Аналитические методы контроля окружающей среды (стр. 31 )

Опыт № 5

На зачищенную алюминиевую пластинку нанести кап раствора соли меди, подкисленного серной кислотой. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции и сделайте вывод.

  Частные реакции катиона

Опыт № 6.

На стеклянную пластинку нанесите каплю раствора ртути (II) и добавьте кап раствора сульфида натрия. Если нет изменения - нагрейте. Запишите уравнение реакции.

Опыт № 7

На полоску фильтровальной бумаги нанесите кап разбавленного  раствора иодида калия. Затем возьмите капиллярной пипеткой раствор соли ртути (II) коснитесь осторожно капилляром центра пятна и подержите 5-6 с. Запишите уравнение реакций.

Опыт № 8 

На полоску фильтровальной бумаги нанесите кап свежеприготовленного хлорида олова (II)  и в центре пятна поместите сначала кап раствора нитрата серебра, а затем каплю раствора соли ртути (II). Нитрат серебра – катализатор. Запишите уравнение реакций.

  Частные реакции катиона  

Опыт № 9.

На стеклянную пластинку нанесите каплю раствора кадмия и добавьте кап раствора сульфида натрия. Запишите наблюдения, вывод и уравнения реакций. Реакции мешает  катионы 6 группы.

                               Частные реакции катиона

Опыт № 10.

В пробирку налейте 2-3 кап раствора Co (II), добавьте 8-10 кап насыщенного раствора радонида аллюминия (можно сухую соль 5-6 кап смеси эфира с амиловым спиртом и взболтайте. Какой слой раствора окрашивается! Зная, что образуется комплексная соль ) запишите уравнение  реакции Открытию катиона может мешать присутствие катионов , поэтому опыт можно  провести несколько иначе.

На полоску фильтровальной бумаги нанесите кап концентрированного раствора радонида аллюминия, а на полученное пятно – каплю исследуемого раствора, затем бумажку подержите в парах аммиака и посушите над пламенем спиртовки. Если имеется катион, то периферийная зона пятна окрашивается в интенсивно - синий цвет.

                                 Частные р-ии катиона

Опыт № 11

В пробирку внесите 4 кап раствора соли никеля, добавьте 2 кап пероксида водорода (при наличии примесей железа(II) переходит в железо(III)) и 5-6 кап конц. раствора аммиака ; осадок, если он не растворился, отфильтруйте.  1 кап фильтрата поместите на стекло и добавьте кап диметилглиоксима  (реактив Чугаева).

  Анализ смеси катионов 6 группы.

Ход анализа дробным методом.

Катионы этой группы легко могут быть определены частными реакциями из отдельных проб.

  Открытие катиона целесообразно проводить действием концентрированного раствора аммиака. В этом случае, если окраска получается недостаточно характерной для ионов меди, можно провести проверку. Для этого возьмите 3-4 кап исследуемого раствора, прибавьте 2 кап раствора гидроксида натрия и образовавшийся осадок нагрейте на водяной бане 5 мин. (в присутствии катиона меди осадок приобретает черный цвет вследствие образования оксида меди(II)). Затем добавьте 6 кап раствора хлорида аммония, перемешайте палочкой, отцентрифугируйте. Центрифугат разделите и осадок обработайте 3-4 кап азотной кислоты. К полученному раствору прилейте 8-10 кап концентрированного раствора гидроксида  аммония. В присутствии катиона меди (II) раствор окрашивается в лазурно-синий цвет.

  Открытие катиона производится из общего раствора, содержащего катионы 6 группы, иодидом калия или восстановление хлоридом олова до металлической ртути или на медной пластинке.

  Открытие катиона    удобно и надежно проводится сульфидом или тиосульфатом натрия.

  Открытие катиона проводится радонидом аммония NH SCN.

  Открытие катиона проводится реактивом Чугаева с диметилглиоксимом.

Вопросы для самоконтроля

Как можно отделить друг от друга катионы шестой аналитической группы? Напишите уравнения реакций. Предложите способы разрушения аммиаката меди. В каких условиях производится открытие ионов никеля реактивом Чугаева? Какие ионы мешают выполнению этой реакции? Как устранить действие этих ионов? В какой среде следует проводить осаждение ионов Co2+ действием раствора тетрароданомеркуратом (II) аммония? Составьте уравнение реакции осадка HgI2 с избытком KI.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

Анализ смеси катионов 4-ой, 5-ой, и 6-ой групп.

I. Ход анализа дробным методом.

  При исследовании смеси катионов 4-ой, 5-ой и 6-ой аналитических групп целесообразно применять ход анализа, так как каждый из них может быть обнаружен из отдельных проб в присутствии остальных катионов.

Катион Fe 2+ можно открыть раствором K3[Fe(CN)6] в кислой среде или дипиридином.

Катион Fe3+ можно обнаружить действием раствора  K4[Fe(CN)6]

Катион Al3+ открывают реакцией с ализарином, проводимой на фильтровальной бумаге. 

Катион Cr3+ открывают окислением их до H2CrO6.

Катион  Zn2+ открывают при помощи дитизона. В фарфоровую чашку наливают 2-3 кап. испытуемого раствора, 1 мл. смеси (0.5 мл. 2Н раствора CH3COOH и 0.5 мл. 2Н раствора CH3COONa), 4-5 кап. 1Н раствора тиосульфата натрия и прибавляют 1мл. раствора дитизона в хлороформе или четыреххлористом углероде, снова перемешивают.

При наличии катиона Zn2+ слой растворителя приобретает красную окраску.

Катион Mn2+ определяют реакцией окисления до иона MgO4 Катион Mg2+ удобно открывать при помощи магнезона (1) или магнезона(2).

Определение катионов Sb3+, Sb5+

К 2-3 кап. раствора прибавляют 10 кап. воды, перемешивают и наблюдают продукты реакции гидролиза.

Образование осадка указывает на наличие ионов  Sb3+, Sb5+

Определение катиона Sb4+ .

Ионы Sb4+ определяют в присутствии сурьмы. В пробирку наливают 4-5 кап. испытуемого раствора, добавляют 2 кап. конц. кислоты и бросают 2 стружки металлического  магния, нагревают 3-4 мин.  на водяной бане. к полученному центрифугату раствора добавляют 7-8 кап. раствора щелочи и центрифугируют. 2-3 кап. центрифугата (Na2SbO2) переносят в пробирку и добавляют 1-2 кап. нитрата висмута Bi(NO3)3 при наличии в растворе катиона олова выпадает черный осадок висмута.

Определение катиона Bi.

При отсутствии в растворе ионов Sb3+ и Hg2+ катион висмута легко открывается свежеприготовленный раствором хлорида олова в щелочной среде. В присутствии ионов и катионов висмута можно обнаружить так: в пробирку помещают 6 кап. анализируемого раствора, добавляют 5-7 кап. 2Н раствора серной кислоты, 2-3 кристаллика тиосульфата натрия, нагревают на кипящей 4-5 мин. Осадок обрабатывают 10 кап. разбавленной азотной кислотой и снова центрифугитуют. В центрифугате определяют катион висмута любой характерной реакцией.

Определение катиона Co2+.

Катион (2) легко обнаруживается реакцией с конц. раствором роданита аммония. Катион никеля (2) обнаруживается реакцией Чугаева.

Катион никеля (2)  Ni2+

Обнаруживается реакцией Чугаева. 

Открытие катиона Ca2+ .

В пробирку наливают 2-3 кап. испытуемого раствора, добавляют 3-4 кап. 2Н раствора серной кислоты, добавляют 1-2 кристаллика тиосульфата натрия нагревают на водяной бане 5 мин. И центрифугируют. Затем на полоску фильтровальной бумаги наносят 2-3 кап. центрифугата и выдерживают над склянкой сероводородной водой. Появление желтого окрашивания говорит о наличии катиона кадмия (2).

Катион  Cu2+

Катион меди раскрывают действием раствора аммиака.

Катион ртути Hg2=.

Катион ртути (2) можно обнаружить реакцией с йодидом калия или хлоридом олова в присутствии анилина. 

Ход анализа систематическим методом.

При анализе смеси катионов 4-5 аналитических групп, так же как и при анализе катионов отдельных групп, сначала проводят предварительное испытание, а затем на основании получаемых результатов составляют план систематического анализа.

Предварительные испытания.

Окраска раствора: обратите внимание на окраску раствора, бесцветный раствор дает возможность предположить, что в растворе отсутствуют окрашенные катионы Cu2+, Co2+, Ni2+, Cr3+, Fe3+

рН раствора: сильно кислая среда раствора может быть обусловлена солями железа (3), висмута (3), ионами ртути, а так же солями сурьмы и олова, сильно гидролизирующихся в водных растворах. Щелочная реакция может быть вызвана присутствием ионов: SnO22-, SnО32-, SbO43-

Открытие дробным методом отдельных катионов: Fe2+, Sb3+, Sb5+.

a) открытие катионов сурьмы.

К небольшому количеству анализируемого раствора (не освобожденного от осадка) приливают HNO3, кипятят и разбавляют в воде 2-3 раза (реакция гидролиза). Полученный при этом осадок обливают сероводородной водой. Появление оранжево-красного осадка говорит о наличии сурьмы. Кроме того, катионы сурьмы можно определить следующим образом. После реакции гидролиза осадок центрифугируют, промывают водой и растворяют в небольшом количестве конц. соляной кислоты, после разбавления этого раствора в 2-3 раза водой открывают из него катионы сурьмы: восстановлением их до металлической сурьмы или взаимодействием их с метилфиолетовым или родонитом.