С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Если вещества обладают различной способностью к сорбции, то они могут быть разделены на хроматографической колонке и определены непосредственно в зоне их расположения на колонке либо визуально, либо посредством проявления хроматограммы. Разделение ионов будет осуществляться тем лучше, чем дальше друг от друга в сорбционном ряду располагаются хроматографируемые вещества. Сорбционные ряды показывают расположение ионов в колонке по уменьшению их сорбируемостн сверху вниз.
Исследуемый раствор вносят в колонку с сорбентом и полученную первичную хроматограмму после промывания водой проявляют специфическим реагентом. Сорбированные ионы, находящиеся в различных зонах хроматограммы, /иен ".-, вступают во взаимодействие с проявителем и образуют окрашенные химические соединения. Образуется !У цветная хроматограмма, обнаруживающая ионы, содержащиеся в исследуемом растворе, по характерной окраске зон для каждого иона в отдельности (рнс.
18). Перед анализом проводят подготовку колонки. В хроматографическую стеклянную колонку диаме- Рис. 18. Хроматоерафнчесеие ко- лонии и хрсматстрамма растворяют в 5 — 6 мл 2 М раствора СН,СООН. Полученный раствор проверяют на присутствие катионов 1 и П групп, начиная со 2 пункта хода анализа смеси катионов 1 и П аналитических групп (см. гл. 4, З 14). 4. Растворение осадка катионов 1П группы. Осадок сульфцдов и гидроксидов катионов П! 1руппы промывают 3 — 4 раза горячей водой с !ч(Не)чОз.
К промыгому осадку добавляют 8 — 10 капель Н)чОа плотностью 1,2 г/емз, кРисталл 1ч/а)чОт нагРевают на водяной бане до растворения. В полученном растворе определяют ионы Мпт+ и Сгз+, если они не были обнаружены в смеси катионов 1, П и П1 групп. Обнаружение ионов А!а+ и Улт проводят, как указано в гл. 5, 5 19. Ход анализа смеси катионов 1, П и П1 групп приведен на схеме 4. тром 0,5 — -0,6 см, длиной 10 см помещают на дно небольшой ватный тампон. Колонку наполняют сухим сорбентом — оксндом алюминия — на '/т высоты. Сорбент вносят в колонку целиком всей порцией, после чего утрамбовывают сначала постукиванием о твердую поверхность до прекращения усадки, а затем уплотняют стеклянным пестиком. В таком виде колонка готова для работы. Исследуемый раствор из 2 — 6 компонентов 0,25 н.
растворов различных солей смешивают в равных объемах по 1 мл в отдельном сосуде. Пипеткой вносят в колонку 1 — 5 капель раствора. Образуется хроматограмма, в которой ионы располагаются сверху вниз соответственно их избирательной сорбируемости. Хроматограмму промывают водой, после чего в хроматографическую колонку вносят по каплям проявитель, указанный ниже в каждом отдельном случае.
Растворы, проявители и воду вводят в колонку после того, как каждый из них полностью впитается сорбентом, в противном случае не происходит образование четких хроматограмм. Сорбционный ряд катионов П! аналитической группы Ре +>Сте+>А1~ >Ел~ >Со '=%2'=Ее*+>ачи~+ Анализ раствора смеси катионов проводят по следующим методикам. 1.
Обнаружение ионов железа (1П) и марганца (П).Исследуемый раствор пропускают через колонку с высотой сорбента 2 см. Появление желто-бурой зоны Ре(ОН)з указывает на присутствие ионов Ре'+ в растворе. В вытекающем из колонки растворе обнаруживают ионы марганца. В связи с тем, что ионы Мпт обладают наименьшей сорбируемостью, они появляются в выходных каплях первыми и легко обнаруживаются в 1 — 4 каплях фильтрата. Для этого на полоску фильтрованной бумаги наносят последовательно капли распюра, вытекающие из колонки, и обрабатывают их нарами аммиака, после чего бумагу смачивают раствором бензидина.
Появление синего пятна на бумаге указывает на присутствие ионов марганца. 2. Обнаружение ионов хрома (1П) и кобальта (11) в присутствии ионов железа (1П). Три капли исследуемого раствора пропускают иерез колонку с оксидом алюминия, предварительно промытую ратью каплями насыщенного раствора )ч!атНРОе. Наверху образуется зона фосфата железа, ниже располагается серо-голубая зона фосфата хрома, затем — розово-фиолетовая зона фосфата кобальта.
П р и м е ч а н и е. При предварительном промывании оксида алюминия раствором 1ч1а,НРОе ионы железа (1П) связываются в виде белого фосфата железа, вследствие чего появляется ' возможность обнаружить ионы хрома в вице серо-голубоватого фосфата хрома. Ионы хрома и железа (П1) имеют почти 1б7 одинаковую сорбируемость и сорбируются в одной и той же зоне. Если ионы Гез+ не будут связаны в виде белого фосфата железа, на оксиде алюминия образуется бурая окраска Ге(ОН)г, которая будет маскировать серо-голубую окраску ионов хрома.
3. Обнаружение ионов цянка. Полученную первичную хроматограмму промывают тремя каплями воды, после чего через колонку пропускают 3 — 4 капли раствора тетратиоцианомеркуриата аммония ()чНа)г (Н8(ЫС8)4] и 2 капли раствора азотной кислоты. Зона железа окрашивается в желтый цвет. Между серо-голубой зоной хрома и розовой зоной кобальта образуется ярко-голубая зона ионов цинка. Если ионы кобальта в раство отсутствуют, что легко определить по отсутствию розовой зон на колонке, в раствор вводят 2 — 3 капли 0,0018 н.
раствор соли кобальта, после чего раствор вновь исследуют на присутствие ионов цинка. 4. Обнаружение иогюв никеля и кобальта. После полученн первичной хромато1раммы ее проявляют раствором рубеановодородной кислоты. При наличии в растворе ионов никеля и кобальта образуется бордовая зона.
При отсутствии ионов кобальта в присутствии ионов никеля образуется фиолетова зона. В отсутствие пикеля. но в присутствии ионов кобальт зона окрашена в желто-коричневый цвет. 5. Обнаружение ионов железа (!!1, П) и алюминия. Эти ионь определяют непосредственно в растворе капельными реакциями. На полоску фильтровальной бумаги наносят 1 каплю раствора гексацианоферрата (Н) калия н ! каплю исследуемого раствора. В присутствии ионов железа (Н!) появляется синяя окраска. Хрома то грамму обрабатывают парами аммиака и смачивают раствором ализарина.
При наличии алюминия зона окрашиваетс в розовый цвет. На другую полоску фильтровальной бумаги наносят 1 капл исследуемого раствора и 1 каплю Кз ~Ге(СЬ1)а]. Образованн синего пятна указывает на присутствие в растворе ноно железа (П). ГЛАВА б к1ЕТВЕРТАЯ И ПЯТАЯ ГРУППЫ КАТИОНОВ $1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАТИОНОВ 1У И У АНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПП. ДЕЙСТВИЕ ГРУППОВОГО РЕАГЕНТА К 1Ч аналитической группе относят катионы Сп г', В(г+ Сй~, Нйг', Ази', Аз', 8Ь'", 5Ь', 8пг'. 8п'~. К Ч аналитическо 1б8 г+ Ниже будут рассмотрены способы обнаружения ионов Сп Водные растворы катионов 1Ч и Ч 1рупп бесцветны, ис-' ключение составляют ионы Спг+, растворы которого окрашены в голубой или зеленый цвет.
Катионы данных групп образуют оксиды и гидр оксиды: Сп(ОН),— -сине-зеленый осадок, который при нагревании переходит в темно-бурый оксид СпО, АйгΠ— бурый осадок оксида;' реб ; Вг(ОН вЂ бел осадок тригидроксида висмута; г+ и Си'+ РЬ(ОН) — белый осадок дигидроксида свинца. Ионы РЬ и Сп, )г образуют амфотерные дигидрокснды, плюмбиты и куприты: РЬ(ОН) г+ 2наОН = Наг РЬО~+ 2НгО Куприты образуются только в концентрированных растворах щелочей, так как амфотерность гидроксида меди выражена слабо. Гндроксиды меди и серебра легко растворяются в растворе 'аммиака с образованием комплексных солей. В присртствии Ь1Нз, 1, СЫ и других лигандов Спг -, В(з - А8 - и РЬ -ионы :Ьбразуют комплексные ионы: (Ай(ЫНз)г(+, (Сп(ЫНз)4]", (А8(СЫ)г], (Сп(СЫ)4]г, 1РЬ)а], (В1!а] .
ПостоЯннУю степень окисления в соединениях имеют ионы Ай', остальные катионы проявляют переменную степень окисления. В присутствии восстановителей катионы !Ч и Ч аналитических г пп ведут себя как окислители и восстанавливаются до 'соединений низших степеней окисления или до сво дн обо ых меы Сп РЬг+ таллов. При действии сильных окислителеи ионы и В(г+ окисляются до высшей степени окисления.
Металлы, образующие рассматриваемые катионы 1Ч и Ч аналитических групп, расположены во второй половине четвертого, пятого и шестого больших периодов периодической системы ов. Катионы этих металлов имеют либо законченные элементов. ат 2 элект на 18-электронные слои, либо слои, содержащие 18+ ро в двух наружных слоях. Исключением является ион Спг', имеющий недостроенный слой. К труди орастворимым солям в воде относят сульфиды, фосфаты, карбонаты и др.
Групповым реагентом на катионы 1Ч группы является сероводород в кислой среде. В качестве кислоты надо использовать только НС1, так как Н)ЧОг окислила бы Нг8 до свободной серы, с Нг804 вводится 8Оаг -ион, осаждающий ион РЬг, что усложнило бы дальнейший . анализ, а СНгСООН, как слабая кислота, не создала бы нужной концентрации ионов Н в растворе. Для предупреждения образования коллоидных растворов сульфилов осаждение ведут из горячего раствора. Сульфиды меди и висмута имеют очень малые произведения растворимости, поэтому они образуются не только от действия сульфида Ю аммония, но и при пропускании сероводорода через их растворы, т.
е. при незначительном содержании Бз -ионов. Сульфиды меди и висмута не растворяются в сульфндах и полисульфидах натрия, калия и аммония. Групповым реагентом на катионы Ч группы !АЗ+ и РЬ'+) является хлороводородная кислота НС1. Ионы Ай з и РЬ з образуют малорастворимые в воде хлориды, что отличает их от хлоридов меди и висмута, хорошо растворимых в воде. Это позволяет отделить ионы Сиз+ и В1» от катионов Ч группы. Соли катионов 1Ч и Ч групп являются солями слабых оснований и поэтому подвергаются значительному гидролизу. Нитраты меди и висмута вследствие гидролиза имеют кислую реакцию.
$2. УСЛОВИЯ ОСАЖДЕНИЯ КАТИОНОВ СЕРОВОДОРОДОМ Сероводород является очень слабой кислотой и диссоциирует по двум стадиям: Н,Я»»Н'+НЯНЯ '-Н'+Зз Сульфнд-ионы Бз могут связываться ионами Н и образовывать последовательно НБ -ионы и далее Н,Б. Следовательно, концентрация сульфид-ионов зависит от концентрации ионов Н т. е. от РН исследуемого раствора. Отсюда выпадение в осадок сульфидов и сернистых соединений 1Ч группы катионов и полнота их осаждения определяется величиной рН раствора. Из сильнокислых растворов сероводород может осыпать малорастворимые сульфиды с ничтожными значениями произведения растворимости: СпБ (ПР=8,5 1О 4») н Вг»Бз (ПР=1,6.10 зз).
Если же рН~7„то концентрация Бз -ионов велика и осаждаются сульфиды с довольно большими значениями произведения растворимости. К ним относятся сульфиды Ш аналитической группы, в которой наименее растворимым является сульфид цинка (ПР=1,2-10 аз). Сульфиды 1Ч группы менее растворимы, чем сульфилы Ш группы и могут осаждаться Б з -ионом в кислой среде. При этом катионы 111 группы остаются в растворе. Для разделения ионов 1Ч и Ч групп к смеси их в растворе приливают групповой реагент на катионы Ч группы — НС1. Из раствора осаждаются белые осадки АЗС! и РЬС1».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
