Приведите схему анализа смеси катионов: Zn2+ , Cr3+ , Fe2+ , Sb3+ , Ni2+ , Cd2+ . Напишите уравнения реакций обнаружения. (Решение → 36359)

Заказ №38767

Приведите схему анализа смеси катионов: Zn2+ , Cr3+ , Fe2+ , Sb3+ , Ni2+ , Cd2+ . Напишите уравнения реакций обнаружения. Укажите условия выполнения реакций, аналитический эффект. Отметьте специфические и фармакопейные реакции. Описание анализа смеси катионов должно содержать следующие этапы анализа: 1. Предварительные испытания. 2. Дробное обнаружение. 3. Систематический анализ (в виде схемы).

Ответ:

Внешнее описание: раствор окрашен, так как содержит окрашенные катионы - Cr3+, Fe2+, Ni2+ . При добавлении к раствору смеси катионов раствора хлороводородной и серной кислот не происходит образование осадков, следовательно, в растворе отсутствуют катионы II и III аналитических групп. При добавлении раствора гидроксида натрия и концентрированного раствора гидроксида аммония происходит выпадение осадков, что свидетельствует о наличии катионов IVVI аналитических групп. а) предварительные испытания. В отдельных не больших порциях анализируемого раствора (объемом примерно по 0,3-0,5 мл) определяют наличие катионов IV-VI аналитических групп действием групповых реагентов. Обычно открывают также и некоторые индивидуальные катионы – железа Fe2+ , хрома (III) Cr3+, меди Cu2+ . Определив наличие катионов различных групп, преступают к разделению их с помощью групповых реагентов. б) предварительное открытие некоторых катионов четвертой, пятой и шестой аналитических групп. Перед продолжением проведения дальнейшего систематического анализа можно предварительно открыть (хотя это делается не всегда) некоторые катионы в отдельных небольших порциях этого или исходного раствора, например, катионы железа (II) Fe2+, железа (III) Fe3+ , хрома (III) Cr3+, меди (II) Cu2+, мышьяка (V), сурьмы, марганца (II) Mn2+ , кобальта (II) Co2+, никеля (II) Ni2+, ртути (II) Hg2+, висмута (III). Открытие катионов железа. Катионы железа (II) Fe2+ открывают реакцией с гексацианоферратом (III) калия К3[Fe(CN)6] в кислой среде (рН = 2 – 3). В присутствии катионов железа Fe2+ образуется темно-синий осадок турнбулевой сини. Если цвет осадка иной, то это свидетельствует об отсутствии катионов железа (II) (реакция фармакопейная): 2 К3[Fe(CN)6] +3 Fe SO4 = KFe[Fe(CN)6])↓ + 3K2SO4 В реакции со щелочью катионы железа (II) дают осадок серо-зеленого цвета: Fe SO4 +2 NaOH = Fe(OH)2 ↓ + Na2SO4 Открытие катионов хрома (III) Cr3+ . Катионы хрома (III) предварительно открывают, окисляя их пероксидом водорода до хромат-ионов в присутствии щелочи. Cr3+ + H2O2 + OH- → CrO4 2- + H2O (желтое окрашивание) Открытие сурьмы. Сурьму открывают в отдельной порции раствора в том случае, если исходный раствор без осадка имеет значение рН < 1. К небольшому количеству (несколько капель) раствора прибавляют несколько капель водного раствора 2 моль/л азотной кислоты HNO3, столько же – 3 %-го раствора пероксида водорода. Смесь нагревают на водяной бане. В этих условиях вся сурьма в растворе оказывается в состоянии высшей степени окисления – сурьма (V) – и выделяется из раствора в форме белого осадка сурьмяной кислоты H3SbO4 (формулу которой можно представить также в виде SbO(OH)3 или HSbO3). Смесь охлаждают и центрифугируют. Осадок отделяют от центрифугата и растворяют в концентрированной хлороводородной кислоте. При этом образуется растворимый хлоридный комплекс сурьмы (V) состава [SbCl6] - . Раствор разбавляют (примерно в 2 раза) дистиллированной водой и подтверждают присутствие в нем сурьмы реакцией с сероводородной водной или сульфидом аммония (выделяется оранжевый осадок сульфида сурьмы Sb2S5), а также реакцией с органическими реагентами – метиловым фиолетовым или с родамином 6Ж. при реакциях комплексов [SbCl6] - с указанными органическими реагентами образуются окрашенные ионные ассоциаты состава R+ [SbCl6] - , где R+ - органический катион метилового фиолетового или родамина 6Ж, которые экстрагируются из водной фазы бензолом. Экстракт окрашивается в фиолетовый (в случае метилового фиолетового) или розовый (в случае родамина 6Ж) цвет. Открытие катионов никеля (II). Если в растворе отсутствуют катионы железа (II), то никель (II) открывают капельной реакцей с диметилглиоксимом (реактив Чугаева) в аммиачной среде на полоске фильтровальной бумаги – возникает окрашеная розовая зона вследствие образования комплекса никеля с диметилглиоксимом красного цвета: Катионы железа (II), меди (II) и других металлов, образующих окрашенные аммиачные комплексы, мешают определению. в) отделение катионов четвертой аналитической группы от катионов пятой и шестой аналитических групп. После предварительного открытия ряда катионов в отдельных порциях раствора (как описано выше) четвертой, пятой и шестой аналитических групп, отделяют сурьму. Для этого к раствору прибавляют небольшие количества водного 2 моль/л раствора азотной кислоты и водного 3%-го раствора пероксида водорода, смесь нагревают несколько минут на кипящей водяной бане. В этих условиях вся сурьма переходит в сурьмяную кислоту HSbO3. Bыпавший белый осадок сурьмяной кислоты отделяют центрифугированием, а раствор, уже не содержащий сурьмы, подвергают действию щелочи для отделения катионов четвертой аналитической группы. К центрифугату медленно прибавляют водный 2 моль/л раствор гидроксида натрия до нейтральной реакции среды и затем – дополнительно избыток раствора гидроксида натрия и небольшое количество пероксида водорода. Нагревают смесь на кипящей водяной бане. В этих условиях катионы четвертой аналитической группы, образовавшие соответствующие растворимые гидроксокомплексы, остаются в растворе, а катионы пятой и шестой аналитических групп переходят в осадок (смесь гидроксидов и основных солей). В случае присутствия в растворе катионов хрома (III) смесь продолжают нагревать до изменения цвета раствора из зеленого (цвет катионов Cr3+) до желтого (цвет хромат-ионов CrO4 2- ). При этом весь хром (III) окисляется до хрома (VI). После нагревания (непрореагировавший пероксид водорода удаляется) смесь центрифугируют, осадок отделяют от центрифугата. Осадок содержит катионы пятой и шестой аналитических групп, а щелочной центрифугат – катионы первой и четвертой аналитических групп. В части центрифугата открывают катионы четвертой аналитической группы.