Характерные и специфические реакции катиона никеля

ДИМЕТЛИГЛИОКСИМ (РЕАКТИВ ЧУГАЕВА) образует с никелем в аммиачной среде характерный красный осадок внутрикомплексной соли:

NiCl₂ + 6 NH₄OH Û[Ni(NH₃)₆]Cl₂ + 6H₂O

[Ni(NH₃)₆]Cl₂ + 2 (CH₂CNOH)₂ + 4 H₂O Û (CH₃CNO)₂Ni(HONCCH₃)+ 2NH₄Cl + 4NH₄OH

H

⁄ \

O O

| |

CH₃-C=N N=C-CH₃

\ ⁄

│ Ni │

CH₃-C=NOH ⁄ \

2 ½ + Ni²⁺ ® CH₃-C=N N=C-CH₃ + 2H₂

CH₃-C=NOH | |

O O

\ ⁄

H

Эта реакция протекает легко в аммиачной среде, когда никель предварительно переведен в комплексный ион – аммиакат.

Систематический ход анализа катионов шестой аналитической группы.

В основе анализа положено взаимодействие катионов шестой группы с раствором аммиак и тиосульфата натрия.

1 способ

Анализируемый раствор: приливают разбавленный раствор NH4OH и фильтруют.

→

Осадок: основная соль кобальта и меркураммония. Обрабатывают разбавленной серной кислотой и фильтруют.

↓ ↓ ↓

Фильтрат: аммиакаты меди, кадмия и никеля. Обрабатывают тиосульфатом натрия или сероводородной водой в кислой среде и фильтруют.

Фильтрат: катионы кобальта. Проверяют катионы кобальта.

Осадок: соль меркураммония. Растворяют в концентрированной азотной кислоте и проверяют на ртуть.

↓ ↓

Фильтрат: катионы никеля и кадмия. Проверяют на кадмий, порцию фильтрата кипятят, обрабатывают раствором NH4OH и проверяют на катион никеля.

Осадок: сульфид меди. Растворяют в разбавленной азотной кислоте и проверяют на катионы меди.

Выделение ртути и кобальта.

К анализируемому добавляют 1,5-2 – кратный объем раствора аммиака и полученный при этом осадок меркуриат аммония и основной соли кобальта отфильтровывают. В фильтрате остаются катионы меди, никеля и кадмия в виде соответствующих аммиачных комплексов.

Отделение и открытие кобальта.

Осадок солей ртути и кобальта обрабатывают разбавленной соляной кислотой или, лучше, серной кислотой, под действием которой основная соль кобальта переходит в раствор, а меркураммоний остается в осадке, который отфильтровывают. Из фильтрата открывают кобальт любой из характерных реакций.

Открытие ртути.

Осадок меркураммония растворяют в небольшом количестве концентрированной азотной кислоты и из полученного раствора открывают любой характерной на них реакцией.

Выделение и открытие меди.

К фильтрату, содержащему в своем составе аммиакаты меди, никеля и кадмия, приливают избыток серной кислоты, кладут в этот раствор 2-3 кристаллика твердого тиосульфата и в течение 2-3 минут кипятят. При этом катионы меди выпадают в осадок сульфида меди, а катионы кадмия и никеля остаются в растворе. Осадок сульфида меди отфильтровывают, растворяют при нагревании в разбавленной азотной кислоте и полученный при этом раствор проверяют на катионы меди любой характерной для них реакцией.

Фильтрат от сульфида делят на две части и в одной из них открывают кадмий, в другой – никель.

Ионы меди отделить от ионов кадмия можно также с помощью глицерина. Это отделение основано на том, что глицерин препятствует осаждению ионов меди едкими щелочами вследствие образования соответствующих глицериновых комплексов, называемых глицератами.

Таким образом, если на раствор, содержащий ионы меди и кадмия подействовать глицерином и NaOH, то в осадке окажется гидроксид кадмия, а в растворе – глицерат меди. Отделение и промыв осадка, его растворяют в соляной кислоте и исследуют на присутствие ионов кадмия. Центрифугат приобретает темно – синюю окраску, свидетельствующую об образовании глицерата меди. Для контроля глицерат меди разрушают действием уксусной кислоты и обнаруживают ионы меди характерными реакциями.

2 способ.

Анализируемый раствор: обрабатывают в кислой среде тиосульфатом натрия или сероводородной водой и фильтруют.

→

Осадок: сульфиды меди и ртути. Обрабатывают раствором азотной кислоты при нагревании и фильтруют.

↓ ↓ ↓

Фильтрат: катионы кадмия, кобальта, никеля. Разбавляют сероводородной водой.

Фильтрат: катионы меди. Проверяют на медь

Осадок: сульфид ртути. Растворяют в царской водке и проверяют на ртуть.

↓ ↓

Фильтрат: катионы кобальта и никеля. Упаривают, обрабатывают раствором NH4OH и фильтруют.

Осадок: сульфид кадмия. Растворяют в соляной кислоте и проверяют на кадмий.

↓ ↓

Фильтрат: проверяют на никель

Осадок: основная соль кобальта. Растворяют в соляной кислоте и проверяют на катион кобальта.

Выделение меди и ртути.

К анализируемому раствору приливают около 0,5 мл объема раствора серной кислоты и 1 объем концентрированного раствора тиосульфата натрия или 2-3 кристаллика тиосульфата, после чего полученную смесь кипятят в течение 2-3 минут. При этом медь и ртуть переходят в осадок сульфидов ртути и меди, а катионы кобальта, кадмия, никеля остаются в растворе.

Выделение и открытие меди.

Осадок сульфидов меди и ртути отфильтровывают и обрабатывают разбавленной кислотой при нагревании. При этом сульфид меди переходит в раствор, а сульфид ртути остается в осадке, который отфильтровывают и из фильтрата открывают катион меди любой характерной реакцией.

Открытие ртути.

Осадок сульфида ртути растворяют при нагревании в концентрированной азотной кислоте или царской водке и полученный раствор проверяют на катионы ртути любой характерной реакцией.

Выделение и открытие катионов кадмия.

Фильтрат, содержащий катионы кадмия, кобальта, никеля разбавляют в 3-4 раза сероводородной водой. при наличии кадмия он выпадает в осадок сульфида кадмия, который отфильтровывают, растворяют в небольшом количестве соляной кислотой и полученный раствор проверяют на катионы кадмия любой характерной реакцией.

Выделение и открытие катионов кобальта.

Фильтрат сульфида кадмия несколько упаривают (т.к. получается слишком разбавленным), после чего, приливают к нему 1 объем разбавленного раствора NH₄OH. При этом весь кобальт переходит в осадок в виде основной соли, а никель остается в растворе в виде аммиаката никеля. Осадок основной соли кобальта отфильтровывают, растворяют в небольшом количестве соляной кислоты или азотной кислоты и из полученного раствора открывают кобальт любой характерной реакцией.

Открытие катионов никеля.

Катионы никеля содержатся в аммиачном фильтрате от основной соли кобальта. Их открывают любой характерной реакцией.

АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ ГРУППЫ ЩЕЛОЧЕЙ (4-6 ГРУПП).

Систематический ход анализа.

Систематический ход открытия катионов групп щелочей основан на различном отношении их к щелочам и к раствору аммиака. Следует иметь в виду, что в составе катионов 4,5,6 групп имеется ряд таких катионов, которые могут быть отнесены одновременно к различным группам.

Так, например, гидроксид цинка обладает ярко выраженными амфотерными свойствами, однако цинк легко переходит в раствор и под действием аммиака, т.к. цинк является в тоже время хорошим комплексообразователем аммиакатов. Следовательно, катионы цинка могут быть отнесены как к 4-ой, так и к 6-ой аналитической группам.

Точно так же по свойствам гидроксидов сурьмы катионы ее могут быть отнесены и к 4-ой, и к 5-ой группам, т.к. свежеосажденный гидроксид сурьмы, особенно трехвалентной, хорошо растворяется в едкой щелочи.

Катионы кобальта и двухвалентной ртути могут быть отнесены и к 5-ой, и к 6-ой группам, т.к. при действии избытком раствора аммиака эти катионы в растворимые соли практически не переходят.

Таким образом, в зависимости от последовательности обработки раствора, состоящего из смеси катионов 4-6 аналитических групп щелочами и раствором аммиака, а так же в зависимости от концентрации последних и условий обработки ими же этого раствора можно получить различные результаты отдельных групп тех или иных катионов. Так, например:

· если на анализируемый раствор смеси катионов 4-6 групп действовать избытком разбавленного раствора аммиака, то осадок при этом перейдут все катионы 4-6 групп за исключением кадмия, меди и никеля, и, при наличии в растворе хрома – некоторые части цинка; если ионы хрома в растворе отсутствуют, то ионы цинка полностью перейдут в растворимые аммиакаты.

· Если анализируемый раствор обработать 2-3 объемами концентрированного раствора аммиака, то в растворе, кроме того, окажутся и катионы ртути и кобальта, т.е. катионы 6-ой группы и цинк.

· Если анализируемый раствор обработать при нагревании раствором карбоната калия или натрия в присутствии пероксида водорода, то все катионы при этом перейдут в осадок, за исключением хрома и мышьяка, которые окажутся в растворе в виде CrO₄^2-, AsO₄^2-.

· При обработке раствора едкой щелочью в присутствии пероксида водорода, то при совместном присутствии в растворе катионы хрома и цинка они в эквивалентном соотношении перейдут в осадок (соосаждение), а раствор будет содержать только AsO₄^2-, AlO₂^-, SnO₂^2-, SbO₂^- и избыточную часть CrO₂^- или соответственно ZnO₂^2-.

· Если анализируемый раствор разбавить в 3-4 раза водой, то из него частично выпадут в осадок гидроксиды олова, сурьмы и висмута (гидролиз). Аналогичная обработка раствора в азотнокислой среде осаждается из него только гидроксид сурьмы и т.д.

Следовательно, в зависимости от той или иной обработки анализируемого раствора аммиаком, карбонатом натрия или калия, едкой щелочью и водой можно по-разному составить схему систематического хода анализа, т.е. схему последовательности их выделения и открытия.

Примечание: данный для анализа раствор может содержать осадок. При этом следует иметь в виду:

· Если осадок черного цвета, то он может состоять из гидроксидов олова, висмута и сурьмы, получающихся в результате гидоролиза солей этих металлов. Кроме того, в осадке могут содержаться гидроксиды и других металлов, образующихся в результате взаимодействия катионов 4-6 группы с продуктами гидролиза солей мышьяковой или мышьяковистой кислот, которые могут присутствовать в растворе.

В таком случае к анализируемому раствору приливают небольшое количество азотной кислоты, в течение 2-3 минут нагревают до кипения. При этом все гидроксиды, за исключением гидроксида сурьмы и незначительной части гидроксида олова переходят в раствор. Если осадок при этом полностью не растворяется, тщательно промывают разбавленной азотной кислотой и проверяют на катионы сурьмы “окуриванием” сероводородом или обливанием сероводородной водой.

· Если в данном для анализа растворе после добавления к нему азотной кислоты и последующего 2-3 минутного нагревания остается черной или темно – серой, этот значит, что возможны оксиды сурьмы.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД АНАЛИЗА СМЕСИ КАТИОНЫВ 4-6 ГРУПП.

Анализируемый раствор (может содержать осадок): 1. Предварительно открывают катионы сурьмы и двухвалентного железа. 2. Если раствор содержит осадок, к нему не отфильтровывая приливают 1\4 – 1\5 объема 2 н раствора азотной кислоты и нагревают до кипения. Если при этом осадок полностью не растворится, его отфильтровывают и анализируют отдельно на катионы сурьмы, висмута и двухвалентной ртути. Освобожденный таким образом от осадка раствор нейтрализуют едкой щелочью, приливают 1-1,5 объем пероксида водорода, а затем 1-2 минуты кипятят и фильтруют.

↓ ↓

Фильтрат: щелочной раствор AsO42-, AlO2-, SnO22-, ZnO22-, CrO42- Нейтрализуют соляной кислотой (до появления осадка), приливают раствор карбоната натрия и фильтруют.

Осадок: гидроксиды катионов 5-6 групп. Растворяют в азотной кислоте при нагревании, затем по охлаждении разбавляют вдвойне водой. при этом выпадает осадок, который отфильтровывают и на фильтре проверяют на сурьму “окуриванием” сероводородом. К фильтрату приливают 3-4 объема концентрированного раствора аммиака, слегка нагревают и фильтруют.

↓ ↓ ↓ ↓

Фильтрат: CrO42-, AsO42-. Открывают в отдельных порциях катионы хрома и мышьяка.

Осадок: катионы алюминия, олова, цинка. Растворяют в соляной кислоте и в дальнейшем для открытия катионов поступают как указанно в схеме для анализа катионов 4 групп.

Фильтрат: аммиакаты катионов 6 группы. Раствор несколько упаривают и нейтрализуют соляной кислотой. Если при этом образуется осадок его отфильтровывают, растворяют в конц. азотной кислоте и проверяют на наличие катионов ртути любой характерной реакцией.

Осадок: гидроксиды 5 группы. Смывают осадок в пробирку, приливают переоксид водорода и слегка нагревают. Затем сюда же приливают небольшое количество раствора аммиака, равный объем хлорида аммония и фильтруют.

↓ ← ← ← ↓ ↓