Аналитические реакции катионов олова Sn (IV)

а) Восстановление олова (IV) до олова (II) металлами.Металлические Mg и Al могут восстанавливать Sn (IV) до металлического олова в слабокислой среде.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям солянокислого раствора соли Sn (IV) добавляют железные опилки и нагревают до появления пузырьков. Затем раствор сливают в другую пробирку и добавляют 2 капли раствора Hg(NO₃)₂. выпадает белый осадок Hg₂Cl₂.

б) Хлориды цезия или рубидия (микрокристаллоскопическая реакция).При добавлении к раствору, содержащему ионы олова (IV), твердых RbCl или CsCl образуются блестящие прозрачные кристаллы Rb₂SnCl₆, Cs₂SnCl₆.

Выполнение реакции. На предметное стекло наносят 1 каплю раствора, содержащего ионы олова (IV), вносят кристаллик хлорида цезия или рубидия. Вокруг кристаллика появляется белое облачко осадка. Под микроскопом рассматривают мелкие кристаллы, имеющие форму октаэдров. Более крупные кристаллы образуются обычно у краев осадка.

в) Действие H₂S или Na₂S.Сульфид натрия выделяет из кислых растворов солей олова сульфид олова SnS₂, ярко-желтого цвета, растворимый в концентрированной соляной кислоте, сульфиде аммония и избытке сульфида натрия.

Выполнение реакции. В пробирку вносят 3-4 капли солянокислого раствора соли олова (IV) и прибавляют по каплям сероводородную воду. Выпадает желтый осадок сульфида олова (IV).

При добавлении к смеси раствора сульфида натрия или аммония осадок растворяется.

г) Действие NaOH и KOH. Щелочи при осторожном прибавлении к раствору соли Sn (IV) выделяют белый студенистый осадок гидроксида олова (IV) или α-оловянной кислоты:

[SnCI₆]^2- + 4OH^- → Sn(OH)₄ ↓ + 6CI^-

Осадок растворим в избытке реактива с образованием станната и в кислой среде с образованием соответствующих солей:

Sn(OH)₄ ↓ + 2OH^- → [Sn(OH)₆]^2-

Sn(OH)₄ ↓ + 4H⁺ + 6CI^- → [SnCI₆]^2- + 4H₂O

Выполнение реакции. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли олова (IV) и по каплям прибавляют раствор NaOH. Вначале выпадает белый осадок, который растворяется при добавлении избытка раствора щелочи.

Аналитические реакции катионов мышьяка As (III) и мышьяка As (V). Мышьяк (III) и мышьяк (V)обычно открывают в виде арсенит-ионов AsO₃^3- и арсенат-ионов AsO₄^3- соответственно, т.е. в форме анионов, а не в форме катионов. Поэтому реакции этих анионов описаны далее в занятии, посвященной рассмотрению аналитических реакций анионов.

Обнаружение катионов пятой группы.

Аналитические реакции катионов Sb (III, V).

а) Реакция с металлическим оловом Sn.В пробирку вносят несколько капель солянокислого раствора хлорида сурьмы (III, V) и кусочек металлического олова. Поверхность металла чернеет вследствие выделения хлопьевидного осадка свободной сурьмы: 2H [SbCI₄] + 3Sn → 2Sb↓ + 3SnCI₂ + 2HCI

б) Реакция с сероводородом H₂S.В пробирки вносят по 3 капли солянокислых растворов хлоридов сурьмы (III, V), по 2 капли концентрированной соляной кислоты и прибавляют по каплям раствор сероводородной воды или раствора сульфида натрия. Выпадают оранжевые осадки сульфидов сурьмы (III, V):

2[SbCI₄]^- + 3S^2- → Sb₂S₃ + 8CI^-

2[SbCI₆]^- + 5S^2- → Sb₂S₅ + 12CI^-

В избытке сульфат-ионов осадки растворяются с образованием тиосолей:

Sb₂S₃ ↓ + 3S^2- → 2[SbS₃]^3-

Sb₂S₅ ↓ + 3S^2- → 2[SbS₄]^3-

Растворение осадков происходит также в присутствии сильных щелочей:

Sb₂S₃ ↓ + 4NaOH → Na [Sb (OH)₄] + Na₃SbS₃

4Sb₂S₅ ↓ + 18NaOH → 3Na [Sb (OH)₆] + 5Na₃SbS₄

Выполнение реакции. В пробирку вносят 3 капли солянокислого раствора хлорида сурьмы (III, IV), 2 капли концентрированной HCI и прибавляют по каплям раствор сульфида аммония или сульфида натрия или сероводородную воду. Выпадает оранжевый осадок сульфида сурьмы (III, IV).

в) Реакция с 1-(2-Пиридилазо)-2-нафтол (ПАН)в сильно кислом растворе образует с [SbCl₆]^3- красно-фиолетовое соединение, экстрагируемое бензолом. Природа соединения неизвестна. Мешают ионы меди (II), для устранения влияния которых вводят тиомочевину. Тиомочевина восстанавливает ионы сурьмы (III) до ионов сурьмы (V), а ионы меди (II) до ионов меди (I) и образует с последними устойчивый растворимый в воде бесцветный комплекс. Соединение сурьмы с ПАН рекомендуется экстрагировать через 1-2 мин после добавления всех реагентов.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы сурьмы, добавляют 5 капель 4 моль/дм³ НCl, тиомочевину до растворения образующегося осадка, кристаллический КBr на кончике шпателя, 2-3 капли 0,10 %-ого этанольного раствора ПАН, бензол и перемешивают. В присутствии сурьмы органическая фаза окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Необходимо провести контрольный опыт.

г) Реакция с родамином Б.В пробирку вносят 3-4 капли солянокислого раствора сурьмы (V), прибавляют 2-3 капли концентрированной соляной кислоты,1 см³ дистиллированной воды, 3-4 капли раствора родамина Б и 5-6 капель бензола. Встряхивают смесь. Органический (бензольный) слой окрашивается в фиолетово-синий цвет. В случае присутствия в растворе сурьмы (III) реакцию проводят аналогично, за исключением того, что после прибавления концентрированной соляной кислоnы в пробирку добавляют дополнительно 2-3 капли раствора нитрита натрия.

д) Реакция с бромоводородной кислотой HBr.В зависимости от концентрации HBr может образовывать с ионами сурьмы (III) различные по составу комплексные соединения: SbBr₄^- , SbBr₅^-2, SbBr₆^-3. Замороженные при -196 °С (жидкий азот) растворы сурьмы (III) в 1-9 моль/дм³ HBr в отличие от сурьмы (V) способны люминесцировать оранжево-красным светом. Это позволяет определить степень окисления сурьмы и обнаружить сурьму (III) в присутствии сурьмы (V). Реакцию проводят на фильтровальной бумаге. Предел обнаружения сурьмы – 0,003 мкг. Реакция довольно селективна.

Аналитические реакции катионов висмута Bi (III).

а) Реакция с хлоридом олова (II) в щелочной среде_.Данная реакция является весьма чувствительной. К раствору SnCl₂ прибавляют столько разбавленной щелочи, чтобы сначала выделившийся осадок растворился:

Sn²⁺ + 2OH^- → Sn(OH)₂↓;

Sn(OH)₂↓ + 2OH^- → [Sn(OH)₄]^2-

и затем прибавляют исследуемый раствор. При этом от избытка КОН выделяется белый аморфный осадок Bi(OH)₃, который мгновенно чернеет вследствие выделения металлического висмута:

Bi³⁺ + 3OH^- → Bi(OH)₃↓

2Bi(OH)₃↓ + 3SnO₂^2- → 2Bi↓ + 3SnO₃^2- + 3H₂O

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы олова (II), прибавляют по каплям 30,00%-ный раствор NaOH до образования осадка гидроксида олова (II) и последующего его растворения. К полученному раствору добавляют каплю раствора нитрата висмута. Образуется черный осадок.

б) Реакция с иодидом калия KI.В пробирку вносят 5 капель солянокислого раствора хлорида висмута и прибавляют по каплям раствор KI до выпадения черного осадка иодида висмута. Дальнейшее прибавление избытка раствора иодида калия приводит к растворению осадка и образованию оранжевого раствора:

[BiCI₆]^3- + 3I^- → BiI₃↓ + 6CI^-

BiI₃↓ + I^- → [BiI₄]^-

Разбавление полученного раствора водой приводит к выпадению осадка с последующим его гидролизом и образованием желто-оранжевого оксоиодида висмута.

[BiI₄]^- + H₂O → BiOI + 3I^- + 2H⁺

Выполнение реакции. В пробирку вносят около 5 капель солянокислого раствора хлорида висмута (III) и прибавляют по каплям раствор KI до выпадения черного осадка иодида висмута (III). Дальнейшее прибавление избытка раствора KI приводит к растворению осадка и образованию оранжевого раствора. При прибавлении воды к этому раствору и его нагревании образуется оранжевый осадок иодида висмутила BiOI.

в) Реакция с соляной кислотой HCl.Bi³⁺ образует с НCl комплексные ионы [BiCl₅]^2- (в 1-8 моль/дм³ НCl) и [BiCl₆]^3- (в 8-11 моль/дм³ НCl). Замороженные растворы, содержащие ионы Bi³⁺ , в соляной кислоте обладают собственной низкотемпературной люминесценцией голубого цвета. Это свечение обусловлено электронной структурой ртутьподобного иона Bi³⁺ .

Выполнение реакции. На фильтровальную бумагу наносят каплю раствора, содержащего ионы Bi³⁺, и каплю 2 моль/дм³ НCl. Бумагу с влажным пятном пинцетом погружают в сосуд Дьюара с жидким азотом на 20-30 с. В присутствии висмута замороженное пятно на фильтровальной бумаге люминесцирует голубовато-синим светом.

г) Реакция с иодидом цезия CsI.В пробирку вносят 5 капель солянокислого раствора хлорида висмута и прибавляют по каплям раствор CsI. Выпадает черный осадок иодида висмута.

[BiCl₆]^3- + 3I^- → BiI₃↓ + 6CI^-