Реакция с тиоцианатом аммония (калия).

NH4SCN образует с солями железа (III) тиоцианат железа кроваво- красного цвета. В зависимости от концентрации реагента могут образоваться комплексы различного состава [Fe(SCN)n]3-n , где n= 1-6. Поскольку реакция обратима, добавление избытка SCN¯ усиливает окраску. Комплексы железа хорошо экстрагируются изоамиловым спиртом или эфиром. Реакция имеет низкий предел обнаружения, высоко избирательна. Мешают анионы F¯, PO43¯, некоторые органические кислоты, дающие с Fe3+ растворимые бесцветные комплексы типа [FeF6]3-, [Fe(PO4)2]3-.

Выполнение реакции. В пробирку с 1-2 каплями хлорида железа (III) и 4-5 каплями раствора соляной кислоты по каплям добавлять раствор NH4SCN. Добавить несколько капель C5H11OH. Что наблюдается? Повторить тот же опыт в присутствии NaF. Сравнить результаты. Реакция с иодидом калия.

Поскольку катионы Fe3+ являются окислителями, при взаимодействии с KI происходит выделение свободного иода :

2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2

Органические растворители: бензол, хлороформ экстрагируют йод из водного слоя и окрашиваются в фиолетовый цвет.

Выполнение реакции. В пробирку с несколькими каплями FeCl3 добавить равный объём KI. Отметить происходящие изменения. Добавить 1мл бензола, хорошо встряхнуть. Что наблюдается? Обосновать направленность реакции.

ХАРАКТЕРНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Mn2+

 

Растворы солей Mn2+ имеют бледно-розовую окраску, разбавленные растворы - бесцветны. Характерными являются окислительно- восстановительные реакции, в которых происходит окисление Mn2+ до высших степеней окисления в зависимости от природы окислителя и рН раствора. Устойчивы соединения, в которых марганец проявляет степень окисления +2, +4, +7.

  1. Окисление Mn2+ до МnO4¯ кислой среде.

В качестве окислителей можно использовать (NH4)2S2O8, PbO2, NaBiO3. Окисление идёт по уравнениям:

2Mn2+ + 5PbO2 + 4H+ = 2MnO4¯ +5Pb2+ + 2H2O (а)

 

2Mn2+ + 5S2O82-+ 8 H2O=2MnO4¯ + 10 SO42- + 16H+ (б)

Обе реакции проводят в азотнокислой среде (рН<2), при умеренном нагревании, малой концентрации Mn2+. Анионы- восстановители Cl¯,Br¯,I¯ и другие, мешают, так как проводят восстановление образующегося MnO4¯, такое же действие может оказать избыток Mn2+.

2MnO4¯ + 10Cl¯ + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2 ↑+8 H2O

2MnO4¯ + 3Mn2+ + 7H2O = 5MnO(OH)2 ↓+ 4H+

 

Реакция (б) протекает в присутствии катализатора AgNO3:

 

2Ag+ + S2O82- = 2Ag2+ + 2SO42-

Mn2++ 5Ag2++ 4H2O= MnO4¯ + 5Ag+ + 8H+

Катализатор регенерируется и снова вступает в реакцию. В отсутствии Ag+ и избытке Mn2+ образуется бурый осадок MnO(OH)2.

Выполнение реакций.

а) Поместить в пробирку немного PbO2, добавить 1мл 6 N HNO3, нагреть. Через 1-2 минуты рассмотреть цвет раствора. Если окраска будет малиновая, PbO2 содержит следы марганца и для опыта непригодна. Если же окраски нет, добавить 2-3 капли исследуемого раствора Mn2+ , разбавленного в 10 раз, перемешать и снова нагреть. Что наблюдается?

б) В пробирку поместить немного (NH4)2S2O8, добавить 6-8 капель раствора HNO3, 2 капли AgNO3 и нагреть. В нагретую смесь внести палочку, смоченную разбавленным раствором Mn2+. Отметить наблюдаемые явления. Если выпадает MnO(OH)2, то повторить опыт, уменьшив концентрацию соли марганца.

Разобрать обе реакции методом полуреакций, объяснить их направленность.

  1. Окисление Mn2+ до MnO(OH)2 в щелочной среде.

 

H2O2, Cl2+ H2O, Br2+ H2O в щелочной среде окисляют Mn2+ до марганцоватистой кислоты, выпадающей в виде тёмно- бурого осадка:

 

Mn2+ + OH- + H2O2= MnO(OH)2 ↓+ H2O

MnO(OH)2 нерастворим в растворе серной кислоты. Если, кроме H2SO4 , прибавить еще 1-2 капли H2O2, то идёт растворение:

 

 


2MnO(OH)2 ↓+ 8H+ + 2 H2O2= 2Mn2++ 8 H2O + O2↑

Выполнение реакции. К нескольким каплям MnSO4 или Mn(NO3)2 добавить равные объёмы NaOH и H2O2. Слегка подогреть. Что наблюдается? Испытать действие растворов H2SO4 и H2O2. Разобрать переход электронов в окислительно- восстановительных реакциях, пользуясь методом полуреакций.

ХАРАКТЕРНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Mg2+

Растворы солей магния бесцветны.

  1. Реакция с гидрофосфатом натрия.

Na2HPO4 даёт с Mg2+ в присутствии аммиачного буфера белый кристаллический осадок двойного фосфата:

 

Mg2+ + HPO42- + NH3(р-р)= MgNH4PO4↓

Кристаллы имеют характерную форму (Основы аналитической химии, практическое руководство, стр. 24). При рН>9 могут выпасть осадки Mg(OH)2 и Mg3(PO4)2.

Выполнение реакции.

 

а) Смешать в пробирке 3-4 капли раствора соли Mg2+, 4-6 капель 2N HCl и 1-2 капли Na2HPO4. Затем по каплям прибавлять 10% раствор аммиака. Сначала аммиак расходуется на нейтрализацию H+ с образованием NH4+, затем начинается осаждение двойного фосфата. Из разбавленных растворов осадок выпадает не сразу. Способствует созданию центров кристаллизации трение стенок пробирки стеклянной палочкой.

 

б) Микрокристаллоскопическая реакция.

На предметное стекло помещают каплю раствора, содержащего Mg2+, рядом помещают каплю раствора реагента (смесь Na2HPO4 , NH4Cl и NH3). Стеклянной палочкой соединяют капли и рассматривают под микроскопом образовавшиеся кристаллы.

 

  1. Реакция с 8- оксихинолином.

C9H7ON образует с аммиачным раствором соли магния зеленовато- жёлтый кристаллический осадок, представляющий внутрикомплексную соль состава:

 
 

 

 


Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора соли магния добавить по равному объёму растворов NH3 и NH4Cl и 5% спиртового или аммиачного раствора реагента. Реакцию лучше проводить при нагревании во избежание выпадения в осадок самого спиртового раствора оксихинолина.

ХАРАКТЕРНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Bi3+

Висмут в соединениях проявляет степени окисления +3 и +5. Растворы солей висмута бесцветны.

  1. Гидролиз.

Соли висмута гидролизуются по уравнению:

 

Bi3+ + Cl- +2 H2O= Bi(OH)2Cl↓ + 2H+

Образующийся гидроксохлорид неустойчив и разлагается с образованием хлористого висмутила :

Bi(OH)2Cl = BiOCl↓ + H2O

Реакцию лучше проводить с BiCl3, так как растворимость BiOCl меньше, чем BiONO3. Мешают соли сурьмы. В отличие от SbOCl , оксохлорид висмута не растворяется в винной кислоте.

Выполнение реакции. К нескольким каплям хлорида висмута добавить 5-7 кратный избыток воды. Что наблюдается? Проверить рН раствора.

2.Реакция восстановления Bi3+ до металлического Bi0.

При действии Sn2+ в щелочной среде происходит взаимодействие по уравнению:

Sn2+ +4OH- = [Sn(OH)4]2-

2Bi3+ + 3[Sn(OH)4]2- + 2OH-= 2Bi0 + 3[Sn(OH)6]2-

и сопровождается образованием металлического висмута в виде черного осадка.

Мешают соли Hg2+ и Sb3+.

Выполнение реакции. К 2 каплям свежеприготовленного раствора SnCI2 прибавить 8-10 капель раствора NaOH до образования гидроксостаннит-иона, затем каплю Bi(NO3)3. Наблюдать выпадение осадка.

3.Реакция с иодидом калия.

КI образует с солями Bi3+ черный осадок иодида висмута, растворяющийся в избытке реагента с образованием тетраиодовисмутат- иона оранжевого цвета:

 

Bi3+ + 3Iֿ = BiI3 ↓

BiI3↓ + I- = [ BiI4 ] –

Выполнение реакции. К нескольким каплям раствора хлорида висмута добавлять по каплям раствор КI. Что происходит?

Реакция с тиомочевиной.

SC(NH2)2 при действии на азотнокислые растворы солей висмута образует комплексные ионы состава [Bi[SC(NH2)2] 3]3+ оранжевого цвета. Ионы Pb2+ и Cd2+ дают с тиомочевиной малорастворимые соединения, но обнаружению ионов висмута не мешают. Аналогично реагируют с тиомочевиной катионы сурьмы.

Выполнение реакции. В пробирку с несколькими каплями соли висмута поместить несколько кристалликов тиомочевины. Отметить происходящие изменения.