Теоретичні основи аналітичної хімії (стр. 4 )

Na++Zn(CH3COO)2+3UO2(CH3COO)2+CH3COO-+9H2O=NaCH3COO*Zn(CH3COO)2*3UO2(CH3COO)2*9H2O

Ця реакція на іони натрію значно чутливіша за попередню, крім того у цьому випадку можна виявити іони натрію в присутності великого надлишку (у 20 раз) іонів K+, NH4+, Mg2+, Ca2+, Mn2+ та інш. Для того, щоб солі калію розчинилися, осад обробляють водою або перед виявленням іонів натрію розчин розводять у 2-3 рази водою.

Також використовують краплинну (на годинникове скельце поряд з краплиною досліджуваного розчину наносять 2-3 краплини розчину цинк-ураніл-ацетату і скляною паличкою з’єднують обидві рідини. В результаті утворюється зеленувато-жовтий осад, що свідчить про наявність іонів натрію), мікрокристалоскопічну реакції (краплину досліджуваного розчину на предметному склі обережно випарюють досуха, після охолодження на скло наносять краплину насиченого у 2 н. оцтовій кислоті розчину ураніл-ацетату, утворюються світло-жовті кристали) та забарвлення полум’я (леткі сполуки натрію забарвлюють полум’я пальника в жовтий колір. Ця реакція дуже чутлива і характерна для натрію).

Калій.

Винна кислота Н2С4Н4О6 у присітності ацетату натрію або її кисла натрієва сіль – гідротартрат натрію NaHC4H4O6 утворюють з розчинами солей калію білий кристалічний осад гідротартрату калію КНС4Н4О6, наприклад:

KCl+NaHC4H4O6=KHC4H4O6+NaCl

Умови виконання реакції: досліджуваний розчин повинен бути нейтральним або оцтовокислим; концентрація іонів калія в розчині повинна бути досить виликою; реакцію слід проводити в холодному розчині.

Кобальти нітрит натрію Na3[Co(NO2)6] у нейтральному або оцтовокислому розчині утворює із солями калію жовтий осад кобальти нітриту калію і натрію K2Na[Co(NO2)6]:

2K++Na+ +[Co(NO2)6]3-= K2Na[Co(NO2)6]

Умови проведення реакції: досліджуваний розчин повинен бути нейтральним або оцтовокислим; у розчині не повинно бути іонів NH4+.

Мікрокристалоскопічна реакція для калію відрізняється тільки тим, що її проводять на предметному склі за допомогою реактива NaPbCu(NO2)6.

Дипікриламін з іонами калію утворює оранжево-червоний кристалічний осад калієвої солі дипікриламіну.

Забарвлення полум’я – солі калію забарвлюють полум’я у блідо-фіолетовий колір.

Амоній.

Їдкі луги (NaOH, KOH) при нагріванні з розчинами солей виділяють аміак, наприклад:

NH4++OH-+NH3 +H2O

Аміак можна виявити за запахом, а також відповідними хімічними реакціями.

Реактив Несслера – це суміш K2[HgI4] з KOH. При добавлянні реактиву Несслера до розчину солей амонію виділяється аміак, який з K2[HgI4] утворює червоно-бурий осад йодиддийододимеркурамонію NH2Hg2I3:

NH3+2K2[HgI4]+KOH= NH2Hg2I3 + 5KI+H2O

Реакція дуже чутлива і придатна для виявлення навіть надзвичайно малих концентрацій («слідів») іонів амонію. Реакції заважають іони феруму, хрому, нікелю тощо., які утворюють з лугом забарвлені гідроксиди, що не розчиняються у воді, а також іони Hg2+, Sn2+, Sb2+ тощо, які при взаємодії з йодид-іонами руйнують реактив.

Гексагідроксостибіат калію K[Sb(OH)6] у присутності солей амонію розкладається, виділяючи білий аморфний осад метасурм’яної кислоти.

Гідротартрат натрію NaHC4H4O6, кобальтинітрит натрію Na3[Co(NO2)6] у нейтральному або оцтовокислому розчині утворюють з іонами амонію осади, аналогічні осадам іонів каліюю

Розкладання солей амонію нагріванням – при температурі, близькій до температури червоного жару, усі солі амонію розкладаються. Характер розкладу залежить від природи аніона солі. У відсутності окислювача незалежно від складу газоподібних продуктів виділяється аміак.

Взаємодія іонів амонію з формальдегідом (формалин) – іони амонію з формальдегідом утворюють органічну сполуку гексаметилентетрамін (CH2)6N4. Реакція відбувається за рівнянням

4NH4++6CH2O↔(CH2)6+6H2O+4H+

Магній.

Для виявлення іонів магнію (Mg2+) використовуються реакції утворення важкорозчинних осадів.

Їдкі луги (NaOH, KOH) при відсутності солей амонію осаджують магній з нейтральних розчинів його солей у вигляді білого аморфного осаду гідроксиду натрію Mg(OH)2:

Mg2++2OH-=Mg(OH)2

Аміак не осаджує іонів магнію з водних розчинів у присутності амонію тому, що в цих розчинах утворюється аміачний буфер з такою концентрацією іонів Н+ , при якій

Mg(OH)2 в осад не випадає.

Карбонат амонію (NH4)2CO3 не осаджує іонів магнію в присутності достатньої кількості солей амонію. При нагріванні із солями магнію і відсутності солей амонію карбонат амонію осаджує магній у вигляді білого аморфного осаду основної солі непостійного складу.

Гідро фосфат натрію Na2HPO4 з іонами магнію в присутності NH4OH іNH4Cl утворює білий кристалічний осад фосфату магнію і амонію MgNH4PO4*6H2O:

Mg2++NH3+HPO42-+6H2O=MgNH4PO4*6H2O

Ця реакція є дуже важливою для якісного виявлення і кількісного визначення магнію і фосфату.

Умови проведення реакції: осад MgNH4PO4*6H2O утворюється лише в певних умовах; для повного осадження середовище повинно бути аміачним; розчинність MgNH4PO4 в нейтральному розчині збільшується в результаті гідролізу цієї солі; добавляння NH4OH процес гідролізу пригнічується, розчинність осаду зменшується; з розведених розчинів осад випадає дуже повільно, осадження можна прискорити охолодженням і збовтуванням розчину.

Мікрокристалоскопічне виявлення магнію проводять, користуючись реакцією утворення MgNH4PO4. Форма кристалів цієї солі залежить від концентрації розчину і швидкості кристалізації.

Гіпойодид калію КОІ (реакція Петрашеня) – при осадженні магнію у вигляді гідроксиду в присутності йоду випадає осад буро-червоного кольору (адсорбційна сполука Mg(OH)2 і І2). Реакція краще відбувається з реактивом, що являє собою лужний розчин йоду і йодиду калію. Цією реакцією можна виявляти магній у присутності барію, стронцію і кальцію. Солі амонію і кислоти заважають реакції.

8-Оксихінолін C9H6NOH в аміачному середовищі з іонами магнію утворюється зеленувато-жовтий кристалічний осад внутрішньо комплексної сполуки оксихінолінату магнію Mg(C9H6NOH)2*2H2O:

Mg2++2C9H6NOH + 2NH4OH= Mg(C9H6NOH)2*2H2O+2NH4+

Оксихінолінат магнію розчиняється в кислотах.

Кольорові реакції – утворення забарвлених продуктів реакції пояснюється здатністю гідроксиду магнію адсорбувати деякі органічні барвники. Реакції заважають солі амонію, тому перед виявленням магнію їх треба видалити.

Магнезон І або магнетон ІІ в лужному середовищі забарвлені в червоний або червоно-фіолетовий колір. У присутності гідроксиду магнію утворюється адсорбована сполука, яка забарвлює розчин у темно-синій колір. Іони лужних і лужноземельних металів реакції не заважають.

Титановий жовтий – у лужному розчині має жовто-бурий колір. Адсорбуючись гідроксидом магнію, титановий жовтий забарвлює його в червоний колір. Іони лужних і лужноземельних металів реакції не заважають.

Аналіз су мушу катіонів І аналітичної групи.

Будь який катіон І групи виявляють лише в певних умовах, тому для проведення аналізу необхідно знати відношення всіх іонів суміші до реактивів, які застосовують для виявлення або відокремлення того чи іншого катіона.

Суміш катіонів І аналітичної групи аналізують за систематичним або дробним методом (вибір методу залежить від присутності чи відсутності іонів амонію та магнію).

Аналізу передує попередній дослід речовини. Аналіз починається з виявлення солей амонія, їх видалення прожарюванням. Сухий залишок розчиняють у воді, виявляють магній, відокремлюють його. Лише потім виявляють іони лужних металів.

ІІ аналітична група катіонів.

А) Загальна характеристика.

До цієї групи належать катіони елементів ІІ групи (головної підгрупи) періодичної системи Ba2+, Sr2+, Ca2+.

Катіони ІІ групи утворюють карбонати, що погано розчиняються у воді. Ця група катіонів осаджується з нейтрального розчину карбонатом амонію. Сульфіди катіонів ІІ групи розчиняються у воді. Елементи ІІ групи називають лужноземельними металами, при звичайній температурі вони розкладають воду.

Гідроксиди лужноземельних металів є досить сильними основами, лужні властивості їх зростають від кальцію до барію. Усі катіони двовалентні і безбарвні, їх солі можуть бути забарвленими лише при сполученні з забарвленими аніонами.

Хлориди, нітрати, ацетати барію, стронцію і кальцію добре розчиняються у воді. Сульфати, оксалаи, фосфати, силікати, Флориди і хромати лужноземельних металів погано розчиняються у воді. Розчинність сульфатів і хроматів зменшується від кальцію, стронцію до барію. Розчинність оксалатів, навпаки, збільшується від кальцію, стронцію до барію.

Б) Груповий реактив – карбонат амонію (NH4)2CO3.

В) Основні аналітичні реакції:

Барій.

Для виявлення іонів барію користуються реакціями утворення важкорозчинних сполук.

Карбонат амонію (NH4)2CO3 осаджує з нейтральних або лужнх розчинів солей барію білий аморфний осад ВаСО3, який при нагріванні стає кристалічним, наприклад:

Ва2++СО32-=ВаСО3

Карбонат барію розчиняється в мінеральних кислотах і в оцтовій кислоті.

Сірчана кислота (розведена) і розчинні сульфати (іони SO42-) осаджують з розчинів солей барію білий дрібнокристалічний осад BaSO4, який практично не розчиняється у воді:

Ba2++SO42-=BaSO4.