Обнаружение катионов алюминия

Катион Al3+ вызывает неврологическое заболевание и энцефалопатию (некоторые авторы связывают болезнь Альцгеймера именно с избытком Al3+ в мозгу). Отравление алюминием может вызвать и специфические костные заболевания.

Главными источниками загрязнения окружающей среды алюминием являются кабельное производство, сточные воды алюминиевого производства, алюминийсодержащие лекарственные препараты. Водопроводная вода содержит либо природный алюминий, либо попавший в результате использования его солей, например, Al2(SO4)3 в качестве коагулянта в процессе водоочистки.

Катионы алюминия можно обнаружить следующими реакциями:

1. Реакция с водным раствором NH3 × H2O.

Al3+ - ионы с растворами NH3 × H2O образуют малорастворимый гидроксид алюминия Al(OH)3 белого цвета, растворимый в избытке едких щелочей:

Al3+ + 3OH- ® Al(OH)3 ¯;

Al(OH)3 + OH- ® [Al(OH)4]- ® AlO2- + 2 H2O

или

Al(OH)3 + 3 OH- ® [Al(OH)6]3- ® AlO33- + 3 H2O.

Гидроксид алюминия, согласно указанным уравнениям реакции, ведет себя в отношении щелочей как кислота. Поэтому взаимодействие Al(OH)3 со щелочами может быть представлено также в следующем виде:

H3AlO3 + 3 OH- ® 3 H2O + AlO33-.

Na3AlO3 ­­+ 3 NH4Cl ® Al(OH)3 + 3 Na+ ­­+ 3 NH3 + 3 Cl-.

 

2. Реакция с ализарином или его производными.

Ализарин и некоторые его производные образуют в аммиачной среде с катионом Al3+ труднорастворимое соединение ярко-красного цвета, называемое алюминиевым лаком.

Так, Al(OH)3 с ализарином S (с натриевой солью 1,2-диоксиантрахинон-3-сульфокислоты) образует внутрикомплексную соль красного цвета, нерастворимую в уксусной кислоте.

Ионы Bi3+, Fe3+, Cu2+ мешают этой реакции, так как тоже образуют окрашенные осадки.

3. Реакция с алюминоном.

В этом случае образуется комплексное соединение алюминия с алюминоном, окрашенное в кислых средах в красный цвет.

 

Обнаружение катионов меди

Медь является необходимым кофактором для нескольких ферментов, катализирующих разнообразные окислительно-восста­новительные реакции. Дефицит ее приводит канемии, плохому состоянию костной и соединительной тканей, а также к потере пигментации волос. Возможно, что прием Zn2+, например, в пи­люлях, может вызывать медный дефицит.

Медь в обоих валентных состояниях, Cu(I) и Сu(II), хорошо связывает сульфгидрильную группу в глутатионе и серосодержащих белках. Сu (II) окисляет незащищенную сульфгидрильную группу до дисульфидной, сама восстанавливаясь до Cu(I), поэто­му организм должен связать Си (II) прежде, чем состоится окисление сульфгидрильной группы.

Значительное количество меди, попавшей в желудочно-кишечный тракт, раздражает нервные окончания в желудке и кишечнике и вызывает рвоту. А хронический избыток меди ведет к остановке роста, гемолизу и низкому содержанию гемоглобина, а также к нарушению тканей в печени, почках, мозге. Отмечается недостаток церулоплазмина у большинства пациентов, страдающих болезнью Вильсона, – врожденным дефектом метаболизма. Такие пациенты обнаруживают в печени наряду с ее дисфункцией повышенные уровни меди.

Главными источниками загрязнения окружающей среды медью являются кабельное производство, электроника, гальваническое производство.

Обнаружение катионов меди можно провести с помощью следующих реакций:

1. Реакция с водным раствором аммиака NH4OH.

Катионы меди Cu2+ в избытке раствора аммиака переходят в комплексный ион [Cu(NH3)4]2+ лазурно-синего цвета. Особенно интенсивная окраска с нитратом меди. Если избыток NH4OH прилить к сульфату меди, то окраска аммиаката меди получится бледной, но при добавлении HNO3 она усиливается.

2. Реакция с роданидом калия или аммония.

С роданидом калия или аммония катионы Сu2+ образуют черный осадок роданида двухвалентной меди Cu(CNS)2, который с течением времени постепенно белеет вследствие разложения его на родан (CNS)2 и роданид одновалентной меди CuCNS. Осадок роданидов меди Cu(CNS)2 и CuCNS в избытке KCNS нерастворим. Другие катионы шестой группы не мешают открытию Сu2+ этой реакцией, т.к. катионы кадмия и кобальта осадка при этом не образуют, а осадки роданидов никеля и ртути в избытке реактива легко растворяются.

Предельная открываемая концентрация катионов Сu2+ этой реакцией меньше 1 мг/л.

 

3. Реакция с иодидом калия.

Йодид калия восстанавливает ионы двухвалентной меди с образованием осадка йодида одновалентной меди Cu2J2 (белого цвета), который выделяющимся при этом свободным йодом окрашивается в бурый цвет:

CuSO4 + 2 KJ = CuJ2 ↓ + K2SO4;

и далее

2 CuJ2 = Cu2J2 ↓ + J2.

 

4. Восстановление Сu2+ до металлической меди.

Если раствор, содержащий катионы меди, подкислить серной кислотой и поместить в него алюминиевую, цинковую или железную пластинку, через некотороевремя пластинка покроется красноватым налетом металлической меди: Cu2+ +Zn = Сu ↓ + Zn2+.

5. Реакция с гексаноцианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6].

Cu2+ – ионы с гексацианоферратом (II) калия образуют темно-красный осадок Cu2[Fe(CN)6].

6. Реакция с тиосульфатом натрия.

Сu2+ - ионы с тиосульфатом натрия в кислой среде при нагревании образуют черный осадок Cu2S:

2 Cu2+ + 3 S2O32- + Н2O ® Cu2S ↓ + S4O62- + SO42- + 2 H+;

Cu2+ + e- ® Cu1+;

2 S2O32- → S4O62- + 2e-.

10-15 капель исследуемого раствора помещают в пробирку, прибавляют 2н. раствор серной кислоты до явно кислой реакции (рН = 2) и 2-3 кристаллика тиосульфата натрия, полученную смесь нагревают почти до кипения. В случае присутствия Cu2+-ионов образуется черный осадок. Проведению реакции мешают Hg2+-ионы.