Классификация катионов при кислотно-щелочной системе анализа
№ анали тической группы | Катионы | Групповой реагент | Аналитический сигнал | Примечание |
I | Ag+, Pb2+, Hg22+ | 2N HCl | Образование белых осадков AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 | хлориды не раств. в воде и разб. кислотах |
II | Ca2+, Ba2+, Sr2+ | 2N H2SO4 | Образование белых осадков CaSO4, BaSO4, SrSO4 | сульфаты не раств. в воде и разб. кислотах |
III | Al3+, Zn2+, Cr+3, Sn2+, Sn4+, As+3, As+5 | 4N NaOH (избыток) | Растворение сначала образовавшихся осадков в избытке реагента | амфотерные гидроксиды растворимы в избытке щелочи с образованием AlO2−, CrO2−, ZnO22−, AsO43−, .. |
IV | Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Sb3+, Sb5+, Bi3+ | 25% р-р NH3 (избыток) | Образование осадков гидроксидов Fe(OH)2, Fe(OH)3, Mn(OH)2, … | гидроксиды не раств. в воде и избытке щелочи |
V | Cu²+, Ni2+, Co2+, Cd2+ | 25% р-р NH3 (избыток) | Растворение сначала образовавшихся осадков в избытке реагента | гидроксиды не раств. в воде, но растворимы в растворе аммиака с образованием амминокомплексов [Cu(NH3)4]2+, [Ni(NH3)6]2+, … |
VI | Na+, K+, NH4+ | — | — | хлориды, сульфаты, гидроксиды раств. в воде |
Отделение I группы катионов
К 20 каплям исследуемого раствора прибавляют этиловый спирт (10 капель), 30 капель НСl, раствор перемешивают, нагревают. После 5–минутного охлаждения осадок центрифугируют. В осадке присутствует I аналитическая группа, а в центрифуге – катионы II÷VI групп. Осадок промывают 2÷3 раза 0,1 N раствором HCl и приступают к открытию в нем Pb2+, Hg22+, Ag+. Промывные воды выбрасывают.
Отделение II группы катионов
Из центрифугата удаляют нагреванием спирт (полнота удаления определяется по отсутствию запаха спирта) и прибавляют к нему раствор 2 N H2SO4 до полноты осаждения. Раствор нагревают и центрифугируют. В осадке находятся сульфаты катионов II аналитической группы BaSO4, SrSO4, а в центрифугате катион Сa2+ и катионы III÷VI аналитических групп. К раствору добавляют спирт, нагревают и дают постоять 1÷2 минуты. При наличии в исследуемом растворе Сa2+ он выпадает в виде сульфата. Центрифугируют. В осадке CaSO4, а в центрифугате катионы III÷VI аналитических групп. Осадок промывают 0,1 N раствором Н2SO4 (промывные воды выбрасывают), обрабатывают при перемешивании в течение 1÷2 минут холодной водой и центрифугируют. В центрифугате обнаруживают кальций по реакции:
1) с хромом темно-синим в присутствии NH3∙H2O (pH ~ 9÷10),
2) с (NH4)2C2O4 + CH3COOH.
Раствор, содержащий смесь катионов III÷VI групп, кипятят до полного удаления спирта (по запаху), упаривают до небольшого объема (0,5÷1,0 мл), отбирают в пробирку 10 капель этого раствора и анализируют на присутствие катионов К+ и Na+.
Отделение катионов III группы от катионов IV÷VI групп
К раствору, содержащему смесь катионов III÷VI групп (20 каплям), прибавляют несколько капель (5÷6) пероксида водорода и концентрированный (6 N) раствор NaOH (10 капель) до полного осаждения.
Раствор нагревают в течение 3÷5 минут при тщательном перемешивании стеклянной палочкой. Избыток пероксида водорода удаляют кипячением. Все катионы III группы переходят в раствор в виде [Al(OH)4]−, [Zn(OH)4]2−, [Sn(OH)6]2−, CrO42−.
Катионы IV÷V групп остаются в осадке в виде соответствующих гидроксидов. Центрифугированием отделяют осадок от раствора. Центрифугат, содержащий третью аналитическую группу, исследуют на присутствие катионов этой группы.
Осадок промывают дистиллированной водой (промывные воды выбрасывают) и анализируют, как указано ниже.
Отделение катионов IV группы от катионов V группы
К осадку гидроксидов IV и V групп прибавляют при нагревании 3÷4 капли Н2О2 и затем 2 N НNО3 до полного растворения осадка (Н2О2 прибавляют для растворения осадка МnО(ОН)2). Раствор катионов IV÷V групп нейтрализуют по каплям 2 N раствором соды до появления слабой мути, добавляют к нему 2÷3-х кратный объем концентрированного аммиака и нагревают до 40÷50о С. При этом катионы V группы остаются в растворе в виде комплексных соединений, а IV группа катионов выпадает в осадок в виде гидроксидов. Осадок отделяют от раствора центрифугированием, промывают 2÷3 раза концентрированным аммиаком (промывные воды выбрасывают) и анализируют на присутствие катионов IV группы.
Раствор амминокомплексов катионов V группы разрушают 2 N раствором серной кислоты, доводя среду до слабокислой (проба индикаторной бумагой), и анализируют на присутствие катионов этой группы дробным методом.
Систематический ход анализа смеси катионов I÷VI групп приведен в таблице 2.
Дробный анализ катионов
Ниже в таблице 3 приведены реагенты (Р), аналитические реакции, методики эксперимента и аналитические сигналы для выполнения качественного анализа смеси катионов в растворе Задачи (З) дробным способом.
Дробный анализ анионов
Качественный анализ анионов выполняют дробным путем, поэтому их не делят на аналитические группы, а классификация, основанная на различной растворимости в воде солей бария и серебра соответствующих кислот, имеет целью упорядочение (табл.4).
Таблица 2
Дата добавления: 2022-02-05; просмотров: 265;