Что относится к катионам и анионам
Что такое катионы и анионы?
Справочные таблицы, в которых дана сероводородная аналитическая классификация анионов 1-3 групп, качественные реакции и групповые реагенты, а также аналитические сигналы на анионы.
Данная аналитическая классификация анионов основана на растворимости солей бария Ba2+ и серебра Ag+, и включает в себя 3 аналитические группы анионов.
Таблица аналитическая классификация анионов
Таблица аналитические сигналы на анионы первой группы
Таблица аналитические сигналы на анионы второй группы
№ | Реагенты | Анионы | ||
Cl- | Br- | I- | ||
1. | AgNO3 в присутствии HNO3 | AgCl белый творожистый растворим в избытке NH4ОН | AgBr желто-белый, частично растворим в избытке NH4ОН, хорошо растворим в Na2S2O3 | AgI светложелтый, растворим в Na2S2O3 и в большом иодида калия |
2. | Хлорная вода в кислой среде | — | Свободный бром, окрашивает бензол-толуол в желто-оранжевый цвет | Свободный иод, окрашивает бензол-толуол в малиново-фиолетовый цвет |
3. | диоксид марганца MnO2 в кислой среде | Свободный хлор, практически не окрашивает бензол-толуол | Свободный бром, окрашивает бензол-толуол в желто-оранжевый цвет | Свободный иод, окрашивает бензол-толуол в малиново-фиолетовый цвет |
Таблица аналитические сигналы на анионы третьей группы
№ | Реагенты | Анионы | |
NO3- | NO2- | ||
1. | металлический алюминий или цинк (Al,Zn) в щелочной среде | выделяется аммиак NH3 | — |
2. | металлическая медь (Cu) | выделяются буро-желтые пары диоксида азота (NO2) | — |
3. | дифениламин | раствор окрашивается в синий цвет | раствор окрашивается в синий цвет |
4. | сильные кислоты (HCl, H2SO4) | — | выделяются желто- бурые пары окислов азота |
5. | перманганат калия(KMnO4) | — | раствор перманганата калия обесцвечивается |
Таблица аналитическая классификация анионов на окислительно-восстановительных свойствах
Эта аналитическая классификация анионов основана на их окислительно-восстановительных свойствах. Она также включает три аналитические группы анионов.
№ группы | Анионы | Групповой реагент | Результат действия реагента |
1. Анионы-окислители | BrO3-, AsO43-, NO3-, NO2- | KI в сернокислой среде | Выделение иода I2 |
2. Анионы-восстановители | S2-, SO32-, S2O32-, AsO33- | I2 | |
S2-, SO32-, S2O32-, AsO33-, NO2-, C2O42-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCS- | KMnO4 в сернокислой среде | Обесцвечивание раствора KMnO4 | |
3. Индифферентные анионы | SO42-, CO32-, PO43-, CH3COO-, B4O72- (BO2-) | Нет реагента | — |
Качественные реакции на неорганические вещества и ионы
Представим себе такую ситуацию: Вы работаете в лаборатории и решили провести какой-либо эксперимент. Для этого вы открыли шкаф с реактивами и неожиданно увидели на одной из полок следующую картину. У двух баночек с реактивами отклеились этикетки, которые благополучно остались лежать неподалеку.
При этом установить точно какой банке соответствует какая этикетка уже невозможно, а внешние признаки веществ, по которым их можно было бы различить, одинаковы.
Данный метод может сработать только в том случае, если различаемые вещества по разному меняют цвет пламени, или же одно из них не меняет цвет вовсе.
Но, допустим, как назло, вам определяемые вещества цвет пламени не окрашивают, или окрашивают его в один и тот же цвет. В этих случаях придется отличать вещества с применением других реагентов. В каком случае мы можем отличить одно вещество от другого с помощью какого-либо реагента?
Возможны два варианта:
Например, нельзя отличить воду от раствора гидроксида натрия с помощью соляной кислоты, не смотря на то, что щелочи с кислотами прекрасно реагируют: NaOH + HCl = NaCl + H2O
Но зато, можно воду от водного раствора щелочи можно различить, например, с помощью раствора хлорида магния – в данной реакции выпадает белый осадок: 2NaOH + MgCl2 = Mg(OH)2 ↓+ 2NaCl
Например, различить раствор карбоната натрия от раствора нитрата серебра можно с помощью раствора соляной кислоты.
Качественные реакции на катионы
Качественные реакции на анионы
Таблица растворимости
Растворимостью называется способность одного или нескольких веществ вступать в реакцию с другими веществами таким образом, чтобы в результате получалась однородная система. При этом оба вещества распадаются на молекулы, атомы или ионы.
Наравне с таблицей периодической системы Д. И. Менделеева, таблица растворимости является основным теоретическим пособием при изучении химии. Не все вещества взаимодействуют между собой одинаково.
Начинающие химики, учащиеся школ, колледжей и вузов не всегда могут запомнить степень растворимости в воде тех или иных веществ. Именно поэтому таблицу периодической системы Менделеева и таблицу растворимости можно увидеть в каждом кабинете или классе химии, каждой лаборатории.
То или иное сочетание веществ из таблицы может вступать в семь различных реакций с водой:
Чаще всего таблица растворимости применяется при решении уравнений с участием ионных реакций. Реакция возможна только в том случае, если конечный продукт малорастворим или нерастворим вообще.
Условные обозначения в таблице растворимости:
Р | Вещество хорошо растворимо в воде |
М | Малорастворимо |
Н | Практически нерастворимо в воде, но легко растворяется в слабых или разбавленных кислотах |
РК | Нерастворимо в воде и растворяется только в сильных неорганических кислотах |
НК | нерастворимо ни в воде, ни в кислотах |
Г | полностью гидролизуется при растворении и не существует в контакте с водой |
– | вещество вообще не существует |
Катионы | Анионы | ||||||||||
OH– | F– | Cl– | Br– | I– | S2- | NO3– | CO32- | SiO32- | SO42- | PO43- | |
H+ | Р | Р | Р | Р | Р | М | Р | – | Н | Р | Р |
Na+ | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р |
K+ | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р |
NH4+ | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р |
Mg2+ | Н | РК | Р | Р | Р | М | Р | Н | РК | Р | РК |
Ca2+ | М | НК | Р | Р | Р | М | Р | Н | РК | М | РК |
Sr2+ | М | НК | Р | Р | Р | Р | Р | Н | РК | РК | РК |
Ba2+ | Р | РК | Р | Р | Р | Р | Р | Н | РК | НК | РК |
Sn2+ | Н | Р | Р | Р | М | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Pb2+ | Н | Н | М | М | М | РК | Р | Н | Н | Н | Н |
Al3+ | Н | М | Р | Р | Р | Г | Р | Г | НК | Р | РК |
Cr3+ | Н | Р | Р | Р | Р | Г | Р | Г | Н | Р | РК |
Mn2+ | Н | Р | Р | Р | Р | Н | Р | Н | Н | Р | Н |
Fe2+ | Н | М | Р | Р | Р | Н | Р | Н | Н | Р | Н |
Fe3+ | Н | Р | Р | Р | – | – | Р | Г | Н | Р | РК |
Co2+ | Н | М | Р | Р | Р | Н | Р | Н | Н | Р | Н |
Ni2+ | Н | М | Р | Р | Р | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Cu2+ | Н | М | Р | Р | – | Н | Р | Г | Н | Р | Н |
Zn2+ | Н | М | Р | Р | Р | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Cd2+ | Н | Р | Р | Р | Р | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Hg2+ | Н | Р | Р | М | НК | НК | Р | Н | Н | Р | Н |
Hg22+ | Н | Р | НК | НК | НК | РК | Р | Н | Н | М | Н |
Ag+ | Н | Р | НК | НК | НК | НК | Р | Н | Н | М | Н |
Что означает слово Катионы и анионы?
Катионы и анионы — это типы ионов, то есть атомы, которые приобрели или потеряли электроны через химические связи.
Атом, имеющий одинаковое количество протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд), считается электрически нейтральным. Когда этот атом принимает или передает электроны, он называется ионом, который, в свою очередь, может быть:
Катион
Катион — это атом, который имеет положительный заряд, потому что в нем больше протонов, чем электронов.
Щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий и францио), как правило, образуют катионы, поскольку в их валентном слое имеется только 1 электрон. Это означает, что энергия, необходимая для удаления этого электрона, очень мала, что делает эти элементы очень реактивными.
Катион представлен символом +, следующим за именем элемента. Количество потерянных электронов указывает на тип катиона:
Типы катионов также можно определить по количеству знаков +. Таким образом, элемент, представленный только +, является одновалентным катионом, в то время как другой элемент, представленный +++, является трехвалентным катионом.
Примеры катионов
Анион
Анион — это атом с отрицательным зарядом, потому что в нем больше электронов, чем протонов. Элементы семейства азота, калькогенов и галогенов имеют тенденцию образовывать анионы, потому что они легко принимают электроны.
Анион представлен символом — после имени элемента. Количество полученных электронов указывает на тип аниона:
Примеры анионов
Ионные Связи
Ионные или электровалентные связи представляют собой связи, которые возникают между катионами и анионами.
Элементы могут принимать, давать или делить электроны таким образом, чтобы их последний энергетический слой имел 8 электронов. Это известно как теория октетов.
Согласно теории октетов, атомы имеют тенденцию стабилизироваться, когда в валентном слое (последнем электронном слое) находится 8 электронов. Таким образом, будучи положительно заряженными, катионы связываются с отрицательно заряженными анионами. Таким образом, атомы дают или принимают электроны для достижения равновесия.
Связи, образованные между катионами и анионами, очень прочны и имеют тенденцию иметь следующие признаки:
Ионные связи образуют ионные соединения, такие как хлорид натрия (поваренная соль), образованный связью Na + (катион натрия) + Cl- (хлорид-анион) → NaCl.
Примеры ионных соединений
Некоторые примеры ионных соединений:
Катионный стол
Li +Fe + 2Na +Со + 2К +Ni + 2Rb +Sn + 2Cs +Pb + 2(NH 4 ) +Mn + 2Ag +Pt + 2Cu +Би + 3Hg +Al + 3Au +Cr + 3Mg + 2Au + 3Ca + 2Fe + 3Sr + 2Со + 3Ба + 2Ni + 3Zn + 2Sn + 4CD + 2Pb + 4Cu + 2Мн + 4Hg + 2Pt + 4
литий | железистый |
натрий | cobaltoso |
калий | Niqueloso |
рубидий | содержащий двухвалентное олово |
цезий | Plumboso |
аммоний | марганцевых |
серебро | относящийся к платине |
медь | висмут |
Ртути | Нержавеющая сталь |
Auroso | хром |
магний | золотоносный |
кальций | трехвалентного железа |
стронций | кобальтовые |
барий | Niquélico |
цинк | оловянный |
кадмий | свинцовый |
двухвалентной | марганца |
содержащий двухвалентную ртуть | платина |
Таблица анионов
Описание катионов и анионов в химии, их примеры, таблица растворимости
Справочные таблицы, в которых дана сероводородная аналитическая классификация анионов 1-3 групп, качественные реакциии и групповые реагенты, а также аналитические сигналы на анионы.
Смотрите также аналитические реакции катионов 1-2 групп.
Таблица аналитическая классификация анионов
Данная аналитическая классификация анионов основанна на растворимости солей бария Ba2+ и серебра Ag+, и включает в себя 3 аналитические группы анионов.
Таблица аналитические сигналы на анионы первой группы
Таблица аналитические сигналы на анионы второй группы
№ | Реагенты | Анионы | ||
Cl- | Br- | I- | ||
1. | AgNO3 в присутствии HNO3 | AgCl белый творожистый растворим в избытке NH4ОН | AgBr желто-белый, частично растворим в избытке NH4ОН, хорошо растворим в Na2S2O3 | AgI светложелтый, растворим в Na2S2O3 и в большом иодида калия |
2. | Хлорная вода в кислой среде | — | Свободный бром, окрашивает бензол-толуол в желто-оранжевый цвет | Свободный иод, окрашивает бензол-толуол в малиново-фиолетовый цвет |
3. | диоксид марганца MnO2 в кислой среде | Свободный хлор, практически не окрашивает бензол-толуол | Свободный бром, окрашивает бензол-толуол в желто-оранжевый цвет | Свободный иод, окрашивает бензол-толуол в малиново-фиолетовый цвет |
Таблица аналитические сигналы на анионы третьей группы
№ | Реагенты | Анионы | |
NO3- | NO2- | ||
1. | металлический алюминий или цинк (Al,Zn) в щелочной среде | выделяется аммиак NH3 | — |
2. | металлическая медь (Cu) | выделяются буро-желтые пары диоксида азота (NO2) | — |
3. | дифениламин | раствор окрашивается в синий цвет | раствор окрашивается в синий цвет |
4. | сильные кислоты (HCl, H2SO4) | — | выделяются желто- бурые пары окислов азота |
5. | перманганат калия(KMnO4) | — | раствор перманганата калия обесцвечивается |
Таблица аналитическая классификация анионов на окислительно-восстановительных свойствах
Эта аналитическая классификация анионов основанна на их окислительно-восстановительных свойствах. Она также включает три аналитические группы анионов.
№ группы | Анионы | Групповой реагент | Результат действия реагента |
1. Анионы-окислители | BrO3-, AsO43-, NO3-, NO2- | KI в сернокислой среде | Выделение иода I2 |
2. Анионы-восстановители | S2-, SO32-, S2O32-, AsO33- | I2 | |
S2-, SO32-, S2O32-, AsO33-, NO2-, C2O42-, Cl-, Br-, I-, CN-, NCS- | KMnO4 в сернокислой среде | Обесцвечивание раствора KMnO4 | |
3. Индифферентные анионы | SO42-, CO32-, PO43-, CH3COO-, B4O72- (BO2-) | Нет реагента | — |
Таблица растворимости
Растворимостью называется способность одного или нескольких веществ вступать в реакцию с другими веществами таким образом, чтобы в результате получалась однородная система. При этом оба вещества распадаются на молекулы, атомы или ионы.
Наравне с таблицей периодической системы Д. И. Менделеева, таблица растворимости является основным теоретическим пособием при изучении химии. Не все вещества взаимодействуют между собой одинаково.
Начинающие химики, учащиеся школ, колледжей и вузов не всегда могут запомнить степень растворимости в воде тех или иных веществ.
Именно поэтому таблицу периодической системы Менделеева и таблицу растворимости можно увидеть в каждом кабинете или классе химии, каждой лаборатории.
То или иное сочетание веществ из таблицы может вступать в семь различных реакций с водой: хорошо растворяется в воде; практически не растворяется в воде; растворяется в слабых и разбавленных кислотах и почти не растворяется в воде; растворяется только в сильных неорганических кислотах, не растворяясь при этом в воде; не растворяется ни в кислотах, ни в воде; не существует при контакте с водой, но полностью гидролизируется при растворении; вещество не существует.
Чаще всего таблица растворимости применяется при решении уравнений с участием ионных реакций. Реакция возможна только в том случае, если конечный продукт малорастворим или нерастворим вообще.
Условные обозначения в таблице растворимости:
Р | Вещество хорошо растворимо в воде |
М | Малорастворимо |
Н | Практически нерастворимо в воде, но легко растворяется в слабых или разбавленных кислотах |
РК | Нерастворимо в воде и растворяется только в сильных неорганических кислотах |
НК | нерастворимо ни в воде, ни в кислотах |
Г | полностью гидролизуется при растворении и не существует в контакте с водой |
– | вещество вообще не существует |
Катионы | Анионы | ||||||||||
OH– | F– | Cl– | Br– | I– | S2- | NO3– | CO32- | SiO32- | SO42- | PO43- | |
H+ | Р | Р | Р | Р | Р | М | Р | – | Н | Р | Р |
Na+ | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р |
K+ | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р |
NH4+ | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р | Р |
Mg2+ | Н | РК | Р | Р | Р | М | Р | Н | РК | Р | РК |
Ca2+ | М | НК | Р | Р | Р | М | Р | Н | РК | М | РК |
Sr2+ | М | НК | Р | Р | Р | Р | Р | Н | РК | РК | РК |
Ba2+ | Р | РК | Р | Р | Р | Р | Р | Н | РК | НК | РК |
Sn2+ | Н | Р | Р | Р | М | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Pb2+ | Н | Н | М | М | М | РК | Р | Н | Н | Н | Н |
Al3+ | Н | М | Р | Р | Р | Г | Р | Г | НК | Р | РК |
Cr3+ | Н | Р | Р | Р | Р | Г | Р | Г | Н | Р | РК |
Mn2+ | Н | Р | Р | Р | Р | Н | Р | Н | Н | Р | Н |
Fe2+ | Н | М | Р | Р | Р | Н | Р | Н | Н | Р | Н |
Fe3+ | Н | Р | Р | Р | – | – | Р | Г | Н | Р | РК |
Co2+ | Н | М | Р | Р | Р | Н | Р | Н | Н | Р | Н |
Ni2+ | Н | М | Р | Р | Р | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Cu2+ | Н | М | Р | Р | – | Н | Р | Г | Н | Р | Н |
Zn2+ | Н | М | Р | Р | Р | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Cd2+ | Н | Р | Р | Р | Р | РК | Р | Н | Н | Р | Н |
Hg2+ | Н | Р | Р | М | НК | НК | Р | Н | Н | Р | Н |
Hg22+ | Н | Р | НК | НК | НК | РК | Р | Н | Н | М | Н |
Ag+ | Н | Р | НК | НК | НК | НК | Р | Н | Н | М | Н |
Качественный анализ катионов и анионов
Теоретические основы.
Химические методы качественного анализа основаны на аналитических реакциях, которые имеют специфический эффект (выпадение осадка, выделение газа или изменение цвета раствора) для одного или нескольких ионов, присутствующих в исследуемом растворе. В том случае, если аналитическая реакция характерна для одного иона, ее называют специфической. Например, реакция образования желтого осадка гексанитрокобальтата (III) калия является специфической:
2KCl + Na3[Co(NO2)6] K2Na[Co(NO2)6] + 2NaCl
Качественный анализ можно условно разделить на две части: анализ катионов и анализ анионов. В зависимости от отношения ионов к различным групповым реагентам катионы и анионы делятся на аналитические группы.
В основе классификации катионов лежит их различие во взаимодействии с кислотами и основаниями.
Первая аналитическая группа катионов содержит ионы NH4+, Na+ и K+. Группа не имеет специфического реагента, большинство солей на основе этих ионов хорошо растворимы в воде.
Вторая аналитическая группа катионоввключает ионы Ag+, Pb2+ и Hg22+. Групповым реагентом является соляная кислота HCl, в присутствии которой происходит осаждение малорастворимых хлоридов вышеуказанных металлов.
В состав третьей аналитической группы катионоввходят ионы Ba2+ и Ca2+, которые образуют белые кристаллические осадки сульфатов кальция и бария при действии на раствор серной кислоты (групповой реагент).
Четвертая аналитическая группа катионовобъединяет ионы, основания которых проявляют амфотерные свойства — Al3+, Cr3+, Zn2+. Групповой реагент – избыток NaOH, который осаждает катионы всех остальных групп (кроме первой) и переводит катионы четвертой группы в форму гидроксокомплексов.
Пятая аналитическая группа катионовсодержит ионы Fe2+, Fe3+, Mn2+. Гидроксид аммония NH4OH (групповой реагент) переводит их в осадок соответствующих гидроксидов, которые нерастворимы в избытке реагента.
Цель работы.Изучение аналитических реакций катионов и анионов и определение состава неизвестного раствора.
Порядок работы.
Опыт 1. Качественные реакции катионов и анионов.
Проведите аналитические реакции катионов и анионов, описанные ниже. Обратите внимание на внешний эффект реакций. Результаты оформите в виде таблицы:
Налейте в фарфоровую чашку 1 мл раствора соли аммония, добавьте 1 мл концентрированного раствора NaOH и закройте часовым стеклом с прикрепленной индикаторной бумажкой, пропитанной раствором фенолфталеина (газовая камера). Наблюдайте изменение цвета индикаторной бумаги.
Реакция иона натрия
Ионы натрия в растворе можно определить с помощью гексагидроксистибата (V) калия K[Sb(OH)6].
Реакция иона калия
Специфическим реактивом на ионы калия в растворе служит гексанитрокобальтат (III) натрия Na3[Co(NO2)6].
Подкислите раствор, содержащий соль калия, разбавленным раствором уксусной кислоты (рН = 5) и добавьте несколько кристаллов Na3[Co(NO2)6]. Образование желтого осадка K2Na[Co(NO2)6] доказывает присутствие ионов калия в растворе. Ионы аммония мешают определению, поэтому в случае их присутствия в растворе их необходимо удалить кипячением в присутствии NaOH.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра и добавьте 2 капли разбавленного раствора соляной кислоты. Наблюдайте образование осадка AgCl и его растворение в избытке NH4OH.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата ртути (I) и добавьте 2 капли разбавленного раствора соляной кислоты. Наблюдайте образование белого осадка и изменение его цвета в присутствии NH4OH.
Реакции иона Pb (II)
a) В присутствии соляной кислоты образуется белый осадок PbCl2, растворимый в горячей воде.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата свинца (II) и добавьте 2 капли разбавленного раствора соляной кислоты. Наблюдайте образование белого осадка. Добавьте дистиллированной воды и нагрейте раствор на водяной бане.
б) В присутствии иодида калия образуется желтый осадок иодида свинца (II), который растворяется в горячей воде и кристаллизуется в виде желтых игольчатых кристаллов при охлаждении (золотой дождь).
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата свинца (II) и добавьте 2 капли раствора иодида калия. Наблюдайте образование желтого осадка. Добавьте дистиллированной воды и нагрейте раствор на водяной бане до растворения иодида свинца. Охладите раствор под струей холодной воды и наблюдайте выпадение золотисто-желтых игольчатых кристаллов («золотой дождь»).
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата или хлорида кальция и добавьте 2 капли раствора оксалата аммония. Наблюдайте образование белого осадка. Испытайте растворимость осадка в разбавленных соляной и уксусной кислотах.
Реакции иона бария
(а) В присутствии серной кислоты ионы Ba2+образуют белый кристаллический осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата или хлорида бария и добавьте 2 капли разбавленного раствора серной кислоты. Наблюдайте образование белого осадка. Испытайте растворимость осадка в кислотах и щелочах.
(б) В нейтральных растворах в присутствии K2CrO4 или K2Cr2O7 образуется желтый кристаллический осадок BaCrO4, который растворим в сильных кислотах.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора нитрата или хлорида бария и добавьте 2 капли раствора хромата калия. Наблюдайте образование желтого осадка. Испытайте его растворимость в соляной и уксусной кислотах.
Поместите на фильтровальную бумагу 1-2 капли любой соли алюминия и подержите ее в парах аммиака (над открытой склянкой с концентрированным раствором гидроксида аммония).
Добавьте 1 каплю раствора ализарина и снова поместите бумагу в пары NH3 на 1-2 минуты. Высушите фильтровальную бумагу над пламенем горелки и наблюдайте образование розового пятна алюминиевого комплекса.
(Фиолетовая окраска пятна обусловлена аммонийной солью ализарина, которая разлагается при нагревании).
Реакция иона хрома (III)
Пероксид водорода в щелочных растворах переводит ион хрома (III) в CrO42 (хромат-ион).
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора любой соли хрома (III), добавьте 6-7 капель раствора NaOH до образования зеленого раствора Na3[Cr(OH)6], а затем – 3-4 капли 10%-ного раствора H2O2. Нагрейте раствор. Обратите внимание на изменение цвета. (Выделение газа обусловлено процессом разложением пероксида водорода, катализатором которого служат хромат-ионы).
Реакция иона цинка
Дитизон (дифенилтиокарбазон) S=C образует с ионами цинка в слабокислой среде комплексное соединение красного цвета, растворимое в хлороформе CHCl3.
Возьмите в пробирку 2-3 капли любой соли цинка, добавьте 2-3 капли ацетатного буферного раствора и 2-3 капли раствора дитизона в хлороформе. Встряхните пробирку и наблюдайте изменение цвета органического слоя.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора сульфата железа (II) и добавьте 2 капли раствора K3[Fe(CN)6]. Наблюдайте образование осадка.
Реакции иона железа (III)
(а) Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) образует в присутствии ионов Fe (III) темно-синий осадок KFe[Fe(CN)6].
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида или сульфата железа (III) и добавьте 2 капли раствора K4[Fe(CN)6]. Наблюдайте образование осадка.
(б) Тиоцианат (роданид) аммония NH4SCN (или калия KSCN) образует в присутствии ионов Fe (III) кроваво-красный раствор комплексного соединения:
Fe3+ + n SCN [Fe(SCN)n]3 n
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида или сульфата железа (III) и добавьте 2 капли раствора роданида аммония. Наблюдайте изменение цвета раствора.
Реакция иона марганца (II)
В присутствии азотной кислоты висмутат натрия NaBiO3 окисляет ионы марганца (II) до марганцевой кислоты HMnO4.
Возьмите в пробирку 1-2 капли раствора нитрата или хлорида марганца (II), добавьте 1 мл разбавленной азотной кислоты и несколько кристалликов NaBiO3. Обратите внимание на изменение цвета раствора.
6. Аналитические реакции катионов V группы
Реакция иона меди (II)
Гидроксид аммония образует с ионами меди Cu (II) темно-синий раствор комплексного соединения [Cu(NH3)4]2+. В присутствии ионов металлов, образующих нерастворимые основания, отделите их осадок на центрифуге и наблюдайте темно-синий цвет раствора.
Налейте в пробирку 2-3 капли раствора хлорида кобальта (II), добавьте несколько кристаллов NH4SCN (или KSCN) и 4-5 капель изоамилового спирта или его смеси с эфиром. Встряхните пробирку и наблюдайте появление синего окрашивания органического слоя.
Если в растворе одновременно присутствуют ионы Co (II) и Fe (III), синее окрашивание раствора не появляется, так как железо образует с роданид-ионами более прочное комплексное соединение, которое окрашивает раствор в кроваво-красный цвет.
Для отделения ионов Co (II) следует добавить к раствору немного кристаллического KF (или NH4F). В этом случае происходит маскирование ионов Fe (III) (перевод в более прочное бесцветное комплексное соединение K3[FeF6]).
Поэтому красная окраска раствора не проявляется, и можно открыть ионы Co (II) в присутствии ионов Fe (III).
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора хлорида или сульфата никеля (II), добавьте несколько капель разбавленного раствора гидроксида аммония и 2 капли раствора диметилглиоксима (реактива Чугаева). Наблюдайте образование осадка.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора сульфата любого металла и добавьте 2 капли раствора нитрата или хлорида бария. Наблюдайте образование белого осадка. Испытайте растворимость осадка в разбавленной азотной кислоте.
Реакция фосфат-ионов РO43-
Ионы бария образуют с фосфат-ионами белый кристаллический осадок BaНРO4, который растворим в сильных минеральных кислотах.
Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора фосфата натрия или калия и добавьте 2 капли раствора нитрата или хлорида бария. Наблюдайте образование осадка. Испытайте растворимость осадка в разбавленной азотной кислоте. Сравните растворимость фосфата бария с растворимостью сульфата бария.
Реакции карбонат-ионов СO32-
Ионы бария образуют с карбонат-ионами белый кристаллический осадок, который растворим в кислотах с выделением газа (СО2).
Налейте в пробирку несколько капель карбоната натрия и добавьте раствор хлорида бария. Наблюдайте образование осадка карбоната бария. Добавьте несколько капель разбавленного раствора азотной кислоты. Выделение газа свидетельствует о присутствии в растворе карбонат-ионов.
Возьмите две пробирки и добавьте в одну 2-3 капли раствора хлорида натрия, а в другую – 2-3 капли раствора иодида натрия. Добавьте в каждую пробирку 2 капли раствора нитрата серебра.
Наблюдайте образование осадков хлорида и иодида серебра (сравните цвета осадков). Добавьте в каждую пробирку разбавленный раствор гидроксида аммония.
В какой из пробирок осадок растворился? Подкислите раствор, содержащий хлорид диамминосеребра, и наблюдайте образование белого осадка AgCl.
Реакция нитрат-ионов NO3-
Дифениламин (C6H5)2NH окисляется нитрат- и нитрит-ионами с образованием продуктов, окрашенных в темно-синий цвет.
Налейте в пробирку несколько капель раствора, содержащего нитрат- или нитрит-анионы, и добавьте (по стенке пробирки) 1 каплю дифениламина (соблюдайте осторожность – соединение растворено в концентрированной серной кислоте!). Наблюдайте образование темно-синего пятна на стенке пробирки.
Лабораторная работа 12
Катионы
Катионам элементов, образующих только один устойчивый ион, присваивают те же названия, что и у соответствующего элемента. К таким элементам относятся все элементы I и II группы. Например,
Многие переходные (/-элементы образуют больше одного устойчивого катиона. В названиях таких ионов после элемента в скобках указывают римскими цифрами степень окисления иона (табл. 4.9).
Названия комплексных (многоатомных) катионов часто заканчиваются на «-оний» (табл. 4.10).
Анионы
Название иона элемента, находящегося в самом низком состоянии окисления, включает приставку гипо-, а название иона элемента, находящегося в самом высоком состоянии окисления, включает приставку пер-.
Для обозначения серных аналогов оксоанионов используется приставка тио- (табл. 4.12).
В номенклатурной системе ASE названия оксоанионов иногда включают прямое указание степени окисления элемента вместо соответствующей приставки или суффикса либо наряду с ними. Примеры таких названий, приведенные в табл. 4.13, отнюдь не исчерпывают всех подобных случаев. В этой книге встречаются и другие примеры названий многоатомных анионов.
Формула | Название |
гидрида | |
H2O | Вода |
NH3 | Аммиак |
CH4 | Метан |
PH3 | Фосфин |
N2H4 | Гидразин |
Формула | Название |
H3O+ | Оксоний (гидрокеоний) |
NH4+ | Аммоний |
CH3NH+ | Метиламмоний |
C6H5NH + | Фенил аммоний |
Ci- | Хлорид-ион |
O2- | Оксид-ион |
о2- | Пероксид-ион |
OH- | Гидроксид-ион |
S2″ | Сульфид-ион |
CN- | Цианид-ион |
NO2 | + 3 | Нитрит-ион | Нитрит-ион |
NO3 | + 5 | Нитрат-ион | Нитрат-ион |
ClO- | + 1 | Гипохлори т-ион | Хлорат(I)-ион |
ClO2- | + 3 | Хлорит-ион | Хлорат(III)-ион |
ClO3 | + 5 | Хлорат-ион | Хлорат(V)-ион |
ClO4- | + 7 | Перхлорат-ион | Хлорат( VII)-hoh |
MnO4 | + 7 | Перманганат-ион | Манганат(VII)-ион |
CrO4- | + 6 | Хромат-ион | хромат(VI)-hoh |
Cr2O2- | +6 | Бихромат-ион | БихpOмaт(VI)-hoh |
so2- | + 4 | Сульфит-ион | Сульфит-ион |
SO4- | + 6 | Сульфат-ион | Сульфат-ион |
Дополнительные Информационные Ресурсы «Таблицы растворимости соединений » — презентация
1 Дополнительные Информационные Ресурсы «Таблицы растворимости соединений »
3 Осадительные свойства. Свойство давать осадки сложно прогнозировать вследствие многообразия катионов и анионов их образующих. Наиболее общие и полезные на практике сведения об осадках, образуемых элементами ПСЭ представлены в таблице растворимости. Анализируя эту таблицу можно сделать следующие заключения: 1.
Растворимы в воде оксиды и гидроксиды щелочных (Na, K, Rb, Cs), щелочноземельных ( Ba, Sr, частично Ca) металлов и Tl(I). Остальные оксиды и гидроксиды d-элементов в низших и средних степенях окисления и элементов IIIА –подгруппы, кремния и тяжелых p-элементов — нерастворимы в воде. 2. Нитраты практически всех катионов в воде растворимы. 3.
Нерастворимы в воде галогениды Hg(I) и Hg(II), Au(I) и Au(III), Pb(II), Tl(I), Ag(I), Cu(I).
4 4. Катионы d – элементов в низших степенях окисления образуют растворимые нитраты, хлориды, сульфаты, бромиды, иодиды, ацетаты. Гидроксиды, карбонаты, фосфаты, сульфиды в воде нерастворимы.
В высших степенях окисления d – элементы образуют малорастворимыхе кислоты (кроме Cr, Mn,Re), нерастворимые соли этих кислот малоизвестны (кроме хроматов), галогениды одновалентных элементов IB подгруппы и Hg – малорастворимых. 5.
Катионы тяжёлых p- элементов (полуметаллов) образуют нерастворимые в воде гидроксиды и оксиды во всех степенях окисления. Примечательны гидроксиды таллия: ТlОH- сильное основание, хорошо растворимо в воде, Tl (OH) 3 — осадок.
5 6. Нерастворимы в воде сульфаты Ca, Sr, Ba, Pb. 7. Нерастворимы фосфаты, карбонаты, сульфиды элементов ПСЭ, кроме щелочных металлов (IA, исключая Li). 8.. Фториды однозарядных катионов растворимы в воде, исключая Li. 9.
Ацетаты большинства катионов растворимы в воде.
10 Нерастворимы в воде кислоты и их оксиды: H 2 WO 4, H 2 SiO 4,(H 4 SiO 4 ), H 2 GeO 3, H 2 MoO 4, Nb 2 O 5, H 2 SnO 3, Sb 2 O Соли аммония (NH 4 + ) практически все растворимы, кроме некоторых комплексных солей.
6 Дополнительные ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ТАБЛИЦЫ РАСТВОРИМОСТИ Основное назначение таблицы растворимости — качественная оценка растворимости соединений в воде.
Однако, помимо основной функции, приведённый вариант таблицы с данной последовательностью расположения катионов в горизонтальном ряду и анионов в вертикальном даёт дополнительную, не менее ценную информацию, с растворимостью не связанную. 1.
Последовательность расположения катионов в горизонтальном ряду представляет собой ряд активности металлов. 2. Анионы в вертикальном ряду расположены сверху вниз по мере убывания силы соответствующих им кислот. Сверху до иона SO 4 2- расположены остатки сильных кислот.
Начиная с SO иона, ниже расположены анионы слабых, к тому же летучих, кислот, исключая нелетучие фосфорную и кремниевую кислоты.
9 б) Кислоты, соответствующие анионам, стоящим выше, будут вытеснять из солей слабые кислоты или их кислотные оксиды, соответствующие анионам, стоящим ниже в вертикальном ряду анионов.
Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 + 2NaCl Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4 в) Остаётся в силе правило, что оксиды, соответствующие анионам нелетучих кислот, будут вытеснять оксиды, соответствующие анионам летучих кислот из их соединений.
CaCO 3 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + CO 2 + H 2 O ПРИМЕЧАНИЕ: Учтите, что вышеизложенные закономерности справедливы только для рассмотренного варианта таблицы растворимости,т.е. для определённых последовательностей в рядах катионов и анионов.
Существуют и другие последовательности расположения частиц в рядах, тогда рассмотренные закономерности работать не будут.