Катионы V аналитической группы
В составV аналитической группы входят катионы s 2 -, p-,d-элементов.
Маний находится во II группе, главной подгруппе, висмут в V группе, главной подгруппе, железо VIII группе, побочной подгруппе периодической таблице Д.И. Менделеева.
Для этих катионов характерны реакции обмена. Для катионов железа и висмута характерны окислительно-восстановительные реакции и комплексообразующие. Катионы V аналитической группы образуют малорастворимые гидроксиды, сульфиды, карбонаты, фосфаты.
Гидроксид магния легко растворим в солях аммония. Гидроксид железа(II) окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа(III)
Соли железа(III) и висмута содержащие остаток сильной кислоты в водных растворах гидролизуются по катиону (pH 2÷4),причем при гидролизе солей висмута образуются осадки состава BiOAn↓.
Для обнаружения катионов V аналитической группы используют реакции обмена(осаждения), комплексообразования, окислительно-восстановительные.
Способы проведения: пробирочный, МКС, хроматографический(на бумаге).
Характерные реакции катионов V аналитической группы.
Катион магния
С групповым реактивом:
Образуется белый осадок растворимый в солях аммония
С моногидрофосфатом натрия. ГФ.
Образуется белый кристаллический осадок растворимый в
минеральных кислотах и уксусной кислотах.
Реакцию проводят в присутствии аммиачно-буферного раствора.
Мешающие ионы: катионы s 2 -, p-, d- элементов. Для использования ее в качестве дробной мешающие ионы удаляют.
Реакцию можно провести пробирочным или МКС способами.
Методика: в пробирке смешивают 4 капли соли магния, 1 каплю NH4Cl и 3 капли NH4OH. Наблюдают выпадение белого кристаллического осадка. При проведении МКС по общей методике наблюдают бесцветные кристаллы в виде дендритов или звездочек.
С йодной водой в щелочной среде. Реакция Петрашеня.
Химизм процесса состоит в следующем:
Сначала йод взаимодействует со щелочью:
Вводимые затем катионы Mg 2+ связывают гидроксид-ионы щелочи:
В результат этого равновесие реакции смещается влево, а выделяющийся йод адсорбируется гидроксидом магния с образованием красновато-бурого осадка:
Методика: К 2 каплям йодной воды прибавьте раствор гидроксида натрия до обесцвечивания йода. К полученной смеси прибавьте 1 каплю раствора соли магния и наблюдайте образование осадка.
Условия выполнения реакции: слабощелочная среда раствора(pH=7)
Мешающие ионы:NH4 + , Al 3+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Hg 2+
С 8-гидроксихинолином:
Катион железа(II)
С групповым реактивом:
Образуется белый осадок, легко окисляется кислородом воздуха,вследствие чего становится красно-бурым. 2Fe(OH)2+O2HOH→2Fe(OH)3↓
нерастворимый в избытке реактива(гидроксида натрия) и растворимый в сильных минеральных кислотах.
С гексацианоферратом(III)калия. ГФ.
Образуется темно-синий осадок “турнбуленой сини“ гексацианоферрат(III)железа(II)-калия.
Осадок не растворим в кислотах, разлагается щелочами.
Условия проведения реакции:
оптимальное значение pH проведения реакции 2÷3.
Реакция дробная, высокочувсвительна.
Мешающие ионы: высокие концентрации Fe 3+ .
Катион железа(III)
С групповым реактивом:
Образуется красно-бурый осадок, нерастворимый в избытке реактива(гидроксида натрия) и растворимый в сильных минеральных кислотах.
С гексацианоферратом(II)калия. ГФ.
Образуется синий осадок “берлинской лазури“ гексацианоферрат(III)железа(II)-калия.
Осадок не растворим в кислотах, разлагается щелочами.
Условия проведения реакции:
оптимальное значение pH проведения реакции 2÷3.
Реакция дробная, высокочувсвительна.
Мешающие ионы: катионы окислители и восстановители, анионы, образующие с Fe 3+ прочные комплексные ионы-F - , C2O4 2- , PO4 3- , C4H4O6 2- .
С тиоцианатом аммония. ГФ.
Образуется комплексное соединение кроваво-красного цвета.
Реакция дробная, высокочувствительная.
Мешающие ионы:Cu 2+ , Bi 3+ , анионы, образующие с Fe 3+ прочные комплексные ионы-F - , C2O4 2- , PO4 3- , C4H4O6 2- .
С сульфаниловой кислотой в кислой среде и с салициловой кислотой в присутствии NH3∙H2O(ГФ).
Образуются комплексы, состав и окраска которых зависит от pH среды.
Реакция с сульфаниловой кислотой более чувствительна.
Реакция дробная и специфическая в щелочной среде. В кислой среде обнаружению мешают , анионы, образующие с Fe 3+ прочные комплексные ионы-F - , C2O4 2- , PO4 3- , C4H4O6 2- .
Катион висмута
С групповым реактивом:
Образуется белый осадок, ПР=4,3∙10 -31 ,нерастворимый в избытке реактива(гидроксида натрия) и растворимый в сильных минеральных кислотах.
С сульфидом натрия в хлористоводородной кислоте(ГФ).
Образуется коричнево-черный осадок, нерастворимый в разбавленных хлороводородной и серной кислотах и растворимый в азотной кислоте:
С калия йодидом:
Образуется черный осадок, растворимый в избытке реагента, с образованием комплексного соединения тетрайодовисмутата калия, оранжевого цвета.
Мешающие ионы: Fe 3+ , Cu 2+ .
Гидролиз солей висмута:
В нейтральной или слабокислой среде соли Bi 3+ легко гидролизуются.
При разбавлении раствора происходит выделение белого осадка хлорид висмутила, нерастворимого в винной кислоте и ее солях и растворимого в хлороводородной кислоте при нагревании. При разбавлении водой вновь выделяется осадок хлорид висмутила.