Катионы I аналитической группы

Занятие 1-2

Катионы I аналитической группы

Задачи

1. Освоить технику выполнения качественных реакций на Na⁺, K⁺, NH₄⁺.

2. Научиться выполнять систематический ход анализа смеси катионов I группы.

3. Научиться делать заключения, результаты анализа оформлять протоколом.

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа) + 180 минут (4 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

- строение атомов калия, натрия;

- строение и механизмы образования связей в катионе аммония;

- реакция среды в растворах солей аммония, натрия, калия;

- качественные реакции на Na⁺, K⁺, NH₄⁺.

- применение в медицине соединений натрия, калия, аммония.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- растворы кислот (HCl, HNO₃, CH₃COOH)

- растворы щелочей (KOH, NaOH)

- раствор KH₂SbO₄ - дигидроантимоната калия

- раствор гидротартрата натрия

- раствор гексанитро кобальтата (III) натрия

- реактив Несслера

б) посуда, оборудование

- пробирки

- стеклянные палочки

- тигли

- предметные стекла

- водяные бани

- песчаные бани

в) наглядные пособия, таблицы

- Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

- таблица растворимости

 

Катионы I аналитической группы.

Реакции катиона Na⁺:

1. Реактив KH₂SbO₄ – дигидроантимонат калия К 2-3 каплям раствора соли натрия прибавляют 2-3 капли реактива. На холоде, при потирании стеклянной палочкой образуется белый мелкокристаллический осадок. NaCl + KH₂SbO₄ ® NaH₂SbO₄ ¯ + KCl

(бел. кр.)

 

Реакция исследуемого раствора должна быть нейтральной, так как в кислой среде идет разложение реактива с образованием белого аморфного осадка м-сурьмяной кислоты HSbO₃.

KH₂SbO₄ + HCl ® H₃SbO₄ + KCl

H₃SbO₄ ® HSbO₃¯ + H₂O

(бел. аморфн.)

 

В щелочной среде осадок растворяется: NaH₂SbO₄ ¯ + NaOH® Na₃SbO₄ + 2 H₂O

 

Обнаружению Na⁺ мешают соли аммония: NH₄⁺ + HOH Û NH₄OH + H⁺ pH< 7

H⁺ + H₂SbO₄^- ® HSbO₃¯ + H₂O

 

2. Крупинка соли Na⁺, внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в желтый цвет.

 

Реакции катиона К⁺:

1. Реактив NaHC₄H₄O₆ К 2-3 капли раствора соли калия прибавляют 2-3 капли реактива. На холоде, при потирании стеклянной палочкой образуется белый мелкокристаллический осадок. KCl + NaHC₄H₄O₆ ® KHC₄H₄O₆¯ + NaCl

(белый)

При нагревании, добавлении сильных минеральных кислот и щелочей осадок растворяется:

KHC₄H₄O₆¯ + HCl ® KCl + H₂C₄H₄O₆

KHC₄H₄O₆¯ + KOH ® K₂C₄H₄O₆ + H₂O

KHC₄H₄O₆¯ + NaOH ® KNaC₄H₄O₆ + H₂O

 

Если вместо NaHC₄H₄O₆ используют свободную кислоту H₂C₄H₄O₆, то для предотвращения растворения осадка реакцию ведут в присутствии ацетата натрия CH₃COONa:

 

KCl + H₂C₄H₄O₆ CH₃COONa KHC₄H₄O₆¯ + HCl

HCl + CH₃COONa ® NaCl + CH₃COOH

KCl + H₂C₄H₄O₆ + CH₃COONa ® KHC₄H₄O₆¯ + NaCl + CH₃COOH

 

2. Реактив кобальти нитрит натрия или гексанитрокобальтат (III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] К 2-3 каплям раствора соли калия прибавляют равный объем реактива. При стоянии образуется осадок желтого цвета. KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] ® KNa₂[Co(NO₂)₆]¯ + NaCl

 

В щелочной среде реактив разлагается

Na₃[Co(NO₂)₆] + 3NaOH ® Co(OH)₃¯ + 6NaNO₂

(бурый)

 

3. Крупинка соли К⁺, внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в фиолетовый цвет.

 

Реакции катиона NH₄⁺:

1. Едкие щелочи NaOH или KOH . При действии на 2-3 капли раствора соли аммония раствором щелочи при нагревании выделяется газообразный аммиак. NH₄Cl + KOH ® NH₃­ + H₂O + KCl

 

Выделяющийся аммиак определяют по запаху или по: - посинению влажной красной лакмусовой бумаги; - покраснению белой фенолфталеиновой бумаги;

NH₃ + H₂O Û NH₄⁺ + OH^- pH >7

 

2. Реактив Несслера - K₂[HgI₄] в KOH К 1 капле раствора соли аммония прибавляют 1 каплю раствора реактива Несслера. Образуется осадок красно-бурого цвета.

Hg

NH₄Cl + 2K₂[HgI₄] + 4KOH ® [O NH₂]I¯ + KCl + 7KI + 3H₂O

Hg

(кр.-бур.)

 

При очень малых количествах солей аммония появляется желтое окрашивание.