Заттың химиялық құрамы мен құрылысын анықтау әдістері жөніндегі ғылым. Аналитикалық химия сандық және сапалық анализден тұрады

Марганец ионының реакциялары

Марганец (II) гидроксиді сутек пероксидімен тотығып Н₂МnО₃ (MnO₂· nН₂О) қоңыр тұнба түзеді.

Mn(OH)2↓ + Н2О- 2е- ↔ H2MnO3↓ + 2Н+ Н2О2 + 2Н++ 2е- ↔ 2Н2О		1 1
Mn(OH)2↓ + Н2О2 → Н2МnО3 + H2O↓

Марганец (IV)-ке күкірт немесе азот қышқылды ортада Н₂О₂-мен әсер еткенде марганец (II)-ге айналады:

H2MnO3↓ + 4Н++ 2е- ↔ Мn2+ + 3Н2О Н2О2 - 2е- ↔ О2↑ + 2Н+	1 1
Н2МnO3↓ + Н2О2 + 2Н+ → Мn2+ + О2↑+ 3Н2О

Күшті тотықтырғыштар, мысалы (NH₄)₂S₂O₈ Мn (II) ионын МnО₄^- дейін тотықтырады да, ерітінді қызыл түске боялады:

Мn2+ + 4Н2О - 5е- ↔ МnО4- + 8Н+ S2O82- + 2е- ↔ 2SO42-.	2 5
2Мn2+ + 5S2O82- + 8Н2О → 2МnО4- + 16Н+ + 10SO42-

Реакция күміс тұзы (катализатор) қатысында жоғары температурада жүреді. Бұл реакция жүйелік талдауда марганец (II) ионын анықтауға қолданылады.

Висмут ионының реакциялары

Жаңа дайындалған натрий гексагидроксостанитінің (II) Na₄[Sn(OH)₆] әсері.

SnCl₂ ерітіндісіне NaOH-нің артық мөлшерін қосқанда гексагидроксостанит (II) [Sn(OH)₆]^4- комплексті ионын түзіледі. Гексагидроксостанит (II)-ионы Bi³⁺ ионын қара түсті металдық висмутқа дейін тотықсыздандырады. [Sn(OH)₆]^4- ионы тек сілтілік ортада ғана тұрақты, ал бұл жағдайда висмут катионы ақ тұнбаға түседі. Висмут катионын ашу реакциясын орындағанда концентрлі сілтінің артық мөлшерін қолдануға және қыздыруға болмайды, себебі мұндай жағдайда қара металдық Sn тұнбаға түсіп, диспропорциялану реакциясы жүреді. Висмут катиондары бұл жағдайда ақ түсті тұнба Bi(OH)₃ түзеді:

Sn2+ + 2OH- ↔ Sn(OH)2↓, Sn(OH)↓ + 4OH- → [Sn(OH)6]4-, Bi3+ + 3ОН- ↔ Bi(OH)3↓.
Bi(OH)3↓ +3е- ↔ Bi↓ + 3ОН- [Sn(OH)6]4- -2e- ↔ [Sn(OH)6]2-	2 3
2Bi(OH)3↓ + 3[Sn(OH)6]4- → 2Bi↓ + 3[Sn(OH)6]2- + 6OH-

Висмут катиондарын анықтау кезінде концентрленген сілтінің артық мөлшері мен қыздыруды қолданбау керек, өйткені диспропорциялану реакциясының нәтижесінде қара тұнба Sn↓ тұнбаға түсуі мүмкін:

2[Sn(OH)₆]^4- → [Sn(OH)₆]^2- + Sn↓ + 6ОН^-.

Сурьма ионының реакциялары

Металдық мырышпен әрекеттесуі

Никель пластинасы бетіндегі металдық мырыш сурьма (III) және (V) иондарын металдық түрге дейін тотықсыздандырады:

2[SbCl6]3- + 3Zn ↔ 2Sb↓ + 3Zn2+ + 12Сl-.

Никель пластинкасы мырышпен гальваникалық жұп түзеді. Ni оң, ал Zn-теріс электрод. Никель мырыштан электрондарды қабылдап, оны сурьмаға береді де металға дейін тотықсыздандырады. Никель пластинасының бетінде бөлінген сурьма хлорсутек қышқылында ерімейді, бірақ азот қышқылында ериді.

Sb + ЗН2О - 5е- — HSbO3↓ + 5Н+ NO3-, + 4Н++ 3е- — NO↑ + 2Н7О	3 5
3Sb↓ + 5NO3- + 5Н+ → 3HSbO3↓ + 5NO↑ + Н2О

1.6.1 Бесінші аналитикалық топтың катиондарын жүйелік талдау.

Темір (II) және (III) катиондарын калий гексацианоферрат (III) және гексацианоферрат (II) ерітінділермен әсер ету арқылы бөлшектеп анықтайды:

3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- ↔ Fe3[Fe(CN)6]2↓, 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- ↔ Fe4[Fe(CN)6]3↓.

Сурьма (III) және сурьма (V) катиондары барлық V топ катиондарын анықтауға кедергі жасайды. Сурьма (Ш) иондарының HNO₃ қышқылымен сурьма (V) дейін тотықтырады, ол HSbO₃ түріндегі тұнбаға түседі. Тұнбаны центрифугаттан бөліп алып, концентрленген тұз қышқылында ерітеді. Сурьма (V) иондарын никель пластина бетіндегі мырышпен анықтайды. Центрифугатта қалған барлық (V) топ катиондарын концентрлі аммиак ерітіндісімен гидроксид түрінде тұнбаға түсіреді

Магний гидроксидтерін айыру үшін тұнбаға аммоний хлоридінің қаныққан ерітіндісін және 3% Н₂О₂ ерітіндісін қосады. Осы кезде Mg(OH)₂ тұнбасы еріп, ал Мn²⁺ катионы H₂MnO₃ дейін тотығады. Құрамында Fe(OH)₃, BiONO₃, H₂MnO₃ тұратын тұнбаларды центрифугаттың көмегімен бөліп алады. Центрифугаттағы Мn²⁺ катионын аммиак буферінің қатысындағы натрий гидрофосфаты ерітіндісімен анықтайды.

Азот қышқылы темір және висмутпен гидроксиді(III) тұнбасына әсер еткенде тұнба ериді, ал Н₂МnО₃ (МnО₂·nМnО)↓ тұнбада қалады.Оны центрифугамен бөліп алады.

Центрифугаттағы висмут катионын жаңа дайындалған Na₄[Sn(OH)₆] ерітіндісімен анықтайды. Н₂МnО₃ (МnО₂·nН₂О) тұнбасын Н₂О₂ қатысындағы азот қышқылында ерітеді. Бұл кезде МnО₂·nН₂Оден Мn²⁺-ге дейін тотықсызданады. Бұларды аммоний персульфат ерітіндісімен әсер ету арқылы анықтайды.V аналитикалық топ катиондарының қоспаларының жүйелік талдау жолының сызбанұсқасы. 5-сызбанұсқа

V аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау



11.7 Алтыншы аналитикалық топтың катиондары

Cu²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺

VI аналитикалық топтың катиондарына электрондық құрылысы бос d-орбитальдармен сипатталатын d-элементтердің катиондары: Cu²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ жатады. Сондықтан да VI аналитикалық топ катиондарына комплекс түзу реакциялары тән. VI аналитикалық топ катиондарының қосылыстары суда жақсы ериді (сульфаттары, хлоридтері, нитраттары, ацетаттары және т.б.) суда ерімейтіндері гидроксидтері, карбонаттары және фосфаттары. VI аналитикалық топ катиондарына топтық реагент ретінде концентрлі аммиак ерітіндісі алынады, ол осы катиондармен еритін аммиакты комплекс түзеді. Одан әрі талдауда осы комплекстерді 6М күкірт қышқылы ерітіндісімен бұзып Сu (I) және Hg²⁺ иондарын натрий тиосульфаты кристалдарымен сульфидтер түрінде тұнбаға түсіреді . Cульфидтердің азот қышқылымен бром суында әртүрлі ерігіштігіне байланысты VI аналитикалық топ катиондарын анықтау комплекс түзу және тотығу-тотықсыздану реакцияларын қолдануға негізделген. VI аналитикалық топ катиондары (Hg²⁺ ионынан басқасы) түсті қосылыстар түзеді.

VI аналитикалық топтың катиондарының реакциясы

1.Калий немесе натрий гидроксидтері ерітінділерінің әсері.

Натрий немесе калий гидроксидтері VI аналитикалық топ катиондарымен түсті гидроксидтер түзеді:

Сu2+ + 2ОН- ↔ Cu(OH)2↓ - көкшіл, Ni2+ + 2ОН- ↔ Ni(OH)2↓ - жасыл, Hg2+ + 2ОН- ↔ Hg(OH)2↓ - ақ,

Hg(OH)₂ ыдырап, жылдам сары түске айналады:

Hg(OH)2↓ → HgO↓+ H2O

Кобальт катиондары сілтілермен негіздік тұз тұнбасын түзеді, мысалы:

Со2+ + Сl- +OH- ↔ Co(OH)Cl↓,

Тұнбаға сілтінің артық мөлшерімен әсер еткенде ашық қызыл түсті гидроксид тұнбасына айналады:

Со(ОН)Сl↓ + ОН- ↔ Co(OH)2↓ + Сl-.

VI аналитикалық топтың катиондарының гидроксидтерінің барлығы қышқылдарда ериді, мысалы:

Ni(OH)2↓ + 2Н+ → Ni2+ + 2Н2О,

Сu(ОН)₂ концентрлі сілтінің артық мөлшерінің әсерінен біртіндеп ериді:

VI аналитикалық топтың катиондарына аммиактың сулы ерітіндісінің аз мөлшерімен әсер еткенде негіздік тұздар немесе амидоқосылыстар түзеді.

Сu²⁺ және Hg²⁺ катиондарын қышқылды ортада натрий тиосульфатымен қосып қыздырғанда мыс (I) және сынап (II) сульфидтері тұнбаға түседі.

S2O32- + Н2О → H2S↑ + SO42-

HgS пен салыстырғанда мыс (I) сульфиді қыздырғанда азот қышқылында ериді:

HgS↓ бром суында хлорсутек қышқылының қатысында еріп, Hg²⁺ ионы комплексті қосылыс түзеді:

Калий иодиді Hg²⁺ ионымен сары-қызыл түсті тұнба түзеді:

1. 
   Реакция рН < 7жағдайында жүргізілуі тиіс.
   
2. 
   Cu²⁺, Bi³⁺ және Ag⁺ болмауы керек.
   

1. 
   I^- ионын тотықтыратын тотықтырғыштар (МnО₄^-, СrО₄^2-, Fe³⁺) болмауы керек.
   

Қалайы (II) хлориді ерітіндісі Hg²⁺ ионын Hg¹⁺ ионына дейін, ал реактивтің артық мөлшерінде Hg↓ дейін тотықсыздандырады. Сондықтан тұнба реакцияда алғашында ақ түсті (Hg₂Cl₂↓), ал одан соң ұсақ дисперсті металдық сынаптың пайда болуына байланысты қара түске ауысады:

Реакцияны жүргізудің шарттары:

1. Реакцияны рН < 7 жағдайында жүргізу ұсынылады. Сілтілік ортада қалайы гидроксидінің және сынап оксидінің тұнбасы; аммиакты ортада – меркураммоний хлориді және қалайы гидроксидінің тұнбасы түзіледі; бейтарап ортада ерітінді бұлынғырланып, негіздік тұз Sn(OH)Cl түзіліп, қалайы хлоридінің гидролизі жүреді.

2. 
   Ерітіндіде Sn²⁺ ионын Sn(IV) ионына дейін тотықтыратын күшті тотықтырғыштар, хлоридтермен аз еритін тұнбалар түзетін катиондар (Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺) болмауы керек тиіс.
   
3. 
   Реакцияны жаңадан дайындалған SnCl₂ ерітіндісімен жүргізу қажет.
   

Hg²⁺ иондары, сондай ақ, HgS (қара), HgCrO₄ (сары), Hg₅(IO₆)₂ (ақ), Hg₃(PO₄)₂ (ақ), Hg[Cr(SCN)₄(NH₃)₂]·H₂O (ашық қызыл) қосылыстар түзеді. Hg₅(IO₆)₂ түзілу реакциясының маңызы өте зор, ол сандық анализде қолданылады. Түзілген тұнбаны қышқылдық ортада KI ерітіндісі арқылы өткізсе иод бос күйінде бөлініп шығады:

Аммоний тиоцианаты кобальт катионымен көк түсті комплексті қосылыс түзеді:

Реакцияны жүргізудің шарты:

1. 
   Реакция орташа қышқылдық ортада (рН = 4-5)жүргізу қажет.
   

1. 
   NH₄SCN ерітіндісі концентрлі болуы керек.
   
2. 
   NH₄SCN кристалын қосып, барлық тұз еріп кеткенше пробиркадағы ерітіндіні жылдам араластырады.
   

2. 
   Никель иондары реакцияға кедергі келтірмейді.
   

Мыс катиондары K₄[Fe(CN)₆] иондарымен мыстың гексацианоферратының қызыл тұнбасын түзеді :

1. 
   Реакцияны рН < 7 жағдайында жүргізу керек. Аммиакты ортада ерімтал аммиакты комплекс түзіледі. Ерітіндіде КОН немесе NaOH ерітінділерінен мыс гидроксиді түзіледі.
   
2. 
   Реактивпен түсті тұнбалар түзетін иондар (Fe³⁺, Со²⁺, Ni²⁺) түссіз тұрақты комплекстермен байланысуы тиіс.
   
3. 
   K₄[Fe(CN)₆] ионын K₃[Fe(CN)₆] дейін тотықтыратын тотықтырғыштар қатыспауы қажет.
   
4. 
   Cu²⁺ ионын Cu⁺ ионына дейін ауыстыратын тотықсыздандырғыштар тотығуы тиіс.