качественные реакции

ХАРАКТЕРНЫЕ РЕАКЦИИ НА КАТИОНЫ  И  АНИОНЫ
Катионы
Реактив, уравнение реакции, признаки присутствия данного катиона,  открываемый  минимум (чувствительность  реакции)

Калий
К+
В нейтральной или уксуснокислой среде:
1)      Кобальтинитрит натрия Na3[Co(NO2)6] образует желтый  кристаллический осадок:
2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3-
· K2Na[Co(NO2)6]
Микрокристаллоскопическая реакция с Na2Pb[Cu(NO2)6] – образуются черные кристаллы кубической формы (открываемый минимум - 0,15 µг К+; предельное  разбавление 1:7,5.104).
2)      Окрашивает пламя в фиолетовый цвет.

Натрий 
Na+
1)      Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом  Zn(UO2)3(C2H3O2)8 – образуется зелетовато-желтый кристаллический осадок, имеющий форму тетраэдров или октаэдров; открываемый минимум - 12,5 µг Na+; предельное разбавление 1:5.103
Na++Zn(UO2)3(C2H3O2)8 + CH3COO- + 9H2O
· NaZn(UO2)3(C2H3O2)9 .  9H2O
2)      Окрашивание пламени – желтое

Аммоний 
NH4+
1)      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). Чувствительность  реакции - 0,05 µг; предельное разбавление 1:106.
NH4Cl + NaOH
· NaCl + NH3 + H2O
(NH4+ + OH-
·
· NH3 + H2O)
2)      Реактив Несслера K2[HgI4] в щелочной среде образует оранжево-коричневый осадок; чувствительность реакции - 0,25 µг иона аммония; предельное разбавление 1:2.107

Магний 
Mg2+
1)      Магнезон–I (или Магнезон–II) в отсутствие NH4+ дают синее окрашивание; открываемый минимум  - 0,9 µг (или 0,2 µг соответственно).
2)      Оксихинолин (при рН = 10 – 12) дает зеленовато-желтый кристаллический осадок  (чувствительность реакции - 0,1 µг иона магния)
3)      Карбонаты щелочных металлов дают белый осадок карбоната магния, легко растворимый  в кислотах: Mg2+ + CO32-
· MgCO3

Кальций
Са2+
1) Окрашивает пламя в кирпично-красный цвет.
2)  Щавелевокислый аммоний (оксалат аммония) в уксуснокислом растворе образует белый кристаллический осадок (в отсутствие Ва2+ и Sr2+); чувствительность – 1 µг Са2+
CaCl2 + (NH4)2C2O4
·
· 2NH4Cl + CaC2O4
(Сa2+ + C2O42-
· CaC2O4)
3) Микрокристаллоскопическая реакция с H2SO4: характерная форма кристаллов в виде длинных игл или пластинок  (чувствительность -  0,1 µг  Са 2+)

Барий 
Ва2+
1)      В уксуснокислой среде хромат калия  К2СrО4  или  К2Cr2O7 + CH3COONa  дают  ярко-желтый осадок  хромата бария.
2)      Серная кислота и ее соли  образуют  белый кристаллический осадок сульфата бария, нерастворимого в кислотах и щелочах:
     Ba2+ + SO4 2-
·
·BaSO4
(Открываемый минимум - 0,4 µг; предельное разбавление 1:1,25.105). Гипсовая вода (насыщенный раствор СаSO4) с Ва2+ на холоде вызывает медленное образование осадка (тогда как для ее взаимодействия с ионами Sr2+ требуется  нагревание).
3)      Окрашивает пламя в желто-зеленый цвет.

Алюминий 
Al3+
1)      Гидроксиды щелочных металлов образуют белый студенистый осадок Al(OH)3, растворимый в кислотах с образованием соли соответствующей кислоты; он также растворим в растворах щелочей с образованием комплексных ионов [Al(OH)4]-:
Al3+ + 3OH-
· Al(OH)3         Al(OH)3 + OH-
· [Al(OH)4]-
(Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства)
В отличие от гидроксида цинка, Al(OH)3 не растворяется в NH4OH.
2)      Прокаливание гидроксида алюминия с солью кобальта дает синее  окрашивание  (“тенарову синь” - Со(AlO2)2).
3)      Оксихинолин дает желтый осадок; Ализарин красный S, Хинализарин или Алюминон - красные осадки.      

Хром
Cr 3+
1)      Окислители (например, перманганат калия, пероксид водорода, бромная вода)  превращают зеленые или фиолетовые соединения хрома (III) в соединения хрома (VI)- хроматы СrO42- (желтого цвета) в щелочной среде или дихроматы  Cr2O72- (оранжевого цвета) в кислой среде.
2)      Гидроксиды щелочных металлов образуют серо-голубой осадок Сr(OH)3, проявляющий амфотерные свойства - растворяется в растворах кислот и в избытке щелочей и NH4OH.

Железо
Fe 3+
1)      Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) образует темно-синий осадок берлинской лазури; чувствительность реакции 0,05 µг Fe3+, предельное разбавление 1:106:
4K4[Fe(CN)6] + 4Fe3+
·
·12К+ + 4КFeIII[FeII(CN)6]   (а)
2)      Гидроксиды щелочных металлов и NH4OH образуют гидроксид железа (III)  красно-бурого цвета, растворимый в кислотах и нерастворимый в избытке щелочей (отличие от гидроксидов алюминия и хрома). Открываемый минимум - 10 µг железа; предельное разбавление 1:1,6.105.
Fe3+ + 3OH-
· Fe(OH)3
3)      Роданид калия или аммония вызывает кроваво-красное окрашивание раствора
FeCl3 + 3NH4SCN
· 3NH4Cl + Fe(SCN)3
Открываемый минимум - 0,25 µг, предельное разбавление – 1:2.105

Железо
Fe2+
1) Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль) образует темно-синий осадок турнбулевой сини; чувствительность реакции 0,1 µг железа, предельное разбавление 1:5.107
3K3[Fe(CN)6] + 3Fe2+
· 3KFeII[FeIII(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:
KFeIII[FeII(CN)6]
· KFeII[FeIII(CN)6]
(В разделе “Железо и его соединения” упомянутые выше реакции (а) и (б)  приведены  в традиционной старой записи).

Цинк
Zn2+
1)      Гидроксиды щелочных металлов образуют белый амфотерный осадок  Zn(OH)2, который растворим в NH4OH c образованием комплексных соединений:
Zn2+ + 2OH-
· Zn(OH)2        Zn(OH)2 + 4NH3
· [Zn(NH3)4](OH)2
При прокаливании гидроксида цинка с соединениями кобальта образуется  окрашенная в зеленый цвет масса - “ринманова зелень”, представляющая собой цинкат кобальта СоZnO2.
2)      H2S при рН = 2,2 дает белый осадок ZnS

Никель
Ni2+
1) Гидроксид натрия образует бледно-зеленый студенистый осадок Ni(OH)2; открываемый минимум - 300 µг никеля, предельное разбавление 1:3.105. Осадок растворим в кислотах и в NH4OH и нерастворим в избытке щелочи.
2) Сероводород не осаждает NiS из сильнокислых растворов; черный осадок сульфида никеля образуется только при рН 4 – 5.
3) Диметилглиоксим (реактив Чугаева) образует красно-фиолетовый осадок; открываемый минимум - 0,5 µг никеля, предельное разбавление 1:1.106.    

Серебро
Ag+
1)      Соляная кислота дает белый творожистый осадок, растворимый в аммиаке, при подкислении HNO3 аммиачного раствора снова выпадает белый осадок; чувствительность реакции - 0,01 µг Ag+, предельное разбавление 1:105.
Ag+ + Cl-
·
· AgCl
AgCl + 2NH4OH
· [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O
 [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H+
·
· AgCl + 2NH4+
2)      Сероводород осаждает черный сульфид серебра; открываемый минимум - 1 µг серебра, предельное разбавление 1:5.106.

Медь
Cu2+
1)      Растворы солей Сu2+ окрашены в голубой цвет; Cu2+ окрашивает пламя в зеленый цвет.
2)      Сероводород образует черный осадок сульфида меди CuS; открываемый минимум - 1 µг меди, предельное разбавление 1:5.106. Осадок нерастворим в соляной и серной кислотах, но растворяется в горячей конц. НNO3.
3)      Гидроксиды щелочных металлов осаждают  голубой  осадок  Сu(OH)2, который при нагревании дегидратируется и превращается в черный осадок оксида меди CuO:
Cu2+ + 2OH-
·
· Cu(OH)2       Cu(OH)2
· CuO + H2O
Открываемый минимум - 80 µг меди, предельное разбавление 1:5.104. Гидроксид меди растворяется в концентрированных растворах аммиака, образуя аммиакат меди интенсивно синего цвета (реактив Швейцера; растворяет целлюлозу):
Cu(OH)2 + 4NH3
·
·[Cu(NH3)4]2+ + 2OH-


Анион
Реактив, уравнение реакции, признаки присутствия данного аниона,  открываемый  минимум (чувствительность  реакции)

F-
1)  AgNO3 не образует осадка, т.к. фторид серебра растворим в воде (в отличие от других галогенидов серебра).
2)   Хлорид кальция дает белый осадок фторида кальция.

Cl-
1) В азотнокислой среде AgNO3 дает белый осадок, растворимый в NH4OH. Открываемый минимум - 1 µг Cl-, предельное разбавление  1:105.

Br-
1)В азотнокислой среде AgNO3 образует светло-желтый осадок. Чувствительность реакции - 20 µг  Br -, предельное разбавление 1:2.105.
2)Хлорная вода окисляет бромид-анион до свободного брома, который окрашивает органический растворитель в соломенно-желтый цвет. Фуксин, обесцвеченный гидросульфитом, окрашивается свободным бромом в синий цвет. Чувствительность реакции 50 µг Br-. 2Br- + Cl2 ( 2Cl- + Br2

I-
1)       Нитрат серебра образует темно-желтый осадок AgI, нерастворимый в растворах HNO3, и NH4OH (в отличие от хлоридов и бромидов серебра, растворимых в аммиаке).
2)   Хлорная вода окисляет йодид-анион до йода: 2I- + Cl2 ( I2 + 2Cl-
3) Открываемый минимум - 40 µг I-; предельное разбавление 1:2,5.104 Выделившийся йод можно открыть с помощью крахмала, который окрашивается йодом в синий цвет, или взбалтывая раствор с органическим растворителем, который приобретает красновато-фиолетовую окраску. При прибавлении избытка хлорной воды окраска исчезает, т.к. свободный йод окисляется до бесцветной йодноватой кислоты:
I2 + 5Cl2 + 6H2O ( 2HIO3 + 10H+ + 10Cl-
Другие окислители (перманганат калия, дихромат калия и др.) в кислом растворе также окисляют йодид-анион до йода:
Cr2O7 2- + 2I- + 14H+ ( 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
2MnO4- + 10I- + 16H+ ( 2Mn2+ + 5I2 + 8H2O

S2-
1) Хлористоводородная и др. кислоты при взаимодействии с сульфидами  выделяют  сероводород, который имеет запах тухлых яиц:
S2- + 2H+ ( H2S
2)       Сульфид-анион с катионами многих тяжелых металлов образует разноцветные осадки: ZnS (белый), CdS (желтый), CuS, PbS, NiS (черный), HgS (красный) и др.
3)  Нитропруссид натрия в щелочном растворе дает красно-фиолетовое окрашивание.

SO32-
1)  Йодная  вода или раствор перманганата калия обесцвечивается.
2)  Разбавленные минеральные кислоты выделяют сернистый газ SO2, который обесцвечивает  раствор KMnO4  или йода.

SO42-
1) Хлорид  бария  дает  белый осадок, нерастворимый в HNO3:
Ba2+ + SO42- ( BaSO4

CO32-
1)  Минеральные кислоты разлагают карбонаты (и гидрокарбонаты) с образованием углекислого газа СO2, который с известковой водой образует белый осадок:
CO32- + 2H+ ( H2O + CO2           Ca(OH)2 + CO2( CaCO3

SiO32-
1) Минеральные кислоты выделяют гель кремниевой кислоты

СН3СОО-
1)При растирании в ступке уксуснокислой соли с гидросульфатом калия появляется характерный запах уксусной кислоты (сильная кислота вытесняет из соли слабую):
CH3COOK + KHSO4 ( CH3COOH + K2SO4
2) 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)).
3)Этиловый спирт (в присутствии конц. Н2SO4) образует сложной эфир, имеющий специфический фруктовый запах.

 

Заголовок 115

Приложенные файлы