Кислотно-основная классификация катионов


 

№ группы Ионы Характеристика группы Групповой реагент Характер получаемых соединений
I K+, Na+, NH4+, Li+ Хлориды, сульфаты, основания растворимы в воде Не имеет Раствор K+, Na+, NH4+
II Ag+, Pb2+, Hg22+ Хлориды не растворимы в разбавленных кислотах 2 М раствор HCl Осадок белый AgCl, PbCl2
III Ca2+, Ba2+, Sr2+, (Pb2+) Сульфаты не растворимы в кислотах 1 М раствор H2SO4 Осадок белый CaSO4, BaSO4, (PbSO4)
IV Al3+, Cr3+, Zn2+, Sn2+, As3+, As5+, (Sb3+) Основания амфотерные и растворимы в избытке щелочи Избыток 4 М раствора щелочи (KOH, NaOH) Растворы [Al(OH)4]-,[Cr(OH)4]- , [Zn(OH)4]2-, [Sn(OH)3]- , ([Sb(OH)4]-)
V Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Sb3+, Основания не растворимы в избытке щелочи Избыток 25% раствора аммиака (NH3∙ H2O) Осадок Mg(OH)2, Mn(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Sb(OH)3 - (H3SbO3)
VI Cu2+, Co2+, Ni2+, Hg2+ Растворимые комплексные аммиакаты Избыток 25% раствора аммиака (NH3∙ H2O) Раствор [Cu(NH3)4]2+, [Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2+

Преимущества метода:

1. Метод прост, не требует дорогостоящих реактивов, легко осваивается.

2. Не требуется применения сероводорода.

3. Реализуется принцип систематического хода анализа.

Недостатки метода:

1. Нечеткость разделения катионов по группам из-за относительно высокой растворимости PbCl2 и CaSO4 в воде, различного отношения Sb (III) и Sb (V) к избытку NaOH, частичного растворения Cu(OH)2 в избытке NaOH.

2. Необходимость выполнения трудоемкой и длительной операции переведения сульфатов II группы в карбонаты.

3. Метод неприменим в присутствии ряда анионов, в том числе фосфат-иона. В этом случае либо проводят сложные операции удаления мешающих анионов, либо выполняют анализ по аммиачно-фосфатному методу.

В настоящем пособии применяется кислотно-основная классификация катионов.

К первой аналитической группе относят катионы лития Li+, натрия Na+, калия K+ и аммония NH4+ (иногда катион лития не включают в эту группу). Групповой реагент отсутствует.

Ко второй аналитической группе относят катионы серебра Ag+, ртути (I) Hg22+ и свинца Рb2+. Групповым реагентом на катионы второй аналитической группы является водный раствор хлороводородной кислоты (обычно с концентрацией 2 моль/л НCl); реже - растворы растворимых в воде хлоридов. Групповой реагент осаждает из водных растворов катионы второй аналитической группы в виде осадков малорастворимых в воде хлоридов серебра AgC1, ртути (I) Hg2C12 и свинца PbCl2. Хлорид свинца заметно растворим в воде, особенно - при нагревании. При действии группового реагента катионы свинца осаждаются из водного раствора не полностью - частично они остаются в растворе.

К третьей аналитической группе относят катионы кальция Са2+, стронция Sr2+ и бария Ва2+. Иногда к этой же группе относят и катионы свинца Рb2+. Групповым реагентом на катионы третьей группы является водный раствор серной кислоты (обычно с концентрацией 1 моль/л H2SO4); реже - растворы водорастворимых сульфатов. При действии группового реагента катионы третьей аналитической группы осаждаются в виде малорастворимых в воде сульфатов кальция CaSO4, стронция SrSO4 и бария BaSO4 (свинец осаждается в виде сульфата PbSO4).

Произведение растворимости сульфата кальция не слишком мало; при действии группового реагента катионы кальция не полностью осаждаются из водного раствора в форме осадка сульфата кальция - часть ионов Са2+ остается в растворе. Для более полного осаждения катионов кальция в форме сульфата кальция при действии группового реагента к анализируемому раствору прибавляют этанол, в присутствии которого растворимость сульфата кальция уменьшается.

Сульфаты кальция, стронция и бария практически нерастворимы в разбавленных кислотах, щелочах. Сульфат бария заметно растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием кислой соли Ba(HSO4)2. Сульфат кальция растворим в водном растворе сульфата аммония (NH4)2SO4 с образованием комплексного соединения (NH4)2[Ca(SO4)2], сульфаты стронция и бария - не растворяются.

Четвертая аналитическая группа включает катионы алюминия A13+, хрома Сr3+, цинка Zn2+, мышьяка As3+ и As5+, олова Sn2+ и Sn4+. Иногда сюда же относят и катионы сурьмы (III) Sb3+. Групповым реагентом является водный раствор гидроксида натрия NaOH (или калия КОН) в присутствии пероксида водорода Н2O2 (обычно - избыток 2 моль/л раствора NaOH в присутствии Н2O2); иногда - без пероксида водорода. При действии группового реагента катионы четвертой аналитической группы осаждаются из водного раствора в виде амфотерных гидроксидов, растворимых в избытке щелочи с образованием гидроксокомплексов. В присутствии пероксида водорода катионы Cr3+, As3+ и Sn2+ окисляются соответственно до хромат-ионов, арсенат-ионов и гексагидроксостаннат (IV) - ионов [Sn(OH)6]2-.

Осадки гидроксидов катионов четвертой аналитической группы не растворяются в водном аммиаке, за исключением гидроксида цинка Zn(OH)2, который растворяется в водном растворе аммиака с образованием аммиачного комплекса [Zn(NH3)4]2+.

При рассмотрении катионов четвертой аналитической группы мышьяк(III) и мышьяк(V) считают катионами As3+ и As5+ условно, так как в водных средах соответствующие соединения присутствуют обычно не в форме указанных катионов, а в форме анионов - арсенит-ионов AsO33- или AsO2- - анионов ортомышьяковистой H3ASO3 или метамышьяковистой HAsO2 кислот и арсенат-ионов AsO43-, - анионов мышьяковой кислоты H3AsO4. В концентрированных растворах хлороводородной кислоты существуют комплексные анионы [AsC14]- и [AsC16]-. Даже если исходное вещество и содержало формально мышьяк в виде катионов, например, AsC13, As2O3, As2O5 и т.д., то в водной среде оно гидролизуется с дальнейшим образованием анионной формы мышьяка (III) или мышьяка (I). В соответствии с выше изложенным при проведении анализа по кислотно-основному методу обычно используют аналитические реакции на арсенит или арсенат-анионы, а не на катионы мышьяка (III) или мышьяка (V).

К пятой аналитической группе относят катионы магния Mg2+, марганца Mn2+, железа Fe2+ и Fe3+, сурьмы Sb3+ и Sb5+, висмута (III) Bi3+. Групповым реагентом является водный раствор щелочи (обычно 2 моль/л раствор NaOH) или 25%-й водный раствор аммиака.

При действии группового реагента катионы пятой аналитической группы осаждаются из водного раствора в виде гидроксидов Mg(OH)2, Mn(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Sb(OH)3, SbO(OH)3, Bi(OH)3. Гидроксиды катионов пятой аналитической группы не растворяются в избытке группового реагента, в отличие от катионов четвертой аналитической группы. На воздухе гидроксиды марганца и железа (III) постепенно окисляются кислородом.

При действии группового реагента в присутствии пероксида водорода происходит окисление железа (II) до железа (III), марганца (II) - до марганца (IV), сурьмы (III) - до сурьмы (V).

К шестой аналитической группе относят катионы меди Cu2+, кадмия Cd2+, ртути Hg2+, кобальта Со2+ и никеля Ni2+. Групповым реагентом является 25%-й водный раствор аммиака. При действии группового реагента на водные растворы, содержащие катионы шестой аналитической группы, вначале выделяются осадки различного состава, которые затем растворяются в избытке группового реагента (осадки соединений кобальта и ртути растворяются в избытке водного аммиака только в присутствии катионов аммония NH4+).

Катионы Сu2+, Со2+ и Ni2+ осаждаются из растворов их хлоридов в виде основных хлоридов CuOHC1, CoOHC1 и NiOHC1, катионы кадмия - в форме гидроксида Cd(OH)2. При действии группового реагента на водные растворы хлорида ртути HgC12 или нитрата ртути (II) Hg(NO3)2 выделяются соответственно осадки HgNH2C1 и [OHg2NH2]NO3.

Осадки основных солей меди (II), никеля (II) и гидроксида кадмия растворяются в избытке группового реагента с образованием соответствующих аммиачных комплексов.

Осадки, выпавшие из растворов солей кобальта (II) и ртути (II) при действии группового реагента, растворяются в избытке аммиака в присутствии солей аммония также с образованием аммиачных комплексов. Аммиачный комплекс кобальта (II) грязно-желтого цвета окисляется на воздухе до аммиачного комплекса кобальта (III) вишнево-красного цвета.

Классификация катионов по аммиачно-фосфатнойсхеме основана на использовании различной растворимости фосфатов в воде, сильных и слабых кислотах, щелочах и растворе аммиака (табл.1.3).

Таблица 1.3



Дата добавления: 2020-11-18; просмотров: 451;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.