe 3+ , Co 2+ , Ni 2+ и др.) и ионы, разлагающие реактив Несслера (Ag + , Hg 2+ и др.)

Методика. К 1-2 каплям раствора соли аммония прибавляют 2 капли раствора реактива Несслера. Выпадает аморфный красно-бурый осадок.
В таблице 1 охарактеризованы продукты нескольких аналитических реакций катионов первой аналитической группы по кислотно-основной классификации.

2. Аналитические реакции катионов второй аналитической группы: Ag + , Hg 2+ , Pb 2+ .
Аналитические реакции катиона серебра
Ag + .

2.1. Реакция с растворимыми хлоридами, бромидами и иодидами.
При взаимодействии с растворами хлоридов, бромидов, иодидов катионы Ag + образуют осадки:
Ag + + Cl – →AgCl↓ (белый)
Ag + + Br – → AgBr↓ (желтоватый)
Ag + + J – → AgJ↓ (желтый)
Осадок хлорида серебра растворяется в концентрированном аммиаке с образованием комплекса [Ag(NH3)2]Cl. При подкислении раствора этого комплекса снова выпадает осадок:
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl(p.p)
[Ag(NH3)2]CI(p.p) + 2H + = AgCl ↓ + 2 NH4 +
При прибавлении к раствору комплекса раствора иодида калия образуется осадок иодида серебра AgJ:
[Ag(NH3)2]CI(p.p) + KI = AgJ ↓+ КСl + 2NH3
Кроме того осадок AgCl растворяется в концентрированной соляной кислоте и концентрированных растворах тиосульфата натрия с образованием растворимых комплексов:
AgCl↓+ Cl – → [AgCl2] –
AgCl↓ + 2 Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaCl
Осадок AgBr малорастворим, a Agl – нерастворим в концентриро­ванном аммиаке.
Открытию катионов Ag + мешают катионы Pb 2+ , Hg2 2+ , также образующие малорастворимые осадки хлоридов.

Методика. В одну пробирку вносят 2-3 капли раствора NaCl, в другую – столько же капель раствора NaBr, а в третью – столько же раствора К1. В каждую пробирку добавляют по 3-5 капель раствора нитрата серебра AgNО3 и наблюдают помутнение растворов и выпадение осадков AgCl, AgBr и Agl. Испытывают растворимость осадков, добавляя в каждую пробирку по 5-10 капель концентрированного аммиака. При этом осадок AgCl растворяется полностью, AgBr – частично, Agl – не растворяется.

Аналитические реакции катиона ртути (I) Hg2 2+

2.2. Реакция с хлорид-ионами.
Катионы Hg2 2+ при взаимодействии с хлорид-ионами Сl – в растворе образуют белый осадок каломели Hg2Cl2:
Hg2 2+ +2 Сl – → Hg2Cl2
Осадок на свету постепенно чернеет с выделением тонкодисперсной Hg:
Hg2Cl2 → HgCl2 + Hg
Осадок не растворяется в разбавленной, но растворяется в концентрированной азотной кислоте:
Hg2Cl2 + 8HNO3 →3HgCl2 + 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4H2O

При прибавлении к осадку каломели раствора аммиака он темнеет вследствие выделения тонкодисперсной металлической ртути:
Hg2CI2 + 2NH3 → NH2 HgCl + Hg + NH4 Cl
Реакции образования каломели и ее взаимодействие с аммиаком используются при дробном открытии ртути (I).

Методика. В пробирку вносят 4-5 капель раствора нитрата ртути (I) и прибавляют такое же количество раствора хлорида натрия. Выпадает белый осадок каломели. К осадку прибавляют несколько капель раствора аммиака – осадок чернеет.

Аналитические реакции катиона свинца Рb 2+ .

2.3. Реакция с хлорид-ионами (Сl )
В кислых растворах (при рН 2+ + 2Сl – → РbСl2
Осадок хлорида свинца растворяется в горячей воде, но при охлаждении раствора из него снова выпадает хлорид свинца, но уже в форме игл. В разбавленных щелочных растворов вместо осадка РЬС12 выпадает осадок гидроксида свинца (II).

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора нитрата свинца Pb(NO3)2 и прибавляют 3-4 капли раствора хлорида натрия. Выпадает белый осадок РЬС12. К полученной смеси приливают – 1,5 мл дистиллированной воды и нагревают до растворения осадка. При охлаждении раствора из него снопа выпадает осадок PbС12 в виде игл.

2.4. Реакции с хромат ионами и дихромат-ионами (CrO4 2- и С2О7 2- ).
В уксуснокислой среде катионы свинца образуют желтый кристаллический осадок хромата свинца (II):
Рb 2+ + CrO4 2- →РbCrO4
Рb 2+ + С2О7 2- + 3СН3СООН + Н2О →2PbCrО4↓ + 2CH3COOH
Осадок хромата свинца не растворяется в уксусной и разбавленной азотной кислотах, в водном аммиаке, но растворяется в щелочах с образованием комплекса:
РbCrO4 ↓ + 4NaOH → Na2[Pb(OH)4] + Na2CrO4
Мешают катионы, образующие нерастворимые хроматы: Ва 2+ , Hg 2+ , Bi 3+ .

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора Pb(NО3)2, 2-3 капли раствора ацетата натрия и 3 капли раствора хромата К2СгО4 или дихромата К2Сг2О7 калия. Выпадает желтый кристаллический осадок.

2.5. Реакция с сульфат-ионами (SO4 2- ).
Катионы свинца Рb 2+ образуют белый осадок сульфата свинца (II):
Рb 2+ + SO4 2- → PbSО4
В отличие от осадков CaSO4, SrSO4, BaSO4 осадок PbSO4 при нагревании растворяется в щелочах:
PbSO4↓+ 2NaOH → Na2[Pb(OH)4] + Na2SO4
Открытию свинца мешают катионы, образующие малорастворимые сульфаты (Са 2+ , Sr 2+ , Ва 2+ , Hg2 2+ и др.).

Методика. В пробирку вносят 5 капель раствора РЬ(NО3)2 и прибавляют столько же капель раствора сульфата натрия или калия, выпадает белый осадок сульфата свинца. К осадку добавляют раствор щелочи и осадок растворяется.
В таблице 2 охарактеризованы продукты нескольких аналитических реакций катионов второй аналитической группы по кислотно-основной классификации.

3. Аналитические реакции катионов третьей аналитической группы: Са 2+ , Sr 2+ , Ва 2+ .
Аналитические реакции катиона кальции Са 2+ .

3.1. Реакции с сульфат-ионами (SO4 2- ).
Катионы кальция образуют с сульфат-ионами белый осадок, который при медленной кристаллизации выделяется в форме игольчатых кристаллов гипса – дигидрата сульфата кальция:
Са 2+ + SO4 2- + 2H2O → CaSO4*2H2O
Для увеличения полноты осаждения к раствору добавляют равный объем этанола.
Осадок сульфата кальция нерастворим в кислотах и щелочах, но растворяется в насыщенном водном растворе сульфата аммония с образованием комплекса:
CaSO4 + (NH 4)2SO4 → (NH4)2[Ca(SO4)2], что позволяет отделить катионы Са 2+ от катионов Sr 2+ и Ва 2+

При нагревании с растворимыми карбонатами, например, раствором соды, белый осадок сульфата кальция переходит в белый же осадок карбоната кальция:
CaSO4 + Na23 → Са CО3 + Na24
Карбонат кальция растворим в кислотах, поэтому нагревание CaSО4 с последующим растворением образующегося осадка карбоната кальция используют для отделения катионов кальция (вместе с катионами стронция и бария) от других катионов и перевода их в раствор.
Реакцию катионов кальция сульфат-ионами можно провести как микрокристаллическую. Предельное разбавление равно 2,5*10 -4 мл/г.

Методика. Каплю раствора хлорида кальция СаС12 наносят на предметное стекло, прибавляют каплю раствора серной кислоты и слегка упаривают смесь. Под микроскопом наблюдают образовавшиеся игольчатые кристаллы гипса CaSО4*2H2О в виде красивых сросшихся пучков или звездочек.

3.2. Реакция с оксалатом аммония (NH4)2C2О4.
Катионы кальция образуют с оксалатом аммония белый кристаллический осадок оксалата кальция:
Ca 2+ +C2О4 2- → CaC2О4
Реакцию проводят в слабокислой среде (рН = 6-6,5) в присутствии уксусной кислоты, в которой оксалат кальция не растворяется.
Осадок СаС2О4 нерастворим в растворе аммиака, но растворяется в разбавленных минеральных кислотах с образованием щавелевой кислоты, например:
СаС2О4↓ + 2HCI → СаС12 + Н2С2О4
Открываемый минимум – около 100 мкг. Мешают катионы стронция, бария и другие, дающие такие же осадки.

Методика. В пробирку вносят три капли раствора СаСl2, прибавляют каплю раствора уксусной кислоты и 3 капли раствора оксалата аммония. Выпадает белый кристаллический осадок оксалата кальция.

Аналитические реакции катиона стронция Sr 2+ .

3.3. Реакция с сульфат-ионами (SO4 2- ).
Катионы Sr 2+ образуют с сульфат-ионами белый кристаллический осадок сульфата стронция SrSO4:
Sr 2+ + SO4 2- →SrSO4
Мешают катионы бария Ва 2+ , Са 2+ , Рb 2+ .
Осадок нерастворим в кислотах и щелочах, в отличие от сульфата кальция нерастворим в растворе сульфата аммония.
Осадок сульфата стронция образуется при нагревании раствора стронция с «гипсовой водой» (насыщенным водным раствором сульфата кальция). Реакция Sr 2+ + CaSO4(гипсовая вода) →SrSO4↓+ Ca 2+ идет, т. к. растворимость сульфата стронция ниже растворимости сульфата кальция.

При нагревании осадка SrSО4 с раствором соды он, как и сульфат кальция, переходит в осадок SrCO3, растворимый в кислотах:
SrSО4↓ + Na23 →SrCО3+ Na24
SrCО3↓ + 2 HCl → SrCl2 + CО2 + H2О.

Методика. а) Реакция с «гипсовой водой». В пробирку вносят 4 капли раствора хлорида стронция SrCl2, прибавляют 5-6 капель «гипсовой воды'», нагревают на водяной бане и оставляют на 10-15 минут. Постепенно выделяется белый осадок сульфата стронция.
б) Реакция с серной кислотой. В пробирку вносят 1-2 капли раствора SrCl2, прибавляют 2-3 капли раствора серной кислоты. Выпадает белый кристаллический осадок сульфата стронция.

Аналитические реакции катионов бария Ва 2+ .

3.4. Реакция с сульфат ионами (SO4 2- ).
Катионы бария Ва 2+ образуют с сульфат-ионами SО4 2- белый кристаллический осадок сульфата бария: Ва 2+ + SO4 2- → BaSО4
Мешают катионы Ca 2+ , Sr 2+ , Pb 2+

Осадок нерастворим в щелочах и кислотах. При нагревании с растворами карбонатов (например, соды) сульфат бария превращается в малорастворимый карбонат бария, который растворяется в кислотах:
BaSО4↓ + Na23 → ВаСО3 ↓+ Na24
BaCО3↓ + 2НС1 → BaС12 + CО2+ H2О.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора ВаСЬ и прибавляют по каплям раствор H24. Выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария.

3.5. Реакция с дихромат-ионами (С2О7 2- ).
В присутствие ацетат-ионов ионы Ва 2+ образуют с дихромат-ионами желтый осадок хромата бария:
2Ва 2+ + Сг2О7 2- + 2СН3СОО – + Н2О → 2ВаСrO4 ↓ + 2CH3СООН
Образование осадка хромата ВаСrO4 , а не дихромата бария ВаСг2O7 объясняется меньшей растворимостью хромата в воде.
В водных растворах дихроматов устанавливается равновесие:
Сг2O7 2 – + H2O → 2СrO4 2 – + 2Н +
Для нейтрализации ионов водорода в раствор вносят ацетат натрия. Ацетат-ионы СН3СОО – связывают иолы водорода в слабую уксусную кислоту CH3СООН, и равновесие образования хромат-ионов из дихромат-ионов смещается вправо. Полнота осаждения хромата бария возрастает.
Осадок хромата бария растворяется в сильных кислотах, но не растворяется в уксусной кислоте.

Мешают Ag + , Pb 2+ , Cd 2+ , Со 2+ , Ni 2+ и другие катионы, дающие осадки хроматов. Катионы Са 2 + , Sr 2 + не мешают открытию катионов бария.

Методика. В пробирку вносят 5 капель раствора ВаСl2 и прибавляют 5 капель раствора дихромата калия К2Сг2O7 и 4-5 капель раствора ацетата натрия CH3COONa. Выпадает желтый кристаллический осадок хромата бария.
В таблице 3 охарактеризованы продукты некоторых аналитических реакций катионов третьей аналитической группы по кислотно-основной классификации.

4. Аналитические реакции катионов четвертой аналитической группы: Zn 2+ , Al 3+ , Sn 2+ , Cr 3+ .
Аналитические реакции катиона цинка Zn 2+ .

4.1. Реакция с щелочами (NaOH, КОН и. др.).
Катионы цинка Zn 2+ образуют с гидроксидами щелочных металлов белый осадок, растворяющийся в избытке щелочи с образованием бесцветного гидрокомплекса:
Zn 2+ + 2OH – → Zn(OH)2
Zn(OH)2↓+ 2OH – → [Zn(OH)4] 2-

Методика. В пробирку вносят 5-6 капель раствора хлорида цинка, прибавляют 1-2 капли раствора NaOH. Выпадает белый осадок гидроксида цинка. Продолжают прибавлять по каплям раствор NaOH при перемешивании. Осадок растворяется.

В нейтральной, слабокислой или слабощелочной среде (4 2+ + S 2- → ZnS↓
Осадок не растворяется в уксусной кислоте, но растворяется в растворах минеральных кислот. Реакцию часто проводят в уксусно­кислой среде, так как в этих условиях открытию Zn 2+ не мешают остальные катионы четвертой аналитической группы, за исключением олова (II).

Методика. К 2-3 каплям раствора ZnCl2 прибавляют 1-2 капли свежего раствора сульфида аммония (NH4)2S. Выпадает белый осадок сульфида цинка.

4.3. Реакция с дитизоном (дифенгштиокарбазоном).
При смешении хлороформного раствора дитизона (экстракционный реагент) с водным щелочным раствором, содержащим катионы Zn2+, образуется дитизонатный комплекс цинка красного цвета, экстрагирующийся из водной фазы в органическую. Хлороформный слой принимает более интенсивную красную окраску, чем водный. Протекание реакции предположительно можно описать следующей схемой:
Zn 2+ + H2D → [Zn(HD)2] + 2Н +

2* означает, что ион цинка связывается с двумя остатками дитизона. Наличие щелочи способствует протеканию реакции.
Реакция высокочувствительна: предел обнаружения 0,025 мкг. Мешают катионы, образующие дитизонатные комплексы (Cd 2+ , Pb 2+ , Sn 2+ ).

Методика. В пробирку вносят 5-10 капель раствора ZnCl2, прибавляют постепенно несколько капель раствора NaOH до растворения выпавшего осадка и около 5 капель хлороформного раствора дитизона. Пробирку встряхивают несколько раз. Хлороформный слой окрашивается в красный цвет.

Аналитические реакции катиона алюминия AI 3+ .

4.4. Реакция с щелочами.
Катионы AI 3+ при реакции с щелочами в растворах дают белый осадок гидроксида алюминия А1(ОН) 3, который растворяется в избытке щелочи с образованием гидрокомплекса [Аl(ОН) 4] – :
Аl 3+ + 3ОН – → Аl(ОН)3
Аl(ОН)3↓ + ОН – → [Аl(ОН) 4] –
Наиболее полное осаждение происходит при рН = 5-6. Осадок Аl(ОН) 3 растворяется в кислотах, но не растворяется в аммиаке.
При нагревании щелочного раствора комплексной соли с хлоридом аммония гидроксокомплексы алюминия разрушаются и снова выпадает осадок гидроксида алюминия:
[Аl(ОН) 4] – + NH4 + → Аl(ОН)3↓ + NH3 ↑ + Н2O

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель раствора соли алюминия, по каплям добавляют раствор NaOH. Выпадает белый осадок. Продолжают прибавление NaOH, осадок растворяется. При добавлении к полученному раствору несколько кристаллов NH4C1 и нагревании осадок А1(ОH)3 выпадает вновь.

4.5. Реакция с ализарином (1,2-диоксиантрахинон).

Ализарин в реакциях с катионами алюминия Аl 3+ в аммиачной среде образует малорастворимые комплексные соединения ярко-красного цвета, называемые «алюминиевыми лаками»:

Комплекс устойчив в уксуснокислой среде. Реакция высокочувствительна: предел обнаружения 0,5 мкг. Мешают катионы, образующие комплексы с ализарином: (Zn 2+ , Sn 2+ , Cr 2+ , Mn 2+ , Fe 3+ и др.).

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли алюминия, 2-3 капли раствора щелочи (появляется белый осадок). Добавляют 1-2 капли раствора ализарина и 1-2 капли уксусной кислоты. Раствор окрашивается в красный цвет, возможно помутнение раствора.

4.6. Реакция с алюминоном (аммонийной солью ауринтрикарбоиовой кислоты).
В уксуснокислой или аммиачной среде катион Al 3+ при взаимодействии с алюминоном (для краткости обозначим NH4L), образует комплекс красного цвета, по-видимому, состава Al(OH)2L.
Реакция высокочувствительна. Метают катионы Са 2+ , Сu 2 + , Сг 3+ , Fe 3+ , также образующие окрашенные комплексы с алюминоном.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли алюминия, 2-3 капли раствора уксусной кислоты и 3-5 капель 0,01%-го раствора алюминона. Смесь нагревают на водяной бане, прибавляют несколько капель раствора аммиака до щелочной реакции (по лакмусовой бумаге) и 2-3 капли раствора карбоната аммония. Выпадает красный хлопьевидный осадок.

Аналитические реакции катиона олова (II) Sn 2+ .

4.7. Реакция с щелочами.
Соединения олова (II) при взаимодействии с щелочами выделяют из раствора белый осадок гидроксида олова Sn(OH) 2, растворимый в избытке реагента с образованием гидроксокомплекса [Sn(OH)4] 2- :
Sn 2+ + 2OН – →Sn(OH)2
Sn(OH)2↓ + 2OH – → [Sn(OH)4] 2-
Осадок Sn(OH)2 растворяется в кислотах.

Методика. В пробирку вносят несколько капель раствора соли олова (II), прибавляют по каплям раствор NaOH: вначале до выпадения белого осадка Sn(OH)2, а затем – до его растворения.

4.8. Реакция с солями висмута (III).
Олово (II) – хороший восстановитель. Так, при взаимодействии с висмутом (III) в сильно-щелочной среде оно восстанавливает висмут до металла, окисляясь до олова (IV):
2Bi 3+ + 3[Sn(OH)4] 2- + 6ОН – → 2 Bi ↓ + 3[Sn(OH)6] 2-
Металлический висмут, выделяясь в тонкодисперсном состоянии, образует осадок черного цвета.

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель раствора олова (II) и прибавляют по каплям раствор NaOH. Вначале выпадает белый осадок гидроксида олова, который при дальнейшем прибавлении NaOH растворяется. К полученному щелочному раствору прибавляют 1-2 капли раствора нитрата висмута (III). При перемешивании смеси выпадает черный осадок металлического висмута.
Если осадок не образовался, скорее всего, неправильно создана среда (проверьте характер среды по индикаторной бумаге) или же приготовьте свежий раствор олова.

Аналитические реакции катиона хрома (III) Сг 3+ .

4.9. Реакции со щелочами и аммиком.
Катионы Сг 3+ с растворами щелочей или аммиака образуют осадок гидроксида хрома (III) серо-зеленого или сине-фиолетового цвета:
Сr 3+ + 3ОН – → Сr(ОН) 3
Сr 3+ + 3NH3*H2O → Сr(ОН) 3 ↓+ 3NH4 +
Осадок Сг(ОН) 3 обладает амфотерными свойствами, т.е. растворяется как в щелочах, так и в кислотах:
Сr (ОН) 3 ↓+ 3ОН – → [Cr(OH)6] 3-
Сr (ОН) 3 ↓+ 3HCl + 3H2O → [Сг(Н2O)6] 3- + 3Сl –
В растворе аммиака гидроксид хрома (III) растворяется лишь частично с образованием фиолетового комплекса [Сr(NН3) 6] 3+
Сr (ОН) 3 ↓+ 6NH3*H2O → [Сr (NН3)6] 3+ + 3ОН – + 6Н2O

Методика. В две пробирки вносят по несколько капель соли хрома (III). В них добавляют по каплям: в первую – раствор NaOH, во вторую – раствор аммиака до выпадения серо-зеленого (или сине-фиолетового) осадка. При прибавлении в первую пробирку (по каплям) раствора NaOH и перемешивании осадок растворяется с образованием раствора зеленого цвета. Добавление (по каплям) во вторую пробирку раствора аммиака приводит лишь к частичному растворению осадка. Раствор над осадком становится фиолетовым.

4.10. Реакции окисления катионов хрома пероксидом водорода и другими окислителями
Катионы Сг 3+ при взаимодействии с окислителями (пероксидом водорода, перманганатом калия и др.) окисляются до хромат-ионов СrO4 2- (желтая окраска) или до дихромат-ионов СrO7 2- (желто-оранжевая окраска):

а) Окисление пероксидом водорода.
Окисление пероксидом водорода Н2O2 проводят обычно в щелочной среде при нагревании:
2[Cr(OH)6] 3- + 3Н2O2 = 2СгO4 2- + 2OН – + 8Н2O

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли хрома (III), добавляют 4-5 капель 2 моль/л раствора NaOH, 2-3 капли 3%-го раствора Н2O2 и нагревают до изменения зеленой окраски раствора (цвет аквакомплексов [Сr(Н2O)6] 3- ) на желтую (цвет хромат-ионов).

б) Окисление перманганатом калия.
Перманганат калия КМnO4 в сернокислой среде при нагревании окисляет катион Cr 3+ до дихромат-иона Сr2O7 2- : 10Cr 3+ + 6МnO4 – + 11Н2O = 5Сr2O7 2- + 6Мn 2+ + 22Н +

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли хрома (III) (не хлорида!), прибавляют 3-4 капли раствора серной кислоты, нагревают и прибавляют к ней по каплям раствор КМnO4 до желто-оранжевой окраски раствора. При дальнейшем прибавлении реагента выпадает бурый осадок МnO2.
В таблице 4 приведены продукты некоторых аналитических реакций катионов четвертой аналитической группы по кислотно-основной классификации.

5. Аналитические реакции катионов пятой аналитической группы: Mg 2+ , Mn 2+ , Bi 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ .
Аналитические реакции катиона магния
Mg 2+ .

5.1. Реакции с щелочами и аммиаком.
Катионы Mg 2+ при действии щелочей и аммиака образуют белый аморфный осадок гидроксида магния Mg(OH):
Mg 2+ +2OH – → Mg(OH)2
Mg 2+ + 2NH3 * Н2O ↔ Mg(OH)2 + 2NH4 +
При реакции с аммиаком достигается неполное осаждение катионов Mg 2+ в виде гидроксида, т.к. гидроксид магния частично растворяется в растворах солей аммония, особенно концентрированных.
Осадок Mg(OH) 2 не растворяется в щелочах, но растворяется в кислотах:
Mg(OH)2 + 2Н + → Mg 2+ + 2Н2O

Методика. В две пробирки вносят по 5-6 капель раствора соли магния и прибавляют по каплям: в одну – раствор NaOH, а в другую раствор аммиака до выпадения белого аморфного осадка.

5.2. Реакция с гидрофосфатом натрия (NaHPO4).
Катионы Mg 2+ образуют с гидрофосфатом натрия в присутствии аммиачного буферного раствора белый мелкокристаллический осадок магний-аммоний фосфатаNH4MgPO4:
Mg 2+ + HPO4 2- + NH3 =NH4MgPO4
Осадок магний-аммоний фосфата растворяется в минеральных кислотах и в уксусной кислоте:
NH4MgPO4↓ + 3НС1 →Н3РО4 + MgCl2 + NH4Cl
NH4MgPO4↓ + 2 CH3COOH → NH4H2PO4 + (CH3COO)2Mg
Реакция образования NH4MgPO4 достаточно чувствительна: предел обнаружения 0,01 мкг. Мешают катионы Li + , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ и другие, дающие малорастворимые фосфаты.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли магния, прибавляют по 1-2 капли растворов NH4C1, аммиака и Na2HPO4. Раствор мутнеет и образуется белый осадок NH4MgPO4.

5.3. Реакция с магнезоном I (п -нитробензолазорезорцином).
В щелочной среде магнезон I, имеющий красную окраску, образует с катионами магния Mg 2+ комплекс синего цвета, сорбирующийся на осадке гидроксида магния.
Реакция высокочувствительна: предел обнаружения 0,5 мкг. Мешают многие катионы (Cd 2+ , Sn 2+ , Cr 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ и др.), также образующие окрашенные комплексы с магнезоном.

Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора соли магния и прибавляют каплю щелочного раствора магнезона I. Образуется синий осадок. При малых концентрациях катионов магния осадок не выделяется, а раствор окрашивается в синий цвет.

Аналитические реакции висмута (III) Bi 3+ .

Разбавление водой растворов солей висмута (III) приводит к их гидролизу с выделением белого осадка оксохлорида висмута BiOCl:
BiCl3 + Н2O ↔ BiOCl ↓+ 2НС1
[BiC16] 3- + Н2O ↔ BiOCl ↓ + 2НС1 + 3С1 –
При прибавлении раствора НСl и нагревании осадок растворяется (обратная реакция).

5.5. Реакция восстановления висмута (III) до металла
В щелочной среде (рН

10) олово (II) восстанавливает висмут (III) до металлического висмута (0), выделяющегося в виде черного осадка. Олово (II) при этом окисляется до олова (IV):
2Bi(OH)3 + 3[Sn(OH)4] 2- → 2Bi↓ + 3[Sn(OH)6] 2-
При большом избытке щелочи и нагревании выпадает также черный осадок металлического олова вследствие протекания реакции диспропорционировапия:
2[Sn(OH)4] 2- → Sn + [Sn(OH)6] 2- + 2OH –

Методика. В пробирку вносят 2 капли солянокислого раствора хлорида олова (II), 8-9 капель 2 моль/л раствора NaOH до растворения первоначально выпавшего осадка Sn(OH)2 и добавляют 1-2 капли раствора соли висмута (III). Выпадает осадок черного цвета – металлический висмут. Особенности проведения этой реакции изложены выше (см. 4.8).

Аналитические реакции катиона марганца (II) Мп 2+ .

5.6. Реакция окисления катионов Мп 2+ до пермангапат-ионов.
Катионы Мn 2+ под действием различных окислителей окисляются до перманганат-ионов МnO4 – , окрашивающих раствор в малино-фиолетовый цвет. В качестве окислителей применяют висмутат натрия NaBiO3, персульфат аммония (NH4)2S2O8, диоксид свинца РbO2 и др. Чаще всего используют висмутат натрия.
Реакции окисления проводят в отсутствие хлорид-ионов Сl – , т.к. они восстанавливаются перманганат-ионами до хлора Сl2:
2МnO4 + 10С1 – + 16Н + → 2Мn 2+ + 5Сl2 + 8Н2O

а) Окисление висмутатом. натрия в кислой среде протекает по схеме:
2Mn 2+ + 5NaBiO3+ 14Н + → 2MnO4 – + 3Bi 3+ + 5Na + + 7Н2O
Избыток висмутата натрия может маскировать окраску раствора. Методика. В пробирку вносят 5 капель концентрированной HNO3 и несколько крупинок висмутата натрия. Смесь перемешивают и добавляют к ней 1-2 капли раствора сульфата MnSO4 или нитрата Mn(NO3) 2 (но не хлорида МnCl2). Пробирку оставляют в штативе в вертикальном положении, через некоторое время раствор над реакционной смесью окрашивается в малиново-фиолетовый цвет.

б) Окисление персульфатом аммония.
Реакцию проводят в кислой среде в присутствии катализатора солей серебра (AgNO3) при нагревании:
2Мп 2+ + 5S2O8 2- + 8Н2O → 2МnO4 – + 10SO4 2 + + 16H +
Катализатором могут быть также соли кобальта и меди.
В горячем растворе возможно разложение перманганат-ионов, которое замедляется в присутствии ортофосфорной кислоты Н3РO4.

Методика. В пробирку внося несколько кристалликов (NH4)2S2O8 (или – 0,5 мл насыщенного раствора (NH4)2S2O8, прибавляют

2 мл раствора HNO3 (или H2SO4), 2-3 капли раствора AgNO3, 1-2 капли концентрированного раствора Н3РО4. Нагревают смесь до кипения и прибавляют каплю раствора соли марганца (II). Раствор окрашивается в малиновый цвет.

Аналитические реакции катиона железа (II) Fe 2+ .

Аквакатионы железа (II) [Fe(H2O)6] 2+ практически бесцветны, поэтому солей железа (II) обычно не окрашены.

5.7. Реакции с щелочами и аммиаком.
Катионы Fe 2+ образуют со щелочами и аммиаком зеленоватый осадок гидроксида железа (II) (в отсутствие кислорода воздуха он белый):
Fe 2+ + 2OН – →Fe(OH)2
Гидроксид Fe(OH)2 растворяется в кислотах, но не растворяется в щелочах. При стоянии на воздухе гидроксид железа (II) постепенно темнеет вследствие окисления железа (II) до железа (III) кислородом воздуха и образования красно-бурого гидроксида железа (III):
4Fe(OH)2 ↓ + O2 + 2Н2O → 4Fe(OH)3
В щелочной среде железо (II) легко окисляется пероксидом водорода, образуется красно-бурый осадок гидроксида железа(III):
2Fe 2+ + Н2O2 + 4OH – →2Fe(OH)3

Методика. а) В пробирку вносят 5-6 капель раствора железа (II) и по каплям добавляют раствор NaOH до прекращения выпадения осадка Fe(OH)2. Нa воздухе осадок постепенно темнеет.

б) К свежеприготовленному, как описано выше, белому осадку Fe(OH)2 прибавить по 2-3 капли растворов NaOH и H2О2. Окраска осадка изменяется до красно-бурой.

5.8. Реакция с калия гексацианоферратом (III) (красной кровяной солью или феррицианидом калия)
Катионы Fe 2+ реагируют с K3[Fe(CN)6] в кислой среде с образованием темно-синего осадка «турнбуленовой сини». Ранее полагали, что состав этого осадка соответствует формуле Fe3[Fe(CN)6]2*xH2О с переменным числом молекул воды. Позднее было доказано, что уже при образовании этого осадка осуществляется окислительно-восстановительный процесс с переносом электронов от «внешнего» железа (II) к «внутреннему» железу (III):
Fe 2+ + [Fe +3 (CN)6] 3- → Fe 3+ + [Fe +2 (CN)6] 4-
Образующиеся катионы Fe 3+ и анионы [Fe +2 (CN)6] 4- дают темно-синий осадок конечного продукта Fe4 +3 [Fe +2 (CN)6]3*xH2O, названного «турнбуленовой синью»:
4Fe 3+ + 3[Fe(CN)6] 4 – →Fe4[Fe(CN)6]3
Суммарное уравнение реакции:
4Fe 2+ + 4[Fe +3 (CN)6] 3- → Fe4 +3 [Fe +2 (CN)6]3↓ + [Fe +2 (CN)6] 4-

По составу, структуре и свойствам осадок »турнбуленовой сини идентичен осадку »берлинской лазури», получаемому при прибавлении K4[Fe(CN)6] к растворам солей железа (III).
Реакция очень чувствительна: предел обнаружения 0.05 мкг. Осадок «турнбуленовой сини'» не растворяется в кислотах, но разлагается в щелочной среде.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли железа (II), прибавляют’ 1-2 капли раствора HCl и 2-3 капли раствора ферроцнанида калия K3[Fe(CN)6]. Раствор окрашивается в синий цвет и выделяется синий осадок »турнбуленовой сини».

Аналитические реакции катиона железа (III) Fe 3+ .

Аквакатионы железа (III) [Fe(H2O)6] 3+ окрашены в желтый цвет, поэтому водные растворы солей железа (III) имеют желтую или красновато-бурую окраску.

5.9. Реакция с щелочами и аммиаком.
Катионы Fe 3+ при взаимодействии со щелочами и аммиаком в водных растворах образуют красно-бурый осадок гидроксида железа (III):
Fe 3+ + 3ОН – → Fe(OH) 3
Осадок растворим в разбавленных кислотах. Он не растворяется в насыщенном растворе хлорида аммония (в отличие от осадка Ре(ОН)2), а также в растворах щелочей.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли железа (Ш) и прибавляют 3-4 капли раствора NaOH. Выпадает красно-бурый осадок гидроксида железа (III).

5.10. Реакция с калия гексацианоферратом (III)(желтой кровяной солью гит ферроцгшнидом калия)
Катионы Fe 3+ в кислой среде (рН=2-3) реагируют с ферроцианидом калия с образованием темно-синего осадка «берлинской лазури». Состав осадка описывают формулой Fe4[Fe(CN)6]3*xH2O с переменным количеством молекул воды. Этот осадок неустойчив в щелочной среде, но стабилен в кислом растворе, поэтому реакцию проводят в кислой среде при рН

2-3. Реакция образования чистой «‘берлинской лазури» протекает по схеме:
4Fe 3+ + 3[Fe(CN)6] 4- → Fe4[Fe(CN)6]3
Реакция высокочувствительна. Открываемый минимум около 0,05 мкг. Мешают, как и при получении «турнбуленевой сини» окислители и восстановители.
Как и в случае с «турнбуленовой синью», осадок «берлинской лазури» не растворяется в кислотах и разлагается при прибавлении раствора щелочи:
Fe4[Fe(CN)6]3 ↓ + 12OH – → [Fe(CN)6] 4- + 4Fe(OH)3

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли железа (III), прибавляют 1-2 капли раствора НСl и 2 капли раствора K4[Fe(CN)6]. Раствор окрашивается в синий цвет, выпадает осадок «берлинской лазури».

5.11. Реакция с тиоционат (роданид) ионами SCN
Катионы Fe 3+ реагируют с тиоцинат-ионами SCN – (лучше в кислой среде при рН

3) с образованием тиоционатных комплексов железа (Ш) красного цвета:
[Fe (H2O)6.n] 3 + nSCN – → [Fe(SCN)n(H2O)6.n] 3-n + nH2O, n = 1,2,3,…6.
В зависимости от соотношения концентраций реагентов могутдоминировать комплексы различного состава. Все они имеют красную окраску и находятся в равновесии.
Реакция высокочувствительна: предел обнаружения катионов железа (III) составляет 0,25 мкг. Мешают многие вещества: окислители, восстановители, ртуть (II), фториды, фосфаты, иодиды, цитраты, тартраты и другие соединения. Катионы железа (II) не мешают.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли железа (III) и прибавляют 3-4 капли раствора тиоционата аммония или калия. Раствор окрашивается в красный цвет.
В таблице 5 охарактеризованы продукты некоторых реакций катионов пятой аналитической группы по кислотно-основной классификации.

6. Аналитические реакции катионов шестой аналитической группы: Cu 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Co 2+ , Ni 2+ .
Аналитические реакции катиона меди (
II) Сu 2+ .

Аквакатионы меди (II) [Cu(H2O)4] 2+ окрашены в голубой цвет, поэтому водные растворы содей меди (II) имеют голубую окраску с разными оттенками.

6.1. Реакции с щелочами.
При прибавлении раствора щелочи к раствору соли меди (II) выпадает осадок гидроксида меди (II) Сu(ОН)2 имеющий окраску от сине-зеленой до голубой:
Cu 2+ +2OH – → Cu(OH)2
При последующем кипячении реакционной смеси осадок гидроксида меди разлагается до черного оксида меди (II):
Cu(OH)2 ↓ → CuO ↓ + Н2O
Осадок Сu(ОН)2 растворяется в кислотах, в растворе аммиака (с образованием комплекса [Cu(NH3)4] 2+ синего цвета), комплексообразующих органических кислотах (винная, лимонная):
Cu(OH)2 ↓ + 2Н + → Сu 2+ + 2Н2O
Cu(OH)2 ↓ + 4NH32O → [Cu(NH3)4] 2+ + 2OH – + 4Н2O
Cu(OH)2 ↓ + 2 Н2Tartr → [Cu(Tartr)2] 2- + 2H2O + 2Н +

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли меди (II) и прибавляют 1-2 капли раствора NaOH. Образуется осадок гидроксида меди голубого или сине-зеленого цвета. Смесь осторожно нагревают до кипения и кипятят до потемнения осадка вследствие образования черного оксида меди (II).

6.2. Реакция с аммиаком (NН3).
При постепенном прибавлении раствора аммиака к раствору соли меди (II), выпадает осадок основной соли меди (сине-зеленого цвета), который растворяется в избытке аммиака с образованием комплексного катиона ярко-синего цвета:
СuCl 2 + NH3*H2O(недостаток) → CuOHCl ↓+ NH4Cl
Сu(ОН)Cl↓+ 4 NH3*H2O(избыток )→ [Cu(NH3)4] 2+ + 4 Н2O + OH – + Сl – .
При единовременном добавлении избытка раствора аммиака голубой раствор сразу же переходит в ярко синий:
СuCl 2 + 4 NH3*H2O (избыток) → [Cu(NH3)4] 2+ + 2С l – + 4 Н2O.
В кислой среде комплексный катион меди разрушается и окраска из ярко-синей переходит в голубую (цвет аквакомплекса меди (II)):
Cu(NH3)4] 2+ + 4Н3O + → [Cu(H2O)4] 2+ + 4NH4 +
Мешают катионы Со 2+ , Ni 2+ и Sn 2+ , образующие аммиачные окрашенные комплексы.

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель раствора соли меди (II) и прибавляют по каплям разбавленный раствор аммиака при перемешивании смеси. Выпадающий вначале голубой (или голубовато-зеленый) осадок основной соли меди (II), затем осадок растворяется с образованием ярко-синего раствора. Прибавляют по каплям разбавленный раствор одной из кислот – HCl, HNO3 или H2SO4. Окраска раствора из ярко-синей переходит в голубую.

6.3. Реакция с тиосульфатом натрия (Na2S2O3).
При кипячении смеси подкисленного раствора соли меди (II) с избытком тиосульфата натрия Na2S2O3 происходит восстановление меди (II) до меди (I) Cu2S, кроме того образуется осадок серы. Выпадающий темно-бурый осадок – смесь сульфида меди (I) и серы. Реакция, по-видимому, протекает по схеме:
2Сu 2+ + 2S2O3 2- + 2Н2O → Cu2S↓+ S↓ + 4Н + + 2SO4 2-

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли меди (II), 2-3 капли разбавленного раствора H24 и несколько кристалликов тиосульфата натрия. Выпадает темно-бурый осадок смеси сульфида меди (I) и свободной серы.

Аналитические реакции катиона кадмия Cd 2+ .
Аквакомплексы кадмия [Cd(H2O)n] 2+ в водных растворах бесцветны.

6.4. Реакции с щелочами и аммиаком.

При прибавлении раствора щелочи или аммиака к раствору соли кадмия выпадает белый осадок гидроксида кадмия:
Cd 2+ + 2OH – → Cd(OH)2
Осадок нерастворим в избытке щелочи, но растворяется в избытке аммиака с образованием бесцветного аммиачного комплекса [Cd(NH3)4] 2+ :
Cd(OH)2↓ + 4NH3*H2O → [Cd(NH3)4] 2+ + 4H2O
Осадок гидроксида кадмия растворяется в кислотах:
Cd(OH)2 ↓ + 2H3O + → [Cd(H2O) 3] 2+

Методика. В две пробирки вносят по 3-4 капли раствора соли кадмия. В одну из них прибавляют 1 – 2 капли растворов NaOH или КОН. Выпадает белый осадок гидроксида кадмия Cd(OH)2, который не растворяется в избытке щелочи. В другую пробирку прибавляют по каплям раствор аммиака. Образующийся вначале белый осадок гидроксида кадмия растворяется в избытке аммиака.

Аналитические реакции катиона ртути (II) Hg 2+ .
6.5. Реакция с иодидом калия (KI).

Катионы Hg 2+ дают с иодид-ионами Г в водном растворе красно-оранжевый осадок иодида ртути (И), который при избытке иодид-ионов растворяется с образованием бесцветного тетраиодомеркурат-
иона:
Hg 2+ +2J – → HgJ2
HgJ2 ↓ + 2 J – → [HgI4] 2-
Мешают катионы Pb 2+ , Cu 2+ , Ag + , Bi 3+ и некоторые другие, а также окислители.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли ртути (II) и прибавляют каплю разбавленного (5%) раствора иодида калия. Выпадает красный осадок иодида ртути (II) HgJ2. Осадок растворяется в избытке КJ.

Аналитические реакции катиона кобальта (II) Со 2+ .

Аквакатионы кобальта (II) [Со(Н2O)6] 2+ окрашены в розовый цвет, поэтому водные растворы солей кобальта (II) имеют розовую окраску.

6.6. Реакции с щелочами.
Катионы Со 2+ при реакции с щелочами образуют вначале синий осадок гидроксида кобальта (II) (например, CoOHCI). Окраска затем переходит в розовый осадок гидроксила кобальта (II) Со(ОН)2. Так, при взаимодействии хлорида кобальта (II) со щелочью реакция протекает по схеме:
СоСl2 + 2ОН – (недостаток) → СоОНСl ↓ (синий) + Сl –
СоОНСl ↓ (синий) + ОН – → Со(ОН)2(розовый) + Сl –
Розовый гидроксид кобальта (II) Со(ОН)2 медленно буреет вследствие окисления кислородом воздуха до черно-бурого гидроксида кобальта (III):
4Со(ОН)2↓+ O2 + 4Н2O → 4Со(ОН)3

Методика. В пробирку вносят 3 капли раствора хлорида кобальта (II) и медленно, по каплям, при непрерывном перемешивании смеси, приливают водный раствор щелочи до образования синего осадка CoOHCl, переходящего при дальнейшем добавлении щелочи в розовый осадок Со(ОН)2, который через некоторое время чернеет за счет окисления до Со(ОН)3:

6.7. Реакции с аммиаком (NH3).
При реакции катионов Со 2+ с аммиаком вначале также как в 6.6 образуется синий осадок основной соли. Дальнейшее прибавление раствора аммиака приводит к растворению осадка с образованием гексамминкобальт (II) катионов грязно-желтого цвета:
СоСl2 + NH3*H2O → СоОНСl ↓+ NH4Cl
СоОНСl ↓+ 5NH3*H2O + NH4Cl → [Co(NH3)6]Cl2 + 6Н2O
На воздухе раствор постепенно принимает вишнево-красный цвет вследствие окисления Со (II) до Со (III) с образованием хлоропентаммин-кобальт – анионов [Со(NН3) 6Сl] 2+ вишнево-красного цвета:
4[Со +2 (NН3)6]Сl2 + O2 + 6Н2O → 4[Co +3 (NH3)5Cl](OH)2 + 4NH4Cl
В присутствии пероксида водорода и солей аммония реакция окисления [Со(NH3)6] 2+ до [Со(NН3)6С1] 2+ протекает мгновенно:
2[Co(NH3)6]Cl2 + H2O2 + 2NH4C1 + 2H2O → 2[Co(NH3)5Cl]Cl2 + 4NH3*H2

Методика. В пробирку вносят 3 капли раствора хлорида кобальта (II) и медленно, по каплям, прибавляют раствор аммиака до выпадения синего осадка CoOHCl, затем несколько кристаллов хлорида аммония и продолжают прибавление раствора аммиака при перемешивании смеси до полного растворения осадка и образования желтого раствора. При стоянии на воздухе раствор постепенно меняет окраску на вишнево-красную.

6.8. Реакция с тиоционат (роданид) ионами SCN .
Катионы кобальта (II) в слабокислой среде реагируют с тиоционат-ионами SCN» с образованием синего комплекса тетратиоцианатоко-бальт (II)-иона [Co(NCS)4] 2- :
Со 2+ + 4SCN – ↔ [Co(SCN)4] 2-
Комплекс в водных растворах неустойчив, и равновесие комплексообразования смещено в сторону образования розового аквакомплекса кобальта (II). Поэтому реакцию проводят при избытке тиоционат-ионов, чтобы сместить равновесие вправо.
В растворах органических растворителей (изоамиловый спирт, эфир, ацетон и др.) устойчивость комплекса повышается, поэтому при проведении данной реакции водный раствор, содержащий катионы Со 2+ , смешивают с небольшим количеством органического растворителя. При этом тетратиоционатный комплекс кобальта (II) переходит в органическую фазу, окрашивая ее в синий цвет.
Предел обнаружения ионов кобальта (II) этой реакции около 0,5 мкг.
Проведению реакции мешают катионы железа (III), меди (II), также образующих с ними окрашенные комплексы. Мешающее действие этих катионов можно устранить, восстановив их хлоридом олова (II) до железа (II) и меди(I).
Мешающее действие катионов Fe 3+ устраняют также, связывая их в устойчивые бесцветные комплексы. Таким маскирующим агентом является фторид натрия NaF. Он связывает ионы железа (III) в
бесцветный комплекс:
Fe 3+ + 6 F – → [Fe F6] 3+
В качестве маскирующих агентов используют также оксалат-ионы С2O4 2- и ортофосфат-ионы РO4 3- , также образующие бесцветные комплексы железа (III).

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли кобальта (II), прибавляют 8-10 капель насыщенного раствора тиоциоиата калия KNCS или аммония NH4NCS (или несколько кристаллов одной из этих солей). 5-6 капель органического растворителя (изоамилового спирта) и встряхивают смесь. Верхний слой органической фазы окрашивается в синий цвет.

6.9. Реакция с реактивом Ильинского (1 -нитрозо-2-нафтол или α-нитрозо-β-нафтол).

Кобальт (II) в этой реакции окисляется до кобальта (III), который с 1-нитрозо-2-нафтолом образует внутрикомплексное соединение, выделяющееся в виде пурпурно-красного осадка. Если 1-нитрозо-2-нафтол (реактив Ильинского) условно обозначить HL, реакцию можно описать схемой (после окисления кобальта):
Со 3+ + 3HL→ [CoL3] +3H +
Реакцию проводят в нейтральной или слабокислой среде. Мешают катионы меди (II).

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли кобальта (II), 1-2 капли уксусной кислоты, 2-3 капли 1%-го раствора реактива Ильинского. При осторожном нагревании наблюдают выделение пурпурно-красного осадка внутрикомплексного соединения.

Аналитические реакции катиона никеля (II) Ni 2+ .

Аквакатионы никеля (II) [Ni(H2O)6] 2+ окрашены в зеленый цвет, поэтому водные растворы солей никеля (II) имеют зеленую окраску.

6.10. Реакция со щелочами.

Катионы никеля (11) Ni 2+ осаждаются щелочами из водных растворов в виде малорастворимого гидроксида никеля. (II) Ni(OH)2 зеленого цвета:
Ni 2+ + 2OН – → Ni(OH)2
Осадок растворяется в растворах кислот и аммиака:
Ni(ОН)2 ↓ + 2Н + →Ni 2+ + 2Н2O
Ni(ОН)2 ↓ + 6NH3*H2O → [Ni(NH3)6] 2+ + 2OН – + 6Н2O

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли никеля (II) и прибавляют по каплям при перемешивании раствор щелочи. Выпадает светло-зеленый осадок.

Аммиак осаждает из растворов солей никеля (II) светло-зеленые осадки основных солей никеля (II), например:
Ni(NO3)2 + NH3*H2O → NiOHNO3↓+ NH4NO3
NiCl2 + NH3*H2O → NiOHCI↓ + NH4C1
2NiSO4 + NH3*H2O → (NiOH)2SO4↓+ (NH4)2SO4 и т.д.
В избытке аммиака осадок основной соли никеля (II) растворяется с образованием комплексных гексаминникель (II) – катионов синего цвета, например:
NiOHCI↓ + 6NH3*H2O → [Ni(NH3)6] 2+ + OH – + Сl – + 6H2O

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора хлорида никеля (II) NiCl2 (нитрата Ni(NO3)2 или сульфата NiSO4) и прибавляют по каплям при перемешивании раствор аммиака до выпадения зеленого осадка NiOHCl. При перемешивании продолжают добавление концентрированного раствора аммиака до полного растворения осадка и образования синего цвета.

6.12. Реакция с реактивом Чугаева (диметилглиоксимом).
Катионы никеля Ni 2+ при взаимодействии с диметилглиоксимом при рН = 6-9 образуют малорастворимое в воде внутрикомплексное соединение розово-красного цвета бисдиметилглиоксиматоникель (II):

Схема реакции: Ni 2+ + 2H2Dm → [Ni (HDm) 2]| + 2H +
Обычно реакцию проводят в среде аммиака.
Осадок растворяется в сильных кислотах и щелочах, нерастворим в растворах аммиака.
Катионы кобальта (II) в малых концентрациях не мешают определению никеля. Мешают катионы Cu 2+ , Pb 2 ; Fe 2+ , Fe 3+ . Эта реакция, впервые предложенная Л. Ф. Чугаевым, является наиболее характерной на катионы никеля (II) и высокочувствительной: предел обнаружения равен 0,16 мкг.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли никеля (II), прибавляют 3-4 капли концентрированного аммиака и 1 каплю спиртового раствора диметилглиоксима. Выпадает розово-красный осадок комплекса.
В таблице 6 охарактеризованы продукты некоторых аналитических реакций катионов шестой аналитической группы по кислотно-основной классификации.

Таблица 2. Продукты некоторых аналитических реакций катионов второй аналитической группы по кислотно-основной классификации

Реагент

Продукты аналитических реакций

Источник

Читайте также:  Лицензирование деятельность по заготовке лома черного металла

Сайт о металле © 2021
Вся информация на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Анион Воздействие или реактив Признак реакции. Уравнение реакции
SO4 2- Ba 2+