Катионы V аналитической группы

В составV аналитической группы входят катионы s²-, p-,d-элементов.

Маний находится во II группе, главной подгруппе, висмут в V группе, главной подгруппе, железо VIII группе, побочной подгруппе периодической таблице Д.И. Менделеева.

Для этих катионов характерны реакции обмена. Для катионов железа и висмута характерны окислительно-восстановительные реакции и комплексообразующие. Катионы V аналитической группы образуют малорастворимые гидроксиды, сульфиды, карбонаты, фосфаты.

Гидроксид магния легко растворим в солях аммония. Гидроксид железа(II) окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа(III)

Соли железа(III) и висмута содержащие остаток сильной кислоты в водных растворах гидролизуются по катиону (pH 2÷4),причем при гидролизе солей висмута образуются осадки состава BiOAn↓.

Для обнаружения катионов V аналитической группы используют реакции обмена(осаждения), комплексообразования, окислительно-восстановительные.

Способы проведения: пробирочный, МКС, хроматографический(на бумаге).

Характерные реакции катионов V аналитической группы.

Катион магния

С групповым реактивом:

MgSO₄+2NaOH→Mg(OH)₂↓+Na₂SO₄

ПР=6,0∙10^-10

Образуется белый осадок растворимый в солях аммония

Mg(OH)₂↓+2NH₄Cl→MgCl₂+2NH₃↑+2H₂O

С моногидрофосфатом натрия. ГФ.

MgSO₄+Na₂HPO₄+NH₄OH→^NH4ClNH₄MgPO₄↓+Na₂SO₄+H₂O

Образуется белый кристаллический осадок растворимый в

минеральных кислотах и уксусной кислотах.

 

2NH₄MgPO₄↓+4CH₃COOH→2(CH₃COO)₂Mg+(NH₄)₂HPO₄+H₃ PO₄

Реакцию проводят в присутствии аммиачно-буферного раствора.

Мешающие ионы: катионы s²-, p-, d- элементов. Для использования ее в качестве дробной мешающие ионы удаляют.

Реакцию можно провести пробирочным или МКС способами.

Методика: в пробирке смешивают 4 капли соли магния, 1 каплю NH₄Cl и 3 капли NH₄OH. Наблюдают выпадение белого кристаллического осадка. При проведении МКС по общей методике наблюдают бесцветные кристаллы в виде дендритов или звездочек.

С йодной водой в щелочной среде. Реакция Петрашеня.

Химизм процесса состоит в следующем:

Сначала йод взаимодействует со щелочью:

I₂+2NaOH→NaI+NaIO+H₂O

Вводимые затем катионы Mg²⁺ связывают гидроксид-ионы щелочи:

MgSO₄+2NaOH→Mg(OH)₂↓+Na₂SO₄

В результат этого равновесие реакции смещается влево, а выделяющийся йод адсорбируется гидроксидом магния с образованием красновато-бурого осадка:

NaI+NaIO+H₂O→I₂+NaOH

Методика: К 2 каплям йодной воды прибавьте раствор гидроксида натрия до обесцвечивания йода. К полученной смеси прибавьте 1 каплю раствора соли магния и наблюдайте образование осадка.

Условия выполнения реакции: слабощелочная среда раствора(pH=7)

Мешающие ионы:NH₄⁺, Al³⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Hg²⁺

С 8-гидроксихинолином:

Катион железа(II)

С групповым реактивом:

FeSO₄+2NaOH→Fe(OH)_2↓↓+Na₂SO₄

ПР=7,9∙10^-16

Образуется белый осадок, легко окисляется кислородом воздуха,вследствие чего становится красно-бурым. 2Fe(OH)₂+O₂HOH→2Fe(OH)₃↓

нерастворимый в избытке реактива(гидроксида натрия) и растворимый в сильных минеральных кислотах.

С гексацианоферратом(III)калия. ГФ.

3FeSO₄+2K₃[Fe(CN)₆]→Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓+3K₂SO₄

Образуется темно-синий осадок “турнбуленой сини“ гексацианоферрат(III)железа(II)-калия.

Осадок не растворим в кислотах, разлагается щелочами.

Условия проведения реакции:

оптимальное значение pH проведения реакции 2÷3.

Реакция дробная, высокочувсвительна.

Мешающие ионы: высокие концентрации Fe³⁺.

Катион железа(III)

С групповым реактивом:

FeCl₃+3NaOH→Fe(OH)₃↓+3NaCl

Образуется красно-бурый осадок, нерастворимый в избытке реактива(гидроксида натрия) и растворимый в сильных минеральных кислотах.

С гексацианоферратом(II)калия. ГФ.

4FeCl₃+3K₄ [Fe(CN)₆]→Fe₄ [Fe(CN)₆]₃↓+12KCl

Образуется синий осадок “берлинской лазури“ гексацианоферрат(III)железа(II)-калия.

Осадок не растворим в кислотах, разлагается щелочами.

Условия проведения реакции:

оптимальное значение pH проведения реакции 2÷3.

Реакция дробная, высокочувсвительна.

Мешающие ионы: катионы окислители и восстановители, анионы, образующие с Fe³⁺ прочные комплексные ионы-F^-, C₂O₄^2-, PO₄^3-, C₄H₄O₆^2-.

С тиоцианатом аммония. ГФ.

FeCl₃+3NH₄CNS→Fe(CNS)₃+3NH₄Cl

Образуется комплексное соединение кроваво-красного цвета.

Реакция дробная, высокочувствительная.

Мешающие ионы:Cu²⁺, Bi³⁺, анионы, образующие с Fe³⁺ прочные комплексные ионы-F^-, C₂O₄^2-, PO₄^3-, C₄H₄O₆^2-.

С сульфаниловой кислотой в кислой среде и с салициловой кислотой в присутствии NH₃∙H₂O(ГФ).

Образуются комплексы, состав и окраска которых зависит от pH среды.

Реакция с сульфаниловой кислотой более чувствительна.

Реакция дробная и специфическая в щелочной среде. В кислой среде обнаружению мешают , анионы, образующие с Fe³⁺ прочные комплексные ионы-F^-, C₂O₄^2-, PO₄^3-, C₄H₄O₆^2-.

Катион висмута

С групповым реактивом:

Bi(NO₃)₃+3NaOH→Bi(OH)₃↓+3NaNO₃

Образуется белый осадок, ПР=4,3∙10^-31,нерастворимый в избытке реактива(гидроксида натрия) и растворимый в сильных минеральных кислотах.

С сульфидом натрия в хлористоводородной кислоте(ГФ).

2BiCl₃+3Na₂S→Bi₂S₃↓+6NaCl

Образуется коричнево-черный осадок, нерастворимый в разбавленных хлороводородной и серной кислотах и растворимый в азотной кислоте:

Bi₂S₃↓+8HNO₃→2Bi(NO₃)+2NO↑+3S↓+4H₂O

С калия йодидом:

BiCl₃+3KI→BiI₃↓+3KI

Образуется черный осадок, растворимый в избытке реагента, с образованием комплексного соединения тетрайодовисмутата калия, оранжевого цвета.

BiI₃↓+ KI→K[BiI₄]

Реакция дробная.

Мешающие ионы: Fe³⁺, Cu²⁺.

Гидролиз солей висмута:

В нейтральной или слабокислой среде соли Bi³⁺ легко гидролизуются.

BiCl₃+H₂O→BiOHCl₂↓+HCl

BiOHCl₂+H₂O→Bi(OH)₂Cl↓+HCl

Bi(OH)₂Cl+H₂O→BiOCl↓+H₂O

При разбавлении раствора происходит выделение белого осадка хлорид висмутила, нерастворимого в винной кислоте и ее солях и растворимого в хлороводородной кислоте при нагревании. При разбавлении водой вновь выделяется осадок хлорид висмутила.