ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

РЕАКЦИИ ОБНАРУЖЕНИЯ КАТИОНОВ VІ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ В РАСТВОРЕ

Цель работы: качественные реакции обнаружения различных ионов с целью их последующей идентификации из смеси.

Приборы и реактивы: штатив с пробирками, соли меди, кобальта, никеля, и кадмия.

Ход работы

О п ы т 1. Обнаружение Cu²⁺-ионов

1. Реакция с сероводородом или растворимыми сульфидами. Сероводород, сульфид калия, натрия или аммония образуют с ионами Сu²⁺ черный осадок сульфида меди (II), который не растворяется в разбавленных соляной и серчной кислотах, но растворяется при нагревании в 2 н растворе азотной кислоты:

CuSO₄+ (NH₄)₂S = CuS¯ + (NH₄)₂SO₄;

CuS + 8HNO₃ = 3Cu (NO₃)₂ + 3S + 4H₂O + 2NO

Выполнение реакции. К исследуемому раствору объемом 1 cм³ добавляют раствор растворимого сульфида объемом 1 cм³. Наблюдают выделение черного осадка сульфида меди. Проверить поведение осадка под действием кислот.

2. Реакция со щелочами. Щелочи образуют с ионом Cu²⁺ голубой осадок гидроксида меди (II), от которого при нагревании отщепляется вода и гидроксид превращается на черный оксид меди (II) CuO:

CuSO₄+2NaOH = Cu(OH)₂¯ + Na₂SO₄;

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O

Гидроксид меди (II) имеет слабовыраженные амфотерные свойства, поэтому частично растворяется в избытке концентрированных щелочей. Гидроксид меди (II) растворяется с образованием комплексных соединений в лимонной кислоте, глицерине, сегнетовой соли и других органических соединениях, содержащих группы ОН^-.

Выполнение реакции. К исследуемому раствору объемом 0,5 см³ добавляют по каплям раствор едкого натра до тех пор, пока не образуется голубой осадок Cu(OH)₂. Полученный раствор с осадком кипятят. В результате выпадает черный осадок оксида меди.

3. Реакция с аммиаком. Аммиак в большом избытке образует с ионами Сu²⁺ аммиакат интенсивно-синего цвета:

CuSO₄+4NH₄OH= [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4H₂O

Эта реакция является характерной для обнаружения ионов меди (II).

Реакции мешают ионы никеля. Подкисление приводит к разрушению аммиаката меди; синее окрашивание изменяется на голубое (характерный цвет иона Cu²⁺); это происходит потому, что вследствие связывания молекул NH₃ ионами Н⁺ образуется стойкий ион NH₄⁺. Аммиакат меди разрушается, когда на него действует сероводород (образуется осадок CuS) или когда добавляют избыток цианида калия, образуется бесцветное комплексное соединение — тетрациано-І-купрат калия К₃[Сu(СN)₄].

Выполнение реакции. В пробирку наливают исследуемый раствор объемом 0,25—0,5 см³ и добавляют каплями раствор аммиака. В присутствии ионов Сu²⁺ сначала образуется осадок зеленого цвета (выпадает основная соль Cu₂(OH)₂SO₄), которая в случае действия избытка аммиака растворяется с образованием интенсивно-синего комплексного соединения — аммиаката меди (II).

4. Реакция с тиосульфатом натрия, калия или аммония. Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ при добавлении к подкисленному раствору соли меди (II) образует темно-бурый осадок смеси сульфида меди (І) Cu₂S с серой:

2CuSO₄ + 4Na₂S₂O₃ = Cu₂S¯ + S + 3Na₂SO₄+Na₂S₄O₆ + SO₂

Эту реакцию используют, чтобы отделить катионы Cd²⁺ от катионов Сu²⁺; когда тиосульфат натрия действует в кислом растворе, ионы Cd²⁺ не образуют осадка сульфида кадмия.

Выполнение реакции. К исследуемому раствору объемом 0,25— 0,5 см³ приливают дистиллированной воды объемом 0,5 см³, раствор серной кислоты объемом 0,25 см³ и добавляют несколько кристаллов тиосульфата натрия. Содержимое перемешивают стеклянной палочкой. При наличии ионов Сu²⁺ образуется темно-бурый осадок сульфида меди (І) и серы.

О п ы т 2. Обнаружение Cо²⁺-ионов

1. Реакция с роданидом калия или аммония. Роданид калия или аммония NH₄SCN образует с ионами Co²⁺ окрашенное в синий цвет комплексное соединение:

CoCl₂ + 4NH₄SCN = (NH₄)₂[Co(SCN)₄]+2NH₄Cl

Комплексное соединение — тетрародано-ІІ-кобальтат аммония стойкое в присутствии ацетона. Этой реакции мешает ион Fe³⁺, который с роданидом аммония образует комплексное соединение красного цвета. В таких случаях ион Fe³⁺ связывают, добавляя к раствору фторид аммония, который образует с ионом Fe³⁺ достаточно стойкий бесцветный комплекс.

В водном растворе комплексный ион [Co(SCN)₄]²^- диссоциирует на ионы Со²⁺ і SCN^-. Для того, чтобы уменьшить диссоциацию комплексного иона, нужно ввести избыток ионов

[Co(SCN)₄]²^- Û Co²⁺ + 4SCN^-

Выполнение реакции. К исследуемому раствору добавляют насыщенный раствор роданида аммония в ацетоне объемом 1 см³. В присутствии кобальта раствор окрашивается в синий цвет.

2. Реакция сухим способом. Если соединения кобальта сплавить с бурой Na₂B₄O₇·10H₂O, образуются жемчужины Na₂Co(BO₂)₄ синего цвета. В присутствии больших количеств никеля жемчужины окрашиваются в бурый цвет и ионы Ni²⁺ мешают определению ионов Со²⁺.

Выполнение реакции. Петлю платиновой проволоки раскаляют до почернения и прикасаются ею к кристаллам твердой буры. Прожаривают кристаллики в пламени горелки, пока масса не перестанет вспениваться. Образовавшийся стеклообразный сплав смачивают исследуемым раствором и петлю снова прожаривают, пока сплав не станет прозрачным. В присутствии солей кобальта жемчужины окрашиваются в синий цвет.

О п ы т 3. Обнаружение Ni²⁺-ионов

Реакция с сульфидами. Сульфид аммония или калия (NH₄)₂S с ионами Ni²⁺ образует черный осадок сульфида никеля NiS.

NiSO₄+(NH₄)₂S = NiS¯+(NH₄)₂SO₄

Свежеосажденный сульфид никеля растворяется в 2 н растворе соляной кислоты на холоде. Когда свежеосажденный сульфид отстоится, a-модификация переходит в b-модификацию, которая растворяется в горячей концентрированной соляной кислоте, а потом в g-модификацию, которая растворяется в концентрированной азотной кислоте, в «царской водке» или разбавленных кислотах в присутствии пероксида водорода:

NiS+4HNO₃=Ni(NO₃)₂+2NO₂+S+2H₂O;

NiS+H₂O₂ + H₂SO₄ = NiSO₄+S + 2H₂O

Выполнение реакции. К исследуемому раствору объемом 1 cм³ добавляют раствор растворимого сульфида объемом 1 cм³. Наблюдают выделение черного осадка сульфида никеля. Проверить поведение осадка под действием соляной кислоты, а после отстаивания в серной кислоте в присутствии пероксида водорода.

О п ы т 4. Групповые реакции на VI группу катионов

1. Реакция со щелочами. Щелочи КОН, NaOH с катионами Cu²⁺, Ni²⁺ образуют аморфные осадки гидроксидов, с катионом Со²⁺-основные соли:

CuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂¯ + K₂SO₄;

NiCl₂ + 2KOH = Ni(OH)₂¯ + 2KCl;

СоС1₂+ КОН = Co(OH)Сl¯ + КС1

Все эти осадки растворяются в минеральных кислотах і в избытке аммиака с образованием комплексных аммиакатов, соединения ртути (II) растворяются в концентрированном растворе аммиака только в присутствии хлорида аммония.

Выполнение реакции. В три пробирки наливают растворы солей объемами по 0,25—0,5 см³: сульфата меди (II), хлорида никеля, хлорида кобальта (II) и в каждую добавляют столько же раствора щелочи, перемешивают стеклянной палочкой.

Обращают внимание на характер и цвет осадков, исследуют растворимость осадков в соляной кислоте.

2. Реакция с аммиаком. Раствор аммиака (не в избытке) с катионами шестой группы образует основные соли:

2CuSO₄ + 2NH₄OH= (CuOH)₂SO₄¯ + (NH₄)₂SO₄;

NiCl₂ + NH₄OH = Ni(OH)Cl + NH₄Cl;

CoC1₂ + NH₄OH = Co(OH)C1 + NH₄C1

Концентрированный раствор аммиака в избытке образует с катионами шестой группы комплексные аммиакаты:

CuSO₄ + 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]SO₄+4H₂O;

NiCl₂ + 6NH₄OH = [Ni(NH₃)₆]Cl₂ + 6H₂O;

CoCl₂+6NH₄OH=[Co(NH₃)₆]Cl₂+6H₂O (в присутствии NH₄C1)

Аммиакаты катионов шестой группы достаточно стойкие, за исключением аммиаката кобальта, который постепенно окисляется кислородом воздуха в аммиакат трехвалентного кобальта.

Выполнение реакции. В три пробирки наливают растворы солей объемами по 0,25—0,5 см³: сульфата меди (II), хлорида никеля, хлорида кобальта (II), добавляют каплями концентрированный раствор аммиака, наблюдая за выпадением осадков, а потом при добавлении избытка аммиака, за их растворением (в пробирку с солью кобальта добавляют несколько кристалликов хлорида аммония). Сравнивают цвет осадков с цветом растворов комплексных солей.

Результаты опытов оформить в виде таблицы:

№№ п/п	Исследуемый ион	Реактив, уравнение реакции	Наблюдения
	…	…	…