Теоретичні основи аналітичної хімії (стр. 5 )

Реакція дуже чутлива, але виявленню іонів заважають іони Sr2+, Ca2+.

Гiпсова вода (насичений водний розчин гiпсу CaSO4*2H2O) з іонами барію на холоді утворює осад BaSO4. Сульфат стронцію осаджується гіпсовою водою лише при нагріванні або на холоді при тривалому стоянні.

Сульфат барію не розчиняється у розведених кислотах і лугах, але помітно розчиняється в концентровані сірчаній кислоті з утворюванням гідросульфату барію.

Сульфат барію також можна перевести в розчин, перетворивши його спочатку в карбонат, сплавленням у платиновому тиглі з сумішшю карбонатів натрію і калію.

Дихромат калію K2Cr2O7 з іонами барію утворює жовтий осад хромату барію BaCrO4:

Cr2O72-+2Ba2++H2O↔2BaCrO4.

Осад BaCrO4 розчиняється в сильних кислотах, але не до кінця, тому щоб добитися повноти осадження барію, в розчин крім K2Cr2O7 добавляють CH3COОNa.

Ця реакція є характерною для іонів барію, вона застосовується також для відокремлення його від іонів стронція і кальція.

Оксалат амонію (NH4)2C2O4 з іонами барію утворює білий осад BaC2O4:

Ba2++C2O42-=BaC2O4.

Оксалат барію розчиняється в соляній і азотній кислотах, а також в оцтовій кислоті (при кип’ятінні).

Гідрофосфат натрію Na2HPO4 утворює з іонами барію білий осад BaHPO4.

Ba2++HPO42-=BaHPO4.

У лужному або аміачному середовищі випадає осад Ва3(РО4)2.

Родизонат натрію утворює з іонами барію червоний осад родизонату барію. Розведена (2 н.) соляна кислота не заважає утворенню родизонату барію. Сульфат-іони заважають реакції.

Забарвлення полум’я – леткі солі барію забарвлюють безбарвне полум’я в жовто-зелений колір. Якщо сіль барію не летка, її змочують концентрованою соляною кислотою. Стронцій.

Щоб виявити іони стронцію, користуються реакціями утворення важкорозчинних сполук.

Карбонат амонію (NH4)3CO3 утворює з іонами стронція білий аморфний осад карбонату стронцію SrCO3. при нагріванні цей осад стає кристалічним:

SrCl2+(NH4)2CO3=SrCO3+2NH4Cl.

Карбонат стронцію розчиняється в мінеральних кислотах і в оцтовій кислоті.

Сірчана кислота і розчинні сульфати осаджують іони стронцію у вигляді білого кристалічного осаду сульфату стронцію SrSO4. осад погано розчиняється в кислотах, його можна перевестив карбонат, а потім у розчин так само, як і BaSO4.

Гіпсова вода з іонами стронцію утворює осад SrSO4. це характерний реактив на іони стронція, але цій реакції заважають іони барія. Тому реакція з застосуванням гіпсової води проводиться тільки після повного відокремлення іонів барію.

Гідрофосфат натрію Na2HPO4 осаджує стронцій у вигляді білого осаду гідро фосфату стронцію SrHPO4:

SrCl2+Na2HPO4=SrHPO4+2NaCl.

Осад SrHPO4 розчиняється в мінеральних кислотах і оцтовій кислоті.

Оксалат амонію (NH4)2C2O4 утворює з іонами стронцію білий осад.

Родизонат натрію утворює з іонами стронцію бурувато-червоний осад родизонату стронцію. Осад розчиняється у 2 н. соляній кислоті. Іони кальцію і лужних металів виявленню іонів стронцію родизонатом не заважають. Реакцію проводять краплинним методом.

Забарвлення полум’ям –леткі солі стронцію забарвлюють безбарвне полум’я в характерний карміново-червоний колір.

Кальцій.

Карбонат амонію (NH4)3CO3 осаджує іони кальцію у вигляді білого аморфного осаду карбонату кальцію СаСО3; при нагріванні осад стає кристалічним:

Са2++СО32-=СаСО3.

Карбонат кальцію розчиняється в мінеральних кислотах і оцтовій кислоті.

Сірчана кислота і сульфати лужних металів осаджують іони кальцію тільки з концентрованих розчинів солей кальцію, утворюючи білий осад СаSO4:

Са2++ SO42-= СаSO4

Гіпсова вода з розчинами солей кальцію осаду не утворює.

Оксалат амонію (NH4)2C2O4 утворює з іонами кальцію білий кристалічний осад оксалату кальцію СаС2О4:

Са2++С2О42-=СаС2О4

Осад СаС2О4 розчиняється в мінеральних кислотах, але не розчиняється в оцтовій кислоті.

Виявленню іонів кальція заважають іони барі і стронція.

Гексаціано- (ІІ) ферат калію K4[Fe(CN)6] дає з іонами кальція білий осад гексаціано - (ІІ) ферат калію K4[Fe(CN)6] і кальцію K2Са[Fe(CN)6]. Ця реакція дає можливість виявити іони кальцію в присутності іонів стронцію.

Мікрокристалоскопічна реакція – на предметному склі до краплини розчину солі кальцію добавляють краплину розведеного розчину сірчаної кислоти.

Забарвлення полум’я – леткі солі кальцію (хлорид або нітрат) забарвлюють безбарвне полум’я в цеглисто-червоний колір.

Аналіз су мушу катіонів ІІ аналітичної групи.

Карбонати і фосфати катіонів цієї групи не розчиняються у воді. Розчинність сульфатів збільшується, а оксалатів зменшується в ряді барі, стронцій, кальцій: хромат барію не розчиняється в оцтовій кислоті, тоді як стронцій в цих умовах у вигляді хромату не осаджується.

Аналіз суміші катіонів ІІ групи:

виявлення іонів амонію; випробовування на присутність катіонів ІІ групи; осадження і відокремлення катіонів ІІ групи від І; розчинення осаду в оцтовій кислоті; виявлення іонів барію і відокремлення їх від іонів стронцію і кальцію; виявлення іонів стронцію і відокремлення іх від іонів кальцію; виявлення іонів кальцію.

Аналіз суміші пов’язаний з реакціями відокремлення, які здійснюються в певній послідовності.

Аналіз суміші катіонів І і ІІ аналітичних груп.

Схема: попередні досліди; виявлення присутності іонів амонію; проби на наявність карбонатів, фосфатів і сульфатів металів ІІ групи; виявлення катіонів ІІ групи; осадження катіонів ІІ групи; випробування на повноту осадження; відокремлення катіонів ІІ групи від катіонів І групи; виявлення та відокремлення барію; виявлення та відокремлення стронцію; виявлення кальцію.

ІІІ аналітична група катіонів.

А) загальна характеристика.

До катіонів ІІ групи належать катіони елементів ІІІ групи, побічних підгруп IV,V груп періодичної системи, а також елементів, розташованих у середній частині 4 великого періоду в їх нижчих валентностях. Катіони останніх елементів мають незакінчені електронні оболонки.

Сульфіди катіонів ІІІ групи відрізняються від сульфідів лужних і лужноземельних металів тим, що практично не розчиняються у воді. Вони розчиняються в розведених мінеральних кислотах.

Катіони ІІІ аналітичної групи не осаджуються сірководнем.

Сульфіди й гідроксиди катіонів ІІІ групи відрізняються за забарвленням. Сульфіди катіонів ІІІ групи часто утворюють колоїдні розчини, тому їх не можна відокремити від розчину фільтруванням або центрифугуванням. Добавляння амонійних солей або будь-якого іншого розчинного електроліту і нагрівання розчину сприяє коагуляції сульфідів.

Катіони ІІІ групи мають різну валентність. Властивості оксидів металів у відповідних гідроксидах слабшають із зростанням їх валентності.

Солі катіонів ІІІ групи у водних розчинах значною мірою гідролізують.

Іони ІІІ аналітичної групи (хрому, залізу, марганцю тощо) мають змінну валентність, тому в аналізі широко використовують їх реакції окислення і відновлення і розділення відповідних іонів.

Катіони ІІІ аналітичної групи є енергійними лігандами. Реакції комплексоутворення використовують для маскування тих або інших катіонів ІІІ групи.

Б) Груповий реактив – сульфід амонію (NH4)2S.

В) Основні аналітичні реакції

Алюміній.

Сульфід амонію (NH4)2S осаджує іони алюмінію у вигляді білого осаду Al(OH)3:

2Al3++3S2-+6HOH=2Al(OH)3+3H2S

Осад має амфотерні властивості і розчиняється в кислотах і лугах.

Їдкі луги NaOH, KOH з іонами алюмінія утворюють білий осад гідроксиду алюмінію Al(OH)3:

Al3++3OH-=Al(OH)3

Осад розчинюється в кислотах з утворенням відповідних солей. При розчиненні гідроксиду алюмінію в лугах утворюються комплексні іони. Сполуки, які утворюються при дії лугів називаються алюмінатами. Алюмінати у розчині зазнають гідролізу. Щоб йому запобігти, в розчині повинна бути велика концентрація іонів ОН - (добавлення надлишка їдкого лугу). Щоб реакцію гідролізу алюмінату довести до кінця, добавляють концентрований розчин або тверду соль NH4Cl.

Аміак NH4ОН осаджує з розчинів солей алюмінію білий осад Al(OH)3. осад має амфотерні властивості.

Карбонати лужних металів або амонію осаджують іони алюмінію у вигляді гідроксиду алюмінію Al(OH)3.

Ацетат натрію CH3COONa з розчинами солей амонію на холоді не утворює осаду, проте при кип’ятінні розчину він гідролізує, утворюючи білий пластичний осад основної солі:

2AlCl3+3Na2CO3+3H2O=2Al(OH)2+6NaCl+3CO2.

Тіосульфат натрію Na2S2O3 при кип’ятінні з розчином солі алюмінію утворює осад гідроксиду алюмінію і виділяє вільну сірку:

2Al3++3S2O32-+3HOH=2Al(OH)3+3S+3SO2.

Гідрофосфат натрію Na2HPO4 осаджує іони алюмінію у вигляді білого осаду фосфату алюмінію AlPO4, який практично не розчиняється в оцтовій кислоті, але розчиняється в мінеральних кислотах.

Алізарин з іонами алюмінію утворює комплексну сполуку червоного кольору, яка не розчиняється в оцтовій кислоті. Реакцію проводять в слабко кислому розчині.

Алюмінон з іонами алюмінію утворює комплексну сполуку червоного кольору, реакції заважають іони заліза, міді тощо.

Морин з іонами алюмінію у нейтральному або оцтовокислому розчині утворює флуоресціюючу сполуку зеленого кольору.

Реакція сухим способом – сполуки алюмінію (не леткі) при прожарюванні розкладаються з утворюванням Al2O3.

Хром.

Реакції іонів хрому (ІІІ):

-сульфід амонію (NH4)2S осаджує іони хрому у вигляді сіро-зеленого осаду гідроксиду хрому Cr(OH)3: