Мешающие ионы: катионы тяжелых металлов.

Общая характеристика

Первая аналитическая группа объединяет простые катионы s-элементов главной подгруппы I группы периодической системы Д. И. Менделеева.

Гидроксиды натрия и калия – сильные основания, соли этих катионов и анионов сильных кислот в водных растворах не гидролизованы (pH = 7), соли слабых кислот гидролизованы по аниону (рH > 7).

Катион аммония в силу своего строения обладает рядом отличительных свойств:

1. Неустойчив в щелочной среде: NH4+ + OH- ↔ NH3↑ + H2O

Реакция используется в анализе для обнаружения и удаления иона NH4+.

2. Соли аммония термически нестойки: при прокаливании они разлагаются с образованием газообразных азотсодержащих продуктов:

NH4Cl ↔ NH3↑ + HCl↑

(NH4)2CO3 ↔ 2NH3↑ + CO2↑ + H2O NH4NO3 ↔ N2O↑ + 2H2O

В анализе эти реакции используются для удаления катиона аммония.

3. Водный раствор аммиака является слабым основанием, соли аммония и сильных кислот гидролизованы по катиону (рH<7).

NH4+ + HOH ↔ NH4OH + H+

Большинство солей катионов первой аналитической группы представляют собой белые кристаллические порошки, хорошо растворимые в воде.

Вследствие этого катионы первой аналитической группы не имеют группового реактива и их открывают с помощью специальных дробных реакций. Открытию катионов первой аналитической группы мешают катионы других групп, поэтому при проведении качественного анализа из

раствора сначала необходимо удалить катионы других групп с помощью осадочных реакций.

Таблица 3

Продукты реакций катионов первой аналитической группы

Реактив	Катионы
Реактив	Na +	K +	NH 4+
Zn(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 8	Зеленовато-желтый осадок NaZn(UO2)3(CH3COO)9 * 9H2O
NaHC 4 H 4 O 6		КHC4H4O6 белый осадок, растворим в кислотах и щелочах	NH4HC4H4O6 белый осадок, растворим в кислотах и щелочах
Na 3 [Cо(NO 2 ) 6 ]		NaК2[Cо(NO2)6] желтый осадок, растворим в кислотах	Na(NH4)2[Cо(NO2)6 ]желтый осадок, растворим в кислотах
Щелочи			NH3 - запах аммиака
К 2 [НgI 4 ] + КОН			Бурый осадок
Окраска пламени	Желтый цвет	Фиолетовый цвет
K [Sb(OH) 6 ]	Na[Sb(OH)6] белый кристаллический осадок		Na[Sb(OH)6] белый аморфный осадок

Частные реакции катионов первой аналитической группы

Реакции обнаружения катиона калия K +

1. Гидротартрат натрия NaHC 4 H 4 O 6, или винная кислота, в присутствии ацетата натрия при достаточной концентрации ионов калия K+

в растворе образует белый кристаллический осадок гидротартрата калия (фармакопейная реакция):

KCl + NaHC4H4O6 → KHC4H4O6↓ + NaCl K+ + HC4H4O6- → KHC4H4O6↓

Осадок растворяется в сильных кислотах и щелочах, поэтому реакцию проводят в нейтральной или слабокислой средах:

KHC4H4O6¯ + HCl ® KCl + H2C4H4O6 KHC4H4O6↓ + H+ → H2C4H4O6 + K+ KHC4H4O6¯ + KOH ® K2C4H4O6 + H2O KHC4H4O6↓ + OH- → C4H4O62- + K+ + H2O

Реакцию следует проводить при охлаждении под струей воды, так как растворимость осадка гидротартрата калия KHC4H4O6 повышается при увеличении температуры.

Мешающие ионы: NH 4+

2. Гексанитрокобальтат ( III ) натрия Na 3 [ Co ( NO 2 ) 6 ] в нейтральном или слабокислом растворе с ионом калия K+ образует желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтат (III) калия- натрия (фармакопейная реакция):

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

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

В щелочной среде реакцию обнаружения K+ проводить нельзя, так как в этой среде гексанитрокобальтат (III) натрия разлагается с образованием гидроксида кобальта (III) бурого цвета: Na3[Co(NO2)6] + 3NaOH → Co(OH)3↓

+ 6NaNO2

Мешающие ионы: NH 4+

3.Окрашивание пламени (фармакопейная): Если в образце или растворе присутствуют ионы калия, то пламя горелки окрашивается в фиолетовый цвет.

Реакции обнаружения катиона натрия Na +

1. Гексагидроксостибат ( V ) калия K[Sb(OH)6] образует с ионами натрия белый кристаллический осадок гексагидроксостибата (V) натрия:

K[Sb(OH)6] + NaCl → Na[Sb(OH)6]↓ + КС1 Na+ + [Sb(OH)6]- → Na[Sb(OH)6]↓

В сильно щелочной среде осадок не образуется, а из сильно кислых растворов выделяется белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты:

К[Sb(OH)6] + HC1 → НSbO3¯ + КС1 + 3H2O [Sb(OH)6]- + Н+ ® НSbO3¯ + 3H2O

Мешающие ионы: NH 4+ , Mg 2+

2. Микрокристаллоскопическая реакция: Ацетат диоксоуран ( VI ) цинка Zn ( UO 2 ) 3 ( CH 3 COO ) 8 образует в уксуснокислой среде с солями натрия

желтоватые кристаллы (фармакопейная реакция): NaCl + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH + 9Н2О → NaZn(UO2)3(CH3COO)9 ∙ 9Н2О↓ + HCl

Na+ + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH + 9Н2О → NaZn(UO2)3(CH3COO)9 ∙ 9Н2О↓ + H+

Мешающие ионы: Sn 2+ , Bi 3+ , Fe 3+

3. Окрашивание пламени (фармакопейная):

Соли натрия окрашивают

бесцветное пламя горелки в желтый цвет.

Реакции обнаружения катиона аммония NH 4+

1. Гидроксид натрия NaOH разрушает аммонийные соли с выделением аммиака (фармакопейная реакция) :

NH4Cl + NaOH → NaCl + H2O + NH3↑

Выделяющийся аммиак можно обнаружить с помощью влажной красной или фиолетовой лакмусовой бумажки. Образующиеся по реакции:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-

гидроксид - ионы OH- изменяют окраску лакмуса в синий цвет.

2. Реактив Несслера (смесь K 2 [ HgI 4 ] и KOH ) образует с аммонийными солями аморфный красно-бурый осадок, растворимый в кислотах и щелочах:

2K2[HgI4] + 4KOH + NH4Cl → [ОHg2NH2]I↓ + KCl + 7KI + 3H2O

NH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH– → [Hg2 ONH2]I↓ +3H2O + 7I-

Мешающие ионы: катионы тяжелых металлов.

Контрольные вопросы

1. Какие катионы относятся к первой аналитической группе? Ответ обоснуйте.

2. Напишите уравнения всех частных реакций на катион К+ в молекулярной и ионной форме.

3. Напишите уравнения всех частных реакций на катион Na+ в молекулярной и ионной форме.

4. Напишите уравнения всех частных реакций на катион NH4+ в молекулярной и ионной форме.

5. Почему для полноты осаждения катиона К+ следует использовать не

свободную винную кислоту, а её натриевую соль? Написать уравнения химических реакций.

6. Почему перед открытием катиона К+ необходимо удалить катион NH4+? Как выполняется это отделение?

7. Почему обнаружение иона калия с гексанитрокобальтатом (III) натрия нельзя проводить в сильнокислой и сильнощелочной среде?

8. Перечислите микрокристаллоскопические реакции обнаружения катионов первой аналитической группы.

9. Какие катионы первой группы окрашивают пламя газовой горелки? Укажите окраску пламени.

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 99; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!