1.2 Собственный качественный анализ
Собственный качественный анализ состоит в том, что исследователю предстоит провести качественный анализ смеси солей, состоящих из наиболее распространенных катионов и анионов. В данной работе используется дробный метод анализа.
Вещество под номером "2".
Физические и химические свойства исследуемого вещества:
-порошок оранжево - коричневого цвета
-без резкого запаха
-размер кристалликов не больше 0,5 мм
-растворим в воде
-не токсичен
Открытие анионов Cl, NO3-, SO42-, CO32-
Хлорид - ион является анионом соляной килоты. Большинство хлоридов растворимо в воде, исключение составляют AgCl,Hg2Cl2, PbCl2, CuCl и основне соли сурьмы и ви смута. Хлорид - ион бесцветен. Окраска хлоридов определяется цветом катиона соответствующей соли. В окислительное - восстановительных реакция Сl- проявляет слабые восстановительные свойства, окисляется чаще всего до элементного хлора, он может окисляться только сильными окислителями.
Характерной реакцией на Cl- является образование аморфного белого осадка с AgNO3 , нерастворимого в разбавленных кислотах и ратворимого в NH4OH:
анализ качественный количественный химический
Cl-+Ag+ >AgCl
Выполнение работы. В пробирку, содержащую 0,5 см3 раствора хлорида, добавляется 2 - 3 капли разбавленной HNO3 и AgNO3. Затем, раствор с осадком разделяют на две части в одну из которых добавляют 0,5 см3 разбавленной HNO3, а в другую 0,5 см3 разбавленного NH4OH.
Cl- +AgNO3>AgClv + NO3-
При проведении реакции с анализируемом веществом мы получили положительную реакцию на открытие хлорид -иона. В пробирке выпал осадок белого цвета.
Обнаружение нитрат - ионов с помощью кольца Мора
Нитрат - ион является анионом азотной кислоты. Для азотной кислоты характерны окислительные свойства, причем степень восстановления зависит как от ее концентрации, так и от активности восстановителя. Концентрированная азотная кислот а проявляет проявляет более сильные окислительные свойства, чем разбавленная.
Обнаружение нитрат - ионов с помощью кольца Мора
Выполнение работы. К 0,5 см3 соли нитрата добавляется насыщенного раствора FeSO4 и перемешать. Затем, наклонив пробирку, осторожно прилить 0,5 см3 концентрированной H2SO4, избегая перемешивание. На границе раздела фаз образуется коричневое окрашивание, так называемое кольцо Мора. Выполняя эту качественную реакцию, следует соблюдать особую осторожность.
2Fe2+ + NO2- + 2H+ = [Fe(NO)]2+ + Fe3+ + H2O
При проведении реакции на качественный анализ нитрат - ионов реакция была отрицательной. Колец Мора не наблюдалась.
Обнаружение SO42- в виде BaSO4. Сульфат - ион обачно обнаруживают в виде BaSO4 - белого криталлического осадка, практически нерастворимого в соляной и азотной кислотах. Ион Ba2+ образует малорастворимые соединения также со многими анионами слабых кислот и кислот средней силы. Одна они растворяются в минеральных кислотах и поэтому, если обнаружение SO42- вести в кислой бреде, не мешает аналізу. Затруднение возникает только при обнаружении в присутсвии SO32-, S2- и S2O32-. Последний в кислой средеразрушается с выделением элементной серы. Осадок серы может ошибочно приянть за осадок серы BaSO4. Для устранения влияния этих анионов перед обнаружением SO42- к раствору прибавляют соляную кислоту и его кипятя. Выпавший осадок серы отфильтровывают. В фильтрате обнаруживают сульфат - ион действием хлорида - бария.
Выполнение работы. К 0,5 см3 раствора сульфата добавляется 0,5 см3 2М раствора соляной кислоты и 0,5 см3 хлорида бария.
SO42- + BaCl2 + HCl>2Sv + 3H2O
При проведении реакции на присутствии сульфат - ионов качественная реакция была положительной. Образовался белый осадок.
Обнаружение СО3 2- по выделению СО2.
Карбонаты разлогаются кислотами с выделением угдекилого газа. На этом основано опроеделение карбонат - иона.
Выполнение работы. На предметное стекло наносим исследуемое вещество и добавляем пару капель соляной кислоты, если после смешивание реагентов выделился газ, то значит в исследуемом растворе присутствует CO3 2-.
SO42- + HCl > Cl- + H2O + CO2^
При проведении реакции на присутствие CO32- была обнаружена положительная реакция на присутствие карбонат - ионов в анализируемом веществе.
Открытие катионов NH4+, K+, Na+, Mg2+
Определение иона аммония основано на его вытеснение из раствора ильными щелочами, особенно при нагревании в виде аммиака
NH4+ + OH- >NH3 +H2O
Аммиака обнаруживают по запаху или по изменению окраски фильтровальной бумаги, смоченной индикатором и поднесенной к пробирке. Определить наличие NH4+- иона можно тоже так: берут 0,5 см3 раствора или нескольких крупинок соли, содержащих иона NH4+, помещают на фарфоровую чашку и подогревают на пламени горелки. После выпаривания раствора и прокаливания осадка выделяется дым белого цвета.
При проведения реакции на наличии NH4+ не было положительной ответа на его наличие .
Микрокристаллоскопически ион калия определяется по характерным черно - коричневым кристаллам тройного нитрита K2PbCu(NO2)3.
Выполнение работы. На предметное текло помещают каплю раствора, содержащего ацетат меди свинца, в нее помещают несколько кристаллов нитрита натрия. Рядом помещаю каплю анализируемого раствора, имеющего нейтральную или слабокислую среды. Капли соединяют чистой стеклянной палочкой. Через 3 - 4 мин образовавшиеся характерные коричневые или черные кристаллы квадратной формы рассматривают под микроскопом.
Сu(CH3COO)2 + K+ >KCH3COO + Cu2-
При выполнении реакции на присутствие катионов калия наблюдалась положительная реакция. При смешивании двух растворов наблюдалось образование ацетата калия с характерным коричневый цветов, а под. микроскопом были видны квадратные кристаллы.
Цинкуранилацетат в нейтральных и уксусных растворах образует с ионами натрия желтоватые кристаллы тетраэдрической или октаэдрической формы, представляющие собой тройную соль:
CH3COONaZn(CH3COO)2 3UO2(CH3COO)2
При большой концентрации калия образуются игольчатые кристаллы калиевой тройной соли, маскирующие присутствие ионов натрия, поэтому анализируемый раствор следует разбавить 2 - 3 раза.
Выполнение работы. На предметное стекло помещают каплю раствора и онами натрия, рядом - каплю раствора цмнкуранилацетата. Стеклянной палочкой соединяют капли, и через несколько минут наблюдают под микроскопом образовавшиеся кристаллы.
n(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH + Na+ + 9H2O >
Na СН3СОО*Zn(CH3COO)2*3(UO2)3(CH3COO)2*9 H2OЇ + H+
При выполнении реакции качетсвенная реакція на катиона натрия была отрицательной. Криталы не образовались.
Реакция с иодидом. Гидроксид магния адсорбирует элементный йод, образуя рыхлый красно - коричневый осадок, в котором могут находиться белые прожилки Mg(OH)2. Реактивом на ион магния служит гипойодид - ион, получаемый действием на раствор йода стехиоетрическим (без избытка) количеством NaOH:
J2 + 2OH- >JO- + J- +H2O
Ион магния, образуя Mg(OH)2, сдвигает эту реакцию влево.
Выполнение работы. К 0,5 см3 раствора йода прибавляет 1 каплю NaOH. Раствор йода становиться блено - желтым, и к нему добавляют 0, 5 см3 исследуемого раствора. В пробирке образуется красно - бурый осадок с белами прожилками.
Следует отметить, что эта реакция непригодна в присутствии восстановителей, ионов аммония и металлов, образующих трудно растворимые нидроксиды (все катионы 3 - й аналитической группы).
NaOH+J2+Mg2+>NaOJ+NaJ+H2O+Mg(OH)2
При выполнении качественной реакции на присутствии катионов Mg красно - бурого осадка не образовалось.
Определение катионов Ba2+, Sr2+,Ca2+
Хромад калия образует с Ba2+ светло - желтый осадок BaCrO4, растворимый в минеральных кислотах и нерастворимый в уксусной кислоте
Хромат калия как соль слабой кислоты в водном растворе подвергается гидролизу
Выполнение работы. К 0,5 см3 растворов солей бария, стронция и кальция, содержащихся в отдельных пробирках, добавить по 0,5 см3 ацетата натрия и 5 - 10 капель уксусной кислоты. Проделать то же в отсутствие ацетата натрия. Затем во всех пробирки добавить по 0,5 см3 K2Cr2O7
Ba2+ + K2Cr2O7 >BaCrO4v+ Ba2+ + CrO42-
При выполнении данной качественной реакции на Ba2+ было получена отрицательная реакция на присутствие барий - ионов.
Серная кислота и сульфат аммония образует с катионами - хрома белый кристаллический осадок.
Кристаллы сульфата стронция после нагревания раствора до кипения и отстаивания укрупняются и оседают на дно пробивки плотным слоем.
Осадок SrSO4 заметно растворяется в сильных кислотах. Поэтому его осаждение лучше веcти насыщенным раствором (NH4)2SO4.
Наиболее характерной реакцией на ионы Ca2+ является микрокриллоскопическая реакция образованная CaSO4· 2H2O.
Выполнение работы. Каплю анализируемого раствора помещают на предметное стекло, в нее добавляют каплю сульфатной кислоты и слегка упаривают. Образуются характерные игольчатые кристаллы сульфата кальция.
Ca2+ + H2SO4>CaSO4 · 2H2O
Определение катионов Fe2+, Fe3+,Al3+, Cr+, Mr2+, Zn2+, Co2+, Ni2+
Железо как элемент с незавершенной 18 - электронной оболочкой образует два вида ионов Fe2+ и Fe3+ . Ионы Fe2+ очень неустойчивы и окисляются кислородом воздуха до Fe3+. Ионы Fe2+ обладают окислительными свойствами.
Ионы Fe2+ - бесцветный, гидратированные ионы железа 2 - бледно - зеленого цвета, ионы железа 3 - желтого цвета
Гексоцианоферрат 3 калия K3[Fe(CN)6] образует Fe2+ темно - синий осадок турнубулевой синий:
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2v
Осадок практически нерастворим в кислотах. Щелочи разлогают его с образованием Fe(OH)2:
Fe2+ +[Fe(CN)6]4- + 2K+ = K2Fe[Fe(CN)6]v
Гексацианоферрат 2 калия K4[Fe(CN)6] образует с Fe2+ без доступа воздуха белый осадок:
Fe2+ + 2[Fe(CN)6]4- +2K+ = K2Fe[Fe(CN)6]v
На воздухе Fe2+ окисляется до Fe3+ и осадок становиться голубым вследствие образования берлинской лазури.
При выполнении качественной реакции на Fe2+ Fe3+ была обнаружена положительная реакция на наличие Fe3+ катионов.
Едкие щелочи NaOH или KOH при постепенном добавлении к рас твору соли алюминия образу ют белый осадок Al(OH)3, который в избытке щелочи растворяется, при этом образуется комплексные ионы.
Комплексные ионы представляют собой гидратированные алюминиат - ионы AlO2- ·2H2O. Любые кислоты или аммонийные соли сдвигают реакцію гидролиза алюмината в сторону образования Al(OH)3:
AlO2 + 2H2O > Al(OH)3 + OH-
Ализарин S образует с инами алюминия pH = 5 малорастворимое внутрикомплексное соединение ярко - красного цвета. Мешают этой реакции ионы железа (3).
3C14H8O4 + 2Al3+ >(C14H6O4)3Al2 +6H2O
При проведении качественного анализа на присудствие ионов алюминия реакция была отрицательной.
Белый сульфид цинка образуется в кислой среде и не растворяется в кислой среде в отличии от других сульфидов 3 - й аналитической группы.
Выполнение работы. К 0,5 см3 анализируемого раствора, содержащего ионы Zn2+, добавляют 0,5 см3 2М раствора HCl и 0,5 см3 сульфида натрия. Выпадает белый кристаллический осадок, не исчезающий при дальнейшем добавлении соляной кислоты.
Zn2+ + Na2S >ZnS + Na+
При выполнении качественной реакции на наличие катионов цинка наблюдалась отрицательная реакция.
Одним из характерных реакций на ионы марганца (2) является реакция окисление марганца (2) до MnO4- иона, окрашенного в интенсивный красно-фиолетовый цвет. Эти реакции могут бать выполнены в кислой и щелочной средах такими сильными окислителями, как персульфат аммония, висмутат натрия и др. Например, в кислой среде ионы марганца (2) окисляются до MnO4- иона с помощью персульфата аммония; окисление катализируется ионами серебра или ионами кобальта (2) (кобальтовый катализатор):
Висмут натрия в азотнокислом растворе окисляет марганець (2) до MnO4- без нагревания. Галогенид - ионы и другие катионы не меша ют этой реакции:
2Mn2+ +5NaBiO3 + 14H+ > 2MnO4- +5Bi3+ +5Na+ + 7H2O
Выполнение работы. К 0,5 - 1 см3 2М раствора азотной кислоты прибавить 3 - 4 капли исследуемого раствора, затем несколько крупинок NaBiO3 и осторожно перемешать раствор. В присутствии марганца (2) раствор окрашивается в фиолетово - малиновый цвет (окраска быстро исчезает).
При выполнении реакции на присутствии ионов марганца в исследуемом растворе реакция была отрицательна.
Характерной реакцией на присутствии ионов хрома 3+ являются реакции окисления хрома (3) до хрома (6) как в кислой, так и в щелочной средах при действии различных окислителей.
Пироксид водовода окисляет хром (3) в хром (6) в щелочной среде:
2Cr(OH)3+3H2O2 + 4OH- > 2CrO4 2- + 8H2O
Выполнение работы. К 0,5 см3 соли хрома (3) добавить 2 М раствора гидроксида натрия до растворения выпадавшего вначале осадка, а затем 0,5 см3 пероксида водовода. Раствора нагревают и кипятят 2 - 3 минуты. Раствор окрашивается в желтый цвет.
При выполнении качественной реакции на присутствии ионов хрома наблюдалась отрицательная реакция.
Характерной реакцией на ионы никеля (2) является реакция Чугаева с помощью диметилглиоксима, который в аммиачной среде образует ало - красный осадок внутрикомплексной соли.
Осадок диметилглиоксимата никеля раствором в сильных кислотах и щелочных и не растворим в разбавленном растворе аммиака. При действии пероксида водовода на этот осадок он не изменяется в отличии от диметилглиоксимата железа (2), разрушаегося пероксидом водовода. При действии окислите лей Br2, (NH4)2S2O8 и других осадок переходит в растворимое комплексное соединение красного цвета.
Выполнение реакции: к 0,3 - 0,5 см3 исследуемого раствора добавить 2 М раствора аммиака до появления запаха, дать остаться и, не отделяя осадка, к раствору над осадком добавить 1 - 2 капли аммиачного раствора диментилглиоксима. В присутствии ионов железа (2) образуется красный осадок диметилглиоксимата никеля. К этому раствору добавить 1 - 2 капли пероксида водовода, отметить, изменяется ли при этом осадок. Проверить также растворимость этого осадка при добавлении к нему пероксидисульфата аммония.
При выполнении качественной реакции на присутствие катионов Никеля реакция была отрицательной, что свидетельствует об отсутствии катионов Никеля в исследуемом растворе.
Характерной реакцией на ионы кобальта является роданидная реакція
Co2+ +4SCN- > [Co(SCN)4]2-
Комплекс [Co(SCN)4]2- очень неустойчив. Для подавления кго диссоциации реакцию выполняют при большом избытке роданид - ионов, вводимых в виде твердой соли или насыщенного раствора роданида. Этот комплекс хорошо экстрагируется органическими растворителями (амиловый или изоамиловый спирт, эфир и др.), в которых его устойчивость значительно повышается.
Выполнение работы. К 0,5 см3 анализируемого раствора добавить твердой соли роданида аммония или калия (0,05 - 0,1г.). В присутствии ионов железа (3) раствор окрашиваете в кроваво - красный цвет. Они, следовательно, меша ют открытию Co2+. Для удаления Fe3+ добавить малыми порциями в твердом виде фторида натрия (или раствор NaF) до исчезновения красной окраски, затем 5 - 6 капель амилового спирта и взболтать. В присутствии ионов кобальта (2) слой амилового спирта окрашиваемся в синий цвет. Делаются соответствующие выводы, с учетом того, что сульфаты катионов 2 - й аналитической группы и карбонаты 2 - 3 - й аналитических групп являются не растворимыми в воде соединениями.