Аналитические методы контроля окружающей среды (стр. 26 )

Ионоселективный электрод с мембраной из сульфида серебра используют для определения ионов Ag+ и S2− в интервале концентраций 1ч1·10−7 моль/л. Модифицирование Ag2S соответствующими галогенидами делает мембрану чувствительной к ионам Cl−, Br−, I−, а введение сульфидов соответствующих металлов – чувствительной к ионам Cd2+, Pb2+, Cu2+ и т. д.

Существуют гетерогенные мембраны, состоящие из малорастворимого активного вещества и инертной матрицы (из эпоксидной смолы, силиконового каучука и др.).

Известны жидкостные ионоселективные мембраны, разделяющие анализируемый и раствор сравнения. Пластиковая гидрофобная основа пропитана жидким ионитом, не смешивающимся с водой. Например, для определения Са2+ используют кальциевую соль алкилфосфорной кислоты в качестве ионита, растворенную в диалкилфенилфосфонате.

Сконструированы мембранные электроды, чувствительные к газам, для анализа NH3, NO и т. д.

Приложение 2.  Практические занятия

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

Приложение 3. Лабораторный практикум

3.1 .Методические указания к лабораторному практикуму

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Первая группа катионов K+, Na+, NH4+

Характерные реакции катиона K+, Na+, NH4+, NH4+.

Опыт №1.

Едкие щелочи разлагают соли аммония с выделением газообразного аммиака, который можно определить по запаху, по посинению влажной лакмусовой бумаги, по почернению полоски фильтровальной бумаги, смоченной раствором Hg2(NO3)2.

На часовое стекло поместите 2-3 капли раствора хлорида аммония и 3-4 капли раствора NaOH, и слегка нагрейте. Обратите внимание на запах выделяющегося газа.

Опыт №2.

Реактив Несслера (щелочной раствор K2[Hg I4]). В капле разбавленного раствора соли аммония на часовом стекле добавьте 1-2 капли реактива Несслера, при этом выпадает осадок. Открытию мешают катионы Fe3+, Cr3+, Ni2+.

NH4Cl + 2K2 [HgI4] + 4KOH → [OHg2NH2] I + 7KI + KCl + 3H2O

Характерные реакции катиона К+.

Опыт №3.

Гидротартрат натрия дает с растворами солей калия белый кристаллический осадок:

KCl + NaHC4H4O6 → NaCl + KHC4H4O6 ↓

В коническую пробирку налейте 4-5 капель раствора соли калия и прибавьте столько же раствора гидротартрата натрия. Перемешайте содержимое палочкой стеклянной – выпадает осадок. Реакцию следует вести на холоду и в нейтральной среде, при отсутствии других катионов. Испытайте растворимость осадка в кислотах, щелочах, горячей воде. Для этого, взмутив раствор, разлейте его в три пробирки. К первой пробе добавьте 1-2 капли сильной щелочи, ко 2-ой – сильной кислоты, к 3-ей – дистиллированной воды. Третью пробирку подогреть на водяной бане.

Опыт №4.

Гексанитро - (Ш) кобальтат натрия Na3 [Co(NO2)6] дает с катионом К+ желтый осадок комплексной соли.

2KCl + Na3 [Co(NO2)6] → 2NaCl + K2Na [Co(NO2)6]↓

К 2-ум каплям раствора хлорида калия прибавьте 2-3 капли раствора гексанитро - (Ш) кобальтата натрия. Образуется осадок ярко-желтого цвета, растворимый в сильных кислотах. Открытию катиона К+ мешает ион  , поэтому он должен быть предварительно удален. 

  Микрокристаллоскопическая реакция.

Опыт №5.

Каплю раствора хлорида калия поместите на предметное стекло, выпарьте до суха; остудите и обработайте раствором гексанитро - (Ш) купрата натрия – свинца. Образуются характерные кубические кристаллы.

Na2Pb [Cu(NO2)6] + 2KCl → K2Pb [Cu(NO2)6] ↓ + 2NaCl

Этой реакции мешает катион NH4+.

Окрашивание пламени.

Опыт №6.

Платиновую или нихромовую проволочку тщательно прокалите в пламени спиртовки. Внесите в пламя на кончике проволочки несколько кристаллов соли калия. Какое окрашивание наблюдаете? Смотреть лучше через синее стекло.

Характерные реакции катиона Na+.

Опыт №7.

Дигидроантимонат калия KH2SbO4 образует с катионом Na+ белый кристаллический осадок.

KH2SbO4 + NaCl → NaH2SbO4↓ + KCl

Возьмите 5-6 капель раствора хлорида натрия, прибавьте столько же дигидроантимоната (натрия) калия, потрите стенки пробирки стеклянной палочкой. Реакцию проводите на холоду.

Опыт №8.

Zn (UO2)3(CH3COO)8 цинкуранилацетат образует с растворами солей натрия желтоватый кристаллический осадок. В пробирку поместите 2-3 капли нейтрального или уксуснокислого раствора соли натрия и 8-10 капель цинкуранилацетата. Стенки пробирки потереть стеклянной палочкой. Выпадает осадок.

Анализ смеси катионов первой группы.

1. Открытие катиона NH4+.

Ион NH+4 можно открыть в присутствии катионов К+ и Na+ реакцией с едким натром или с реактивом Несслера. Открытию катиона К+ и Na+  мешает катион NH+4 . Поэтому, если он обнаружен в исследуемом растворе, то перед открытием К+ и Na+  ион NH+4 следует удалить. Для этого часть смеси выпарить и хорошо прокалить в тигле, обработать небольшим количеством (10-12 кап.) дистиллированной воды, проверить на полноту удаления иона NH+4 реакцией с реактивом Несслера (должен наблюдаться отрицательный результат) и только после этого приступить к определению ионов К+ и Na+.

2. Обнаружение катиона К+.

Ион калия может быть обнаружен по реакции с гексанитро - (Ш) кобальтом натрия.

3. Обнаружение катионов Na+.

Катион Na+ обнаруживается дигидроантимонатом калия в присутствии катионов К+. Предварительно исследуемый раствор концентрируют выпариванием.

Следует обратить особое внимание на контроль рН среды и нейтрализацию раствора.

Вопросы для самоконтроля

Какая реакция является специфичной на ион NH4+? При анализе Вы не проверили полноту удаления NH4+- иона. Какие ошибки в результатах анализа это может повлечь за собой? Какого цвета образщуется осадок при действии гексанитрокобальтатом (III) натрия на NH4+- ион? Какая реакция является специфичной на К+- ион? Какого цвета образуется осадок при обнаружении К+ - иона реакцией с гексанитрокобальтатом (III) натрия? какие условия должны быть соблюдены при открытии К+ - иона с гидротартратом натрия? Как открыть К+ - ион в кислой среде с NaHC4H4O6? Как открыть К+ - ион реакцией с NaHC4H4O6 в щелочной среде? Какого цвета образуется осадок при открытии К+ - иона реакцией с гидротартратом натрия? В какой цвет окрашивается пламя горелки при внесении в него соли калия? Соли натрия? Какая реакция является специфичной на  Na+ - ион? Какие услояи должны быть соблюдены при взаимодействии солей натрия с дигидроантимонатом калия? Какого цвета образуется осадок при взаимодействии солей натрия с дигидроантимонатом каля? Какова форма кристаллов натрийуранилацетата?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.

Вторая группа катионов Ag+ , [Hg2] 2+,  Pb2+

Групповым реагентом 2-ой аналитической группы катионов является соляная кислота осаждающая эти катионы в виде малорастворимых хлоридов.

Опыт № 1.

В пробирки налить по 3-4 капли раствора соли серебра, свинца, ртути (1) и по 2-3 капли 2Н соляной кислоты. Осадки отцентрифугировать, промыть холодной водой. Проверить растворимость хлоридов в горячей воде и аммиаке.

Характерные реакции катиона Ag+.

Опыт № 2.

К 2-3 каплям раствора нитрата серебра прибавить столько же щелочи. Записать уравнение реакции, считая что гидроксид серебра соединение нестойкое, распадается с выделением оксида серебра(1).

Опыт № 3.

Возьмите в пробирку 2-3 кап. раствора нитрата серебра и добавьте 3-4 кап. дистиллированной воды и 1-2 кап. хромата калия. Образуется осадок хромата серебра. Проверьте его растворимость.

Опыт № 4.

К 2-ум каплям раствора нитрата серебра на предметном стекле в первом случае добавляют 2 капли бромида калия, во втором случае – 2 капли йодида калия. Отметить цвет осадков.

Характерные реакции катиона Pb2+.

Опыт № 5.

К 3-4 каплям нитрата свинца добавить 3 капли раствора щелочи. Испытать растворимость осадка в кислотах и избытке конц. щелочи.

Опыт № 6.

Серная кислота и соли ее осаждают катионы Pb2+  в виде осадка PbSO4.

К раствору нитрата свинца добавьте несколько капель серной кислоты. Проверьте растворимость осадка в щелочах. При обычной температуре, при нагревании.

Опыт № 7.

К раствору нитрата свинца прилить раствор хромата калия. Отметить растворимость осадка в растворе щелочи, в уксусной кислоте.

Опыт № 8.

Наиболее характерная реакция для обнаружения ионов свинца - это реакции с йодидом калия.

  К 1-2 кап. раствора нитрата свинца прибавляют 10 капель дистиллированной воды и 5-6 капель раствора йодида калия.

  К осадку добавить 3-4 капли уксусной кислоты, нагреть и снова охладить.

Характерные реакции катиона [Hg2]2+

Опыт № 9.

Взаимодействие с гидроксидами.

К 2-3 каплям нитрата ртути(1) добавить столько же раствора щелочи. Отметить цвет выпавшего в осадок оксида ртути(1).

Опыт № 10.

К 2-3 каплям нитрата ртути (I) добавить 3 капли раствора хромата калия. Проверить осадка в кислоте азотной и щелочи.

Опыт № 11.

На медную пластинку поместить каплю раствора соли ртути(1). Через некоторое время на пластинке образуется серое пятно: обмыть его дистиллированной  водой, протереть фильтровальной бумагой.

Пластинку предварительно очистить наждачной бумагой.

Опыт № 12.

При действии на 1-2 кап. раствора  Hg2[NO3]2 2-3 кап. свежеприготовленного раствора хлорида олова SnCl2 образуется белый осадок каломели Hg2Cl2, который при стоянии темнеет  вследствие восстановления ионов  Hg22+  до  Hg0.

Анализ смеси катионов второй группы.

  В коническую колбу поместить 30 кап. исследуемого раствора и, помешивая добавить 2Н раствор соляной кислоты. Через 1-2 мин. Осадок  отцентрифугировать промыть холодной водой, содержащего 2Н раствор HCl.

  Ценрифугат и промывные воды не использовать. Осадок обработать 2-3 раза горячей водой и центрифугировать. При этом хлорид свинца переходит в раствор, а хлорид серебра и хлорид ртути(1) остаются в осадке.

Открытие катиона Pb2+.

К 3-5 кап. центрифугата (2) добавьте такое кол-во раствора KI. Осадок должен растворяться в уксусной кислоте при нагревании, а при охлаждении вновь выпадать.

Открытие катиона [Hg2] 2+  .

К оставшемуся осадку прилить 5-7 кап. раствора аммиака,  перемешать. Если есть катион [Hg2]+2 , то осадок чернеет. Хлорид серебра переходит в растворимое комплексное соединение.