Аналитические реакции катионов IV группы




6.1 Аналитические реакции катионов магния Mg2+

 

1. Катионы Mg2+ при взаимодействии с растворами щелочей и водным раствором аммиака образуют белый аморфный осадок гидроксида магния Mg(OH)2:

 

Mg2+ + 2 ОН- ® Mg(OH)2¯; (6.1)

белый осадок

 

Mg2+ + 2 NH4OH ® Mg(OH)2¯ + 2 NH4+.

 

Осадок гидроксида магния не растворяется в избытке щелочи, но хорошо растворяется в кислотах:

 

Mg(OH)2¯ + 2 H+ ® Mg2+ + 2 Н2О. (6.2)

 

2. Катионы Mg2+ при взаимодействии с гидрофосфтом натрия образуют белый кристаллический осадок двойной соли NH4MgPO4. Реакция протекает в присутствии аммиака или солей аммония:

 

Mg2+ + HPO42- + NH3 ® NH4MgPO4¯. (6.3)

белый осадок

 

При проведении данной реакции в отсутствии катионов аммония или раствора аммиака выпадает белый аморфный осадок гидрофосфата магния MgНPO4:

 

Mg2+ + HPO42- ® MgНPO4¯. (6.4)

белый осадок

 

Осадки фосфатов магния, полученные в предыдущих реакциях (6.3) и (6.4), растворяются в минеральных кислотах (HCl, HNO3) и в уксусной кислоте:

 

NH4MgPO4¯ + 3 HCl ® H3PO4 + MgCl2 + NH4Cl; (6.5)

 

MgНPO4¯ + 2 CH3COOH ® H3PO4 + Mg(CH3COO)2. (6.6)

 

Данную реакцию (6.3) можно провести как микрокристаллоскопическую. Для этого на предметное стекло наносят растворы солей MgCl2, NH4Cl, Na2HPO4. Смесь упаривают на водяной бане или над электроплиткой. При этом на стекле образуются кристаллы шестилучевых звезд (из концентрированных растворов) или кристаллы в виде призм (из разбавленных растворов). Кристаллы (рис. 6.1) рассматривают под микроскопом.

Рис.6.1. Кристаллы двойной соли NH4MgPO4 под микроскопом: 1- кристаллы, полученный из концентрированных растворов; 2- кристаллы из разбавленных растворов.

 

3. Капельная реакция Н.А.Тананаева.

На фильтровальную бумагу наносят каплю раствора фенолфталеина, каплю нейтрального раствора исследуемого вещества и каплю водного раствора аммиака. При смешении растворов на бумаге появляется малиновое пятно, обусловленное изменением окраски индикатора вследствие наличия раствора аммиака и соединения Mg(OH)2. При высушивании пятна аммиак испаряется, и малиновая окраска исчезает. Если высохшее пятно смочить дистиллированной водой, то окраска появляется вновь, поскольку гидроксид магния Mg(OH)2, диссоциируя в небольшой степени, отдает в раствор группы ОН-, придающие индикатору фенолфталеину малиновую окраску.

6.2 Аналитические реакции катионов марганца Mn2+

 

Аквакомплексы марганца (II) [Mn(H2O)6]2+ окрашены в бледно-розовый цвет, поэтому водные растворы солей Mn2+ при достаточно больших концентрациях имеют бледно-розовую окраску. Сильно разбавленные растворы солей марганца (II) практически бесцветны.

1. При взаимодействии солей марганца (II) с растворами щелочей или аммиака выпадает белый осадок Mn(OH)2:

 

Mn2+ + 2 ОН- ® Mn(OH)2¯. (6.7)

белый осадок

 

При долгом нахождении осадка на воздухе он меняет окраску – становится бурым вследствие частичного перехода в черно-коричневый оксогидроксид марганца (IV):

 

2 Mn(OH)2¯ + О2 ® 2 MnO(OH)2¯. (6.8)

черно-коричнев. ос.

 

Оксогидроксид марганца (IV) – неустойчивое соединение, поэтому он переходит в оксид марганца (IV):

MnO(OH)2¯ ® MnO2 + H2O. (6.9)

 

Одновременное действие щелочей и пероксида водорода Н2О2 на растворы солей марганца (II) приводит к образованию черно-коричневого оксогидроксида марганца (IV), распадающегося затем на оксид марганца (IV) и воду:

 

Mn2+ + 2 OH- + Н2О2 ® MnO(OH)2¯ + H2O;

 

MnO(OH)2¯ ® MnO2 + H2O.

 

Осадок Mn(OH)2 растворяется в сильных кислотах и в насыщенном растворе хлорида аммония:

 

Mn(OH)2¯ + 2 Н+ ® Mn2+ + 2 H2O; (6.10)

 

Mn(OH)2¯ + 2 NH4Cl ® Mn2+ + 2 NH4OH + 2 Cl-. (6.11)

 

К свежевыпавшему осадку Mn(OH)2 прибавляют по 3-4 капли растворов NaOH и Н2О2. Белый осадок гидроксида марганца переходит в черно-коричневый MnO(OH)2 а затем MnO2.

2. Гидрофосфат натрия образует с солями марганца (II) осадок гидрофосфата белого цвета:

 

Mn2+ + HPO42- ® MnHPO4¯. (6.12)

белый осадок

 

3. Катионы Mn2+ с анионами сульфида S2- образуют осадок сульфида марганца MnS розового цвета:

 

Mn2+ + S2- ® MnS¯. (6.13)

розовый ос.

 

4. Реакция Н.А.Тананаева.

На фильтровальную бумагу наносят каплю исследуемого раствора, затем каплю аммиаката серебра [Ag(NH3)2]OH. В присутствии катионов марганца (II) появляется черно-бурое пятно, представляющее смесь металлического серебра и оксогидроксида марганца:

 

Мn2+ + 2 [Ag(NH3)2]+ + 2 OH- + 3 H2O ® MnO(OH)2¯ + 2 Ag¯ +

 

+ 2 NH4+ + 2 NH4OH. (6.14)

6.3 Аналитические реакции катионов железа Fe2+

 

Катионы Fe2+ в водных растворах существуют в виде аквакомплексов [Fe(H2O)6]2+ и практически бесцветны, поэтому растворы солей железа (II) обычно не имеют окраски.

1. Катионы Fe2+ при взаимодействии со щелочами и раствором аммиака образуют белый (иногда бледно-зеленый) осадок гидроксида железа (II):

 

Fe2+ + 2 OH- ® Fe(OH)2¯. (6.15)

белый ос.

 

Гидроксид Fe(OH)2 растворяется в кислотах, в насыщенном растворе хлорида аммония, но не растворяется в щелочах. При длительном стоянии на воздухе осадок постепенно темнеет вследствие протекания реакции окисления железа (II) до железа (III):

 

4 Fe(OH)2¯ + O2 + 2 H2O ® 4 Fe(OH)3¯. (6.16)

красно-бурый ос.

 

При совместном действии щелочей и пероксида водорода на растворы солей железа (II) сразу образуется красно-бурый осадок гидроксида железа (III):

 

2 Fe2+ + 4 OH- + H2O2 ® 2 Fe(OH)3¯. (6.17)

красно-бурый ос.

2. При взаимодействии солей железа (II) с гидрофосфатом натрия образуется зеленый осадок гидрофосфата железа (II):

 

Fe2+ + HPO42- ® FeHPO4¯. (6.18)

зеленый ос.

 

3. Катионы железа (II) реагируют с гексацианоферратом (III) калия K3[Fe(CN)6] в кислой среде с образованием темно-синего осадка "турнбулева синь", содержащего переменное число молекул воды в своем составе:

 

3 Fe2+ + 2 [Fe(CN)6]3- + x H2O ® Fe3[Fe(CN)6]2 ∙ x H2O¯. (6.19)

"турнбулева синь"

 

Осадок не растворяется в кислотах, но разлагается в щелочной среде.

4. Катионы железа (II) образуют с анионами сульфида в нейтральной или аммиачной среде черный осадок сульфида железа (II):

 

Fe2+ + S2- ® FeS¯. (6.20)

черный ос.

 

Осадок растворяется в разбавленных минеральных кислотах (HCl, H2SO4, HNO3) и в уксусной кислоте.

5. Реакция с диметилглиоксимом (реакция Чугаева):

Реакцию проводят на фильтровальной бумаге капельным методом. Образуется розово-красное пятно бисдиметилглиоксимата железа (II). Проведению данной реакции мешают другие катионы (особенно Ni2+).

 

6.4 Аналитические реакции катионов железа Fe3+

 

Аквакомплексы катионов железа (III) в водных растворах окрашены в яркий желтый или желто-бурый цвет. Они имеют состав [Fe(H2O)6]3+ и частично подвергаются гидролизу: [Fe(OH)n(H2O)6−n]3−n.

1. Катионы Fe3+ при взаимодействии со щелочами и аммиаком образуют красно-бурый осадок гидроксида железа (III):

 

Fe3+ + 3 OH → Fe(OH)3↓. (6.22)

красно-бурый ос.

 

Осадок растворим в разбавленных кислотах, не растворяется в насыщенном растворе NH4Cl (в отличие от гидроксида железа (II)), не растворяется в щелочах.

2. При взаимодействии катионов Fe3+ с гидрофосфатом натрия выпадает осадок фосфата железа (III) желтого цвета:

 

Fe3+ + 2 HPO42− → FePO4↓ + H2PO4. (6.23)

желтый ос.

 

3. Катионы Fe3+ в кислой среде реагируют с гексацианоферратом (II) калия с образованием темно-синего осадка “берлинская лазурь”. Состав осадка Fe4[Fe(CN)6]3 · x H2O.

 

4 Fe3+ + 3 [Fe(CN)6]4− → Fe4[Fe(CN)6]3↓. (6.24)

“берлинская лазурь”

 

Проведению данной реакции мешают окислители и восстановители. Осадок устойчив в кислой среде. Как и в случае “турнбулевой сини”, данный осадок не растворяется в кислотах, но разлагается при действии щелочей:

 

Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12 OH → 4 Fe(OH)3↓ + 3 [Fe(CN)6]4−. (6.25)

 

4. Растворы солей железа (III) взаимодействуют с ионами тиоцианата (или роданида) в кислой среде с образованием комплекса железа (III) кроваво-красного цвета:

 

Fe3+ + 3 NCS → Fe(NCS)3. (6.26)

кроваво-красн. р-р

 

В зависимости от соотношения реагентов комплекс может иметь различный состав:

 

[Fe(H2O)6]3+ + n NCS → [Fe(NCS)n(H2O)6−n]3−n + n H2O;

n = 1, 2…, 6.

 

Проведению данной реакции мешают окислители, восстановители (F, I, PO43−). Катионы железа Fe2+ не мешают проведению реакции.

5. Катионы Fe3+ при взаимодействии с анионами сульфида S2− в нейтральных или аммиачных растворах образуют черный осадок сульфида железа (III):

 

2 Fe3+ + 3 S2− → Fe2S3. (6.27)

черный ос.

 

В таблице 6.1 представлены некоторые аналитические реакции катионов IV группы и свойства продуктов реакций.

Таблица 6.1

Продукты некоторых аналитических реакций катионов IV группы

 

Реагенты Продукты аналитических реакций катионов
Mg2+ Mn2+ Fe2+ Fe3+
NaOH, KOH, NH4OH Белый осадок Mg(OH)2. Белый осадок Mn(OH)2. Белый осадок Fe(OH)2. Красно-бурый осадок Fe(OH)3.
NaOH (избыток) + H2O2 Белый осадок Mg(OH)2. Темно-коричневый осадок MnO(OH)2. Красно-бурый осадок Fe(OH)3. Красно-бурый осадок Fe(OH)3.
Na2CO3 Белый осадок (MgOH)2CO3. Белый осадок (MnOH)2CO3. Белый осадок FeCO3. Красно-бурый осадок FeOHCO3.
Na2HPO4 Белый осадок MgHPO4, Mg3(PO4)2. В присутствии аммиака – белый осадок NH4MgPO4. Белый осадок MnHPO4, Mn3(PO4)2. Зеленый осадок FeHPO4, Fe3(PO4)2. Желтый осадок FePO4.
(NH4)2S, Na2S Белый осадок Mg(OH)2; из конц. растворов. Осадок телесного цвета MnS. Черный осадок FeS. Черный осадок F2S3 или FeS + S.
K3[Fe(CN)6]   -   - Синий осадок Fe3[Fe(CN)6]2; "турнбулева синь".   -
K4[Fe(CN)6]   -   -   - Темно-синий осадок Fe4[Fe(CN)6]3; "берлинская лазурь".
KNCS - - - Кроваво-красн. р-р Fe(NCS)3.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: