Характерные реакции на катионы
1 Таблица П. 1 Характерные реакции на катионы Катионы К + Na + + NH Mg + Са + Реактив, уравнение реакции, признаки присутствия данного катиона В нейтральной или уксуснокислой среде гексанитритокобальтат (III) натрия Na [Co(NO ) 6 ] образует желтый кристаллический осадок: K + + Na + + [Co(NO ) 6 ] - = K Na[Co(NO ) 6 ] Микрокристаллоскопическая реакция с Na Pb[Cu(NO ) 6 ] образуются черные кристаллы кубической формы. Окрашивает пламя в фиолетовый цвет. Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом Zn(UO ) (C H O ) 8 образуется зелетовато-желтый кристаллический осадок, имеющий форму тетраэдров или октаэдров: Na + +Zn(UO ) (C H O ) 8 + CH COO - + 9H O = NaZn(UO ) (C H O ) 9 9H O. Окрашивает пламя в желтый цвет. При действии щелочей при нагревании выделяется аммиак, который обнаруживают по характерному запаху, по посинению влажной лакмусовой бумаги или по почернению фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли ртути (I): NH Cl + NaOH = NaCl + NH + H O; (NH + + OH - = NH + H O). Реактив Несслера K [HgI ] в щелочной среде образует оранжево-коричневый осадок. Магнезон I (или Магнезон II) в отсутствие NH + дают синее окрашивание; Оксихинолин (при рн = 10 1) дает зеленовато-желтый кристаллический осадок; Карбонаты щелочных металлов дают белый осадок карбоната магния, легко растворимый в кислотах: Mg + + CO = MgCO. Щавелевокислый аммоний (оксалат аммония) в уксуснокислом растворе образует белый кристаллический осадок (в отсутствие Ва + и Sr + ): CaCl + (NH ) C O = NH Cl + CaC O (Сa + + C O = CaC O ) 6
2 1 Ва + Al + Cr + Fe + 7 Продолжение табл. П.1 Микрокристаллоскопическая реакция с H SO, характерная форма кристаллов в виде длинных игл или пластинок. Окрашивает пламя в кирпично-красный цвет. В уксуснокислой среде хромат калия К СrО или бихромат К Cr O 7 в присутствии CH COONa дают ярко-желтый осадок хромата бария. Серная кислота и ее соли образуют белый кристаллический осадок сульфата бария, нерастворимого в кислотах и щелочах: Ba + + SO = BaSO. Гипсовая вода (насыщенный раствор СаSO ) с Ва + на холоде вызывает медленное образование осадка (тогда как для ее взаимодействия с ионами Sr + требуется нагревание). Окрашивает пламя в желто-зеленый цвет. Гидроксиды щелочных металлов образуют белый студенистый осадок Al(OH), растворимый в кислотах с образованием соли соответствующей кислоты; он также растворим в растворах щелочей с образованием комплексных ионов [Al(OH) ] - : Al + + OH - = Al(OH) и Al(OH) + OH - = [Al(OH) ] - В отличие от гидроксида цинка, Al(OH) не растворяется в NH OH. Прокаливание гидроксида алюминия с солью кобальта дает синее окрашивание («тенарову синь» - Со(AlO ) ). Окислители (например, перманганат калия, пероксид водорода, бромная вода) превращают зеленые или фиолетовые соединения хрома (III) в соединения хрома (VI)- хроматы СrO (желтого цвета) в щелочной среде или дихроматы Cr O 7 (оранжевого цвета) в кислой среде. Гидроксиды щелочных металлов образуют серо-голубой осадок Сr(OH), проявляющий амфотерные свойства - растворяется в растворах кислот и в избытке щелочей и NH OH. Гексацианоферрат (II) калия K [Fe(CN) 6 ] (желтая кровяная соль) образует темно-синий осадок берлинской лазури: K [Fe(CN) 6 ] + Fe + = 1К + + КFe + [Fe + (CN) 6 ] (а)
3 1 Продолжение табл. П.1 Гидроксиды щелочных металлов и NH OH образуют гидроксид железа (III) красно-бурого цвета, растворимый в кислотах и нерастворимый в избытке щелочей (отличие от гидроксидов алюминия и хрома): Fe + + OH - = Fe(OH). Роданид калия или аммония вызывает кроваво-красное окрашивание раствора: Fe + Zn + Ni + FeCl + NH SCN = NH Cl + Fe(SCN) Гексацианоферрат (III) калия K [Fe(CN) 6 ] (красная кровяная соль) образует темно-синий осадок турнбулевой сини: K [Fe(CN) 6 ] + Fe + = KFe + [Fe + (CN) 6 ] + 6K + (б) Недавно было установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь это одно и то же вещество, т.к. комплексы, образующиеся в реакциях (а) и (б) находятся между собой в равновесии: KFe + [Fe + (CN) 6 ] = KFe + [Fe + (CN) 6 ] Гидроксиды щелочных металлов образуют белый амфотерный осадок Zn(OH), который растворим в NH OH c образованием комплексных соединений: Zn + + OH - = Zn(OH) ; Zn(OH) + NH = [Zn(NH ) ](OH) При прокаливании гидроксида цинка с соединениями кобальта образуется окрашенная в зеленый цвет масса «ринманова зелень», представляющая собой цинкат кобальта СоZnO. H S при рн =, дает белый осадок ZnS Гидроксид натрия образует бледно-зеленый студенистый осадок Ni(OH). Осадок растворим в кислотах и в NH OH и нерастворим в избытке щелочи. Сероводород не осаждает NiS из сильнокислых растворов; черный осадок сульфида никеля образуется только при рн 5. Диметилглиоксим (реактив Чугаева) образует краснофиолетовый осадок. 8
4 1 Cu + Ag + Растворы солей Сu + окрашены в голубой цвет; Cu + окрашивает пламя в зеленый цвет. Окончание табл. П.1 Сероводород образует черный осадок сульфида меди CuS. Осадок нерастворим в соляной и серной кислотах, но растворяется в горячей конц. НNO. Гидроксиды щелочных металлов осаждают голубой осадок Сu(OH), который при нагревании дегидратируется и превращается в черный осадок оксида меди CuO: Cu + + OH - = Cu(OH) Cu(OH) = CuO + H O Гидроксид меди растворяется в концентрированных растворах аммиака, образуя аммиакат меди интенсивно синего цвета (реактив Швейцера; растворяет целлюлозу): Cu(OH) + NH = [Cu(NH ) ] + + OH - Соляная кислота дает белый творожистый осадок, растворимый в аммиаке, при подкислении HNO аммиачного раствора снова выпадает белый осадок: Ag + + Cl - =AgCl AgCl + NH OH = [Ag(NH ) ] + + Cl - + H O [Ag(NH ) ] + + Cl - + H+ = AgCl + NH + Сероводород осаждает черный сульфид серебра. Таблица П. Классификация анионов по окислительно-восстановительным свойствам Групповой реагент Анионы Групповой признак KMnO +HSO I,крахмал + H SO Восстановители Cl,Br,I,SCN - CO,S,SO,NO S,SO,SO Обесцвечивание раствора Обесцвечивание раствора 9
5 Окончание табл. П. 1 Окислители KI+H SO +( крахмал) MnCl +HCl конц) ( - - CrO,MnO,ClO ClO,NO,BrO NO,CrO,NO,ClO [ ] Fe(CN),ClO,MnO 6 Инертные CO,SO,SiO,PO,F,BO Окрашивание раствора Окрашивание раствора Характерные реакции на анионы Таблица П. Анион F - Cl - Br - I - Реактив, уравнение реакции, признаки присутствия данного аниона AgNO не образует осадка, т.к. фторид серебра растворим в воде (в отличие от других галогенидов серебра). Хлорид кальция дает белый осадок фторида кальция. В азотнокислой среде AgNO дает белый осадок, растворимый в NH OH. В азотнокислой среде AgNO образует светло-желтый осадок. Хлорная вода окисляет бромид-анион до свободного брома, который окрашивает органический растворитель в соломенножелтый цвет. Фуксин, обесцвеченный гидросульфитом, окрашивается свободным бромом в синий цвет: Br - + Cl = Cl - + Br Нитрат серебра образует темно-желтый осадок AgI, нерастворимый в растворах HNO, и NH OH (в отличие от хлоридов и бромидов серебра, растворимых в аммиаке). Хлорная вода окисляет йодид-анион до йода: I - + Cl = I + Cl - Выделившийся йод можно открыть с помощью крахмала, который окрашивается йодом в синий цвет, или взбалтывая раствор с органическим растворителем, который приобретает красновато- 0
6 Продолжение табл. П. 1 фиолетовую окраску. При прибавлении избытка хлорной воды окраска исчезает, т.к. свободный йод окисляется до бесцветной йодноватой кислоты: I + 5Cl + 6H O = HIO + 10H Cl - S NO - РО - СrO ОН - SO SO Другие окислители (перманганат калия, дихромат калия и др.) в кислом растворе также окисляют йодид-анион до йода: Cr O 7 + I - + 1H + = Cr + + I + 7H O MnO I H + = Mn + + 5I + 8H O Хлористоводородная и др. кислоты при взаимодействии с сульфидами выделяют сероводород, который имеет запах тухлых яиц: S + H + = H S Сульфид-анион с катионами многих тяжелых металлов образует разноцветные осадки: ZnS (белый), CdS (желтый), CuS, PbS, NiS (черный), HgS (красный) и др. При нагревании с медью (в присутствии конц. Н SO ) образуется голубой раствор Сu +, выделяется бурый газ NO. В присутствии ионов Ag + в нейтральной среде выпадает светложелтый осадок: ЗАg РO Аg РO В присутствии ионов Ва + выпадает желтый осадок, не растворимый в уксусной кислоте, но растворимый в соляной кислоте: Ва + + СrO BaCrO В присутствии индикаторов наблюдается характерное окрашивание: лакмус синее; фенолфталеин малиновое. Йодная вода или раствор перманганата калия обесцвечивается. Разбавленные минеральные кислоты выделяют сернистый газ SO, который обесцвечивает раствор KMnO или йода. Хлорид бария дает белый осадок, нерастворимый в HNO : CO SiO Ba + + SO = BaSO Минеральные кислоты разлагают карбонаты (и гидрокарбонаты) с образованием углекислого газа СO, который с известковой водой образует белый осадок: CO + H+ = H O + CO Ca(OH) + CO = CaCO Минеральные кислоты выделяют гель кремниевой кислоты 1
7 Окончание табл. П. 1 СН СОО - При растирании в ступке уксуснокислой соли с гидросульфатом калия появляется характерный запах уксусной кислоты (сильная кислота вытесняет из соли слабую): CH COOK + KHSO = CH COOH + K SO Хлорид железа (III) дает на холоде интенсивно-красное окрашивание (вследствие гидролиза до основной соли), при нагревании бурый осадок (образуется конечный продукт гидролиза - гидроксид железа (III). Основные методы количественного анализа Таблица П. Измеряемая величина (свойство) Масса Объем Плотность Поглощение или испускание инфракрасных лучей Колебания молекул Поглощение или испускание видимых, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей Колебания атомов Рассеяние света Диффузионный ток на электроде Электродный потенциал Количество электричества Электрическая проводимость Скорость реакции Тепловой эффект реакции Вязкость Поверхностное натяжение Понижение температуры замерзания Повышение температуры кипения Название метода Гравиметрический Масс-спектрометрический Титриметрический Денсиметрический Инфракрасная спектроскопия Комбинационное рассеяние Спектральный и рентгеноспектральный Фотометрический (колориметрия, спектрофотометрия) Атомно-адсорбционная спектроскопия Люминесцентный Полярография и вольтамперометрия Потенциометрический Кулонометрический Кондуктометрический Кинетический Каталитический Термометрия и калориметрия Вискозиметрический Тензометрический Криоскопический Эбулиоскопический