К шестой аналитической группе катионов относятся ионы Cu2+,Hg2+и Cd2+. В воде растворяются нитраты, нитриты, хлориды, сульфаты и ацетаты. Растворы солей меди (2) окрашены в голубой цвет, растворы солей ртути (2) и кадмия (2) – бесцветны.В водных растворах соли катионов подвергаются гидролизу. Катионы меди и ртути имеют степень окисления +1 и +2,поэтому они участвуют в окислительно-восстановительных процессах.Биологическая роль катионов шестой группы очень велика.
Кадмий: Влияет на активность некоторых ферментов и гормонов. Соединения кадмия обладают высокой токсичностью. Наиболее распространенным является оксид кадмия (CdO). В Японии широко распространено костное заболевание «итай-итай» - результат загрязнения кадмием воды на рисовых полях при обработке фунгицидами. В виду высокой токсичности соединения кадмия в медицине не применяются.
Медь: В организме взрослого человека содержится около 100 мг меди. Ионы меди по сравнению с ионами других металлов активно реагируют с белками, поэтому медь образует с биологически активными веществами наиболее устойчивые комплексы (клешневидные или хелатные). Главная функция меди у высших организмов – каталитическая. Из соединений меди в медицине находит применение сульфат меди CuSO4 х 5H2O.
Реакции обнаружения катиона меди Сu 2+.
1. Едкие щелочи осаждают из водных растворов солей меди (2) голубой осадок Cu(OH)2, который при нагревании теряет воду и переходит в CuO черного цвета.
Cu2+ + 2OH - = Cu(OH)2 Cu(OH)2 CuO + H2O
2. Гексацианоферрат (2) калия выделяет из растворов двухвалентной меди красно-бурый осадок феррата меди Сu2[Fe(CN)6]
2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] = Сu2[Fe(CN)6] + 2K2SO4
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- = Сu2[Fe(CN)6]
Осадок не растворим в разбавленных кислотах, но растворяется в NH4OH.
|
|
3. Йодид калия образует белый осадок йодида меди (1)
2CuSO4 + 4 KI = CuI + I2 + 2 K2SO4
2Cu2+ + 4 I- = 2CuI + I2
4. Сульфид натрия Na2S осаждает из водных растворов ионы меди Cu2+ в виде черного осадка сульфида меди
Cu2++ S2- = СuS
5. Тиосульфат натрия Na2S2O3. При добавлении к подкисленному раствору соли меди (2) эквивалентного количества тиосульфата натрия образуется осадок СuS черного цвета
Cu2++ S2O32- = CuS2O3
CuS2O3 + Н2О = СuS + H2SO4
При избытке реагента в кислой среде осаждается осадок темно-бурого цвета.
6. Окрашивание пламени. Бесцветное пламя газовой горелки соли меди (2) окрашиваю в зеленый цвет.
Реакции обнаружения катиона меди Cd2+
1. Едкие щелочи образуют с ионами кадмия Cd2+белый осадок гидроксида кадмия Cd(OH)2
Cd2+ + 2OH- = Cd(OH)2
Осадок не растворяется в избытке щелочей, но растворяется в кислотах и в растворе аммиака
2 .Сульфид натрия образуетсульфид кадмия желтого или оранжевого цвета
Cd2+ + S2+ = Cd S
Осадок не растворяется в кислотах.
Реакции обнаружения катиона ртути Hg2+
1. Гидроксиды щелочных металлов осаждают из водных растворов солей ртути (2) желтый осадок HgO
Hg(OH)2 = HgO + H2O
2.Йодид калия КI с солями ртути (2) образует красный осадок йодида ртути (2).
Анализ смеси катионов 4,5,6 аналитических групп.
Цель работы: Овладения навыками выполнения качественных реакций на катионы 4,5,6 аналитических групп, проведения анализа смеси катионов.
Ход работы:
1.Изучить теоретический материал.
2.Ознакомиться с инструкцией по охране труда.
3.Изучить инструкцию по выполнению практической работы.
4.Вывод.
Инструкция по выполнению практической работы:
|
|
1.Оформить таблицу практической работы:
| Операция | Исследуемое вещество | Реактив | Наблюдаемое изменение | Уравнение реакции | Приме чание |
2. Проведение испытаний:
2.1. Обнаружение катионов AI3+
К раствору, содержащему хромат- ионы,тетрагидроксицинкат-ионы [Zn(OH)4]2- и гексагидроксоалюминат-ионы [AI(OH)6]3- добавляют при помешивании кристаллический хлорид аммония до появления запаха аммиака и нагревают. Появляется белый кристаллический осадок AI(OH)3. Для подтверждения присутствия АI3+ осадок AI(OH)3 отделяют от раствора путем центрифугирования, промывают раствором аммиака и растворяют в хлороводородной кислоте 1: 3. Несколько капель полученного раствора наносят на фильтровальную бумагу,держат над парами аммиака и добавляют раствор ализарина по каплям. Присутствие ярко- красного цвета указывает на присутствие ионов AI 3+.
2.2. Обнаружение катионов Zn2+.
Раствор после удаления гидроксида алюминия подкисляют уксусной кислотой и добавляют сульфид натрия или сульфид аммония. Выпадает белый осадок ZnS.
3. Предварительное обнаружение катионов Fe2,+ Fe3,+
Обнаружению катионов Fe2+, Fe3,+ не мешают ионы марганца и ионы магния.
Обнаружение катиона Fe2+ проводят с помощью реагента гексацианоферрата (3) калия K3[Fe(CN)6]. Выпадение осадка темно-синего цвета указывает на присутствие в растворе ионов железа Fe2+
Катионы железа Fe3,+ обнаруживают с помощью роданида калия KSCN в подкисленном растворе.
3.1. Осаждение катионов пятой группы.
К исследуемому раствору добавляют раствор гидроксида натрия до полного выпадения осадка,приливают несколько капель пероксида водорода. перемешивают и нагревают на водяной бане. Осадок от раствора отделяют на водяной бане путем центрифугирования и промывают горячей водой. Осадок содержит Fe(OH)3, Mg(OH)2, MnO(OH)2.
|
|
3.2. Отделение и определение катионов магния.
К осадку добавляют раствор хлорида аммония и перемешивают стеклянной палочкой. Гидроксид магния переходит в раствор. Осадок отделят центрифугированием и в прозрачном центрифугате определяют ионы магния с помощью раствора гидрофосфата натрия. Выпадение белого кристаллического осадка свидетельствует о присутствии ионов магния.
4. Анализ смеси катионов шестой аналитической группы.
К 1 мл смеси растворов солей, содержащих катионы шестой группы, добавляют концентрированный раствор аммиака до щелочной реакции и несколько капель раствора хлорида аммония. Смесь тщательно перемешивают. Все катионы находятся в растворе в в виде комплексных солей.
4.1.Обнаружение катионов Cu2+. Синий цвет раствора указывает на присутствие катионов меди Cu2+, которые образуют комплексные катионы [ Cu[NH3]4]2+
Вывод о проделанной работе:
Задания для самостоятельной работы учащихся
по теме: «Проведение реакций обнаружения шестой аналитической группы. Анализ смеси катионов 4,5,6 аналитических групп».
1.Какие катионы относятся к шестой аналитической группе. Что является групповым реагентом.
2.Напишите уравнения реакций взаимодействия солей катионов Cu2+, Hg2+, Cd2+ с раствором аммиака.
3.Напишите уравнения реакций,с помощью которых можно разделить сульфиды ртути (2) и меди (2) друг от друга.
4.Как можно обнаружить ионы Hg2+ в отсутствии ионов Cu2+, Cd2+
5.Какие катионы шестой группы участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, напишите уравнения соответствующих реакций.
6. Закончить уравнения реакций:
А) CuSO4 + K4[Fe(CN)6] =.........................................................................................................
Б) CuSO4 + 4 KI=.....................................................................................................................
В) CuS2O3 + Н2О=................................................................................................................
Г) Hg(OH)2 =............................................................................................................................
ПЕРВИЧНЫЙ КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ:
Вариант 1.
1.Напишите уравнение реакции взаимодействия солей меди с раствором аммиака
2.Как осадить ионы меди и ртути в виде сульфидов
3.Как открыть ионы ртути в отсутствие ионов меди?
4. Закончить реакции:
HgCI2 + SnCI2 =?
Вариант 2.
1.Как происходит взаимодействие солей ртути с иодидом калия
2.Напишите уравнение взаимодействия солей меди с иодидом калия
3.Какие катионы относятся к шестой аналитической группе
4. Закончить реакции:
CuSO4 + КОН =?