КАТИОНЫ I - III АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП
Катионы I АНАЛИТИЧЕСКОЙ группы Na + K + NH 4 +
Качественные реакции на катион Na +
1.Реакция с дигидроантимонатом калия: NaCl+KH 2 SbO 4 = NaH 2 SbO 4 ↓ + KCl Осадок белого цвета, кристаллический растворяется в щелочах и кислотах. Условия: 1.Среда нейтральная или слабощелочная 2.Достаточно концентрированный раствор NaCl 3.На холоде
2.Реакция с цинкуранилацетатом : NaCl + HZn (UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 9 = NaZn (UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 9 + HCl Желто-зеленые кристаллы, под микроскопом имеют форму октаэдров и тетраэдров, реакция фармакопейная Условия: Осадок растворим в кислотах и щелочах
3.Реакция с пикриновой кислотой: образуется осадок жёлтого цвета, под микроскопом: жёлтые игольчатые кристаллы
4.Реакция пирохимическая: Ион натрия окрашивает пламя в желтый цвет
Качественные реакции на катион К +
1.Реакция пирохимическая: ион калия окрашивает пламя в фиолетовый цвет
KCI + HOOC–CH(OH)–CH(OH)– COO Н + СН 3 СОО N а → NaCI + СН 3 СООН + HOOC–CH(OH)–CH(OH)–COO К↓ Белый кристаллический осадок, растворяется в кислотах и щелочах Условия: 1. Проводят реакцию при добавлении ацетата натрия и растирании.
3.Реакция с гексонитрокобальтатом ( III ) натрия Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ]+ 2KCl = NaK 2 [Co(NO 2 ) 6 ] ↓ + 2NaCl Желтый осадок растворяется в кислотах и щелочах
4. Реакция с гексонитрокупрат ( II ) свинца натрия: 2KCl+ Na 2 Pb[Cu(NO 2 ) 6 ] = K 2 Pb[Cu(NO 2 ) 6 ] ↓ + 2NaCl Черный осадок, под микроскопом видны кристаллы в форме кубов и прямоугольников, растворяется в кислотах и щелочах.
1.Реакция со щелочами: NH 4 Cl + NaOH = NH 4 OH + NaCl NH 4 OH = NH 3 ↑ + H 2 O Запах аммиака, красная влажная лакмусовая бумажка синеет, а фенолфтолеиновая становится малиновой.
2.Реакция с раствором Несслера (смесь комплексной соли K 2 [HgI 4 ] и КОН): 2 K 2 [HgI 4 ] + 4 KOH + NH 4 Cl = [ OHg 2 NH 2 ] I ↓ + 3H 2 O+ 7KI + KCl Красно-бурый осадок, растворяется в кислотах и щелочах, реакция специфична и чувствительна.
3.Реакция с гексанитрокобальтатом ( III ) натрия: 2NH 4 Cl+ Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ] = Na(NH 4 ) 2 [Co(NO 2 ) 6 ] ↓ + NaCl Желтый садок
4.Реакция с гексанитрокупратом ( II )свинца натрия: 2NH 4 Cl+ Na 2 Pb[Cu(NO 2 ) 6 ] = (NH 4 ) Pb [Cu(NO 2 ) 6 ] ↓ + 2NaCl Черный осадок, растворяется в кислотах и щелочах
Анализ смеси катионов первой группы Na +, K +, NH 4+ Открытие NH 4+ раствором Несслера Удаление NH 4 + : выпариванием, Растворение в H 2 O Открытие Na + Открытие K +
Катионы II аналитической группы Ag +, Hg 2 + 2, Pb 2+
В периодической системе Д. И. Менделеева элементы, образующие II аналитическую группу находятся в главной подгруппе IV группы (свинец – р-элемент) и побочной подгруппе I и II групп (серебро и ртуть – d -элементы ). Высокая поляризующая способность катионов определяет появление большого числа малорастворимых (хлоридов, иодидов, сульфатов, карбонатов и др.) и окрашенных соединений (сульфидов, иодидов, оксидов и др.)
Соли Ag + применяются: в фотографии AgNO 3 в глазной практике (колларгол, протаргол) как химический реактив Соли Hg 2 +2 в ветеринарии HgCl 2 в виде мазей в глазной практике Соли Pb +2 в лакокрасочной промышленности Pb ( CH 3 COO ) 2 как примочки и компрессы ( противовоспалительные) PbO входит в состав свинцового пластыря. Все соединения этих катионов – высокотоксичные соединения
1. Образование фосфатов: 3 Ag + + PO 4 3- = Ag 3 PO 4 ↓ 3 Pb 2+ + PO 4 3- = Pb 3 ( PO 4 ) 2 ↓ Hg 2 2+ + PO 4 3- = Hg 3 ( PO 4 ) 2 ↓ Все осадки белого цвета
2.Образование карбонатов: Ag + + CO 3 2- = Ag 2 CO 3 ↓ Pb 2+ + CO 3 2- = PbCO 3 ↓ Все осадки белого цвета
Групповым реагентом является раствор HCl : 1. Ag + + Cl - = AgCl ↓ - белый, творожистый растворяется в NH 4 OH : AgCl + 2NH 4 OH = [Ag(NH 3 ) 2 ] Cl + 2H 2 O
2. Hg 2 2+ + 2 Cl - = Hg 2 Cl 2 ↓ - белый осадок, нерастворимы в кислотах и щелочах, растворяется в аммиаке : Hg 2 Cl 2 + 2 NH 4 OH = [ HgNH 2 ] Cl ↓ Моноаминртути, белый + NH 4 Cl + 2 H 2 O + Hg ↓ черный
3. Pb 2+ + 2 Cl - = PbCl 2 ↓ белый, хлопьевидный осадок, растворяется в уксусной кислоте, щелочах и минеральных кислотах, в горячей воде.
Характерные реакции на катион Ag +
1.Реакция с KOH или NaOH : AgNO 3 + KOH = AgOH ↓ + KNO 3 Ag + + OH - = AgOH ↓ 2AgOH = Ag 2 O↓ + H 2 O Бурый осадок, чернеет, растворяется в аммиаке
2.Реакция с хроматом калия: 2AgNO 3 + K 2 CrO 4 = Ag 2 CrO 4 ↓ + 2KNO 3 Кирпично-красный осадок, растворяется в азотной кислоте и растворе аммиака Условия: 1. P Н = 6,5 до 7,5
3.Реакция с йодидом калия: AgNO 3 + K I = Ag I ↓ + KNO 3 жёлтый осадок Не растворяется в аммиаке и кислотах, но растворяется в тиосульфате натрия: Ag I + Na 2 S 2 O 3 = Na[AgS 2 O 3 ]+ Na I
4.Реакция с тиосульфатом натрия: 2AgNO 3 +Na 2 S 2 O 3 = Ag 2 S 2 O 3 ↓ +2NaNO 3 Белый осадок распадается: Ag 2 S 2 O 3 = Ag 2 SO 3 +S ↓ Жёлтый осадок Ag 2 SO 3 +S ↓ +H 2 O = Ag 2 S ↓ +H 2 SO 4 Черный осадок
5.Реакция «серебряного зеркала» с формальдегидом, фармакопейная: HCOH+2AgNO 3 + 3 NH 4 OH = 2 Ag ↓ +HCOONH 4 + 2 H 2 O+ 2 NH 4 NO 3 Ag + + 1е - = Ag 0 – восстановление, окислитель НСОН + 3ОН - - 2 е - = НСОО - + 2Н 2 О – окисление восстановитель
Характерные реакции на катион Hg 2 2+
1.Реакция со щелочами: Hg 2 (NO 3 ) 2 +2NaOH = Hg 2 O ↓ +2NaNO 3 +H 2 O Черный осадок
2.Реакция с хроматом калия: Hg 2 (NO 3 ) 2 +K 2 CrO 4 = Hg 2 CrO 4 ↓ +2KNO 3 Красный осадок не растворяется в щелочах, но растворяется в азотной кислоте
4.Реакция с йодидом калия: Hg 2 (NO 3 ) 2 + 2K I = Hg 2 I 2 ↓ + 2KNO 3 Грязно-зеленый осадок, растворяется в избытке KI Hg 2 I 2 + 2K I -> K 2 [Hg I 4 ]+ Hg ↓ Черный осадок
Качественные реакции на катион Pb 2 +
1.Реакция со щелочами : Pb (NO 3 ) 2 +2NaOH = Pb (OH) 2 ↓ +2NaNO 3 Белый осадок растворяется в кислотах и в избытке щелочи, т.к. является амфотерным соединением: Pb (OH) 2 + 2NaOH = Na 2 PbO 2 +2H 2 O
2.Реакция с хроматом калия: Pb (NO 3 ) 2 +K 2 CrO 4 = PbCrO 4 ↓ + 2KNO 3 Осадок желтый, растворим в щелочах и в азотной кислоте
3.Реакция с калия иодидом: Pb (NO 3 ) 2 + 2K I = Pb I 2 ↓ +2KNO 3 Желтый осадок растворяется в избытке K I, в горячей воде и в уксусной кислоте, при нагревании после охлаждения образуются золотистые кристаллы («реакция золотой струи»)
4.Реакция с серной кислотой: Pb (NO 3 ) 2 + H 2 SO 4 = PbSO 4 ↓ + 2HNO 3 Белый осадок, растворяется в щелочах при нагревании
Анализ смеси катионов II аналитической группы Ag+, Pb +, Hg 2 2+ + р-р HCL AgCL, Hg 2 CL 2, PbCl 2 Осадок промывают горячей водой В фильтрате Pb2+ Открытие Pb 2+ Осадок Ag+, Hg 2 2+ открытие Hg 2 2+ Открываем в фильтрате Ag + Открытие Ag + +HNO 3 белый осадок
Катионы III аналитической группы Ba 2+, Ca 2+
Общая характеристика К 3 аналитической группе относятся ионы Ba +2, Ca +2, они являются простыми катионами S –элементов главной подгруппы периодической системы Д. И. Менделеева. Они имеют постоянный заряд +2 и устойчивую 8 – электронную оболочку внешнего уровня. Эти катионы бесцветны, окрашенные соединения образуют только с окрашенными анионами. Катионы этой группы устойчивы к действию восстановителей, комплексообразующие свойства для них мало характерны. Химическая активность возрастает от Са→Ва с увеличением радиуса атома., что определяет большую поляризующую способность и появление большого числа малорастворимых соединений (карбонаты, сульфаты, оксалаты др.). При взаимодействии с анионом SO 4 -2 эти катионы образуют не растворимые в воде сульфаты.
Применение В медицине и фармацевтической практике применяют соли кальция и бария: CaSO 4 – гипс - при переломах; CaCl 2 - хлорид кальция - при аллергиях, как кровоостанавливающее действие; Ca ( C 6 H 12 O 5 ) 2 – глюконат кальция - понижает свертываемость крови; Ca ( C 3 H 3 O 2 ) – лактат кальция - аллергических заболевания, при кровотечениях; CaCO 3 – карбонат - снижает кислотность Кальций входит в состав костей, тканей, крови. Регулирует деятельность ЦНС, свертывание крови, нервные и иммунные процессы, работу сердца. BaSO 4 – рентгеноконтрастное вещество.
Групповым реагентом является раствор Н 2 S О 4 : белые Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ образуется крист. практически мгновенно осадки Ca 2+ + SO 4 2- = CaSO 4 ↓ только из конц. растворов или при добавлении спирта Сульфаты не растворимы в кислотах и щелочах.
Качественные реакции на катион Ba 2 +
1.Реакция с хроматом калия: BaCl 2 + K 2 CrO 4 = BaCrO 4 ↓ + 2 KCl Ba 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4 ↓ жёлтый осадок, растворяется в сильных кислотах.
2.Реакция с дихроматом калия: 2BaCl 2 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 O = 2BaCrO 4 ↓ + 2KCl+ 2HCl Желтый осадок Условия: 1.Среда нейтральная или слабокислая
3.Реакция о ксалатом аммония: BaC l 2 + (NH 4 ) 2 C 2 O 4 = BaC 2 O 4 +2NH 4 C l Осадок белый, кристаллический, растворяется в HC l, HNO 3 и при температуре в уксусной кислоте.
4.Реакция пирохимическая: Ион бария окрашивает пламя в зеленый цвет, реакция фармакопейная
5.Реакция с гидрофосфатом натрия: BaCl 2 + Na 2 HPO 4 = BaHPO 4 ↓ + 2NaCl Осадок белый мелкокристаллический, растворяется в соляной, азотной и уксусной кислотах.
Качественные реакции на катион Ca 2+
1.Реакция с оксалатом аммония: CaC I 2 +(NH 4 ) 2 C 2 O 4 = CaC 2 O 4 ↓ + 2NaC I Осадок белый, мелкокристаллический, растворяется в минеральных кислотах, но не растворяется в уксусной кислоте, реакция фармакопейная Условия: 1. Ph=5,7
2. Реакция с серной кислотой: CaC I 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ↓ +2HC I Белый осадок, микрокристаллоскопическая: кристаллы имеют форму звездочек и пучков
3.Реакция пирохимическая: ион кальция окрашивает пламя в кирпично - красный цвет
4.Реакция с гексационоферратом ( II ) калия (желтой кровяной солью): CaC I 2 + K 4 [Fe(CN) 6 ] + 2NH 4 OH = Ca(NH 4 ) 2 [Fe(CN) 6 ] ↓ + 2KC I + 2 КОН Осадок белый, кристаллический Условия: 1) Рн = 9(аммонийный буферный раствор) 2)нагревание
Анализ смеси катионов III группы
Ca 2+, Ba 2+ 2 М H 2 SO 4 +50% р-р C 2 H 5 OH CaSO 4, BaSO 4 +Na 2 CO 3 (t 0 ) CaCO 3, BaC0 3 + CH 3 COOH ( CH3COO )2 Са, ( CH3COO )2 Ва + K 2 Cr 2 O 7 BaCrO 4 Фильтрате Ca 2+ +Na 2 CO 3 (t) CaCO 3 + CH 3 COOH К 4 [ F е(С N ) 6 ]
