Химический анализ катионов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Какие соединения называются комплексными, и чем они отличаются от двойных солей? Какое значение имеют комплексные соединения в качественном анализе и химико-технологическом контроле пищевых продуктов?

Напишите уравнение диссоциации комплексного соединения [Zn(NH3)4](OH)2. Укажите заряды комплексного иона и комплексообразователя, назовите координационное число.

Решение:

катион нитрат алюминий

[Zn(NH3)4](OH)2 - [Zn(NH3)4]2+ + 2OH-

[Zn(NH3)4]2+-Zn2+ + 4NH3

комплексообразовательZn2+ КЧ = 4

комплексный ион [Zn(NH3)4]2+

Комплексные соединения - это соединения, характеризующиеся наличием хотя бы одной ковалентной связи, возникшей по донорно-акцепторному механизму.

Комплексными называют соединения, которые способны существовать в виде комплексного иона в растворе:

K2[HgJ4] 2K+ +[HgJ4]2-

Двойные соли в растворе распадаются на ионы:

KAl(SO4)2K+ + Al3+ + 2SO42-

В качественном анализе используют реакции образования многочисленных окрашенных соединений.

Например, VI группа катионов - катионы с которыми аммиак образует нерастворимые гидроксиды, но при избытке его, образуются растворимые комплексные соли - аммиакаты: Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2+, [Cu(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+

Примером реакций , которые используют в качественном анализе могут быть:

1) реакция иона меди с гексацианоферратом (П) калия К4[Fе(СN)6]

При рН<7 реагент образует коричневый осадок

2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- = Сu2[Fе(СN)6]v

Осадок растворим в водном растворе аммиака, нерастворим в розведенных кислотах; разлагается щелочами. Реакции мешают ионы Fе3+.

3) реакция иона кобальта с роданидом калия или аммония KSCN (NH4SCN)

Реагент образует комплексную соль синего цвета. Реакция проходит в слабо-кислой среде.

Co2+ + 4SCN- = [Co(SCN)4]2-

3) реакция иона кадмия с сгексацианоферратом (П) калия К4[Fе(СN)6]

Выделяется белый аморфный осадок Сd2[Fе(CN)6], растворимый в минеральных кислотах:

2Сd(NO3)2 + К4[Fе(СN)6] = Сd2[Fе(СN)6] v + 4КNO3,

Сd2[Fе(СN)6] + 4H+ = 2Сd2+ + Н4[Fе(СN)6].

Особое положение среди методов комплексообразования занимает так называемая комплексометрия, основанная на применении реакций образования прочных комплексных соединений с нитрилотриуксусной, этилендиаминтетрауксусной и другими аминополикарбоновыми кислотами, дающими прочные комплексные соединения с Са2+, Мn2+, Zn2+ и другими катионами. Указанные соединения называют комплексонами. К простейшим комплексонам относят производные аминополикарбоновых кислот.

. а) Приведите уравнения реакций обнаружения нитрата алюминия. (Учитывать только кислотно - основную классификацию). Укажите, что происходит в результате реакций, и при каких условиях протекают эти реакции. К каким аналитическим группам относятся катион и анион, входящие в состав соли? Укажите групповой реагент, что происходит при действии группового реагента.

б) Приведите схему разделения смеси, содержащей катионы бария, алюминия, серебра, магния.

Решение:

а)

Характерные реакции ионов Al3+

1) IV группа катионов Zn2+, Al3+, Cr3+, Sn(2), Sn(4), As(3), As(5) с реагентом NaOH образует нерастворимые гидроксиды, но при избытке его, образуются растворимые гидроксокомплексы.

Реакция иона алюминия со щелочами дает белый осадок Al(OH)3, растворимый в избытке реагента с образованием алюминатов

Al(OH)3 + 3KOH = K3[Al(OH)6]

2) Ализарин S (натриевая соль 1,2-окси-антрахинон-3-сульфокислоты)С ионами А13+ в слабокислом среде реагент образует комплексное соединение красного цвета АlOН[С14Н6О3(ОН)]2, не растворяется в уксусной кислоте. Оно называется "алюминиевым лаком". Ионы Fе3+, Ві3+, Сu2+ и некоторые другие мешают реакции, потому что образуют аналогичные окрашенные соединения.

3) Алюминон (аммонийная соль ауринтрикарбоновой кислоты)

Реагент с ионами А13+ образует комплексное соединение красного цвета.

4) Нитрат кобальта Co(NO3)2

Нитрат кобальта образует с солями алюминия алюминат кобальта Сo(АlО2)2 синего цвета, который называется "тинаровая синь".

2Al2(SO4)3 + 2Co(NO3)2 = 2Co(AlO2)2 + 6SO3 + 4NO2 + O2

Наиболее широко применяется классификация анионов, основанная на их способности образовывать малорастворимые соли бария и серебра, то есть групповыми реагентами являются растворы ВаСl2 и AgNO3.

Все анионы на основании этого могут быть разделены на три группы.

I группа: SO42-(сульфат-ион), SO32-(сульфит-ион), S2O32-(тиосульфат- ион), СО32- (карбонат-ион), ВО33- (борат-ион) или В4O72-, РO43-(фосфат-ион):

II группа: Сl- (хлорид-ион), Вr- (бромид-ион), J- (иодид-ион) ,S2- (сульфид-ион);

III группа: NO3- (нитрат-ион), NO2- (нитрит-ион).

Характерным общим свойством анионов третьей группы является растворимость солей бария и серебра в воде. Группового реагента анионы 3 группы не имеют.

Характерные реакции ионов NO3-

Железа (II) сульфат FeSO4

Сульфат железа (II) в кислой среде восстанавливает ионы NO3- до NO с последующим образованием комплексного соединения Fе(NО)SО4, которая имеет характерное бурую окраску

2NаNO3 + 6FеSО4 + 4Н2SО4 =ЗFе2(SО4)3 + Na2SО4 + 2NO + 4Н2О

FеSО4 + NO = Fе(NО)SО4

Проведению реакции мешают ионы NO2-, Вr- і J-.

Дифениламин (С6Н5)2NН

В сильно кислой среде реагент окисляется ионами NO3-, образуя соединение синего цвета. Ионы NO2-, S2- и другие восстановители мешают проведению реакции.

Алюминий, магний, цинк

Данные металлы в щелочном растворе восстанавливают нитрат-ионы до аммиакаNO3- + 4Zn + 6H2O + 7OH- = NH3^ + 4[Zn(OH)4]2-

Мешает реакции ион NН4+, а также анионы, содержащие азот.

б)

1. К 1-2 мл анализируемого раствора прибавляют 3-4 капли 6М HCl и 1М H2SO4. Раствор слегка нагревают при перемешивании - в осадок (1) выпадают AgCl и BaSO4. В растворе (1) остаются катионы алюминия, магния.

2. К осадку (1) прибавляют 6-8 капель концентрированного аммиака, хлорид серебра растворяется с образованием[Ag(NH3)2] +.

Ионы серебра определяют действием KJ:

Ag+ + J-= AgJ - осадок желто-белый.

3. К осадку прибавляют 20 капель насыщенного раствора Na2CO3, и после перевода в карбонат, растворяют его в 2М CH3COOH.

Ионы бария определяют действием хромата калия:

ВаСl2 + К2СrO4 = ВаСrO4v + 2КС1-образуется желтый осадок растворимый в соляной и нерастворимый в уксусной кислоте:

4. К раствору (1) прибавляют 2М NaOH до щелочной реакции по индикатору. Постепенно перемешивая добавляют 4-5 капель раствора H2O2 . После прекращения реакции центрифугируют. Осадок (2) содержит ионы Mg2+, раствор (2) - Al3+ .

Ионы Al3+ определяют действием избытка гидроксида натрия:

Al(OH)3 + 3KOH = K3[Al(OH)6]

5. К осадку (2) содержащему ионы Mg2+, добавляют 2М HNO3 и 2-3 капли H2O2, нагревают а осадок растворяют. Ионы магния в растворе определяют при действии водного раствора аммиака и гидрофосфата аммония при охлаждении:

Mg2+ + HPO42- + NH3 + 6H2O = МgNН4РО4·6Н2Оv- белый осадок

Литература

1. Васильев Е.П. Физико-химические методы анализа: учеб.для химико-технологич. спец. вузов / Васильев Е.П. ?М: ВШ, 1989.? 384с.

2.Золотов Ю.А. Основы аналитической химии. В 2 кн.: учеб.для вузов/ Ю.А.Золотов, Е.Н.Дорохова, В.И.Фадеева. - М: В.Ш., 1996.- 383с.

3. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Физико-химические методы анализа / Крешков А.П. ?М: Химия, 1970.? 472с.

4. Д.Скуг Основы аналитической химии в 2-х томах / Д.Скуг, Д.Уэст.?М: Мир, 1979.

Размещено на Allbest.ru