Характерные реакции катионов магния

Растворы солей магния бесцветны.

1. Реакция с гидрофосфатом натрия.

Na₂HPO₄ даёт с Mg²⁺ в присутствии аммиачного буфера белый кристаллический осадок двойного фосфата:

Mg²⁺ + HPO₄^2- + NH_3(р-р) ⇆ MgNH₄PO₄↓

Кристаллы имеют характерную форму (Рис.). При рН > 9 могут выпасть осадки Mg(OH)₂ и Mg₃(PO₄)₂.

Выполнение реакции.

а) Смешать в пробирке 3–4 капли раствора соли Mg²⁺, 4–6 капель 2N HCl и 1–2 капли Na₂HPO₄. Затем по каплям прибавлять 10% раствор аммиака. Сначала аммиак расходуется на нейтрализацию H⁺ с образованием NH₄⁺, затем начинается осаждение двойного фосфата. Из разбавленных растворов осадок выпадает не сразу. Способствует созданию центров кристаллизации трение стенок пробирки стеклянной палочкой.

б) Микрокристаллоскопическая реакция. На предметное стекло помещают каплю раствора, содержащего Mg²⁺, рядом помещают каплю раствора реагента (смесь Na₂HPO₄ , NH₄Cl и NH₃). Стеклянной палочкой соединяют капли и рассматривают под микроскопом образовавшиеся кристаллы.

Рис. Кристаллы MgNH₄PO₄·6H₂O образующиеся при медленной (слева) и быстрой (справа) кристаллизации.

Характерные реакции катионов висмута

Висмут в соединениях проявляет степени окисления +3 и +5. Растворы солей висмута бесцветны.

1. Реакция восстановления Bi³⁺ до металлического Bi⁰.

При действии Sn²⁺ в щелочной среде происходит взаимодействие по уравнению:

Sn²⁺ +4OH^- ⇆ [Sn(OH)₄]^2-

2Bi³⁺ + 3[Sn(OH)₄]^2- + 2OH^-⇆ 2Bi⁰ + 3[Sn(OH)₆]^2-

и сопровождается образованием металлического висмута в виде черного осадка. Мешают соли Hg²⁺ и Sb³⁺.

Выполнение реакции. К 2 каплям свежеприготовленного раствора SnCl₂ прибавить 8–10 капель раствора NaOH до образования гидроксостаннит-иона, затем каплю Bi(NO₃)₃. Наблюдать выпадение осадка.

2. Реакция с иодидом калия.

КI образует с солями Bi³⁺ черный осадок иодида висмута, растворяющийся в избытке реагента с образованием тетраиодовисмутат-иона оранжевого цвета:

Bi³⁺ + 3I^- ⇆ BiI₃↓

BiI₃↓ + I^- ⇆ [BiI₄]^–

Выполнение реакции. К нескольким каплям раствора хлорида висмута добавлять по каплям раствор КI. Что происходит?

3. Реакция со щавелевой кислотой.

H₂C₂O₄ при действии на подкисленные растворы солей висмута образует бесцветные кристаллы характерной формы, не растворимые в воде:

2Bi(NO₃)₃ + 3H₂C₂O₄ ⇆ Bi₂(C₂O₄)₃↓ + 6HNO₃

Предел обнаружения – 0,3 мкг. Обнаружению мешают ионы Ca²⁺, Sn²⁺, Ce³⁺.

Выполнение реакции. В пробирку с несколькими каплями соли висмута поместить несколько кристалликов щавелевой кислотой. Отметить происходящие изменения. Рассмотреть полученный кристаллы под микроскопом.

Ход анализа смеси катионов V группы

1. Предварительные испытания. Отметить цвет раствора, наличие осадка, измерить рН. Проверить отношение осадка к кислотам, щелочам. Сделать вывод.

2. Дробное обнаружение катионов Fe²⁺ и Fe³⁺. В отдельных порциях открыть указанные катионы избирательными реагентами.

3. Систематический ход анализа.

а) Отделение Sb³⁺. К 2 мл анализируемого раствора прилить NaOH или Na₂CO₃ до щелочной реакции, отфильтровать. Затем осадок обработать в фарфоровой чашке при нагревании небольшим количеством раствора HNO₃. Все катионы, кроме Sb³⁺, переходят в раствор в виде нитратов. Снова отфильтровать. Открыть Sb³⁺ из осадка характерными реакциями: окуриванием сероводородом или реакцией с Na₂S₂O₃.

б) Осаждение катионов Mg²⁺, Mn²⁺, Bi³⁺, Fe³⁺. К фильтрату после отделения сурьмы добавить NaOH до рН > 9 и раствор H₂O_2. Нагреть. Гидроксиды железа(II) и марганца(II) окисляются. Обратить внимание на цвет осадка. Отфильтровать его и промыть водой. Записать уравнения происходящих реакций.

в) Отделение и открытие Mg²⁺. Промыть осадок раствором NH₄NO₃, причем несколько раз одной и той же порцией в 1–2 мл. Почему Mg(OH)₂ растворяется? Открыть в фильтрате Mg²⁺ реакцией с Na₂HPO₄ в аммиачном буфере, создавая нужное значение рН. Рассмотреть кристаллы под микроскопом.

г) Отделение Fe³⁺ и Bi³⁺ и открытие Bi³⁺. Промыть оставшийся осадок на фильтре раствором HNO₃. Гидроксиды Fe(OH)₃ и Bi(OH)₃ переходят в раствор. Отделить Bi³⁺ гидролизом в виде BiOCl. Для этого нейтрализовать раствором NH₃, добавить несколько капель HCl и прокипятить. Отфильтровать осадок и внести часть его в приготовленный раствор станнита натрия. Сделать вывод о присутствии катионов Bi³⁺.

д) Открытие Mn²⁺. На фильтре останется MnO(OH)₂. Приготовить окислительную смесь, нагреть и внести палочкой немного осадка. При наличии Mn²⁺ раствор розовеет.

Сделать вывод о составе исходной смеси. Составить отчет с уравнениями происходящих реакций.