Лабораторна робота 10. Аналіз катіонів 6-ї групи

Послідовність операцій аналізу суміші катіонів 6-ї групи обумовлено такими факторами:

присутність катіону NH₄⁺ заважає виявленню катіону K⁺ усіма реактивами та катіону Na⁺ реактивом K[Sb(OH)₆];

реакції виявлення катіону NH₄⁺ дією лугів при нагріванні та реактивом Несслера є специфічними;

реакції виявлення катіону Na⁺ дією диоксиуранацетату є специфічною.

Зважаючи на це, сформулюємо особливості ходу аналізу.

Аналіз суміші катіонів 6-ї групи (нітратів, хлоридів або сульфатів):

1. Для аналізу слід одержати водний розчин суміші.

2. Визначте середовище у розчині об’єкту аналізу; для цього краплю розчину скляною паличкою нанесіть на смужку індикаторного паперу, порівняйте її колір із шкалою й визначте рН; слабкокисле середовище може бути обумовленим наявністю катіону NH₄⁺.

3. Виявлення катіону NH₄⁺.

Проба на присутність катіону NH₄⁺ дією лугу при нагріванні (дивись дослід 9.3.1).

Проба на присутність катіону NH₄⁺ дією реактиву Несслера (дивись дослід 9.3.2).

На основі цих проб вирішують, чи є катіон NH₄⁺ у пробі.

4. Вилучення катіону NH₄⁺, якщо він виявлений.

5-6 крапель розчину об’єкта вмістіть у порцеляновий тигель № 1 чашку, випарте й прожарте сухий залишок, поки «білий дим»не припинить виділятися (дивись дослід 9.3.3).

Перевірте повноту вилучення NH₄⁺, охолодивши тигель, перенісши декілька кристалів сухого залишку в пробірку, розчинивши їх у 1-2 краплях дистильованої води й 2-3 краплях реактиву Несслера; якщо утворюється червоно-бурий осад, то NH₄⁺ вилучений не повністю й сухий залишок додатково прожарте, повторивши потім описану пробу.

5. Виявлення катіону K⁺. Розчиніть сухий залишок, що здобутий після операції 4, у 3-4 краплях дистильованої води. Розчин має бути прозорим. Звичайно, якщо NH₄⁺ не виявлено, замість цього розчину у подальшому використайте частину розчину, здобутого після операції 1.

Краплю розчину перенесіть у пробірку й здійсніть пробу на присутність катіону К⁺ із гідротартратом натрію, NaНС₄Н₄О₆, або гексанітрокобальт (ІІІ) атом натрію, Na₃[Co(NO₂)₆] (дивись досліди 9.2.1 та 9.2.2), або мікрокристалоскопічну пробу з Na₂Рb[Cu(NO₂)₆] (дивись дослід 9.2.4).

На основі цих проб зробіть висновок про наявність або відсутність катіона К⁺.

6. Виявлення катіона Na⁺. Використовуючи інші краплі розчину, такого, як і у пробі 5, здійсніть мікрокристалоскопічну пробу на присутність катіона Na⁺ з диоксоуранацетатом, UO₂Ac₂ (дослід 9.1.2) або з кроконатом калію К₂С₅О₅ (дослід 9.1.1).

На основі цих проб робимо висновок про наявність або відсутність катіону Na⁺.

Аналіз катіонів 6-ї групи з суміші катіонів усіх груп. Аналіз починаємо з виявлення катіону NH₄⁺.

Щоб аналізові інших катіонів не заважали катіони 1-5 груп, останні можна відокремити, нейтралізувати розчин доданками НСl або NH₃, а потім додати розчин (NH₄)₂СО₃ до повноти осадження відповідних карбонатів або гідроксидів. Відокремте розчин, випарте й прожарте, щоб розкласти й вилучити сполуки амонію. Залишок розчиніть у воді та з розчину виявте Na⁺ та К⁺, як описано вище.

Зауважимо, що у сірководневій схемі систематичного аналізу катіонів повертатися до первинного розчину непотрібно, бо сторонні катіони вилучаються група за групою, поки в останній не залишиться Na⁺ та К⁺, до якого додається лише NH₄⁺ із групових реактивів.

Аніони

Для аніонів характерне велике різноманіття хімічних властивостей. Деякі з них здатні до окисно-відновних перетворень (табл. 12), так що в розчинах можуть бути несумісними, й розкладатися при підкисленні з утворенням газоподібних продуктів (CO₃^2‑, SO₃^2‑, S₂O₃^2‑, NO₂^‑), тощо. Це утруднює алґоритми підготовки проб (зокрема, розчинення твердих зразків) та систематичного аналізу. Тому велике значення мають попередні випробування на окисники, відновники, наявність нестійких продуктів. Окисно-відновні перетворення здебільшого полегшуються у кислому середовищі. Якщо вихідний розчин був лужним, уникаємо його підкислення, бо воно може істотно змінити аніонний склад. А такі сильні окисники, як MnO₄^‑, несумісні з відновниками навіть у лужному середовищі. Реаґенти для випробувань на окисно-відновні властивості аніонів (дивись нижче, досліди 11.1.3 та 11.1.4), наведено у табл. 12.

Таблиця 12

Окисно-відновні властивості аніонів

Якщо вихідним об’єктом для аналізу є тверда речовина, то перш за все її намагаються розчинити у воді. Якщо вона розчиняється повністю і розчин не є кислим, то його піддають аналізові під назвою «водяна витяжка» (ВВ). Від ВВ відмовляються, якщо розчинення не є повним або розчин є кислим. Тоді до речовини додають розчин Nа₂СО₃ й нагрівають, перемішуючи. Аніон СО₃^2‑ створює лужне середовище, а у мало розчинних солях об’єкт конкурує за катіони, утворюючи малорозчинні карбонати й вивільняючи аніони з цих солей. Утворений розчин піддають аналізові під назвою «содова витяжка» (СВ). Звичайно, деякі солі з дуже малим добутком розчинності (наприклад, PbS¯ або AgI¯) не обмінюються аніоном із розчином карбонату, тому їх аніон не представлено у СВ.

Ми застосовуємо аналіз аніонів за Добінсом, пристосований до практикуму І. У. Мартинченком та М. П. Комарем. Груповими реактивами, що осаджують солі відповідних аніонів, є ацетати кальцію, барію, кадмію та арґентуму (табл. 13). Додаючи їх, уводимо в систему іон ацетату. Отже, вміст останнього у системі слід виявляти в окремій порції об’єкта, до якої ще не додавали групових реагентів.

Таблиця 13

Класифікація аніонів за реакціями осадження

Лабораторна робота 11. Реакції аніонів

11.1. Попередні випробування

11.1.1. Визначення рН розчину.Оцінюючи рН, нанесімо краплю розчину на смужку універсального індикаторного паперу. Якщо рН > 7, то у розчині можлива присутність усіх аніонів, що ми вивчаємо. Якщо ж рН < 2, то у розчині відсутні аніони слабких летких кислот: СО₃^2‑, S^2‑, SО₃^2‑, S₂O₃^2‑.

11.1.2. Проба на присутність аніонів нестійких кислот.До 5-6 крапель розчину додайте 3-4 краплі розчину з c(H₂SO₄) = 1 моль/л й cпocтepiгайте, чи виділяються пухирці газу, якщо розчин обережно струснути. Якщо газ виділяється, то можлива присутність аніонів СО₃^2‑ чи SО₃^2‑. Якщо з'являється каламуть, можлива наявність іонів S₂О₃^2‑ або суміші іонів SО₃^2‑ та S^2‑ (дивись дослід 11.14.4).