Систематический анализ катионов IV, V, VI групп
Анализ смеси начинают с предварительных наблюдений и испытаний.
Прежде всего обращают внимание на цвет раствора и определяют рН. По цвету раствора можно сделать вывод о наличии или отсутствии катионов Cr+3, Fe+3, Cu+2, Ni+2, Co+2.
Низкое значение рН раствора может быть обусловлено присутствием сильно гидролизующихся солей висмута, ртути, железа. Если величина рН заметно не изменяется после осторожной нейтрализации, то можно предположить, что могут присутствовать какие–либо из этих катионов. Если анализируемый раствор имеет щелочную реакцию, то могут присутствовать [Cu(NH3)4]2+, [Co(NH3)4]2+. Сурьма и олово в этом случае могут находиться в виде анионов соответствующих кислот.
Предварительные испытания
В отдельных порциях раствора обнаруживают ионы Fe2+, Fe3+.
Отделение катионов IV группы от катионов V и VI групп.
15 – 20 капель исследуемого раствора помещают в пробирку, добавляют несколько капель H2O2 для окисления ионов марганца(II) и ионов сурьмы(III), затем избыточное количество 2н. раствора гидроксида натрия (до щелочной реакции), нагревают в течение 3-5 минут и тщательно перемешивают стеклянной палочкой. Избыток пероксида водорода удаляют кипячением. Полученную смесь центрифугируют, получают осадок 1 и раствор 1.
Осадок 1 Раствор 1
Fe(OH)3, H2MnO3, Co(OH)3, Cd(OH)2, AlO2‾, ZnO2‾2, SnO3‾2, CrO4‾2 -
Ni(OH)2, Cu(OH)2, HgO, Bi(OH)3, ионы
SbO(OH)3, Mg(OH)2.
Отделение ионов Al+3 и Sn (IV) в виде гидроксидов
К раствору 1 добавляют небольшими порциями кристаллический NH4Cl и упаривают раствор до небольшого объема. Центрифугируют полученную смесь и получают осадок 2 и раствор 2.
Осадок 2 Раствор 2
Al(OH)3, Sn(OH)4 [Zn(NH3)4]2+, CrO4‾2
Обнаружение ионов алюминия и олова(IV)
Осадок 2 обрабатывают 2н. раствором HCl. Полученный раствор, содержащий ионы Al+3 и [SnCl6]‾2 делят на две части и в одной из них обнаруживают ионы алюминия, в другой – олова.
Обнаружение ионов алюминия
К 5-7 каплям испытуемого раствора добавляют 3-5 капель 2н. CH3COOH, и
5-7 капель алюминона. Смесь осторожно нагревают, перемешивают и добавляют раствор аммиака до щелочной реакции, а затем 4 капли 2н раствора карбоната аммония. Выпадает красный осадок или появляется красная окраска.
Алюминий можно обнаружить с помощью 8-оксихинолина (условия проведения реакции см. качественные реакции).
Обнаружение олова (IV)
Металлический магний и металлическое железо восстанавливают олово(IV) до Sn(II):
[SnCl6]‾2 + Mg = Sn2+ + 6Cl‾ + Mg2+ или
[SnCl6]‾2 + Fe = Sn2+ + 6Cl‾ + Fe2+
Реакции протекают в кислой среде. Образовавшиеся в результате восстановления ионы Sn2+ можно обнаружить по реакции восстановления Bi3+.
Обнаружение ионов Zn2+
Раствор 2 нагревают с концентрированным раствором Na2CO3 до полного удаления аммиака. Полученную смесь центрифугируют, получают осадок 3 и раствор 3.
Осадок 3 Раствор 3
Zn2(OH)2CO3 CrO4‾2
Осадок 3 обрабатывают 2н. раствором HCl, в полученном растворе открывают цинк реакцией с дитизоном или какой либо другой качественной
реакцией (условия проведения реакций см. качественные реакции на ионы цинка).
Обнаружение CrO4‾2
Желтая окраска раствора 3 указывает на присутствие CrO4‾2. Подтвердить это можно реакцией образования надхромовой кислоты: Добавляют к исследуемому раствору 6н. раствора серной кислоты до кислой реакции, затем несколько капель 3% -ного раствора пероксида водорода и эфира. Смесь осторожно встряхивают, синяя окраска слоя эфира подтверждает присутствие хрома.
Обнаружение и отделение ионов сурьмы(V)
Осадок 1 обрабатывают при слабом нагревании небольшим количеством 2н. раствора азотной кислоты в присутствии 3%-ного раствора пероксида водорода. Смесь центрифугируют, получают осадок 4 и раствор 4.
Осадок 4 Раствор 4
H2SbO3 Fe3+, Mn2+, Mg2+, Cu2+, Cd2+, Ni2+, Co2+, Hg2+, Bi3+
Осадок 4 обрабатывают сероводородной водой, вследствие образования Sb2S5, осадок окрашивается в оранжево-красный цвет.
Отделение катионов V группы от катионов IV группы
К раствору 4 добавляют при нагревании концентрированный раствор NH4OH, смесь центрифугируют, получают осадок 5 и раствор 5.
Осадок 5 Раствор5
Mg(OH)2, Bi(OH)3, Fe(OH)3,
Mn(OH)2, Fe(OH)2 Аммиакаты Ni2+, Co2+, Hg2+,Cu2+, Cd2+
Отделение и обнаружение ионов Mg2+
К осадку 5 добавляют 2н. раствор NH4Cl (для растворения гидроксида магния) и 3%-ный раствор H2O2 (для окисления ионов марганца), Полученную смесь центрифугируют, отделяют раствор 6 от осадка 6.
Осадок 6 Раствор 6
Bi(OH)3, Fe(OH)3, MnO(OH)2 Mg2+
В растворе 6 обнаруживают ионы магния гидрофосфатом натрия в присутствии аммиака и хлорида аммония.
Отделение и обнаружение ионов Mn(VII)
Осадок 6 обрабатывают 2н. раствором HNO3. Смесь центрифугируют, получают осадок 7 и раствор 7.
Осадок 7 Раствор 7
Mn(OH)4 Fe(NO3)3, Bi(NO3)3
Осадок 7 промывают дистиллированной водой и обрабатывают при нагревании 3н. раствором HNO3 и концентрированным раствором H2O2. К полученному раствору добавляют 1-2 крупинки висмутата натрия. В присутствии Mn(VII) раствор приобретает фиолетово-розовую окраску вследствие образования MnO4‾.
Обнаружение Bi3+
К раствору 7 добавляют 2н. раствора NH4OH до появления осадка BiOCl, затем добавляют несколько капель 2н. раствора HCl и кипятят. Затем смесь центрифугируют, получают осадок 8 и раствор 8.
Осадок 8 Раствор 8
BiOCl (не исследуется)
Осадок 8 обрабатывают раствором станнита натрия. Осадок чернеет вследствие образования металлического висмута.
Разрушение аммиакатов катионов VI группы
и отделение ионов Cu2+, Hg2+
К раствору 5 добавляют до кислой реакции 2н. раствор H2SO4, затем при нагревании добавляют концентрированный раствор Na2S2O3. Полученную смесь центрифугируют.
Осадок 9 Раствор 9
Cu2S, HgS, S NiSO4, CdSO4, CoSO4
Отделение и обнаружение ионов Cu2+
Осадок 9 обрабатывают при нагревании 2н. раствором HNO3, смесь центрифугируют, получают осадок 10 и раствор 10.
Осадок 10 Раствор 10
HgS (не исследуется) Cu2+
В растворе 10 открывают ионы Cu2+ реакцией с раствором аммиака по синему окрашиванию раствора вследствие образования [Cu(NH3)4]2+.
Обнаружение ионов Co2+, Ni2+, Cd2+
Раствор 9 делят на три части. В одной из них открывают кобальт реакцией с NH4SCN или KSCN. Во второй аликвоте открывают никель реакцией с диметилглиоксимом, а в третьей – при рН = 0,5 осаждают желтый осадок CdS сероводородом.