Ім'я файлу: Лабораторна робота 10.Якісний аналіз катіонів з використанням ко
Розширення: docx
Розмір: 31кб.
Дата: 30.09.2023
скачати
Розширення: docx
Розмір: 31кб.
Дата: 30.09.2023
скачати
Лабораторна робота 10.
Тема: Якісний аналіз катіонів з використанням комплексних сполук
Мета: Вивчити якісні реакції із застосуванням комплексних сполук
План
1. Опитування по темі «Практичне значення координаційних сполук».
2. Виконання якісних реакцій.
3. Оформлення експериментальної роботи у робочому журналі
4. Індивідуальні завдання: проведення та написання якісних реакцій за участю комплексних сполук
Поточні контрольні питання
Теоретичні питання
1. Застосування комплексних сполук в гравіметрії (АЛЄКСЕЕВ)
2. Застосування комплексних сполук в об’ємному аналізі
3. Комплексні сполуки і екстракція
4. Поняття про металохромні індикатори, їх загальна характеристика
5. Комплекси в електрохімічних методах аналізу
6. Комплекси в технології кольорових металів
7. Застосування комплексних сполук у медицині та сільському господарстві
Розв’язати задачі
8. Потрібно приготувати розчин масою 320 г з масовою часткою хлориду калію 3%. Розрахуйте масу КСl і масу води, які необхідні для приготування розчину.
9. У воді масою 100 г при температурі 25°С розчиняється калію фосфат К3РО4 масою 106 г. Розрахуйте масу калію фосфату, необхідного для приготування 20 г розчину К3РО4, насиченого при температурі 25°С.
10. В лабораторії є розчин з масовою часткою натрію гідроксиду 25 %, густина якого дорівнює 1,27 г /мл. Розрахуйте його об’єм, який потрібно змішати з водою, щоб добути 500 мл розчину з масовою часткою NaOH 8 % (густина 1,09 г /моль).
11. Визначте молярну концентрацію розчину, добутого внаслідок розчинення натрій сульфату масою 21,3 г у воді масою 150 г, якщо густина добутого розчину дорівнює 1,12 г /мл.
12. У лабораторії є розчин з масовою часткою сульфатної кислоти 5,5 % (густина 1,035 г/мл). Визначте об’єм цього розчину, який потрібний для приготування розчину 0,25 М H2SO4 об’ємом 300 мл.
Експериментальна частина
Якісні реакції з органічними лігандами
РЕАКЦІЇ МАГНІЙ(ІІ) КАТІОНІВ
1. Магнезон І (п-нітробензол-азорезорцин) в присутності магній-катіонів в лужному середовищі змінює забарвлення розчину або осаду з фіолетового на синє. Механізм реакції оснований на адсорбції магній гідроксидом, який утворюється в лужному середовищі, органічного барвника, яка супроводиться зміною його забарвлення. Із катіонів І та ІІ груп визначенню Mg2+ магнезоном І заважають лише амоній-катіони, які перешкоджають утворенню Mg(OH)2. Виконання досліду слід проводити з використанням “холостого” досліду. Для цього у пробірку вносять 2-3 краплини магнезону І, додають 1-2 мл (5-10 краплин) лугу, вміст пробірки збовтують і розділяють на дві частини. В одну з них вносять розчин, що містить Mg2+, другу залишають для порівняння.РЕАКЦІЇ ХРОМ(ІІІ) КАТІОНІВ
При визначенні хрому найбільш характерними реакціями є реакції дихромат-аніонів.
1. Дифенілкарбазид С6Н5-NH-NH-CO-NH-NH-C6H5 з дихромат-аніонами в середовищі 2н сульфатної кислоти утворює сполуку червоно-фіолетового кольору, яка добре екстрагується вищими спиртами. Дифенілкарбазид є найбільш чутливим реактивом наCr2O72-. Хімізм цієї реакції полягає в окисненні дихромат-аніонами дифенілкарбазиду до дифенілкарбазону і взаємодії останнього з катіонами Cr3+, які при цьому утворюються.
Для виконання досліду до 1-2 краплин досліджуваного розчину додають близько 1 мл розчину лугу до утворення зеленого розчину [Cr(OH)6]3-, 1-2 краплини 3 %- ного розчину Н2О2 і кип’ятять суміш до повного розкладання гідроген пероксиду (розчин при кип’ятінні перестає сильно пінитись). Після охолодження вміст пробірки центрифугують, центрифугат відділяють і нейтралізують розчином сульфатної кислоти. До одержаного розчину, що містить Cr(VI), додають такий самий об’єм 2 н Н2SO4 і 2-3 краплини дифенілкарбазиду. Поява червонофіолетового забарвлення вказує на наявність у розчині сполук Хрому. Заважають реакції катіони Mn2+, Co2+ та Hg2+, проте при центрифугуванні їх гідроксиди відділяються.
РЕАКЦІЇ ФЕРУМ(ІІІ) КАТІОНІВ
Сульфосаліцилатна кислота утворює з Fe3+-іонами залежно від рН середовища три комплекси складу Fe:R=1:1, 1:2, 1:3. Комплекс 1:1 має червоно-фіолетове забарвлення і стійкий при рН=1,8-2,5. При рН=4-8 утворюється червоно-бурий комплекс складу 1:2, а при рН>8 – комплекс жовтого кольору. Для визначення Fe3+ використовують комплекс 1:1. Щоб виконати дослід, до 1 мл досліджуваного розчину додають по 1-2 краплини розчинів НСl та сульфосаліцилатної кислоти. Визначенню Fe3+ заважають аніони, які маскують Fe3+.
Комплексні сполуки з неорганічними лігандами
Калій гексаціанідоферат(ІІ)
1. З йонами Fe3+ темно-синій осад (берлінська блакить):
4Fe(NO3)3 + 3K4[Fe(CN)6] →Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12KNO3
Осад не розчиняється в розбавлених мінеральних кислотах, проте розчиняється в оксалатній кислоті завдяки зв’язуванню Fe3+ в безбарвний комплекс [Fe(C2O4)2]-. Інші катіони визначенню Fe3+ цим реактивом не заважають.
2. Осаджує Сu2+ у вигляді червоно-бурого осаду:
2Cu(NO3)2 + K4[Fe(CN)6] →Cu2[Fe(CN)6]↓ + 4KNO3
Ця реакція є дуже чутливою. Cu2[Fe(CN)6] не розчиняється в розбавлених кислотах, що дозволяє виконувати реакцію в ацетатнокислому середовищі. З аніонами гексаціанідоферату(ІІ) осади утворює значна частина катіонів, проте більшість із них мають білий колір. Тому даною реакцією можна виявити купрум(2+)-катіони в присутності всіх катіонів, крім Fe3+ та Fe2+ (вони утворюють осади синього кольору).
Калій гексаціанідоферат(ІІІ)
1. Утворює з катіонами Fe2+ темно-синій осад “турнбулевої сині”, який складається з ферум(ІІ) гексаціанідоферату(ІІІ):
3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] →Fe3[Fe(CN)6]2↓ + 2K2SO4
Розчинамоніаку
1. осаджує купрум(2+)-катіони у вигляді блакитного осаду Сu(OH)2, який розчиняється в надлишку цього розчину з утворенням сполуки інтенсивно-синього кольору:
CuSO4 + 2NH3 + 2H2O →Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4
Cu(OH)2 + 4NH3 →[Cu(NH3)4]SO4
Цим реагентом Сu2+ можна виявити в присутності всіх катіонів.
2. Аналогічно купрум(2+)-катіонам відбуваються реакції з нікол(ІІ) та кобальт(ІІ) катіонами
Гідроген пероксид
1. У лужному середовищі іони Хром(ІІІ), що існуюють у вигляді [Cr(OH)6]3-, окиснюються в іони Хром(VI) за реакцією
2Na3[Cr(OH)6] + 3H2O2 →2Na2CrO4 + 2NaOH + 8H2O,
При додаванні сульфатної кислоти утворюється пероксохроматна кислота, забарвлена у волошково-синій колір:
Na2Cr2O7 + 4H2O2 + H2SO4 →2H2CrO6 + Na2SO4 + 3H2O
Пероксохроматна кислота у воді є дуже нестійкою, тому реакцію слід виконувати в присутності органічних розчинників (вищих спиртів, ефірів).
Для виконання досліду до 1-2 краплин досліджуваного розчину додають близько 1 мл розчину лугу до утворення зеленого розчину [Cr(OH)6]3-, 1-2 краплини 3 %- ного розчину Н2О2 і кип’ятять суміш до повного розкладання гідроген пероксиду (розчин при кип’ятінні перестає сильно пінитись). Вміст пробірки охолоджують і до одержаного розчину, що містить Cr(VI), додають 0,5-1 мл ізоамілового спирту, декілька краплин сульфатної кислоти і пробірку з розчином інтенсивно збовтують. Органічний шар у пробірці забарвлюється у волошково-синій колір, який через деякий час зникає.
Розчинні тіоціанати (роданіди)
1. Можна виявити Со2+ в присутності всіх катіонів І-ІІІ груп:
Сo(NO3)2 + 4NH4SCN →(NH4)2[Co(SCN)4] + 2NH4NO3
Комплекс, що утворюється, є дуже малостійким і у водному розчині майже повністю дисоціює на йони. Щоб зменшити дисоціацію комплексу, до водного розчину додають ацетону, або екстрагують комплекс ізоаміловим спиртом. Комплекс надає розчину інтенсивного блакитного забарвлення. Катіони Fe3+ заважають проведенню реакції, утворюючи комплекси червоного кольору, проте їх впливу можна уникнути, маскуючи флуоридами чи дифосфатами, які з Fe3+ утворюють безбарвні комплексні сполуки.
2. З Fe3+ комплексні сполуки червоного кольору. Колір і склад комплексів залежить від співвідношення компонентів. Можливе утворення сполук від [Fe(SCN)]2+ до [Fe(SCN)6]3-. Із збільшенням концентрації SCN- утворюються сполуки з більшим числом тіоціанатних груп, а колір комплексів при цьому змінюється від світло- до темно-червоного. Реакцію слід проводити в середовищі HNO3. Чутливість реакції збільшується при екстракції продуктів реакції ефіром, вищими спиртами чи іншими органічними розчинниками. F-, PO34- , тартрат та деякі інші аніони маскують Fe3+, утворюючи з ним безбарвні комплекси. Інші катіони (в тому числі і інших груп) виявленню ферум(3+)-катіона за допомогою тіоціанатаніонів не заважають.
Ферум(ІІІ) хлорид з ацетат аніонами утворює комплекс червоного кольору:
3FeCl3+8NaCH3COO+2H2O → Fe3(OH)2(CH3COO)6Cl+8NaCl+2HCH3COO,
який при розбавленні і нагріванні розкладається з випаданням в осад основної солі Fe3(OH)2O3(CH3COO) бурого кольору. Реакція відбувається в нейтральному середовищі і за відсутності аніонів, що осаджують Fe3+ ( PO34-, CO32-, SO32-, S2-).
Розчинення осадів з утворенням комплексів
Аргентум нітрат осаджує хлорид-аніони у вигляді білого сирнистого осаду AgCl. Осад розчиняється дією аміаку, Na2S2O3, KCN з утворенням комплексних сполук з координаційним числом 2:
AgCl↓ + 2Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaCl
AgCl↓ + NH3 → [Ag(NH3)2]Cl
В 2н розчині амоніаку частково розчиняється і AgBr. Щоб відділити хлорид-аніони від бромід-аніонів їх солі з аргентум-катіонами обробляють розчином амоній карбонату. AgCl при цьому розчиняється:
AgCl↓ + (NH4)2CO3 →[Ag(NH3)2]Cl + CO2 + H2O,
AgBr – не розчиняється. Визначення Сl- виконують так. До 0,5 – 1 мл досліджуваного розчину додають 0,5 мл 2н HNO3 і розчин AgNO3 до повного осадження аніонів ІІ групи. Вміст пробірки центрифугують, осад відділяють, обробляють 10 %-ним розчином (NH4)2CO3 і знову центрифугують. Центрифугат відділяють і підкислюють 2н розчином нітратної кислоти до кислої реакції. Поява білого осаду характеризує наявність у досліджуваному розчині хлорид-аніонів.