Катиондардың бесінші аналитикалық тобы

2.2.4 Катиондардың бесінші аналитикалық тобы

Бесінші аналитикалық топқа Fе²⁺, Fе³⁺, Мn²⁺, Мg²⁺ катиондары жатады. Мn²⁺, Мg²⁺ - түссіз катиондар. Fе²⁺ - солғын-жасыл катион, Fе³⁺ - сары түсті катион. Бесінші топ катиондарының нитраттары, сульфаттары және хлоридтері суда жақсы ериді. Бұл топтың катиондарының гидроксидтері суда нашар еритін әлсіз электролиттер. Төртінші және алтыншы топ катиондарынан өзгешелігі - Fе²⁺, Fе³⁺, Мn²⁺, Мg²⁺ катиондарының гидроксидтері сілтінің артық мөлшерінде және аммоний гидроксидінде ерімейді. Бұл топтың топтық реактиві NаОН.

Бесінші топ катиондарының тұздарының барлығы да гидролизге түседі, әсіресе темір (III) катиондары. Fе²⁺ және Fе³⁺ катиондары комплекстік қосылыстар түзуге бейім. Бұл катиондардың комплекс түзгіштік қасиеті тек анықтау үшін ғана емес жасыру үшін де қолданылады, мысалы басқа иондарды анықтаға кедергі жасайтын болса, Fе³⁺-ионын F^- және РО₄^3- аниондарының көмегімен жасыруға болады.

Бесінші топ катиондарының (магнийден басқаларының) тотығу дәрежелері өзгермелі болып келеді, сондықтан оларға тотығу-тотықсыздану реакциялары тән. Бұл қасиеті мысалы Мn²⁺ катионын күлгін түсті МnО₄ ^–анионына дейін тотықтырып анықтау үшін қолданылады.

Бесінші аналитикалық топ катиондарының сульфидтері мен гидроксидтерінің жаңа тұндырылған тұнбалары аморфты заттар, сондықтан оңай коллоидты жағдайға көшуі мүмкін. Егер коллоидты ертіндіге электролиттің артық мөлшері қосылса қоллоидты бөлшектер коагуляцияға ұшырайды, нәтижесінде тұнбаға түседі. Температураны жоғарлату да коагуляцияны жеделдетеді. Сульфидтер мен гидроксидтердің коллоидты ертінділер түзуге бейімділігі анализді күрделендіреді, себебі – коллоидты бөлшектерді центрифуга арқылы бөліп алуға болмайды. Сондықтан тұнбаға түсіру операциясын коллоидты бөлшектерді ыдырату жағдайында (ертіндіні қыздыру және электролит қосу) жүргізу керек. Мұндай тұнбаларды электролиттің (аммонийдің хлориді немесе нитраты) шамалы мөлшері қосылған ыстық судың аз мөлшерімен жуу керек.

Темір, марганец және магний адамның организмінің өмір сүруіне қажет элементтер болып табылады. Темір гемоглобиннің және біраз ферменттердің құрамына кіреді. Марганец көмірсутектердің алмасуына қатысады. Магнийдің судағы мөлшері судың кермектігіне жауапты. Магний тұздары өсімдіктердің қоректенуіне қажет, себебі магний хлорофиллдің құрамына кіреді. Магний сүйек құрамында болады. Магний жүректің қалыпты жұмыс істеуіне жауапты.

Медицинада калий перманганатының КМnО₄ ертіндісі антисептик ретінде қолданыады. Темір препараттары анемияны емдеу қолданылады. Магний қосылыстары ішті өткізгіш, тыныштандырғыш және спазмолитик ретінде қолданылады.

Бесінші аналитикалық топтың

FеSО₄ + 2КОН = Fе(ОН)₂↓ + К₂SО₄

Ауада тұнба тез қоңырланады, себебі Fе(ОН)₂ оттектің әсерінен Fе(ОН)₃–ке дейін тотығады:

4Fе(ОН)₂ + О₂ + 2Н₂О = 4Fе(ОН)₃↓

3FеSО₄ + 2К₃[Fе(СN)₆] = Fе₃[Fе(СN)₆]₂↓ + 3К₂SО₄

3Fе²⁺ + 2[Fе(СN)₆]^3- = Fе₃[Fе(СN)₆]₂↓
Тұнба қышқылдарда ерімейді, бірақ сілтілердің әсерінен ыдырайды. Бұл реакция темір (II) катионы үшін ең сезімтал реакция болып табылады. Темір тұздарының гидролизін тежеу үшін реакцияны қышқылдық ортада жүргізеді.

3. Аммоний сульфиді (NН₄)₂S темір (II) катионымен темір сульфидінің қара түсті тұнбасын түзеді:

FеSО₄ + (NН₄)₂S = FеS↓ + (NН₄)₂SО₄

Fе²⁺ + S^2- = FеS↓

Тұнба қышқылдарда ериді.

Fе₂(SО₄)₃ + 6КОН = 2Fе(ОН)₃↓ + 3К₂SО₄

2Fе³⁺ + ОН^- = 2Fе(ОН)₃↓

Темір (III) гидроксиді қышқылдарда ериді, сілтінің артық мөлшерінде ерімейді.

FеСI₃ + 4КSСN ↔ К[Fе(SСN)₄] + 3КСI

Fе³⁺ + 4SСN^- ↔ [Fе(SСN)₄]^-

Реакция қайтымды, сондықтан анық жүргізу үшін, яғни реакцияның сезімталдығын жоғарлату үшін реактивті артық алу керек.

4FеСI₃ + 3К₄[Fе(СN)₆] = Fе₄[Fе(СN)₆]₃↓ + 12КСI

4Fе³⁺ + 3[Fе(СN)₆]^4- = Fе₄[Fе(СN)₆]₃↓

Тұнба қышқылда ерімейді, сілтілер әсерінен ыдырайды. Реакция өте сезімтал, сондықтан Fе³⁺ катионын анықтау үшін кең қолданылады.

2FеСI₃ + 3(NН₄)₂S = Fе₂S₃↓ + 6NН₄СI

2Fе³⁺ + 3S^2- = Fе₂S₃↓

Тұнба қышқылдарда ериді.

2FеСI₃ + 2КI = I₂ + 2FеСI₂ + 2КСI

Реакцияны орындау жолы. Пробиркаға 1-2 тамшы 0,5 н FеСI₃ , 2-3 тамшы 1% крахмал клейстерін құйып үстіне 1-2 тамшы 0,5 н КСI қосса, ертінді көк түске боялады реакция нәтижесінде бөлінген йодтың крахмалмен комплекс түзуіне байланысты. Крахмал йодтың спецификалық реагенті болып табылады.

МnSО₄ + 2КОН = Мn(ОН)₂↓ + К₂SО₄

Мn²⁺ + 2ОН^- = Мn(ОН)₂↓

Ауада тұнба тез қоңырланады МnО₂ – не дейін тотығуының салдарынан.

МnSО₄ + Н₂О₂ + 2NаОН = МnО(ОН)₂↓ + Nа₂SО₄ + Н₂О

Мn²⁺ + Н₂О₂ + 2ОН^- = МnО(ОН)₂↓ + Н₂О

Бром суы да осындай әсер жасайды. МnО(ОН)₂ тұнбасының бір ерекшелігі Мn(ОН)₂-мен салыстырғанда сұйытылған кұкірт қышқылында ерімейді.

2МnSО₄ + 5РbО₂ + 6НNО₃ = 2НМnО₄ + 2РbSО₄ + 3Рb(NО₃)₂ + 2Н₂О

2Мn²⁺ + 5РbО₂ + 4Н⁺ = 2МnО₄ ^- + 5Рb²⁺ + 2Н₂О

Тотықсыздандырғыштың, мысалы тұз қышқылының және хлоридтердің қатысында бұл реакция шықпайды. Себебі тұз қышқылы мен оның тұздары қорғасын диоксидімен және түзілген марганец қышқылымен реакцияға түсіп оларды тотықсыздандырады.

Марганец (ІІ) иондарының концентрациясы жоғары болса, бұл реакция шықпайды, себебі Мn²⁺ артық мөлшері марганец қышқылын НМnО₄ тотықсыздандырады МnО(ОН)₂-ке дейін. Мn²⁺ катионын МnО₄^- анионына дейін тотықтыру үшін қорғасын диоксидінен басқа да тотықтырғыштарды пайдалануға болады.

Натрий висмутаты NаВiО₃ немесе аммоний персульфаты (NН₄)₂S₂О₈ Мn²⁺ катионын қызыл-күлгін түсті перманганат қышқылына НМnО₄ дейін тотықтырады:

2МnSО₄ + 5NаВiО₃ + 16НNО₃ =

= 2НМnО₄ + 5Вi(NО₃)₃ + NаNО₃ + 2Nа₂SО₄ + 7Н₂О

Реакцияны орындау жағдайы. Пробиркаға 1-2 тамшы марганец (ІІ) сульфатының ертіндісін орналастырып 4 тамшы 6н НNО₃ қосып үстіне натрий висмутатының бірнеше түйіршігін салады. Күлгін-қызыл түстің пайда болғанын бақылайды.

Мg²⁺катиондарының реакциялары

МgSО₄ + 2КОН = Мg(ОН)₂↓ + К₂SО₄

Мg ²⁺ + 2ОН^- = Мg(ОН)₂↓

Аммоний тұдарының қатысында тұнба толық түзілмейді. Аммоний тұздарының концентрациясы жоғары болса магний гидроксидінің тұнбасы мүлдем түзілмеуі мүмкін, себебі Мg(ОН)₂ тұнбасы аммоний тұздарының артық мөлшерінде ериді:

Мg(ОН)₂ + 2NН₄СI = МgСI ₂ + 2NН₄ОН
2. Натрийдің моногидрофосфаты Nа₂НРО₄ магнийге тән реактив. Аммоний гидроксиді қосылған магний тұздарының ертінділеріне натрийдің моногидрофосфаты қосылса аммоний-магний фосфатының ақ кристалл тұнбасы түзіледі.

МgСI ₂ + Nа₂НРО₄ + NН₄ОН = МgNН₄РО₄↓ + NаСI + Н₂О

Сурет 12. МgNН4РО4·6Н2О кристалдары

Реакцияны орындау микрокристаллоскопиялық әдіспен: Зат шынысына 0,5 н МgСI2 –дің 1 тамшысын тамызып жанына 1-2 тамшы реагент қоспасын (Nа2НРО4 + NН4ОН + NН4СІ) орналастырып шыны таяқшамен көрші екі тамшыны бір-бірімен қосып микроскоп арқылы түзілген кристалдар пішінін бақылайды. Мg2+ ионының концентрациясы төмен болса, кристалдар призма пішінді, жоғары болса шоғырланған жұлдызша пішінді болады. Бұл реакция - Мg2+ катионын анықтау үшін қолданылатын маңызды реакция болып табылады. Реакцияны басқа бесінші топ катиондарының қатысында жасауға болмайды.