Четвертая и пятая аналитические группы катионов

К 4-й аналитической группе относятся ионы меди, кадмия, ртути, висмута, олова, мышьяка и сурьмы. Катион свинца может быть отнесен и к 5-й, и к 4-й группе, так как он нс полностью осаждается вместе с остальными катионами 5-й группы. При принятом в настоящем лабораторном практикуме способе разделения катионов свинец попадает в 5-ю группу.

В отличие от катионов 3-й группы произведения растворимости сульфидов катионов 4-й группы настолько малы, что сульфиды этих элементов осаждаются даже при действии на раствор сероводорода и не растворяются в разбавленных растворах сильных кислот, не обладающих окислительными свойствами. Поэтому групповым реагентом 4-й аналитической группы является сероводород в кислой среде (при pH ~ 0,5).

По способности сульфидов растворяться в сильных основаниях (щелочах), а также сульфидах щелочных металлов и аммония все ионы 4-й группы делятся па две подгруппы:

а) подгруппа меди (Cu2+, Cd2+, (Pb2+), Bi3+, Sn2+); сульфиды, образованные этими ионами, в щелочах нерастворимы;

Схема хода анализа смеси катионов 1—3-й групп

1. Предварительные испытания: а) цвет раствора, запах, наличие осадка, его цвет, определение pH раствора; б) обнаружение в отдельных порциях раствора NH4, Fe3+, Fe2+, Zn2+

2. Обработка раствора с осадком НС1 до полного растворения осадка

3. Осаждение катионов 3-й группы действием (NH4)2S в присутствии NH4OH и солей аммония. Промывание осадка водой, содержащей NH4N03

Осадок: Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe2S3, FeS, MnS, ZnS, CoS, NiS

Центрифугат: Ba2t, Sr2 Са2', Mg2+, К+, Na+,

nh;

5. Растворение осадка в HN03 при нагревании. Удаление осадка серы. Обнаружение в растворе Al3+, Cr3+, Fe3*, Mn2+, Zn2 Со2 Ni2+. Обнаружение Со2+ и Мп2+ в отдельных порциях раствора

4. Разложение избытка (NH4)2S нагре- ванием с СН3СООН. Удаление вы- павшей серы. Удаление большей части солей аммония выпариванием с HN03 и прокаливанием сухого остатка. Растворение этого осадка в воде, подкисленной НС1. Обнаружение катионов 1-й и 2-й групп

6. Осаждение Al3 Cr3+, Fe3+ действием избытка NH4OH в присутствии солей аммония

Осадок: А1(ОН)3, Сг(ОН)3, Fe(OH)3 и частично гидроксиды марганца, кобальта и никеля

Центрифугат: Mn2+, [Zn(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2+, [Co(NH3)6]2+. Обнаружение никеля в части раствора

7. Отделение А13+ и Сг3+ от Fe3+ (а также небольших количеств Mn2+, Со2+, Ni2+ ) действием 6 н NaOH и 3%-пого раствора Н202

8. Осаждение Zn2 t действием H2S в присутствии формиатного буферного раствора

Осадок: Fe (ОН)3,

| МпО(ОН)2],

Со(ОН)3,

Ni(OII)2.

Не исследуется

Центрифугат:

lAl(OH)J

и Сг042

  • а) обнаружение и отделение Сг042- ;
  • б) обнаружение А13+

Осадок: ZnS, растворение в НС1.

Проверочные реакции па цинк

Центрифугат: Mn2 Со , Ni2+. Не исследуется

б) подгруппа мышьяка (Hg2", As3+, As5+, Sn4+, Sb3+, Sb5+); соответствующие сульфиды этих элементов хорошо растворяются в щелочах и сульфидах щелочных металлов с образованием тиосолей.

В качестве группового реагента подгруппы мышьяка удобно применять раствор сульфида натрия Na2S, содержащий гидроксид натрия, для подавления гидролиза.

Очевидно также, что сероводород в нейтральной, а тем более щелочной среде не будет осаждать сульфиды ионов подгруппы мышьяка.

Гидроксиды катионов 4-й группы являются сравнительно слабыми основаниями, вследствие чего соли их в растворах подвержены гидролизу и имеют кислую реакцию.

Для большинства рассматриваемых катионов весьма характерна способность образовывать комплексные соединения с аммиаком, цианидами и другими лигандами. Не образуют аммиачных комплексов лишь катионы свинца и висмута. В окислительно-восстановительных реакциях ионы этой группы (за исключением Sir*) ведут себя обычно как окислители, восстанавливаясь до свободного элемента.

Пятую аналитическую группу составляют катионы Ag+, [Hg2]2+, РЬ2+ и ряда других менее распространенных элементов, хлориды которых малорастворимы в воде и разбавленных кислотах. Это свойство хлоридов используется в систематическом ходе анализа для отделения катионов 5-й группы из общей смеси всех катионов.

Групповым реагентом для катионов 5-й группы является 2 н раствор соляной кислоты.

Кроме хлоридов катионы этой группы образуют нерастворимые в воде гидроксиды, сульфиды, фосфаты и хроматы. Сульфиды катионов группы окрашены в черный цвет и по своим свойствам аналогичны сульфидам катионов 4-й группы.

Экспериментально частные реакции с применением сероводорода в качестве группового реагента не проводятся но технике безопасности. Но теоретическое рассмотрение этих процессов очень полезно для развития творческого отношения к разработке хода анализа смеси катионов и хорошему усвоению химических свойств элементов. Также но условиям техники безопасности экспериментально не проводятся реакции обнаружения токсичных катионов четвертой и пятой групп.

Реакции катионов 4-й и 5-й групп представлены в виде таблиц. Реакции важнейших реагентов с катионами подгруппы меди 4-й группы приведены в табл. 3.7.

Действия важнейших реагентов на ионы, образуемые элементами подгруппы мышьяка 4-й группы, приведены в табл. 3.8.

Таблица 3.7

Реакции катионов подгруппы меди

Реагенты

Катионы

Hg2+

Cu2+

Cd2+

Bi3+

H2S в 0,3 н НС1

Черный осадок HgS, нерастворимый в HN03

Черный осадок CuS

Желтый осадок CdS

Черный осадок Bi2S3

НС1 или хлориды

Белый осадок BiOCl, растворимый в избытке ПС1

NaOH, КОН

Желтый осадок HgO

Голубой осадок Си(ОН)2*

Белый осадок Cd(OH)2**

Белый осадок Bi(01I)3**

NH4OH (избыток)

Белый осадок [IlgNiyCl

Образование

ионов

[Cu(NH3)J2* синего цвета

Образование

бесцветных

ионов

[Ccl(NH3)4f

Белый осадок основных солей

SnCl2 + HCl

Белый, постепенно чернеющий осадок

Na2Sn02 + NaOH

Желтый осадок HgO

Голубой осадок Си(ОН)2

Белый осадок Cd(OH)2

Черный осадок висмута

* Осадок нс образуется в присутствии глицерина.

** Присутствие глицерина не влияет на образование осадка.

со

го

Реакции ионов подгруппы мышьяка

Реагенты

As033-

AsOj

[SbCl6]3-

[Sbcy-

Sn2*

[SnClG]2

H2S в присутствии НС1

Желтый осадок As2S3

Желтый осадок As2S5

Оранжево-красный осадок Sb,S,

Оранжево-красный осадок Sb2S-

Бурый осадок SnS

Желтый осадок SnS,

Отношение сульфидов к Na2S

Растворяются с образованием тиосоли

Не растворяется

Растворяется с образованием тиосоли

Отношение сульфидов к НС1

Нс растворяются

Растворяются

Отношение сульфидов к (NH,),C03

Растворяются

Не растворяются

н2о

-

-

Белый осадок продуктов гидролиза

Щелочи и N11)011

-

-

Белый осадок, растворимый в избытке щелочи

Fe + НС1

-

-

Черный осадок сурьмы

-

Sn2*

Соли Bi1+ в щелочной среде

Черный осадок Bi

HgCl2

Белый, чернеющий осадок

MgCl2 + NH)OIl +

+ nh4o

Белый осадок

(NH,)2MoO, + + HNO,

Желтый осадок

AgN03

Желтый осадок

Шоколадно-бурый осадок

Черный осадок Ag*

Осадок образуется в щелочной среде.

Действие основных реагентов на катионы 5-й группы приведено в табл. 3.9.

Таблица 3.9

Реакции катионов 5-й группы

Реагенты

Катионы

Ag+

РЬ2+

[Hg2]2+

H2S в среде 0,3 и НС1

Черный осадок Ag2S

Черный осадок PbS

Черный осадок HgS + Hg

НС1 или хлориды

Белый осадок AgCl

Белый осадок РЬС12

Белый осадок HgA

NaOH, КОН (без избытка)

Бурый осадок Ag20

Белый осадок РЬ(ОН)2

Черный осадок Hg20

NH4OH (без избытка)

Образование ионов [Ag(NH3)2f

Белый осадок РЬ(ОН)2

Черный осадок [NH2Hg20]+ + Hg

H2SO„ 2и

Белый осадок PbS04

Белый осадок H&SO,

SnCl2 + IIC1

Черный осадок Ag

Белый осадок РЬС12

Белый, постепенно чернеющий осадок

Na2Sn03 + NaOH

Бурый осадок Ag2C)

Белый, постепенно чернеющий осадок

Черный осадок

Hg2o

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >