Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Аналитические реакции катионов II группы

Читайте также:
  1. GІІ.Излагаете проблему группе. Вместе со всеми вырабатываете решение на основе консенсуса. Выполняете любое решение группы.
  2. I. Социальные группы и общности. Виды социальных общностей.
  3. J) просит Генеральную Ассамблею соответственно увеличить бюджетные средства, выделяемые для Рабочей группы, с тем чтобы удовлетворить потребности ее будущей деятельности.
  4. Lt;question> Деятельность по преобразованию человека или группы людей называется
  5. V. Ионные реакции
  6. VI. Окислительно-восстановительные реакции
  7. А. Экологические группы растений по отношении к влажности.
  8. Актуальность и проблематика детектирования NO, продуцируемого в организме. Спектральные свойства NO, требуемые аналитические параметры и выбор аналитического диапазона.
  9. Аллергические реакции немедленного типа
  10. Аллергические реакции.

 

Растворимость некоторых соединений в воде находится в тесной связи с положением данного элемента в периодической системе. При классификации катионов по кислотно-основному методу наибольшее значение имеют следующие положения.

1. Катионы щелочных металлов образуют растворимые гидроксиды, причем соединение LiOH обладает наименьшей растворимостью по сравнению с гидроксидами других щелочных металлов. Гидроксиды щелочноземельных металлов хуже растворяются в воде, чем гидроксиды щелочных металлов: растворимость их понижается от гидроксида радия к гидроксиду бериллия. Соединения Mg(OH)2 и Be(OH)2 практически нерастворимы в воде.

2. Растворимость сульфатов элементов II группы периодической системы уменьшается от сульфата бериллия к сульфату радия. Из данной группы наиболее растворим сульфат бериллия; сульфаты стронция, бария, радия - малорастворимые.

3. Растворимость галогенидов серебра падает от фторида к иодиду.

 

Аналитические реакции катионов II группы

4.1 Аналитические реакции катионов кальция Са2+

 

1. Катионы кальция Са2+ образуют с анионами сульфата SO42− белый осадок малорастворимого в воде сульфата кальция, который при медленной кристаллизации выделяется в форме игольчатых кристаллов минерала гипса CaSO4 ∙ 2 H2O:

 

Ca2+ + SO42− + 2 H2O → CaSO4 ∙ 2 H2O↓. (4.1)

белый осадок

 

Для увеличения полноты осаждения к раствору добавляют равный объем этанола, поскольку в водно-спиртовом растворе растворимость сульфата кальция понижается по сравнению с растворимостью в воде.

Для проведения реакции микрокристаллоскопическим методом каплю раствора, содержащего катион Са2+, помещают на предметное стекло, затем добавляют каплю раствора H2SO4 и смесь упаривают. При этом образуются игольчатые кристаллы гипса (CaSO4 ∙ 2 H2O), хорошо видимые в микроскоп (рис. 4.1).

Крупные кристаллы гипса легко отличить от мелких кристаллов BaSO4 и SrSO4. В присутствии катионов Ba2+ и Sr2+ к анализируемому раствору добавляют каплю раствора серной кислоты H2SO4, смесь выпаривают досуха. Осадок нагревают с дистиллированной водой. Сульфат кальция, как наиболее растворимый сульфат катионов II группы, переходит в раствор. При упаривании полученного раствора выпадают кристаллы гипса, хорошо видимые под микроскопом.

Рис.4.1. Кристаллы гипса (CaSO4 ∙ 2 H2O) под микроскопом.

 

Осадок сульфата кальция нерастворим в кислотах и щелочах, но растворяется в насыщенном водном растворе сульфата аммония с образованием комплекса:

 

CaSO4↓ + (NH4)2SO4 → (NH4)2[Ca(SO4)2], (4.2)

 

что позволяет отделить катионы Са2+ от катионов Ba2+ и Sr2+.

При нагревании с растворимыми карбонатами осадок CaSO4 переходит в белый осадок карбоната кальция:

CaSO4↓ + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4. (4.3)

 

Карбонат кальция растворим в кислотах, поэтому нагревание CaSO4 с раствором соды с последующим растворением образовавшегося CaCO3 используют для отделения катионов кальция вместе с катионами стронция и бария (II группа) от катионов других аналитических групп и для перевода их в раствор.

2. Катионы Са2+ образуют с анионом оксалата (C2O42−) белый кристаллический осадок оксалата кальция CaC2O4:

 

Са2+ + C2O42− → CaC2O4↓. (4.4)

белый крист. ос.

 

Реакцию проводят в слабокислой среде (рН ≈ 6,0-6,5) в присутствии уксусной кислоты, в которой оксалат кальция не растворяется. Осадок CaC2O4 не растворяется в аммиаке, но растворяется в разбавленных минеральных кислотах с образованием щавелевой кислоты Н2C2O4:

 

CaC2O4↓ + 2 HCl → CaCl2 + Н2C2O4. (4.5)

 

Данной реакции мешают катионы Ba2+, Sr2+, Mg2+, которые с оксалатом образуют аналогичные осадки.

3. Катионы Са2+ образуют с гексацианоферратом (II) калия K4[Fe(CN)6] при нагревании раствора в присутствии катионов аммония белый кристаллический осадок смешанного гексацианоферрата (II) аммония и кальция (NH4)2Ca[Fe(CN)6]:

 

Са2+ + 2 NH4+ + [Fe(CN)6]4− → (NH4)2Ca[Fe(CN)6]↓. (4.6)

белый крист. осадок

 

Осадок не растворяется в уксусной кислоте. Данной реакции мешают катионы Ba2+ и другие, образующие осадки ферроцианидов.

4. При взаимодействии концентрированных растворов солей Са2+ с раствором хромата калия K2CrO4 образуется желтый осадок хромата кальция:

 

Са2+ + CrO42− → СаCrO4↓. (4.7)

желтый осадок

 

В присутствии уксусной кислоты или ацетата натрия осадок не образуется.

Испытывают его растворимость в уксусной кислоте и ацетате калия: в обоих случаях осадок растворяется.

5. Другие реакции катионов Са2+. Катионы кальция образуют осадки: с растворимыми карбонатами - белый осадок CaCO3 (растворим в кислотах); с гидрофосфатом натрия Na2HPO4 – белый осадок CaHPO4 (растворим в кислотах).

4.2 Аналитические реакции катионов стронция Sr2+

 

1. Катионы Sr2+ образуют с анионами сульфата белый осадок сульфата стронция SrSO4:

Sr2+ + SO42− → SrSO4↓. (4.8)

белый осадок

 

Осадок не растворяется в щелочах, а также в растворе сульфата аммония (NH4)2SO4 (в отличие от осадка сульфата кальция – см. реакцию 4.2).

Испытывают растворимость осадка в растворах щелочи и сульфата аммония (осадок не растворяется).

Осадок SrSO4 образуется также при действии на растворимые соли стронция “гипсовой воды” (насыщенный водный раствор CaSO4), поскольку растворимость в воде сульфата стронция меньше, чем сульфата кальция:

 

Sr2+ + CaSO4 —→ SrSO4↓ + Са2+. (4.9)

 

Реакция солей стронция с гипсовой водой протекает при нагревании раствора, ей мешает наличие катиона бария Ва2+.

При нагревании осадка SrSO4 с насыщенным раствором соды он, как и сульфат кальция, переходит в осадок карбоната стронция SrСO3, растворимый в кислотах.

2. Катионы Sr2+ образуют при нагревании с анионами карбоната белый кристаллический осадок карбоната стронция:

Sr2+ + СО32− → SrСO3↓. (4.10)

белый осадок

 

Осадок растворим в кислотах (СН3СООН, HCl, HNO3).

3. При взаимодействии концентрированных растворов солей стронция с раствором хромата калия K2CrO4 образуется осадок хромата стронция желтого цвета:

 

Sr2+ + CrO42− → SrCrO4↓. (4.11)

желтый осадок

 

В присутствии уксусной кислоты или ее соли осадок не образуется.

Испытывают растворимость осадка в уксусной кислоте или растворе ацетата калия – осадок растворяется.

4. При взаимодействии солей стронция с оксалатом калия (аммония) образуется белый кристаллический осадок оксалата стронция SrC2O4:

 

 

Sr2+ + C2O42− → SrC2O4↓. (4.12)

белый крист. ос.

 

Осадок оксалата растворим в кислотах.

5. Реактив гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] не образует осадка при взаимодействии с солями стронция:

 

Sr2+ + [Fe(CN)6]4−.

 

6. Другие реакции катионов стронция. Катионы Sr2+ образуют белый осадок SrHPO4 при реакциях в растворах с гидрофосфатом натрия Na2HPO4. Осадок гидрофосфата стронция растворим в кислотах.

 

4.3 Аналитические реакции катионов бария Ва2+

 

1. При взаимодействии с анионами сульфата катионы Ва2+ образуют белый кристаллический осадок сульфата бария:

 

Ва2+ + SO42− → ВаSO4↓. (4.13)

белый осадок

 

Осадок не растворяется в кислотах и щелочах, за исключением концентрированной серной кислоты. В последнем случае образуется раствор гидросульфата бария:

 

ВаSO4↓ + H2SO4 → Ва(HSO4)2. (4.14)

 

При нагревании с растворами карбонатов осадок сульфата бария переходит в малорастворимый в воде карбонат бария ВаСО3, который хорошо растворим в кислотах (СН3СООН, HCl, HNO3).

Проведению данной реакции мешают катионы Са2+, Sr2+, Pb2+, которые также образуют нерастворимые сульфаты.

2. Катионы бария Ва2+ образуют с анионами хромата CrO42− или бихромата Cr2O72− (в присутствии раствора ацетата натрия) желтый осадок хромата бария:

 

Ва2+ + CrO42− → ВаCrO4↓; (4.15)

желтый осадок

 

2 Ва2+ + Cr2O72− + 2 СН3СОО + Н2О → 2 ВаCrO4↓ + 2 СН3СООН. (4.16)

 

Образование хромата, а не бихромата бария в случае реакции (4.16) объясняется тем, что хромат ВаCrO4 обладает меньшей растворимостью, чем бихромат Ва2Cr2O7. В водном растворе устанавливается равновесие:

 

Cr2O72− + Н2О ↔ 2 CrO42− + 2 Н+.

 

Равновесие смещено вправо, поэтому в растворе накапливаются катионы водорода Н+. Для их нейтрализации в раствор вносят ацетат натрия СН3СООNa. Анионы ацетата связывают катионы водорода. При этом возрастает полнота осаждения хромата бария.

Осадок хромата бария растворяется в сильных кислотах, но не растворяется в уксусной кислоте.

Проведению данной реакции мешают катионы Ag+, Pb2+, Cd2+, Co2+, Ni2+. Катионы кальция Са2+ и стронция Sr2+ не мешают открытию катионов бария с помощью бихромата.

3. При взаимодействии солей бария с оксалатом натрия (аммония) выпадает белый кристаллический осадок оксалата бария:

 

Ва2+ + С2О42− → ВаС2О4↓. (4.17)

белый крист. ос.

 

Осадок растворяется в кислотах: HCl, HNO3.

Испытывают растворимость осадка в кислотах (HCl, HNO3).

4. Катионы бария в присутствии солей аммония образуют с раствором гексацианоферрата (II) калия белый кристаллический осадок двойной соли:

 

 

Ва2+ + 2 NH4+ + [Fe(CN)6]4− → (NH4)2Вa[Fe(CN)6]↓. (4.18)

белый крист. осадок

 

5. Другие реакции катионов бария. Растворимые соли бария образуют осадки: при взаимодействии с гидрофосфатом натрия Na2HPO4 – белый осадок ВаHPO4 (растворим в кислотах); с карбонатами щелочных металлов – белый осадок карбоната бария ВаСО3 (растворим в кислотах); с сульфитами щелочных металлов – белый осадок ВаSO3 (растворим в кислотах).

В табл. 4.1 представлены продукты некоторых аналитических реакций катионов II аналитической группы по кислотно-основной классификации и свойства данных продуктов.

 

Таблица 4.1

Продукты некоторых аналитических реакций катионов II группы

 

Реагенты Продукты аналитических реакций катионов
Ca2+ Sr2+ Ba2+
H2SO4 Белый осадок CaSO4. Не растворяется в разбавленных кислотах. Заметно растворяется в р-ре (NH4)2SO4. Белый осадок SrSO4. Не растворяется в разбавленных кислотах. Заметно растворяется в конц. H2SO4. Белый осадок BaSO4. Не растворяется в разбавленных кислотах. Заметно растворяется в конц. H2SO4.
(NH4)2SO4 (насыщ. раствор). Бесцветный раствор Ca(SO4)2]2-. Белый осадок SrSO4. Белый осадок BaSO4.
Гипсовая вода (насыщ. раствор CaSO4∙2 H2O)   - Белый осадок SrSO4 Белый осадок BaSO4.
NaOH, KOH Белый осадок Ca(OH)2 Белый осадок Sr(OH)2 Белый осадок Ba(OH)2
Осадки выпадают из концентрированных растворов. Заметно растворяются в воде.
Na2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3 Белый осадок CaCO3. Белый осадок SrCO3. Белый осадок BaCO3.
Осадки растворяются в минеральных кислотах и CH3COOH.
Na2HPO4 рН» 5-6 рН ³ 7 Белые осадки гидрофосфатов (при рН» 5-6) и средних фосфатов (при рН ³ 7)
СaHPO4, Ca3(PO4)2 SrHPO4, Sr3(PO4)2 BaHPO4, Ba3(PO4)2
Осадки растворяются в минеральных кислотах и CH3COOH.
K2CrO4 Желтый осадок CaCrO4 (из конц. растворов). В присутствии CH3COO- не образуется. Желтый осадок SrCrO4 (из конц. растворов). Растворяется в минеральных кислотах и CH3COOH. Желтый осадок BaCrO4. Растворяется в минеральных кислотах, не растворяется в CH3COOH.
K2Cr2O7 + CH3COONa. -   - Желтый осадок BaCrO4.

 

(NH4)2C2O4 или Na2C2O4. Белый осадок CaC2O4. Нерастворим в CH3COOH. Белый осадок SrC2O4.Частично растворим в CH3COOH. Белый осадок BaC2O4. Растворим в CH3COOH при нагревании.
Осадки растворяются в минеральных кислотах
NaF, NH4F Белый осадок CaF2. Белый осадок SrF2. Белый осадок BaF2.
Разлагаются при нагревании с конц. H2SO4.
K4[Fe(CN)6] + NH4Cl Белый осадок (NH4)2Ca[Fe(CN)6]. Растворим в минеральных кислотах.     - Белый осадок (NH4)2Ba[Fe(CN)6] (из конц. р-ров). Растворим в минеральных кислотах.
         

 




Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 61 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.015 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав