Уравнение реакции на катион натрия

Аналитические реакции катионов VI группы

8.1 Аналитические реакции катионов натрия Na +

1.Микрокристаллоскопическая реакция с уранилацетатом UO₂(CH₃COO)₂. Каплю исследуемого раствора наносят на предметное стекло, упаривают. Затем помещают на это же стекло каплю раствора уранилацетата в уксусной кислоте. Выпадают зеленовато-желтые или бесцветные кристаллы уранилацетата натрия:

Рис.8.1. Кристаллы уранилацетата натрия NaUO₂(CH₃COO)₃ под микроскопом.

Чувствительность реакции повышается в присутствии солей цинка. В данном случае реакция протекает согласно уравнению:

Данной реакции мешают катионы K + , NH₄ + , Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Al 3+ , Mn 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , но в том случае, если их содержание в исследуемом растворе превышает 5 мг/мл.

На предметное стекло наносят каплю раствора хлорида натрия, слегка упаривают до начала образования белой каемки по краям капли и прибавляют каплю раствора уранилацетата (цинкуранилацетата). Через 2-3 минуты наблюдают под микроскопом образование желтых октаэдрических и тетраэдрических кристаллов (рис.8.1.).

8.2 Аналитические реакции катионов калия К +

Катионы аммония NH₄ + мешают открытию катионов калия, поэтому их предварительно удаляют из раствора.

1.Катионы К + при взаимодействии с раствором Na₃[Co(NO₂)₆] образуют желтый кристаллический осадок двойной соли:

Осадок лучше выпадает из концентрированных растворов в нейтральной или слабокислой (СН₃СООН) среде. Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно.

2.Микрокристаллоскопическая реакция с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца Na₂Pb[Cu(NO₂)₆]:

На предметное стекло наносят каплю раствора соли калия, осторожно упаривают над спиртовкой или электроплиткой до образования белой каемки по краям капли, охлаждают до комнатной температуры и прибавляют каплю раствора Na₂Pb[Cu(NO₂)₆]. Через 1-2 мин наблюдают под микроскопом образование в жидкости черных кубических кристаллов (рис. 8.2).

3.Катионы К + при взаимодействии с гидротартратом натрия (натрия кислого виннокислого) NaHC₄H₄O₆ в присутствии ацетата натрия образуют малорастворимый в воде гидротартрат калия, выпадающий в виде белого кристаллического осадка:

8.3 Аналитические реакции катионов аммония NH₄ +

1.Действие щелочей. Соли аммония в растворах щелочей разлагаются при нагревании с выделением газообразного аммиака:

Выделяющийся аммиак обнаруживают с помощью индикаторной бумаги или по запаху.

2.Действие реактива Несслера на соли аммония. Реактив Несслера представляет собой водный раствор, содержащий соединения K₂[HgI₄] и КОН. Катионы аммония образуют с реактивом Несслера красно-бурый осадок, состав которого описывают формулами:

Реакция протекает согласно схеме:

Реакции мешают все катионы, дающие при реакции со щелочами окрашенные осадки (Cr 3+ , Fe 3+ , Co 2+ , Ni 2+ и другие), а также катионы, приводящие к разрушению реактива Несслера (Hg 2+ ).

Продукты основных аналитических реакций катионов шестой группы представлены в таблице 8.1.

Продукты некоторых аналитических реакций катионов VI группы

Частные реакции катионов первой аналитической группы

При выполнении частных реакций или проведении анализа раствора записи удобнее вести на развернутых ли­стах тетради в следующем виде:

Реакции обнаружения катиона калия К +

1. Гидротартрат натрия NaHC₄H₄O₆,или винная кис­лота,в присутствии ацетата натрия при достаточной кон­центрации ионов калия К + в растворе дает белый кристал­лический осадок гидротартрата калия:

Осадок растворяется в сильных кислотах и щелочах, поэтому реакцию проводят в нейтральной или слабокис­лой средах:

Реакцию следует проводить при охлаждении под стру­ей водопроводной воды, так как растворимость осадка гидротартрата калия КНС₄Н₄О₆ повышается при увеличе­нии температуры.

Для ускорения выпадения осадка стенки пробирки по­тирают стеклянной палочкой для образования центров кристаллизации.

Реакция протекает при больших концентрациях ионов калия К + и является малочувствительной. Ионы аммония NH + ₄ мешают определению ионов калия К + из-за того, что тоже дают белый кристаллический осадок с этими реаген­тами и поэтому соли аммония предварительно разлагают при нагревании.

Реакция является фармакопейной.

2. Гексанитрокобальтат (III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] в нейтральном или слабокислом растворе с ионом калия К + дает желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия-натрия:

В щелочной среде реакцию обнаружения К + проводить нельзя, так как в этой среде гексанитрокобальтат (III) на­трия разлагается с образованием гидроксида кобальта (III) бурого цвета:

В сильных кислотах осадок K₂Na[Co(NO₂)₆] растворя­ется с образованием нестойкой кислоты гексанитрокобальтата (III) водорода H₃[Co(NO₂)₆].

Реакцию обнаружения ионов калия следует проводить в отсутствии ионов NH₄ , так как последние дают аналогич­ный осадок с Na₃[Co(NO₂)₆]. Рассматриваемая реакция об­наружения иона калия более чувствительна, чем реакция с гидротартратом натрия и является также фармакопейной.

3. Окрашивание пламени. При выполнении этой реак­ции платиновую проволочку, впаянную в стеклянную па­лочку, смачивают хлороводородной кислотой и вносят в бесцветное пламя горелки. Прокаливают до тех пор, пока окрашивание пламени не прекратится. Затем раскален­ной проволокой касаются мелкого порошка или опускают ее в раствор соли калия и снова вносят в бесцветное пламя горелки. Если в образце или растворе присутствуют ионы калия, то пламя горелки окрашивается в фиолетовый цвет. Присутствие ничтожных следов натрия, окрашива­ющего пламя в желтый цвет, маскирует окраску.

Эта реакция используется при анализе фармацевтиче­ских препаратов.

Реакции обнаружения катиона натрия Na +

1. Гексагидроксостибиат калия K[Sb(OH)₆] образует с ионом натрия белый кристаллический осадок гексагид­роксостибиат (V) натрия:

Обнаружение иона Na + с помощью гексагидроксостибиата (V) калия проводят в нейтральном или слабощелоч­ном растворе, так как кислоты разлагают реагент:

образуя белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты. Щелочи растворяют осадок Na[Sb(OH)₆] с образованием хорошо растворимой средней соли:

Соли аммония, дающие в результате гидролиза кислую реакцию среды, также разлагают исходный реактив с об­разованием метасурьмяной кислоты. Поэтому добиваются отсутствия в растворе ионов NH + ₄ до определения в нем ионов К + .

Для образования центров кристаллизации и скорейше­го выпадения осадка гексагидроксостибиата (V) натрия реакцию проводят при охлаждении и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой.

2. Микрокристаллоскопическая реакция. Ацетат уранила UO₂(CH₃COO)₂ образует в уксуснокислой среде с солями натрия желтоватые кристаллы уранилацетата на­трия Na[(UO₂)(CH₃COO)₃]:

При выполнении реакции раствор соли натрия выпари­вают досуха и обрабатывают ацетатом уранила. Выпав­шие кристаллы имеют форму желтоватых тетраэдров (или октаэдров) под микроскопом ( рис. 8.1).

Рис. 8.1. Кристаллы уранилацетата натрия

Реакция используется в фармакопее.

3. Окрашивание пламени. Соли натрия окрашивают бесцветное пламя горелки в желтый цвет. Реакция очень характерна и является фармакопейной.

Установить присутствие натрия в исследуемом вещест­ве по окрашиванию бесцветного пламени можно только тогда, когда желтая окраска пламени сохраняется 25-30 с.

Реакции обнаружения катиона аммония NH + ₄

1. Щелочи NaOH и КОН разрушают аммонийные соли с выделением аммиака:

Выделяющийся аммиак можно обнаружить с помощью влажной красной или фиолетовой лакмусовой бумажки. Образующиеся по реакции

гидроксид-ионы ОН — изменяют окраску лакмуса в синий цвет. Подобную реакцию можно провести в газовой каме­ре (см. рис. 7.8). При большой концентрации выделяюще­гося аммиака его можно обнаружить и по запаху. Реакция фармакопейная.

2. Реактив Несслера (смесь K₂[HgI₄] и КОН). Этот реак­тив дает с аммонийными солями красно-бурый осадок:

При очень малых количествах солей аммония вместо осадка образуется желтый раствор; при большом их коли­честве — осадок растворяется. Реакция очень чувствитель­на. Ионы калия и натрия не мешают определению ионов аммония.

Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 58 ; Нарушение авторских прав

—>Аналитические группы катионов —>

I аналитическая группа: Li + ,Na + ,K + , NH₄ +

Групповой реагент отсутствует.

Катионы первой аналитической группы Na + и K + являются катионами S 1 -элементов с электронной структурой благородного газа. Вследствие высокой полярности связи этих катионов с анионами, близкой к ионной, большинство их солей растворимо в воде. Особенно важна для анализа растворимость в воде их сульфидов, гидроксидов, карбонатов и хлоридов, что отличает первую группу катионов от всех остальных аналитических групп. Аналогично ведут себя и соли аммония.

Аналитические реакции катиона лития Li +

Реакция с двузамещенным гидрофосфатом натрия Na₂HPO₄. Гидрофосфат натрия Na₂HPO₄ в нейтральной или слабощелочной среде образует с катионами лития белый осадок фосфата (ортофосфата) лития Li 3 PO 4:

Для увеличения полноты осаждения при проведении реакции добавляют этанол, поскольку в водноэтанольной среде растворимость фосфата лития уменьшается. Фосфат лития растворим в растворах кислот и солей аммония. Реакцию проводят обычно в аммиачной среде для связывания выделяющихся ионов водорода. Предел обнаружения катионов лития данной реакцией составляет 5 мкг. Мешают все катионы, образующие нерастворимые (малорастворимые) в воде фосфаты.

Методика. В пробирку вносят

10 капель раствора соли лития, прибавляют столько же капель концентрированного раствора аммиака, несколько капель этанола и

15 капель раствора гидрофосфата натрия. Через

5 минут выпадает белый мелкокристаллический осадок, растворимый в уксусной кислоте. Большое количество этанола не следует прибавлять во избежание выделения осадка Na₂HPO₄.

Реакция с растворимыми карбонатами. Карбонат-ионы CO₃ 2 , — осаждают из водных нейтральных, щелочных (но не кислых!) растворов солей лития белый осадок карбоната лития Li₂CO₃:

Карбонат лития заметно растворим в воде, вследствие чего катионы лития осаждаются из раствора неполностью. Поэтому для проведения реакции используют концентрированные растворы солей лития и растворимых карбонатов. Реакцию предпочтительно проводить при нагревании, так как растворимость карбоната лития в воде уменьшается с ростом температуры. Карбонат лития растворяется в кислотах. Предел обнаружения

500 мкг. Мешают все катионы, образующие малорастворимые в воде карбонаты.

Методика. В пробирку вносят несколько капель концентрированного раствора соли лития, прибавляют примерно столько же концентрированного раствора соды Na₂CO₃ (или поташа K₂CO₃) и нагревают смесь. Выпадает белый мелкокристаллический осадок карбоната лития Li₂CO₃.

Реакция с растворимыми фторидами. Фторид-ионы досаждают из водных растворов солей лития белый осадок малорастворимого в воде фторида лития LiF:

Растворимость фторида лития в воде уменьшается в присутствии аммиака. Предел обнаружения — 50 мкг. Мешают катионы Mg 2+ ,Ca 2+ , Sr 2+ ,Ba 2+ ,Cu 2+ ,Pb 2+ , также дающие осадки фторидов.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли лития, 1- 2 капли концентрированного аммиака и 4-5 капель раствора фторида аммония NH₄F. Смесь нагревают. Медленно выпадает аморфный осадок фторида лития. Осадок растворяется в уксусной кислоте.

Окрашивание пламени газовой горелки. Соли лития окрашивают пламя газовой горелки в карминово-красный цвет.

Методика. На платиновой или нихромовой проволочке (или на кончике графитового стержня) вносят в пламя газовой горелки несколько кристалликов хлорида лития LiCl. Пламя окрашивается в карми-ново-красный цвет. Если пламя окрашивается в желтый цвет из-за присутствия следов катионов натрия, то его рассматривают через синее стекло или индиговую призму — склянку специальной призматической формы, заполненную раствором красителя — индиго (синее стекло и раствор индиго поглощают желтые лучи).

Некоторые другие реакции катионов лития. Катионы лития образуют со стеаратом аммония CH₃(CH₂)₁₆COONH₄малорастворимый осадок стеарата лития CH₃(CH₂)₁₆COOLi, c цинкуранилацета-том Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ — желто-зеленый осадок LiZn(UO₂)₃ (CH₃COO)₉9H₂O, с гексагидроксостибатом калия K[Sb(OH)₆] —

Аналитические реакции катиона натрия Na +

Известно ограниченное число аналитических реакций катиона натрия.

Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом (фармакопейная). Катионы натрия дают с цинкуранилацетатом Zn(UO₂)₃ (CH₃COO)₈ в уксуснокислом растворе желтый кристаллический осадок натрийцинкуранилацетата NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)_9*9H₂O, нерастворимый в уксусной кислоте:

Натрийцинкуранилацетат образует кристаллы октаэдрической и тетраэдрической формы, хорошо различимые при рассмотрении под микроскопом в капле раствора. Предел обнаружения — около 0,8 мкг; реакция высокочувствительна. Мешают катионы Li + ,K + , NH₄ + ,Mg 2 +, Ca 2+ ,Sr 2+ ,Ba 2+ ,Cu 2+ ,Zn 2+ ,Cd 2+ ,Hg 2+ ,Al 3+ ,Mn 2+ ,Co 2+ ,Ni 2+ при их содержании более 5 мг в 1 мл раствора.

Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора NaCl, слегка упаривают до начала образования белой каемки по краям капли и прибавляют каплю раствора цинкуранилацетата. Через 2-3 мин наблюдают под микроскопом образование желтых октаэдрических и тет-раэдрических кристаллов.

Микрокристаллоскопическая реакция с гексагидроксостибатом(У) калия. Катионы натрия образуют с гексагидроксостибатом(V) калия K[Sb(OH)₆] в нейтральном (рН = 7) растворе белый мелкокристаллический осадок гексагидроксостибата(V) натрия Na[Sb(OH)₆]:

Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно или вообще не выпадает. В сильно щелочной среде осадок не образуется, а из сильно кислых растворов выделяется белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSbO₃, который можно ошибочно принять за осадок гексагидроксостибата натрия. Поэтому образование белого осадка само по себе еще недостаточно для вывода о присутствии катионов натрия; необходимо при рассмотрении под микроскопом убедиться в том, что этот осадок — кристаллический. Реакцию проводят на холоду.

В присутствии нитрат-ионов выделение осадка замедляется.

Реакция малочувствительна и удается лишь при больших концентрациях катионов натрия. Мешают катионы лития, аммония, магния.

Методика. На предметное стекло наносят каплю концентрированного раствора NaCl и одну каплю раствора гексагидроксостибата(У) калия. Через 3-5 минут наблюдают под микроскопом образование кристаллов.

Окрашивание пламени газовой горелки соединениями натрия (фармакопейный тест). Соли и другие соединения натрия окрашивают пламя газовой горелки в желтый цвет. Реакция высокочувствительна. Открываемый минимум составляет 110 -4 мкг.

Методика. На кончике графитового стержня (или на нихромовой либо платиновой проволочке) вносят в пламя газовой горелки несколько кристалликов соли натрия (например, NaCl). Пламя окрашивается в ярко-желтый цвет. Окраска не исчезает в течение нескольких секунд.

Аналитические реакции катиона калия K +

Наиболее часто катионы калия открывают реакциями с гексанитрокобальтатом(Ш) натрия Na₃[Co(NO₂)₆], с гексанитрокупратом(II) натрия и свинца Na₂Pb[Cu(NO₂)₆], с гидротартратом натрия NaHC₄H₄O₆ и по фиолетовому окрашиванию пламени газовой горелки.

Катионы аммония NH₄ + , как правило, мешают открытию катионов калия, поэтому перед открытием катионов калия их необходимо предварительно удалить, если они присутствуют в анализируемом растворе.

Реакция с гексанитрокобальтатом(III) натрия (фармакопейная). Катионы калия в достаточно концентрированных растворах в уксуснокислой (рН = 3) или нейтральной среде образуют с растворимым в воде Na₃[Co(NO₂)₆] желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата(III) натрия и калия NaK₂[Co(NO₂)₆]:

Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно, при стоянии раствора. В сильно кислой среде образуется нестойкая, быстро разлагающаяся кислота H₃[Co(NO₂)₆]. В щелочной среде выпадает бурый осадок гидроксида кобальта(Ш) Co(OH)₃.

Для проведения реакции используют свежеприготовленный водный раствор Na₃[Co(NO₂)₆], так как со временем этот реагент разлагается. Потирание стеклянной палочкой стенок пробирки ускоряет формирование осадка (NaK₂[Co(NO₂)₆] склонен к образованию пересыщенных растворов). В присутствии катионов серебра Ag+ выпадает еще менее растворимый осадок состава K₂Ag[Co(NO₂)₆], поэтому наличие катионов серебра в растворе повышает чувствительность реакции.

Предел обнаружения — 4 мкг; предельное разбавление — 13-10 3 мл/г. Мешают катионы Li + , NH ₄ + , также образующие желтые осадки.

Методика. В пробирку вносят 2 капли концентрированного раствора соли калия и 2 капли свежеприготовленного концентрированного раствора Na₃[Co(NO₂)₆]. Выпадает желтый осадок NaK₂[Co(NO₂)₆]. Если осадок не образуется, то потирают стенки пробирки стеклянной палочкой.

Микрокристаллоскопическая реакция с гексанитрокупратом(II) натрия и свинца. Катионы калия в нейтральной среде образуют с гексанитрокупратом(II) натрия и свинца Na₂Pb[Cu(NO₂)₆] черные кристаллы гексанитрокупрата(II) калия и свинца K₂Pb[Cu(NO₂)₆]кубической формы, хорошо видимые под микроскопом:

Реакция высокочувствительна: открываемый минимум — 0,15 мкг, предельное разбавление — 6,6-10 3 мл/г. Мешают катионы NH₄ + ,Rb + , Cs + , также дающие черный осадок с реактивом.

Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора соли калия, осторожно упаривают над пламенем газовой горелки до образования белой каемки по краям капли, охлаждают до комнатной температуры и прибавляют каплю раствора Na₂Pb[Cu(NO₂)₆]. Через 1-2 мин наблюдают под микроскопом образование в жидкости черных кубических кристаллов.

Реакция с гидротартратом натрия (фармакопейная). Катионы калия при реакции с гидротартратом натрия NaHC₄H₄O₆(или с винной кислотой H₂C₄H₄O₆ в присутствии ацетата натрия CH₃COONa) в нейтральной среде образуют малорастворимый в воде гидротартрат калия KHC₄H₄O₆, выпадающий в виде белого кристаллического осадка:

Образование осадка ускоряется при потирании стенок пробирки стеклянной палочкой.

Осадок растворяется в кислотах с образованием винной кислоты и в щелочах — с образованием средних тартратов, например, среднего тартрата калия K₂C₄H₄O₆.

Предел обнаружения — около 50 мкг, предельное разбавление

10 3 мл/г. Мешают катионы NH₄ + , образующие осадок состава NH₄HC₄H₄O₆, а также катионы Rb + ,Cs + .

Реакцию можно проводить микрокристаллоскопически.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли калия, 2 капли раствора гидротартрата натрия и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой. Через некоторое время образуется белый кристаллический осадок.

Окрашивание пламени газовой горелки (фармакопейный тест). Соли и другие соединения калия при внесении их в пламя газовой горелки окрашивают его в фиолетовый цвет.

Методика. На кончике графитового стержня (или нихромовой либо платиновой проволочки) вносят в пламя газовой горелки кристаллики хлорида калия (или другой соли калия). Наблюдается окрашивание пламени в фиолетовый цвет.

Другие аналитические реакции катионов калия.

С гексахлороплатинатом(IV) натрия Na₂[PtCl₆] и соответствующей кислотой H₂[PtCl₆] катионы калия образуют желтый кристаллический осадок гексахлороплатината(IV) калия K₂[PtCl₆]:

Предел обнаружения — около 25 мкг. Мешают катионы NH₄ 4 , также дающие желтый осадок гексахлороплатината аммония (NH₄)₂[PtCl₆].

С хлорной кислотой HClO₄ катионы K+ выделяют белый кристаллический осадок перхлората калия KClO₄:

С кремнефтороводородной кислотой H₂SiF₆ в нейтральной среде катионы K+ образуют студенистый осадок гексафторосиликата калия

Катионы аммония не мешают этой реакции.

Аналитические реакции катиона аммония NH₄ +

Реакция разложения солей аммония щелочами (фармакопейная) .Соли аммония в растворах щелочей разлагаются с выделением газообразного аммиака:

Выделяющийся газообразный аммиак обнаруживают с помощью влажной красной лакмусовой бумаги (синеет в парах аммиака), влажной фенолфталеиновой бумаги (в парах аммиака окрашивается в малиновый цвет) или стеклянной палочки, кончик которой смочен концентрированной хлороводородной кислотой — в парах аммиака наблюдается образование белого дыма хлорида аммония:

Реакция специфична и высокочувствительна: предел обнаружения равен 0,01 мкг, предельная концентрация —

2-10 7 г/мл ,предельное разбавление —

Методика. В пробирку вносят 8-10 капель раствора соли аммония, прибавляют такой же объем раствора NaOH и осторожно нагревают раствор, не допуская его кипения и разбрызгивания. Над раствором помещают влажную красную лакмусовую бумагу, не касаясь ею стенок пробирки во избежание попадания на бумагу капелек щелочного раствора. Выделяющиеся пары аммиака окрашивают красную лакмусовую бумагу в синий цвет.

Реакция с реактивом Несслера — смесью раствора тетрайодомерку-рата(П) калия K₂[HgI₄] c KOH (фармакопейная).Катионы аммония образуют с реактивом Несслера аморфный красно-бурый осадок. Чаще всего состав этого осадка описывают формулами

Реакция высокочувствительна: предел обнаружения — 0,05-0,25 мкг, предельный объем

0,05 мл. Позволяет открывать следы катионов аммония — наблюдается окрашивание раствора в желтый или бурый цвет. Мешают все катионы, дающие со щелочами окрашенные осадки (Cr 3+ ,Fe 3+ ,Co 2+ ,Ni 2+ и др.) или разлагающие реактив Несслера (Hg 2 +, Sn 2+ ,Sb 3+ ).

Методика. К 1-2 каплям раствора соли аммония прибавляют

2 капли реактива Несслера. Выпадает аморфный красно-бурый осадок.

Другие аналитические реакции катионов аммония. Катионы аммония в растворе образуют с Na₃[Co(NO₂)₆^H₂[PtCl₆] желтые осадки соответственно (NH₄)₂Na[Co(NO₂)₆] и (NH₄)₂[PtCl₆]; с гидротартратом натрия NaHC₄H₄O₆ — белый осадок гидротартрата аммония NH₄HC₄H₄O₆;cNa₂Pb[Cu(NO₂)₆] — черный осадок, что может помешать открытию катионов калия. Катионы аммония мешают также открытию катионов натрия.

Перед открытием катионов натрия и калия удаляют катионы аммония, если они присутствуют в анализируемом растворе.