Дія роданистих солей NH4CNS або KCNS
До 1 мл FeCl3 долийте рівний об’єм NH4CNS. Спостерігайте утворення криваво-червоного розчину ферум (ІІІ) роданіду:
FeCl3 +3NH4 CNS → Fe (CNS) 3+3NH4Cl
РЕАКЦІЇ КАТІОНА Fe2+
Катіон Fe2+ безбарвний. Проте солі Fe2+ мають блідо-зелене забарвлення за рахунок часткового окиснення йонів Fe2+ до Fe3+ Для вивчення реакцій беріть розчин FeSO4
Дія їдких лугів
До 1 мл FeSO4 долийте 1,5мл NaOH або KOH. Спостерігайте утворення осаду Fe(OH)2 грязно-зеленого кольору. При відсутності повітря Fe(OH)2 білого кольору. Осад на очах змінює забарвлення, окиснюючись на повітрі і перетворюючись в осад червоно-бурого кольору Fe(OH)3.
FeSO4 +2NaOH → Fe (OH) 2 +Na2SO4
4Fe(OH)2 + 2H2O +O2 → 4Fe(OH)3↓
NH4OH осаджує Fe2+ не повністю, а при наявності солей амонію, які подавляють дисоціацію NH4OH, осад зовсім не утворюється, оскільки ДР Fe(OH)2 не досягається.
2. Дія калій гексаціаноферрата (III) K3[Fe(CN)6]
До 1 мл FeSO4 долийте 1,5мл K3[Fе(CN)6]. Спостерігайте утворення темно-синього осаду "турбуленової сині":
3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4
Переконайтесь, що осад не розчиняється в НCl, але розкладається їдкими лугами з утворенням Fe(OH)2 . Тому реакцію проводять в нейтральному або слабо кислому середовищі. Це сама важлива реакція Fe2+, яка використовується для його відкриття .
3. Окиснення Fe2+ до Fe3+
До 0,5 мл FeSO4 долийте рівний об’єм NaOH або KOH і кілька крапель 3% -ного H2O2 . Спостерігайте швидке перетворення грязно-зеленого осаду Fe(OH)2 в червоно-бурий осад Fe(OH)3 .
2FeSO4 + 4NaOH + H2O2 = Fe(OH)3 +2Na2SO4
Цю реакцією здійснюють в ході аналізу катіонів III групи при відділенні Fe2+ від катіонів Al3+ і Zn2+ .
РЕАКЦІЇ КАТІОНА Mn2+
Солі Mn2+ мають блідо-рожевий колір. Розбавлені розчини безбарвні. Для вивчення беріть розчин MnSO4.
Дія їдких лугів
До 1 мл MnSO4 долийте 1,5 мл NaOH або KOH. Спостерігайте утворення білого осаду Mn(OH)2, який швидко темніє через окиснення киснем повітря. Переконайтесь в розчинності осаду в НCl і нерозчинності в лугах. Напишіть рівняння реакції добування і розчинення осаду Mn(OH)2 в НCl .
Долийте до осаду Mn(OH)2 кілька крапель 3%-ного H2O2 . Спостерігайте швидке потемніння осаду в результаті утворення гідрату чотирьохвалентного марганцю – H2MnO3.
2. Окиснення Mn2+ до аніона MnO4 –
Катіон Mn2+ безбарвний, аніон MnO4– має малинове забарвлення. В якості окисника використовуйте диоксид свинцю PbO2 або сурику Pb3O4 . Окиснення ведіть в азотнокислому середовищі.
Виконуйте реакцію таким чином. Пробірку сполосніть невеликою кількостю розчині MnSO4 і вилийте, щоб на стінках залишились тільки сліди розчину. Потім налийте в пробірку PbO2 (або Pb3O4 ), долийте туди ж 2-3 мл HNO3 (1:1) і обережно весь час струшуючи вміст, нагрійте до кипіння. Дайте осаду відстоятись. Розчин над осадом повинен забарвитись в малиновий колір внаслідок утворення марганцевої кислоти HMnO4 .
Pb3O4 +4HNO3=PbO2 +2Pb(NO3)2 + 2H2O
2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 2PbSO4 +3Pb(NO3)2 +2H2O
РЕАКЦІЇ КАТІОНА Zn2+
Катіон Zn2+- безбарвний. Для вивчення беріть розчин ZnCl2 або ZnSO4
Дія їдких лугів
До 1мл розчину солі Zn2+ долийте 1,5 мл розчину лугу. Спостерігайте утворення білого аморфного осаду Zn(OH)2 . Розділіть осад на дві частини. Розчиніть одну частину в HCl, а другу – в надлишку лугу. Переконайтесь в амфотерних властивостях Zn(OH)2.
Zn2++2OH-=Zn (OH) 2
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2+2H2O
Zn (OH) 2 +2NaOH=Na2 ZnO2+2H2O або
Zn (OH) 2 +2NaOH=Na2[Zn(OH)4]
На відміну від алюмінатів, при дії на натрій цинкат Na2ZnO2 солей амонію, цинк гідроксид не випадає в осад, так як він розчинний в солях амонію. Цим користуються для відкриття Al3+.
Дія розчину аміаку NH4OH
До 0,5мл розчину солі Zn2+ долийте спочатку небагато NH4OH до утворення осаду Zn(OH)2, а потім надлишок до розчинення одержаного осаду. Розчинення йде з утворенням комплексних йонів [Zn(NH3)4]2+ або [Zn(NH3)6]2+
Zn(OH)2+6NH4OH=[Zn (NH3)6](OH)2+6H2O
Дія сірководню H2S
До 1 мл розчину солі Zn2+ долийте рівний об’єм CH3COONa і пропустіть через розчин газоподібний H2S. Газоподібний H2S можна замінити свіжо приготовленим, насиченим водним розчином H2S. Спостерігайте утворення білого пластівчастого осаду ZnS:
ZnCl2+H2S + 2CH3COONa = ZnS↓ + 2CH3COOH+2NaCl
CH3COONa необхідний для повного осадження ZnS, так як ZnS розчинний в сильних кислотах, які утворюються при осадженні ZnS із солей Zn2+
ZnCl2 + H2S = ZnS↓ + 2HCl
Утворена сильна кислота при взаємодії з CH3COONa витісняє слабку кислоту, в якій ZnS нерозчинний:
HCl + CH3COONa = NaCl+ CH3COOH
Контрольні питання
1. Дати визначення катіона. Навести приклади катіонів.
2. Що лежить в основі поділу катіонів на аналітичні групи?
3. Назвати катіони та групові реагенти кожної аналітичної групи.
4. Охарактеризувати катіони кожної аналітичної групи.
5. Охарактеризувати умови дії групових реактивів на катіони.
6. Написати формули і назвати солі, у складі яких є: а) катіони першої аналітичної групи; б) катіони другої аналітичної групи; в) катіони третьої аналітичної групи.