Лекція 6 Загальна характеристика, якісні реакції та хід аналізу катіонів V та VI аналітичних груп



Скачати 67.59 Kb.
Дата конвертації30.04.2017
Розмір67.59 Kb.



Лекція 6

Загальна характеристика, якісні реакції та хід аналізу катіонів V та VI аналітичних груп

План


  1. Загальна характеристика V аналітичної групи катіонів

  2. Гідроліз солей і використання цієї властивості в якісному аналізі, зокрема при визначенні катіонів V групи

  3. Характерні реакції катіонів V групи

  4. Хід аналізу суміші катіонів V групи

  5. Загальна характеристика аналітичної групи VI катіонів

  6. Окисно-відновні реакції та їх застосування у якісному аналізі, зокрема при відкритті катіонів

  7. Характерні реакції катіонів VI групи

  8. Хід аналізу суміші катіонів VI групи



  1. Загальна характеристика V аналітичної групи катіонів.

До V аналітичної групи катіонів входять: Fe2+, Fe3+,Mn2+,Mg2+,Bi3+ і умовно Sb(III) і Sb(V). Останні здебільшого у розчині перебувають у стані ацидо- або гідроксокомплексних аніонів, наприклад: [Sb+3Cl6]-3 і [Sb+5(OH)6]-. Ці іони об’єднані у V групі завдяки їх властивостям утворювати під дією лугу осади, нерозчинні в його надлишку, на відміну від гідроксидів попередньої IV групи, які є амфотерними. Отже груповим реактивом V групи катіонів є 2н розчин гідроксиду натрію.

  1. Гідроліз солей і використання цієї властивості в якісному аналізі, зокрема при визначенні катіонів V групи.

Гідроліз солей – це розклад їх водою, завдяки зміщенню рівноваги її дисоціації вправо:

H2O ↔ H+ + OH-

Завдяки зв’язуванню іонів водню і гідроксид іонів відповідними аніонами і катіонами, відомі три типи гідролізу. Це гідроліз солей утворених слабкою кислотою і сильною основою (гідроліз по аніону), наприклад, ціанідів:

CN- + H2O ↔ HCN + OH- - лужне середовище, рН > 7.

Гідроліз солей, утворених сильною кислотою і слабкою основою (гідроліз по катіону), наприклад, амонійних солей:

NH4+ + H2O ↔ NH3٠ H2O + H+ - кисле середовище, рН < 7.

Гідроліз солей, утворених слабкими кислотами і слабкими основами (гідроліз по катіону і аніону), наприклад, ацетату амонію:

CH3COO- + NH4+ + H2O ↔ NH3٠ H2O + CH3COOH

Солі, які утворенні багатоосновними кислотами або багатоосновними основами, гідролізують ступінчасто. Наприклад, перша ступінь гідролізу FeCl2 виглядає так:

FeCl2 + H2O ↔ FeOHCl + HCl

Fe2+ + H2O ↔ FeOH+ + H+

А друга:


FeOHCl + H2O ↔ Fe(OH)2 + HCl

FeOH+ + H2O ↔ Fe(OH)2 + H+

Ступінь дисоціації кожної наступної стадії на порядок менше попередньої, тому звичайно на практиці зважають лише на першу стадію гідролізу.

Прикладом використання явища гідролізу в аналізі є характерна реакція на Ві3+. При розведенні розчину солі вісмуту випадає білий осад завдяки перебігу реакції:

Bi3+ + Cl- + H2O ↔ BiOCl↓ + 2H+

Подібним чином гідролізують і солі Sb3+.

Іншим прикладом використання гідролізу при аналізі суміші катіонів V групи є розчинення гідроксиду магнію у солях амонію:

Mg(OH)2↓ + 2NH4Cl ↔ MgCl2 + 2NH3٠H2O

Mg(OH)2↓ + 2NH+ ↔ Mg2+ + 2H2O

Mg(OH)2↓ + 2NH+ ↔ Mg2+ + 2NH3٠H2O


  1. Характерні реакції катіонів V групи.

Характерні реакції катіонів V групи частково описані у попередніх розділах лекції. Реакції на Fe2+ з K3[Fe(CN)6], Fe3+ з K4[Fe(CN)6] і KCS, Mn2+ з NaBiO3 (або PbO2), Mg2+ з фосфат- та амоній- іонами описані в практикумі з якісного аналізу. Зупинимось тут на досить складних реакціях з участю тіоангідридів, тіокислот та їх солей, які мають відношення до аналізу стибію, а також арсену і олова.

Тіоангідриди, подібно звичайним ангідридам, взаємодіють з лугами:

Sb2S5↓ + 2NaOH + 10H2O ↔ 2Na[Sb(OH)6] + 5H2S

As2S3↓ + 6NaOH ↔ Na3AsS3 + 3H2O

Окрім того, вони розчиняються у сульфідах і полісульфідах лужних металів і амонію, наприклад:

Sb2S3↓ + Na2S ↔ 2NaSbS2

Sb2S5↓ + 2Na2S ↔ 2Na3SbS4 + 3S↓

При цьому в деяких випадках утворюються солі тіокислот, з яких дією кислот можна виділити самі тіокислоти:

Na3SbS3 + 3HCl ↔ H3SbS3 + 3NaCl

Останні є нестійкими сполуками в момент утворення розкладаються:

2H3SbS3 ↔ 3H2S↑ + Sb2S2

При взаємодії сульфіду амонію з тіоангідридами, в яких олово, арсен і стібій знаходяться в нижчих ступенях окиснення, останні окиснюються, наприклад:

As2S3↓ + 3(NH4)2S2 ↔ 2(NH4)3SbS4 + S↓

Це пояснюється окислювальними властивостями дисульфідної сірки −S-1−S-1−. Цей ланцюжок подібний до пероксидного −О-1−О-1−.

Відмінності властивостей тіоангідридів від від звичайних сульфідів металів дають можливість відділити в ході аналізу олово, стибій і арсен від інших катіонів.


  1. Хід аналізу суміші катіонів V групи.

У ході аналізу суміші катіонів V аналітичної групи враховуються деякі особливості їх сполук, такі як:

    • Схильність катіонів Ві3+ і Sb3+ до гідролізу;

    • Погана розчинність MnO2 в азотній кислоті;

    • Розчинність Mg(OH)2 в розчині NH4Cl.

  1. Загальна характеристика аналітичної групи VI катіонів.

До VI аналітичної групи катіонів відносяться Cu2+, Co2+, Ni2+, Cd2+ і Hg2+. Ці катіони об’єднує та особливість, що вони утворюють розчинні амінокомплекси (аміакати), і це дає можливість за допомогою концентрованого розчину аміаку відділити їх від катіонів перш за все V групи:

Fe(OH)2↓ + NH3٠H2O ≠

Cd(OH)2↓ + 4NH3٠H2O ↔ [Cd(NH3)4](OH)2 + 4H2O

Ті ж іони, які не увійшли до складу VI групи, але також утворюють амінокомплекси, відділяються по ходу аналізу раніше, наприклад, Ag+ з хлоридами II групи і Zn2+ з амфотерними гідроксидами IV групи.



  1. Окисно-відновні реакції та їх застосування у якісному аналізі, зокрема при відкритті катіонів.

Усі відомі типи окисно-відновних реакцій: міжмолекулярні, внутрішньо молекулярні та диспропорціювання – використовуються в аналізі. Так Mn2+, як відомо, окиснюється до перманганат-іону, який має характерне забарвлення, вісмутатом натрію, персульфатом амонію або діоксидом свинцю:
2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 6HNO3 ↔ 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O

Mn+2 – 5e- → Mn+7 2

Pb+4 – 2e- → Pb+2 5

HMnO4 – забезпечує фіолетово-червоний колір розчину

Характерними реакціями такого типу є відновлення ртуті (I) і (II) до металічної оловом (II), подібна реакція з Bi3+, окиснення Cr3+ до CrO-24 , забарвленого у жовтий колір, пероксидом водню та багато інших.

Прикладом використання реакції диспропорціювання в аналізі може слугувати розклад хлориду ртуті (I) аміаком в ході визначення відповідного катіону:

Hg+12Cl2 + 2NH3٠H2O → [NH2Hg+2]Cl↓ + Hg↓ +NH4Cl + 2H2O



Hg+1 – 1e- → Hg2+ 1

Hg+1 + 1e- → Hg0 1

Більшість пірохімічних методів якісного аналізу, пов’язаних з розкладом кисневмісних сполук, є реакціями внутрішньомолекулярними, наприклад, ідентифікація нітратів:

2Pb(NO3)2 2PbO + 4NO2↑ + O2



2O-2 – 4e- → 2O0 1

N+5 – 1e- → N+4 4



  1. Характерні реакції катіонів VI групи.

Особливістю катіонів VI групи є утворення багаточисельних забарвлених сполук. Це дає можливість використовувати відповідні «кольорові реакції» для ідентифікації названих катіонів.

Так, мідь, нікель і кобальт утворюють при взаємодії з аміаком амінокомплекси відповідно інтенсивно синього, блакитного і брудно-жовтого кольорів. Хоча Co2+ визначають зазвичай за допомогою реакції «синього кільця»

Co2+ + 4SCN- → [Co(SCN)4]2-

Шар ізоамілового спирту, який додається для підвищення чутливості реакції, екстрагує цей комплекс з водного розчину, забарвлюючись у синій колір.

Іони, Hg2+ реагуючи з йодидами, утворюють яскраво-червоний осад, який згодом можна розчинити у надлишку осаджувача:

Hg2+ + 2I- → HgI2

HgI2↓ + 2I- → [HgI4]2-
Диметилгліоксим з катіонами Ni2+ за певних умов утворює погано-розчину сполуку, забарвлену у коралово-червоний колір (відома реакція Чугаєва).

Нарешті, катіонам Cd2+ властиво осаджуватись у кислому середовищі під дією сірководню, утворюючи яскраво-жовтий сульфід:



Cd2+ + H2S → CdS↓ + 2H+

  1. Хід аналізу суміші катіонів VI групи.

Характерні реакції на Cu2+, Co2+, Ni2+ i Hg2+ достатньо специфічні для того, щоб визначити їх дробним способом. Однак перед цим треба у сильно-кислому середовищі осадити CdS і виділити його. Сульфіди інших катіонів за цих умов не утворюються. Катіони Cu2+, Co2+, Ni2+ i Hg2+ визначають в окремих пробах розчину за допомогою специфічних реакцій, описаних у розділі 6.




База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка