Реакции обнаружения катионов железа (III).

Аммония роданид NH₄CNS или калия KCNS с катионами Fе³⁺ образует железа (III) роданид, обладающий интенсивной крова­во-красной окраской:

FeCI₃ + 3 NH₄CNS ↔ Fe(CNS)₃ + 3 NH₄C1

Fe³⁺ + 3 CNS^- ↔ Fe(CNS)₃

Роданид железа Fe(CNS)₃ хорошо растворяется в этиловом эфире и изоамиловом спирте, вследствие чего оно из водных растворов извлекается этими растворителями и всплывает на поверхность водного раствора в виде кроваво - красного кольца (при малых концентрациях железа это кольцо имеет розовую окраску).

Этой реакцией Fe³⁺ может быть обнаружен в присутствии любых катионов.

Калия гексацианоферрат (II) K₄[Fe(CN)₆] (желтая кровяная соль) образует с катионами трехвалентного железа темно – синий осадок берлинской лазури:

FeCI₃ + 3 K₄[Fe(CN)₆] ® Fe₄[Fe(CN)₆]_3¯ + 12 КС1

4Fe³⁺ +3 [Fe(CN)₆]^4-® Fe₄[Fe(CN)₆]₃ ¯

Сульфосалициловая кислота с катионами трехвалентного железа образуют внутрикомплекную соль ферротрисалициловой кислоты, обладающую фиолетовой окраской Реакции обнаружения катионов железа (II)

Калия гексацианоферрат железа (III) K₃[Fe(CN)₆] (красная кровяная соль) образует с катионами Fe²⁺ осадок турнбулевой сини:

3 FeCl₂ + 2 K₃[Fe(CN)₆] ® Fe₃[Fe(CN)₆]₂ ¯ + 6 КС1

3Fe²⁺ + 2 [Fe(CN)₆]^3- ® Fe₃[Fe(CN)₆]₂ ¯

С диметилглиоксимом катионы двухвалентного железа в присутствии аммиака образуют растворимые внутрикомплексные соли, обладающие характерной карминово – красной окраской.

2C₄H₆N₂(OH)₂ + FeCl₂ = [(C₄H₆NONOH)₂Fe] + 2HCl

Реакцию проводят в присутствии NH₄OH.

Реакции обнаружения катионов марганца (Мn²⁺)

Наиболее характерной реакцией на Мn²⁺, дающей возможность обнаруживать его следы даже в присутствии смеси катионов всех аналитических групп, является реакция окисления до перманганат-иона МnO₄^-, обладающего интенсивной малиновой окраской. Для этого применяются различные окислители (PbO₂, NаВiO₃, (NH₄)₂S₂O₈ и другие), окислительный потенциал которых выше 1,52 В.

Окисление Мn²⁺ натрия висмутатом протекает по уравнению:

2MnSO₄+5NaBiO₃+16HNO₃ ®2НМnO₄+5Вi(NО₃)₃+NaNO₃+ 2Na₂SO₄ + 7H₂O

Mn²⁺ + 4 H₂O - 5 e ® MnO₄^- + 8 H⁺ 2

2 ВiO₃ + 6 Н⁺ + 2 е ® Bi³⁺ + 3 H₂O 5

2 Mn²⁺ + 5 ВiO₃^- + 16 Н⁺ ® 2 МnO₄^- + 5 Bi³⁺ + 7 H₂O + 2 Н⁺

Выполнение опыта: в пробирку кладут небольшое количество (взятое на кончике шпателя) порошка NaBiO₃, приливают 5-6 капель 2 н HNO₃ и 1-2 капли исследуемого раствора. При наличии в растворе катионов Mn²⁺ жид­кость окрашивается в малиновый цвет.

Реакции обнаружения катионов висмута (Bi³⁺)

1. Реакция Bi³⁺ с калия иодидом:

Вi(NО₃)₃ + 3 KI ® ВiI_3¯ + 3 KNO₃

Bi³⁺ + 3 I^- ® ВiI_3¯

ВiI₃ + KI ® K[BiI₄] или ВiI₃ + I^- ® [BiI₄]^-

При взаимодействии солей висмута (III) с небольшим количест­вом раствора KI выпадает черный осадок, растворяющийся в избытке реагента. Образующаяся комплексная соль окрашивает раствор в оранжево-желтый цвет. Предельная открываемая концентрация Bi³⁺ этой реакцией равна 50 мг/л. Обнаружению висмута (III) мешают ка­тионы Fe³⁺, Ag⁺, Рb²⁺, Сu²⁺ и др.

2. Восстановление катинов Bi³⁺до металлического висмута.

Выполнение опыта: к свежеприготовленному раствору SnCl₂ приливают KOH или NaOH до растворения образующегося вначале осадка Sn(OH)₂. Затем к полученному раствору приливают исследуемый раствор. Образование черного осадка (металлический висмут) указывает на наличие в растворе Bi³⁺.

Bi(OH)₃ + Na_2[Sn(OH)_4] ® Bi¯ + Na_2[Sn(OH)_6]

Bi(OH)₃ + 3ē ® Bi + 3OH^- | 2

[Sn(OH)_4]^2- + 2OH^- - 2 ē®[Sn(OH)_6]^2- | 3

__________________________________

2 Bi(OH)₃ +3[Sn(OH)_4]^2- ® 2 Bi + 3[Sn(OH)_6].

Обнаружению мешают катионы железа (III) при их высокой концентрации в растворе.

3.Гидролиз солей висмута.

Протекает сравнительно легко и сопровождается образованием белого осадка висмутила:

BiCl₃ + H₂O Û BiOCl + 2HCl

Выполнение опыта: исследуемый раствор в 3-4 раза разбавляется водой. при образовании белого осадка можно сделать вывод о наличии катионов висмута. Предельная открываемая концентрация висмута реакцией гидролиза его солей зависит от кислотности среды. В нейтральной среде она составляет 100 – 150 мг\л. мешают катионы олова, железа (III).

4.Реакция с тиомочевиной, роданидом калия.

На пластинку наносят каплю исследуемого раствора, подкисленного соляной кислотой, и сюда же вносят кристаллик тиомочевины, роданида калия. При наличии в растворе катионов висмута пятно принимает характерныю солнечно – желтую или красно –бурую окраску.

Этой реакции мешают катионы железа, меди, кобальта, сурьмы.

Реакции обнаружения катионов магния (Mg²⁺)

1. Образование магния-аммония-фосфата Mg NH₄PO₄. К раствору соли магния приливают NH₄OH до обра­зования осадка магния гидроксида:

MgCl₂ + 2 NH₄OH ® Mg(OH)₂ ¯ + 2 NH₄C1

Mg²⁺ + 2 NH₄OH ® Mg(OH)₂ ¯ + 2 NH₄

Затем сюда же приливают раствор NH₄C1 до полного растворения полученного магния гидроксида:

Mg(OH)₂ + 2 NH₄C1 ® MgCl₂ + 2 NH₄OH

Mg(OH)₂ + 2 NH₄⁺ ® Mg²⁺ + 2 NH₄OH

К полученному аммонийному раствору магниевой соли по каплям приливают разбавленный раствор Na₂HPO₄. При этом из раствора вы­падают мелкие белые кристаллы MgNH₄PO₄:

MgCl₂ + Na₂HPO₄ + NH₄OH ® MgNH₄PO₄ ¯ + 2 NaCI + Н₂O

Mg²⁺ + НРO₄^2- + NH₄OH ® MgNH₄PO₄ ¯ + Н₂O

Предельная открываемая концентрация катионов этой реакцией равна 1,2 мг/л.

2. Образование магния гидроксокарбоната (MgOH)₂CO₃.

Магния гидрокарбонат выпадает из раствора в виде аморфного осадка:

2MgCl₂ + (NH₄)₂СО₃ + Н₂О ® (MgOH)₂CO_3¯ + СО₂ + 4 NH₄C1

3. Образование Mg(OH)₂I₂.

К 0,5 – 1,0 мл 2н раствора КОН приливают йодной воды до появления слабо – желтой окраски раствора. при добавлении к полученному таким образом раствору гипоиодида калия несколько капель раствора соли магния выпадает темно – коричневый осадок:

MgCl₂ + 2КОН + I₂ = Mg(OH)₂I_2¯ + 2KCl

Открытию катионов магния этой реакцией мешают катионы не только пятой, но и всех остальных (за исключением первой и третьей) аналитических групп.

Приведенные реакции на катионы магния не являются специфическими и позволяют обнаруживать данный катион только после его выделения из смеси других катионов.