Бийский технологический институт (филиал)

 

Н. В.Степанова

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

 

Методические рекомендации к выполнению лабораторных

работ по курсу «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа» для студентов специальностей 240701, 240702, 240901, 260204 и 080401 всех форм обучения

 

 

Автор (формулы проверены) Н. В. Степанова

 

Зав. кафедрой……………………...…………...А.Л. Верещагин

 

Заместитель МКФ………………..……………..

 

Нормоконтролер………………............………...Т.И. Макрушина

 

Зав. библиотекой……………………….………. Л.В. Волкова

 

Инженер по стандартизации…………………....Л.И. Идт

 

Проректор по УР………………………..………. В.А. Харитонов

 

 

Барнаул 2010

 

Обнаружение катионов

 

2. 1. 1Обнаружение NH⁺₄

Для обнаружения иона аммония проводят следующие реакции:

1) Реакция со щелочью.

2-3 капли раствора или соли аммония обрабатывают несколькими каплями 2н раствора щёлочи. Выделяющийся газообразный аммиак обнаруживают по изменению цвета индикаторной бумаги (в газовой камере) или в обычной пробирке. Обращают внимание на запах выделяющегося газа. Едкие щёлочи разлагают соли аммония с выделением газообразного аммиака:

 

NH₄Cl + NaOH = NH₄OH + NaCl;

NH₄OH = NH_{3 +} H₂O;

2) Реакция с реактивом Несслера:

2–3 капли испытуемого раствора обрабатывают избытком щёлочи для осаждения окрашенных гидроксидов, мешающих наблюдению окраски осадка, образующегося в результате реакции катиона аммония с реактивом Несслера.

Осадок гидроксидов отделяют от раствора центрифугированием и к центрифугату добавляют реактив Несслера. Реактив Несслера (смесь комплексной соли K₂[HgY₄] c KOH) образует с катионом NH₄⁺ красно - бурый осадок:

 

NH₄Cl +2K₂[HgJ₄] + 4KOH = [ O<Hg-Hg>NH₂ ]J +KCl +7KJ+

3H₂O.

2. 1. 2 Обнаружение Са²⁺

1) Микрокристаллоскопическая реакция в виде гипса:

К 1–2 каплям испытуемого раствора добавляют 1 каплю 2 М раствора H₂SO₄, дают постоять несколько минут, отделяют осадок от раствора. Каплю центрифугата переносят на предметное стекло, выпаривают до появления каемки и рассматривают кристаллы под микроскопом:

CaCl₂ + H₂SO₄ = CaSO₄¯ + 2HCl;

 

2) Окрашивание пламени:

Летучие соли кальция окрашивают бесцветное пламя горелки в кирпично-красный цвет.

2. 1. 3 Обнаружение Fe²⁺ и Fe³⁺

Fе²⁺ и Fe³⁺ необходимо обнаруживать из первоначального раствора, поскольку в ходе анализа при действии ряда групповых реагентов (H₂S, NaOH, H₂O₂ и др.) происходит изменение степени окисления ионов железа:

Обнаружение Fe²⁺:

К 1-2 каплям испытуемого раствора добавляют 1–2 капли HCl (1: 1) и 1–2 капли K₃[Fe(CN)₆]. Образование характерного тёмно-синего осадка (турнбулевой сини) указывает на присутствие Fe²⁺:

 

K₃[ Fe(CN)₆ ] + FeSO₄ = Fe₃[ Fe(CN)₆ ]₂¯ + 3K₂SO_4;

 

Обнаружение Fe³⁺: к 1-2 каплям испытуемого раствора добавляют 1–2 капли HCl (1:1) и 1–2 капли K₄Fe(CN)₆. Образование характерного синего осадка указывает на присутствие Fe³⁺:

 

K₄[ Fe(CN)₆ ] + Fe₂ (SO₄)₃ = Fe[ Fe(CN)₆ ] + 3K₂SO_4;

 

2. 1. 4 Обнаружение Co²⁺, Ni²⁺, Cr³⁺

 

Указанные катионы обладают специфическими реакциями, что позволяет обнаруживать их в отдельных порциях первоначального раствора.

Обнаружение Co^{2 +}

К 2–3 каплям испытуемого раствора добавляют раствор CH₃COONa для создания рН 4–5, добавляют несколько капель раствора NH₄F (или NaF) для связывания Fe³⁺ в комплекс, несколько капель NH₄NCS и экстрагируют изоамиловым спиртом:

 

CoCl₂ + 4NH₄NCS = (NH₄)₂[ Co(NCS)₄] + 2NH₄Cl.

 

Тетрароданокобальтиат аммония имеет сине-голубую окраску. В присутствии комплексного соединения [Co(CNS)]^2- органический слой растворителя окрашивается в синий цвет.

Обнаружение Ni^{2 +}

К 1–2 каплям испытуемого раствора добавляют раствор NH₄F (или NaF) для связывания Fe³⁺ и Cu²⁺, добавляют водный раствор аммиака (NH₄OH) до запаха и 1–2 капли раствора диметилглиоксима. В присутствии Ni²⁺ образуется характерный осадок ало-красного цвета.

 

NiSO₄ + 2NH₄OH + 2C₄H₈N₂O₂ = ¯Ni(C₄H₇N₂O₂) + (NH₄)₂SO₄

+ 2H₂О);

Обнаружение Cr^{3 +}

К 3-4 каплям испытуемого раствора добавляют 3-4 капли 30%– ного раствора CH₃COOH, 3–4 капли раствора CH₃COONa и избыток (10–12 капель) 5%–ного раствора ЭДТА (комплексона 3). Содержимое пробирки нагревают на водяной бане. В присутствии Cr³⁺ появляется фиолетовая окраска комплексного соединения Cr³⁺ c ЭДТА.

Обнаружение анионов

2. 2. 1 Обнаружение сульфат – иона SO₄^2-

Для обнаружения SO₄^2- применяют реакцию с BaCl₂ (хлоридом бария). К 3–4 каплям раствора, содержащего сульфат–иона, прибавляют 2–3 капли раствора хлорида бария:

 

Ba²⁺ + SO₄^2- =¯ ВaSO_4.

 

Cульфат бария обрабатывают 2 М раствором HNO₃ или HCl, при этом осадок не должен растворяться.

2. 2. 2 Обнаружение карбонат – иона СO₃^2-

Хлорид бария и нитрат серебра осаждают анион CO₃^2-, образуя белые осадки, растворимые в кислотах (кроме серной).

Для обнаружения аниона CO₃^2- применяют следующую специфическую реакцию: в пробирку помещают 5–6 капель исследуемого раствора, приливают такой же объем 2М соляной кислоты HCl. Кислоты разлагают соли угольной кислоты с выделением углекислого газа:

 

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + + H₂CO_3;

H₂CO= H₂O + CO₂­.

 

Анион CO₃^2- обнаруживают по появлению пузырьков углекислого газа.

 

2. 2. 3 Обнаружение хлорид – иона Cl^-

Обнаружение проводят в следующей последовательности: в коническую пробирку к 2–3 каплям исследуемого раствора прибавляют 1–2 капли раствора нитрата серебра. Образование белого творожестого осадка свидетельствует о присутствии ионов Cl^-:

 

Ag⁺ + Cl­­^- = ¯ AgCl­­

 

2. 2. 4 Обнаружение нитрат–аниона NO₃^-

Для открытия нитратаниона NO₃^- используют следующую реакцию: на чистое и сухое стекло помещают 4–5 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте. Вносят туда же каплю испытуемого раствора и перемешивают. В присутсвии аниона NO₃^- появляется интенсивно синяя окраска (анион NO₂ ^- мешает определению);

 

2. 2. 5 Обнаружение ацетат – анионов СH₃COO^-

 

Cерная кислота, взаимодействуя с ацетатами, вытесняет из них свободную уксусную кислоту, которая, улетучиваясь при нагревании, придает раствору специфический запах уксуса. В пробирку помещают 5 – 6 капель исследуемого раствора и добавляют 2 капли концентрированной серной кислоты, осторожно нагревают. Уксусную кислоту обнаруживают по запаху:

 

2CH₃COOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2CH₃COOH.

 

Результаты определения катионов и анионов в анализируемом объекте заносят в лабораторный журнал и таблицу 3.