2. Katjonu analīze

2.1.Sistemātiskā katjonu analīzes gaita pēc skābju un sulfīdu metodes

Sālsskābes grupas katjonu nogulsnēšana Koniskā mēģenītē pie 2 pilieniem konc. sālsskābes, pastāvīgi maisot, pieliek 10-

12 pilienus analizējamā šķīduma (ja analizējamais šķīdums ir ar nogulsnēm, tad ar pipetīti to sajauc un sālsskābei pieliek šādā veidā iegūto suspensiju). Nogulsnējas sālsskābes grupas katjonu hlorīdi, piemēram:

Ag+ + Cl - → AgCl↓

Centrifugē. 1. nogulsnes: AgCl, Hg2Cl2, PbCl2 (arī bismuta, alvas, antimona un dzīvsudraba

bāziskie sāļi). 1. centrifugāts: sulfīda, sērskābes, amonija sulfīda un bezreaģenta grupas katjoni.

1. nogulsnes divas reizes mazgā ar 10 pilieniem aukstas atšķaidītas sālsskābes (1 piliens 6M sālsskābes + 10 pilieni ūdens). Pirmo mazgāšanas ūdeni pievieno 1. centrifugātam.

Sālsskābes grupas katjonu analīzes gaita

Sālsskābes grupas katjonu sadalīšanas shēma ir redzama 2.1. tabulā. Izmazgātām 1. nogulsnēm pieliek 5 pilienus destilēta ūdens, mēģenīti ievieto ūdens vannā un maisot silda. Tad ātri karstu šķīdumu centrifugē.

2.1. tabula Sālsskābes grupas katjonu sadalīšanas shēma

2. nogulsnes: AgCl, Hg2Cl2, (bāziskie sāļi), neizšķīdušais svina hlorīds.

2. centrifugāts: PbCl2. Paaugstinot temperatūru, svina hlorīda šķīdība ūdenī stipri palielinās (šķīdība 100 °C temperatūrā ir apmēram 3,3 reizes lielāka nekā 20 °C temperatūrā). 2. centrifugātā meklē svina jonus.

Svina jonu pierādīšana

1. Uz priekšmetstikliņa pilienam 2. centrifugāta pieliek pilienu atšķaidīta KI šķīduma. Svina jonu klātienē rodas dzeltenas nogulsnes, kas šķīst karstā ūdenī:

Pb2+ + 2I- → PbI2↓ Nogulsnes šķīst arī koncentrētā kālija jodīda šķīdumā:

PbI2 + 2I- → [PbI4]2-

Jutība: pD = 3,3 2. Uz priekšmetstikliņa pilienam 2. centrifugāta pieliek pilienu kālija hromāta

šķīduma. Svina jonu klātienē rodas dzeltenas nogulsnes: Pb2+ + CrO4

2- → PbCrO4 ↓ Jutība: pD = 4,5

1. Uz priekšmetstikliņa pilienam 2. centrifugāta pieliek pilienu konc.slāpekļskābes šķīduma un uzmanīgi virs sietiņa ietvaicē sausu. Svina hlorīds šādas apstrādes laikā pārvēršas par nitrātu. Sauso atlikumu saslapina ar pilienu atšķaidīta slāpekļskābes šķīduma un tad šajā pilienā ievieto kristāliņu cietas tiourīnvielas. Svina jonu klātienē rodas gari, tievi adatveida kristāli. Apskatot mikroskopā, lielā gaismas laušanas koeficienta dēļ tie izskatās melni. Kristālu sastāvs ir šāds:

2Pb(NO3)2 • 11H2N-CS-NH2 Jutība: pD = 4

Ja analizējamajā šķīdumā ir atrasti svina joni, tad 2. nogulsnes ir pilnīgi jāatbrīvo no svina hlorīda. Šai nolūkā nogulsnes atkārtoti silda ar ūdeni un katru reizi pārbauda, vai centrifugātā vēl ir pierādāmi svina joni. Pārbaudi izdara uz priekšmetstikliņa, pilienam centrifugāta pieliekot pilienu kālija hromāta šķīduma.

Kad nogulsnes svina jonus vairs nesatur, tām pieliek 4-5 pilienus konc. amonjaka ūdens šķīduma, apmaisa un centrifugē.

3. nogulsnes: Hg, H2N-Hg-Cl, (bāziskie sāļi). Pirmās divas sastāvdaļas rodas saskaņā ar šādu vienādojumu: Hg2Cl2 + 2 NH3 → Hg↓ + H2N-Hg-Cl ↓+NH4

+ + Cl- melns balts

3. centrifugāts: [Ag(NH3)2]Cl, kas ir radies saskaņā ar vienādojumu :

AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl-

Sudraba jonu pierādīšana 1. Uz priekšmetstikliņa pilienam 3. centrifugāta pieliek pilienu konc.slāpekļskābes

šķīduma. Sudraba jonu klātienē rodas baltas, biezpienveida nogulsnes: [Ag(NH3)2]

+ + Cl- + 2H3O+ → AgCl ↓ + 2NH4

+ + 2H2O Jutība: pD = 5

2. Uz priekšmetstikliņa pilienam 3. centrifugāta pieliek pilienu 1% kālija jodīda šķīduma. Sudraba klātienē rodas iedzeltenas nogulsnes:

[Ag(NH3)2]+ + I- → AgI↓ + 2NH3

Jutība: pD = 3,5 3. Pilienplates divos iedobumos ievieto pa pilienam 0,1% MnSO4 šķīduma un

pieliek pa pilienam 0,02 M KMnO4 šķīduma:

3Mn2+ + 2MnO4- + 6H2O → 5MnO2↓ + 4H3O

+

Tad katrā iedobumā pieliek pa pilienam konc. sālsskābes un vienā no iedobumiem vēl arī pilienu 3. centrifugāta. Sudraba jonu klātienē rodas sudraba hlorīds, kas katalītiski paātrina reakciju:

MnO2 + 4H3O+ + 2 Cl- → Mn2+ + 6H2O + Cl2

Šīs reakcijas norises rezultātā šķīdums atkrāsojas. Atkrāsošanās noris jo ātrāk, jo vairāk sudraba jonu ir pieliktajā 3. centrifugāta pilienā: Sudraba jonu koncentrācija, µg/pil. 1400 280 56 11 2,2 0 Atkrāsošanās ilgums, minūtēs 0,5 1 2 4 10-15 30-60

Melnajām 3. nogulsnēm pieliek 3-4 pilienus 6M sālsskābes un silda ūdens vannā. Bāziskie sāļi un daļēji arī H2N-Hg-Cl izšķīst. Centrifūgē. Centrifugātu pievieno 1. centrifugātam.

Palikušajām nogulsnēm, kas satur Hg un H2N-Hg-Cl, pieliek pilienu konc. slāpekļskābes, 3 pilienus konc. sālsskābes un 10 minūtes silda ūdens vannā. Nogulsnes izšķīst:

H2N-Hg-Cl + 2H3O

+ + Cl - → NH4+ + HgCl2 + 2H2O

3Hg + 8H3O

+ + 2NO3- + 6C1- → 3HgCl2 + 2NO↑ + 12H2O

Iegūto šķīdumu atšķaida ar 3-5 pilieniem ūdens un izmanto dzīvsudraba jonu pierādīšanai.

Dzīvsudraba jonu pierādīšana

1. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu difenilkarbazīda šķīduma un tad pa pilienam nātrija karbonāta šķīdumu līdz neitrālai reakcijai. Dzīvsudraba jonu klātienē rodas violets vai zils krāsojums.

Domā, ka dzīvsudraba joni ar difenilkarbazīdu izveido kompleksu savienojumu:

Pēc citiem uzskatiem difenilkarbazīds vispirms reducē dzīvsudrabu (II) par dzīvsudrabu (I) un pats oksidējas par difenilkarbazonu:

Pēc tam dzīvsudrabs (I) aizvieto ūdeņradi difenilkarbazona molekulā, un rodas nevis komplekss savienojums, bet parasta sāls:

Jutība: pD = 5

2. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek vienu pilienu 1 % kālija jodīda šķīduma. Dzīvsudraba (II) klātienē rodas sarkanas nogulsnes:

HgCl2 + 2I- → HgI2↓ + 2C1- Nogulsnes viegli šķīst kālija jodīda pārākumā: HgI2 + 2I- → [HgI4]2-

Jutība pD=3

3. Uz pilienplates pilienā analizējamā šķīduma ievieto kristāliņu alvas dihlorīda. Dzīvsudraba klātienē rodas pelēkas vai melnas nogulsnes:

2HgCl2 + Sn2+ → Sn4++ Hg2Cl2 ↓ + 2Cl-

balts

Hg2Cl2 + Sn2+ → Sn4+ + 2 Hg↓ + 2 Cl-

Jutība: pD = 3,3 4. Uz alumīnija plāksnītes uznes pilienu 6M NaOH šķīduma. Pēc dažām sekundēm

pilienu noslauka ar filtrpapīru (notīrīto vietu neaizskart ar rokām!). Tad tajā pat vietā uzliek pilienu analizējamā šķīduma:

3HgCl2 +2A1 → 2A1C13 + 3Hg↓ Al + xHg → alumīnija amalgama

Pēc 10-15 sekundēm plāksnīti atkal ar filtrpapīru noslauka sausu (tā jānoslauka

pēc iespējas sausāka, bet nedrīkst arī pārāk stipri berzt, lai nenoberztu amalgamas kārtiņu). Stāvot gaisā, uz plāksnītes pēc dažām minūtēm parādās A1(OH)3, kas aug kā sūna: 4A1 + 3O2 + 6H2O → 4A1(OH)3 + Hg

Amalgamas virskārtā alumīnija atomi oksidējas, bet apakšdaļā no alumīnija visu laiku amalgamā pāriet jaunas alumīnija atomu porcijas.

Jutība: pD = 8

Sulfīdgrupas katjonu nogulsnēšana skābā vidē

1. centrifugātu neitralizē ar 6M amonjaka ūdens šķīdumu. Ja tā ir pielikts par daudz, tad pārākumu uzmanīgi neitralizē ar 0,6 M sālsskābi, lai šķīduma pH beigās būtu 4-5. Tad pieliek pilienu 6M sālsskābes. Šādi sagatavots šķīdums būs apmēram 0,3 M attiecībā pret sālsskābi, t.i., tā pH būs apmēram 0,5.

Mēģenīti ar šķīdumu (dažreiz šķīdums var būt ar nogulsnēm) silda dažas minūtes ūdens vannā un pēc tam siltajā šķīdumā pievieno 2-3 pilienus nātrija sulfīda šķīduma. Ja rodas nogulsnes, tad centrifugē un centrifugātu atdala no nogulsnēm.

Šķīdumā, kura pH ir 0,5, nogulsnējas šīs grupas katjonu sulfīdi, piemēram:

Cu2+ +H2S +2H2O → CuS↓ + 2H3O+

[SnCl6]2- +2H2S +4H2O → SnS2↓+4H3O

+ + 6C1-

4. nogulsnes: HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS, Sb2S3, Sb2S5, SnS2. 4. centrifugāts: sērskābes, amonija sulfīda un bezreaģenta grupas katjoni.

4. nogulšņu saturošo katjonu sadalīšanas shēma ir parādīta 2.2. tabulā: 2.2.tabula

Sulfīdgrupas (skābā vidē) katjonu sadalīšanas shēma

Sulfīdgrupas (skābā vidē) katjonu sadalīšana A un B apakšgrupās 4. nogulsnes divas reizes mazgā ar elektrolīta šķīdumu, ko gatavo, pilienam 2M

amonija nitrāta šķīduma pieliekot 10 pilienus ūdens. Pirmo mazgāšanas ūdeni pievieno 4. centrifugātam.

Mēģenīti ar 4. centrifugātu apmēram 30 minūtes silda ūdens vannā, lai šķīdumu atbrīvotu no sērūdeņraža.

Izmazgātās 4. nogulsnes apstrādā ar 5 pilieniem 3M KOH šķīduma. B apakšgrupas sulfīdi izšķīst, jo veidojas šķīstoši oksisāļi un tiosāļi, piemēram:

Sb2S5 + 6OH- → SbSO33- + SbS4

3- + 3H2O

2SnS2 + 4OH- → SnSO22-+ SnS3

2- + 2H2O Nedaudz šķīdumā pāriet arī dzīvsudraba sulfīds kā [HgS2]

2-. Labi apmaisa un centrifugē. Centrifugātu pārnes citā mēģenītē, bet nogulsnes vēl

2 reizes apstrādā ar kālija hidroksīda šķīdumu. Visus trīs bāziskos šķīdumus apvieno. 5. nogulsnes: HgS, PbS, Bi2S3, CuS, CdS (A apakšgrupa).

5. centrifugāts: antimona un alvas tiosāļu un oksisāļu maisījums, iespējams arī K2[HgS2].

Sulfīdgrupas (skābā vide) A apakšgrupas katjonu analīzes gaita

5. nogulsnes divas reizes mazgā ar elektrolīta šķīdumu, ko pagatavo, pilienam 2M amonija nitrāta šķīduma pieliekot 10 pilienus ūdens. Tad nogulsnēm pieliek 10 pilienus ūdens un 10 pilienus 6M slāpekļskābes šķīduma un silda ūdens vannā. Visi sulfīdi, izņemot dzīvsudraba sulfīdu, izšķīst, piemēram:

3PbS + 8H3O+ + 2NO3

- → 3Pb2+ + 3S↓+ 2NO↑ + 12H2O 6. nogulsnes: HgS (melns) vai Hg(NO3)2.. 2HgS (balts), sērs. 6. centrifugāts: Pb(NO3)2, Bi(NO3)3, Cu(NO3)2, Cd(NO3)2. 6. nogulsnes divas reizes mazgā ar atšķaidītu slāpekļskābes šķīdumu (1 piliens

6M HNO3 + 10 pilieni ūdens). Izmazgātajām nogulsnēm pieliek pilienu konc. HNO3 un 3 pilienus konc. sālsskābes un 10 - 15 minūtes silda ūdens vannā. Dzīvsudraba sulfīds izšķīst: 3HgS + 8H3O

+ + 6C1- + 2NO3- → 3HgCl2 + 2NO↑ + 3S↓ + 12H2O

Izdalījušos sēru centrifugē, dzidro šķīdumu atšķaida ar 5-6 pilieniem ūdens un pierāda dzīvsudraba jonus (sk. 11. lpp.)-

6. centrifugātu pārlej porcelāna tīģelītī, pieliek 1-2 pilienus konc. sērskābes un uzmanīgi ietvaicē, līdz paliek tikai daži pilieni šķīduma un sāk parādīties balti sēra trioksīda dūmi. Šādos apstākļos slāpekļskābe (daļēji sadaloties) izgaist: NO3

- +H3O+ → HNO3↑+ H2O

4NO3- + 4H3O

+ → 6H2O + 4NO2↑+ O2↑

Šķīdumā paliek katjonu hidrogēnsulfāti (koncentrētā sērskābes šķīdumā ir vairāk hidrogēnsulfātjonu nekā sulfātjonu).

Pēc atdzesēšanas tīģeļa saturam pieliek 4-5 pilienus ūdens. Atšķaidīšana pārvieto sērskābes protolīzes līdzsvarus pa labi, rodas ievērojami sulfātjonu daudzumi un hidrogēnsulfāti pārvēršas par sulfātiem. Svina joniem tas izsauc nogulšņu rašanos:

HSO4- + H2O → H3O

+ + SO42-

Pb2+ + SO42- →PbSO4↓

Daudz ūdens klāt likt nedrīkst, jo tad protolīzes rezultātā var izkrist bāziskie sāļi. Centrifugē.

7. centrifugāts: Bi2(SO4)3, CuSO4, CdSO4. 7. nogulsnes: PbSO4.

Ja svina joni nav atrasti jau iepriekš, 7. nogulsnes divas reizes mazgā ar atšķaidītu sērskābes šķīdumu (piliens 6M sērskābes + 5 pilieni ūdens). Izmazgātām nogulsnēm pieliek 10 pilienus 30% amonija acetāta šķīduma un silda ūdens vannā. Svina sulfāts izšķīst, jo rodas kompleksais tetraacetātoplumbātjons (II): PbSO4 + 4CH3COO- → [Pb(CH3COO)4]

2-+ SO42-

Ja šķīdums ir duļķains, tas nozīmē, ka ne viss svina sulfāts ir izšķīdis (vai arī ir klāt bāziskie bismuta sāļi). Tādā gadījumā centrifugē un svina jonus pierāda dzidrajā

centrifugātā. Pierādīšanu izdara, centrifugātam pieliekot pilienu K2Cr04 šķīduma. Svina jonu klātienē izkrīt dzeltenas svina hromāta nogulsnes.

7. centrifugātam pieliek konc. amonjaka ūdens šķīdumu līdz bāziskai reakcijai un pēc tam vēl 1-2 pilienus pārākumā. Ja izkrīt nogulsnes, centrifugē.

8. centrifugāts: [Cu(NH3)4]2+ un [Cd(NH3)4]

2+. 8. nogulsnes: bismuta hidroksīds vai bismuta bāziskie sāļi (piemēram,

Bi(OH)SO4, (BiO)2SO4 u.c). 8. nogulsnes divas reizes mazgā ar 5 pilieniem ūdens un pēc tam izšķīdina 2-3

pilienos 6M sālsskābes. Šķīdumu atšķaida ar 3 pilieniem ūdens un izmanto bismuta jonu pierādīšanai.

Bismuta jonu pierādīšana 1. Pilienplates iedobumā pie piliena analizējamā šķīduma pieliek kristāliņu alvas

dihlorīda un 2-3 pilienus 3M KOH šķīduma. Bismuta jonu klātienē maisījums kļūst melns:

2Bi(OH)3 + 3SnO22- → 2Bi ↓ + 3SnO3

2-+ 3H2O Jutība: pD = 4,3

2. Pilienplates iedobumā pilienam analizējamā šķīduma pieliekkristāliņu amonija tiocianāta (rodanīda). Bismuta jonu klātienē rodas dzeltens krāsojums, kas ceļas no bismuta tiocianātokompleksiem:

Bi3+ + x SCN- → [Bi(SCN)J3-x x = 1-6

Jutība: pD = 4,7

3. Pilienplates iedobumā pilienam analizējamā šķīduma pieliek kristāliņu tiourīnvielas (tiokarbamīda). Bismuta jonu klātienē rodas dzeltens krāsojums, kas ceļas no šķīstošiem bismuta un tiourīnvielas kompleksiem savienojumiem. Tiourīnviela kompleksus veido divās formās:

Kļūstot par ligandu, pirmās formas I sēra atoms ar bismutu izveido koordinatīvo saiti (donorakceptorsaiti). Otrās formas II gadījumā bismuta jons aizvieto grupā -SH ūdeņradi un saistība izveidojas pēc radikāļreakciju mehānisma. Piesaistoties vienai tiourīnvielas molekulai, saites ir šādas:

Vairākām tiourīnvielas molekulām pievienojoties bismuta jonam, daļa no tām var saistīties ar saiti, kas ir radusies pēc donorakceptora mehānisma, otra daļa - ar

saiti, kas ir radusies pēc radikāļreakciju mehānisma. Kompleksu sastāvs var būt dažāds:

[Bi(H2N-CS-NH2)]

3+, [Bi-SC(NH)NH2(H2N-CS-NH2)2]2+,

[Bi2(SC(NH)NH2)2(H2N-CS-NH2)6]4+ un citi.

Taču visi bismuta (III) un tiourīnvielas kompleksi ir dzelteni, ūdenī šķīstoši

savienojumi. Jutība: pD = 4,5

2. Uz filtrpapīra uznes pilienu analizējamā šķīduma un pēc tam tajā pat vietā pilienu svaigi gatavota 1% cinhonīna šķīduma 2% kālija jodīda šķīdumā. Bismuta jonu klātienē rodas oranžs plankums:

Bi3+ + 4I-+ H3O+ + Cinh → [CinhH][BiI4] ↓ + H2O Ar Cinh te ir apzīmēta cinhonīna molekula, kuras struktūra ir šāda:

Jutība: pD = 4,5

8. centrifugātu sadala 2 daļās. Vienu daļu izmanto vara jonu, bet otru - kadmija jonu pierādīšanai.

Vara jonu pierādīšana

1. Par vara jonu klātieni jau liecina 8. centrifugāta zilā krāsa, kas ceļas no [Cu(NH3)4]

2+ joniem. Jutība: pD = 5,2

2. Uz pilienplates pilienam 8. centrifugāta pieliek pilienu 6M sālsskābes (šķīdumam pie tam ir jākļūst skābam) un pilienu heksaciānoferāta (II) (dzeltenās asinssāls) šķīduma. Vara jonu klātienē rodas sarkanbrūnas nogulsnes:

2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6] ↓

Jutība: pD = 6 3. Uz pilienplates vai koniskā mēģenītē pilienam 8. centrifugāta pieliek pilienu 6M

sālsskābes (šķīdumam pie tam ir jākļūst skābam), pilienu cinka sulfāta vai nitrāta šķīduma un pilienu amonija tetrarodanomerkurāta(II) šķīduma. Vara jonu klātienē veidojas violetas nogulsnes:

x Zn[Hg(SCN)4] . y Cu[Hg(SCN)4]. Ja vara jonu nav, tad izkrīt baltas nogulsnes Zn[Hg(SCN)4].

Jutība: pD = 5 4. Uz filtrpapīra uznes pilienu 8. centrifugāta un blakus tam pilienu ditiooksamīda

(rubeānūdeņražskābes) šķīduma etanolā. Vara jonu klātienē abu pilienu saskaršanās vietā rodas tumši zaļš vai pat melns plankums.

Ditiooksamīda šķīdumā eksistē šādi līdzsvari:

Vara joni reaģē ar ditiooksamidātjoniem, un rodas vara ditiooksamidāts:

Jutība: pD = 5,6

Ja analizējamajā šķīdumā vara jonu nav, tad ar sulfīdjoniem 8. centrifugāta otrajā daļā tūliņ var nogulsnēt kadmija sulfīdu. Ja vara joni ir, tad pirms kadmija pierādīšanas vara joni vispirms ir jāmaskē ar tiourīnvielu. Šai nolūkā amonjakālajam šķīdumam pieliek 6M sālsskābi, līdz šķīdums kļūst skābs. Tad pieliek līdzīgu tilpumu piesātināta tiourīnvielas šķīduma un pēc vajadzības amonjaka ūdens šķīdumu vai sālsskābi līdz pH 2-4. Vara joni ar tiourīnvielu izveido stabilus šķīstošus kompleksus savienojumus [Cu(SCN2H4)3]

2+ un [Cu(SCN2H4)4]2+, bet kadmija joni veido daudz mazāk

stabilos [Cd(SCN2H4)2]2+ un [Cd(SCN2H4)3]

2+. Pēc tam šķīdumā pievieno pilienu nātrija sulfīda šķīduma. Kadmija jonu

klātienē rodas dzeltenas kadmija sulfīda nogulsnes. Dažreiz izkrīt melnas nogulsnes. Iemesls tam ir citu katjonu nepilnīga iepriekšējā atdalīšana. Melnās nogulsnes apstrādā ar konc. sālsskābi, pie kam kadmija sulfīds izšķīst. Centrifugējot atdala neizšķīdušos sulfīdus, centrifugātu atšķaida ar ūdeni un atkārtoti nogulsnē CdS, kas tad izkrīt kā dzeltenas nogulsnes.

Dzeltenās kadmija sulfīda nogulsnes mazgā ar elektrolīta šķīdumu, ko pagatavo, pilienam 4M amonija hlorīda šķīduma pieliekot 10 pilienus ūdens. Izmazgātās nogulsnes izšķīdina 1-2 pilienos konc. sālsskābes. Šķīdumu atšķaida ar 10 pilieniem ūdens, pārlej porcelāna tīģelītī un ietvaicē sausu. Sauso kadmija hlorīdu izmanto, lai pārliecinātos par kadmija klātieni.

Kadmija jonu pierādīšana 1. Tīģelītī kadmija hlorīdam pieliek nedaudz sausa nātrija oksalāta, ar stikla

irbuli samaisa un maisījumu pārnes sausā mēģenītē. Mēģenīti karsējot, uz tās sienām rodas kadmija metāla spogulis:

CdCl2 + Na2C2O4 → Cd + 2NaCl + 2CO2 Ja piekļūst daudz gaisa, tad kadmijs var oksidēties un spoguļa vietā novēro brūnu

kadmija oksīda kārtiņu. Jutība: pD = 4

Sulfīdgrupas (skābā vidē) B apakšgrupas katjonu analīzes gaita

3. centrifugātam pa pilienam pieliek 6M sālsskābi līdz vāji skābai reakcijai. Nogulsnēs izkrīt sulfīdi, piemēram:

SbSO33- + SbS4

3- + 6 H3O+ → Sb2S5↓ + 9 H2O

SnSO22- + SnS3

2- + 4 H3O+ → 2SnS2↓ + 6 H2O

Centrifugē. 9. centrifugāts: nav vajadzīgs.

9. nogulsnes: Sb2S3, (Sb2S5). SnS2, sērs, (HgS). 9. nogulsnēm pieliek 5-6 pilienus konc. sālsskābes un silda ūdens vannā. Antimona un alvas sulfīdi izšķīst: Sb2S5 + 6 H3O

+ + 12 Cl- → 2 [SbCl6]- + H2S ↑

SnS2 + 4 H3O+ + 6 Cl- → [SnCl6]

2- + 2 H2S ↑

Centrifugē. 10. centrifugāts: H3[SbCl6], H2[SnCl6]. 10. nogulsnes: sērs, (HgS). 10. nogulsnes nav vajadzīgas.

10. centrifugātu sadala 2 daļās. Vienā daļā pierāda alvas, bet otrā antimona jonus.

Alvas jonu pierādīšana

Tai 10. centrifugāta daļai, kas paredzēta alvas pierādīšanai, koniskajā mēģenītē pieliek dzelzs vai magnija skaidiņas. Antimons (III) reducējas līdz metālam, bet alva (IV) - līdz alvai (II):

2[SbCl6]3- + 3Fe → 3Fe2+ + 2Sb↓ + 12Cl-

[SnCl6]2- + Fe → Sn2- + Fe2+ + 6Cl-

Pēc dažām minūtēm centrifugē. Nogulsnes nav vajadzīgas, centrifugātā pierāda alvas (II) jonus.

1. Pilienplates iedobumā pie piliena analizējamā šķīduma pieliek pilienu kakotelīna šķīduma. Alvas (II) klātienē rodas violets krāsojums, kas ceļas no kakotelīna reducēšanās produktiem. Reducēšanās produktu struktūra nav vēl pilnīgi noskaidrota.

Piezīme. Sērūdeņradis ar kakotelinu dod tādu pat krāsojumu, tādēļ ir jāraugās, lai šķīdums iepriekš būtu pilnīgi atbrīvots no tā.

Jutība: pD = 5,4 2. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu HgCl2 šķīduma.

Alvas (II) klātienē rodas baltas vai melnas nogulsnes: Sn2+ + 2HgCl2 → Sn4+ + Hg2Cl2↓

Sn2+ + Hg2Cl2 → Sn4+ + 2Hg↓+ 2C1- Hg2Cl2 ir baltā krāsā, smalki disperss dzīvsudrabs - melnā krāsā. Jutība: pD = 4,9

Antimona jonu pierādīšana 1. Koniskā mēģenītē pilienam 10. centrifugāta pieliek 2-3 pilienus konc.

sālsskābes un pilienu kālija nitrīta šķīduma (vai vēl labāk cietu KNO2). Antimons (III) oksidējas par antimonu (V):

[SbCl6]3- +2NO2

- + 4H3O+ → [SbCl6]

- +2NO↑+6H2O Kad gāzu izdalīšanās ir beigusies (aptuveni pēc minūtes), šķīdumu

atšķaida ar ūdeni līdz apmēram 2 ml lielam tilpumam un pieliek pilienu 0,1% rodamīna B šķīduma. Antimona klātienē reaģenta rozā krāsa pārvēršas par zilu vai violetu (caurejošā gaismā). Domā, ka reakcija noris saskaņā ar šādu vienādojumu:

[Rod]+ + [SbCl6]

- → [Rod][SbCl6]↓

Te [Rod]+ ir komplekss organiskas vielas jons ar šādu uzbūvi:

Jutība: pD = 4

1. Pārējai 10. centrifugāta daļai pieliek 10 pilienus ūdens un kristāliņu skābeņskābes. Maisa, kamēr skābeņskābe izšķīst. Rodas šķīstoši oksalātokompleksi:

[SbCI6]

3- + 3C2O42- → [Sb(C2O4)3]

3- + 6C1- [SnCI6]

2- + 3C2O42- → [Sn(C2O4)3]

2- + 6C1-

Tad šķīdumam pievieno 2 pil. nātrija sulfīda šķīduma. Antimona (III) klātienē rodas oranžas antimona sulfīda nogulsnes: 2[Sb(C2O4)3]

3- + 3 S2- + 6 H3O+ → Sb2S3 ↓ + 6 H2C2O4 + 3 H2O

Trioksalātostannātjoni (IV) ir stabili, tie ar sulfīdjoniem nereaģē un paliek šķīdumā kompeksā savienojuma veidā. Jutība: pD=6,6 (bez skābeņskābes)

Sērskābes grupas katjonu nogulsnēšana 4. centrifugātam pieliek 2-3 pilienus 6M sērskābes šķīduma, uzsilda ūdens vannā

un tad pielej apmēram 1 ml (60-70 pilienus) etanola. Centrifugē. Sērskābes grupas katjoni ar sērskābi nogulsnējas ūdenī nešķīstošu sulfātu veidā,

piemēram: Ba2+ + SO4

2-→ BaSO4↓ Kalcija gadījumā sulfāta šķīdība gan nav tik maza, kā tas būtu vēlams. Lai mazāku kalcija jonu daudzumu klātienē tomēr izkristu kalcija sulfāta nogulsnes, tā šķīdību samazina, pieliekot pāris pilienu etanola. 11. nogulšņu saturošo katjonu sadalīšanas shēma ir parādīta 2.3. tabulā. 11. nogulsnes: BaSO4, SrSO4, CaSO4. 11. centrifugāts: amonija sulfīda un bezreaģenta grupas katjoni.

11. centrifūgātu pārlej porcelāna tīģelītī un, lai atbrīvotos no etanola, ietvaicē līdz 5-10 pilienu lielam tilpumam.

11. nogulsnes divas reizes mazgā ar atšķaidītu etanola šķīdumu (2 pilieni ūdens un 5 pilieni etanola). Izmazgātām nogulsnēm pieliek apmēram 1-2 ml (25-60 pil.) 1M nātrija karbonāta šķīduma, nedaudz cieta nātrija karbonāta un, bieži apmaisot, 10 minūtes silda ūdens vannā. Centrifugē, Šķīdums nav vajadzīgs. Nogulsnēm atkārtoti pieliek nātrija karbonāta šķīdumu, cietu nātrija karbonātu un silda ūdens vannā.

Apstrādājot ar nātrija karbonātu, stroncija un kalcija sulfāti viegli pārvēršas par attiecīgiem karbonātiem:

SrSO4 + CO32- → SrCO3 ↓ + SO4

2- CaSO4 + CO3

2- → CaCO3 ↓ + SO42-

Atkārtoti apstrādājot ar nātrija karbonātu, arī viss bārija sulfāts pamazām praktiski pilnīgi pārvēršas par karbonātu: BaSO4 + CO3

2- → BaCO3 ↓ + SO42-

Centrifugē. Centrifugāts nav vajadzīgs. Karbonātu nogulsnes 3 reizes mazgā ar 10 pilieniem ūdens.

Sērskābes grupas katjonu analīzes gaita

Izmazgātām karbonātu nogulsnēm pieliek 3-5 pilienus 6M etiķskābes šķīduma un silda ūdens vannā, līdz beidzas oglekļa dioksīda izdalīšanās. Karbonāti izšķīst, piemēram:

BaCO3 + 2CH3COOH → Ba2+ + 2CH3COO- + CO2 + H2O

2.3. tabula

Sērskābes grupas katjonu sadalīšanas shēma

9. nogulsnes: BaSO4, SrSO4, CaSO4. Apstrādā ar Na2CO3 šķīdumu Nogulsnes: BaCO3, SrCO3, CaCO3. Šķīdina etiķskābē 11.centrifugāts: Ba

2+; Sr

2+; Ca

2+

Pieliek CH3COONa + K2CrO4

Centrifugāts:

nav vajadzīgs

12. nogulsnes: BaCO3. Pierāda bārija jonus

12. centrifugāts: Sr2+, Ca2+. Pieliek amonija sulfāta šķīdumu

13. nogulsnes: SrSO4. Pierāda stroncija jonu

13. centrifugāts: (NH4)2[Ca(SO4)2] Pierāda kalcija jonus

Ja šķīdums ir duļķains (sulfāti nav kvantitatīvi pārvērsti par karbonātiem), tad

centrifugē. Nogulsnes nav vajadzīgas. Daļai dzidrā centrifugāta pieliek pilienu nātrija acetāta šķīduma un pilienu kālija hromāta šķīduma. Ja nogulsnes neveidojas, tad bārija jonu analizējamajā šķīdumā nav un tūlīt var sākt stroncija jonu meklēšanu. Ja turpretim izkrīt dzeltenas nogulsnes, tad turpina pa pilienam likt klāt kālija hromāta šķīdumu līdz pilnīgai bārija jonu nogulsnēšanai:

Ba2+ + CrO42- → BaCrO4↓

Nogulsnēšanās ir pilnīga, kad šķīdums virs nogulsnēm nokrāsojas dzeltenā krāsā (šķīduma krāsu novēro pēc centrifugēšanas).

12. centrifugāts: Sr(CH3COO)2, Ca(CH3COO)2. 12. nogulsnes: BaCrO4. 12. nogulsnes 2-3 reizes mazgā ar 10 pilieniem ūdens un pēc tam izšķīdina 1-2

pilienos konc. sālsskābes: 2BaCrO4 + 4H3O

+ → H2Cr207 + 2Ba2+ + 5H2O Iegūto šķīdumu izmanto, lai ar liesmas krāsošanos pārliecinātos par bārija jonu

klātieni.

Bārija jonu pierādīšana 1. Uz bārija jonu klātieni jau norāda dzelteno BaCrO4 nogulšņu rašanās.

Jutība: pD = 4,3

2. Bārija hromāta šķīdums sālsskābē krāso liesmu dzeltenzaļā krāsā. 3. Pilinu uznes uz nātrija rodizonāta papīrīša, rodas ātri izzūdošs rozā plankums – bārija rodizonāts.

Vienam pilienam pilnīgi dzidra 12. centrifugāta koniskajā mēģenītē pieliek 4-5 pilienus pilnīgi dzidra piesātināta kalcija sulfāta šķīduma ("ģipšūdens") un silda 5 minūtes verdoša ūdens vannā. Šķīduma duļķošanās liecina par stroncija jonu klātieni:

SO42- + Sr2+ → SrSO4

Ja stroncija jonu nav, tad tūlīt var pierādīt kalcija jonus. Stroncija jonu klātienē visam šķīdumam pieliek 5 pilienus piesātināta amonija sulfāta šķīduma un 10 minūtes silda ūdens vannā:

Sr2+ + SO42- → SrSO4↓

Ca2++ 2SO42- → [Ca(SO4)2]

2-

Centrifugē.

13. centrifugāts: (NH4)2[Ca(SO4)2]. 13. nogulsnes: SrSO4. 13. nogulsnes 2-3 reizes mazgā ar 10 pilieniem ūdens un tad izmanto stroncija jonu

pierādīšanai.

Stroncija jonu pierādīšana 1. Nedaudz 13. nogulšņu nihroma stieplītes cilpiņā ievada gāzes degļa liesmas

reducējošajā zonā. Sulfāts daļēji reducējas par sulfīdu: SrSO4 + 4C → SrS + 4CO

Pēc tam stieplīti ar nogulsnēm iemērc koniskā mēģenītē ielietā konc. sālsskābē un no jauna ievada gāzes degļa liesmā. Stroncija hlorīds, kas ir radies, sulfīdam reaģējot ar sālsskābi, krāso liesmu karmīnsarkanā krāsā.

13. centrifugātam pieliek 6M amonjaka ūdens šķīdumu līdz pH ≥ 5 un 5-6 pilienus amonija oksalāta šķīduma. Kalcija jonu klātienē rodas baltas kalcija oksalāta nogulsnes:

[Ca(SO4)2]2-+ C2O4

2- → CaC2O4 ↓ + 2SO42-

Centrifugē. Nogulsnes mazgā ar ūdeni un pēc tam izšķīdina 1-2 pilienos 6M sālsskābes:

CaC2O4 + 2H3O+ → Ca2+ + H2C2O4 + 2H2O

Iegūtajā šķīdumā pārliecinās par kalcija jonu klātieni.

Kalcija jonu pierādīšana 1. Sālsskābajā šķīdumā iemērc notīrītu nihroma stieplīti un pēc tam to ievada

gāzes degļa bezkrāsainajā liesmā. Kalcija jonu klātienē liesma krāsojas ķieģeļsarkanā krāsā.

2. Uz priekšmetstikliņa pilienam sālsskābā šķīduma pieliek pilienu 6M sērskābes

šķīduma un uzmanīgi ietvaicē līdz sākas kristalizācija (bet ne pilnīgi sausu). Kalcija jonu klātienē rodas CaS04.2H2O, kas kristalizējas kā gari adatveida kristāli. Radušos kristālus apskata mikroskopā.

Amonija sulfīda grupas katjonu nogulsnēšana Analizējamam šķīdumam, kas satur amonija sulfīda un bezreaģenta grupas

katjonus, pieliek 3 pilienus 4M amonija hlorīda šķīduma (ja analizējamais šķīdums ir 11. centrifugāts, tad amonija hlorīds nav jāpieliek). Pēc tam pa pilienam pieliek 6M amonjaka ūdens šķīdumu līdz bāziskai reakcijai (pH 9-10) un vēl vienu pilienu šī šķīduma pārākumā. Šādi sagatavotu šķīdumu silda ūdens vannā un siltā šķīdumā pievieno 2 pilienus nātrija sulfīda šķīduma. Centrifugē.

Amonjakālā šķīdumā sulfīdjoni nogulsnē niķeļa, kobalta, cinka, dzelzs un mangāna jonus sulfīdu veidā, piemēram:

Zn2+ + 2NH3 + S2- → ZnS↓ + 2NH4+

Alumīnija un hroma (III) joni nogulsnējas hidroksīdu veidā, piemēram: Cr3+ + 3NH3 + 3H2O → Cr(OH)3↓ + 3NH4

+ 14. nogulsnes: NiS, CoS, ZnS, MnS, FeS, (Fe2S3), A1(OH)3, Cr(OH)3. 14. centrifugāts: bezreaģenta grupas katjoni. Bezreaģenta grupas katjonu pierādīšanu var traucēt sērskābes grupas katjoni, ja

tie nav pilnīgi atdalīti, nogulsnējot sērskābes grupu. Šī iemesla dēļ 14. centrifugātam pieliek pilienu (NH4)2C2O4 šķīduma un pilienu (NH4)2SO4 šķīduma un silda ūdens vannā. Ja izkrīt nogulsnes (BaSO4, SrC2O4, CaC2O4), tad centrifugē. Nogulsnes nav vajadzīgas.

Dzidro centrifugātu pārlej porcelāna tīģelītī, pa pilienam pieliek 6M sālsskābi līdz skābai reakcijai un vēl pilienu pārākumā, ietvaicē sausu un uzmanīgi izkarsē, līdz beidzas amonija sāļu balto dūmu izdalīšanās. Šādā veidā atbrīvojas gan no amonija sāļiem, gan arī no sērūdeņraža pārākuma. Pēc izkarsēšanas sauso atlikumu tīģelītī maisot apstrādā ar pilienu 6M sālsskābes un 10 pilieniem ūdens. Tad tīģelīša saturu pārlej koniska mēģenītē un centrifugē. Nogulsnes nav vajadzīgas, centrifugātu pārnes citā koniskā mēģenītē un saglabā bezreaģenta grupas katjonu meklēšanai.

Amonija sulfīda grupas katjonu analīzes gaita

Amonija sulfīda grupas katjonu sadalīšanas shēma ir redzama 2.4. tabulā.

2. 4. tabula

Amonija sulfīda grupas katjonu sadalīšanas shēma

14. nogulsnes divas reizes mazgā ar elektrolīta šķīdumu, ko gatavo, pilienu amonija hlorīda šķīduma atšķaidot ar 5 pilieniem ūdens. Izmazgātās nogulsnes, bieži apmaisot, apstrādā ar 2M sālsskābi (5 pilieni 6M sālsskābes un 10 pilieni ūdens). Pēc 10 minūšu ilgas apstrādes centrifugē.

Sālsskābē vajadzētu izšķīst gan visiem nogulsnēs esošajiem sulfīdiem, gan arī hidroksīdiem. Tomēr kobalta un niķeļa sulfīdi 2M sālsskābē nešķīst. Iemesls tam ir ātri notiekošā kristālisko modifikāciju izmaiņa. Niķeļa sulfīds nogulsnējas α modifikācijas (šķīdības konstante 3,2.10-19) veidā, bet pēc tam šī modifikācija pārvēršas par β modifikāciju (K = 1.10-24) un γ modifikāciju (K = 2.10-26). Kobalta sulfīds arī nogul-snējas α modifikācijas veidā (K = 4.10-21) un pēc tam pārvēršas β modifikācijā (K = = 2.10 -25).

Pārējie sulfīdi 2M sālsskābē izšķīst, piemēram: ZnS + 2H3O

+ → Zn2+ + H2S↑+ 2H2O Fe2S3 + 4H3O

+ → 2Fe2+ + S↓ + 2H2S↑ + 4H2O Izšķīst arī abi hidroksīdi: A1(OH)3 + 3H3O

+ → Al3+ + 6H2O Cr(OH)3 + 3H3O

+ → Cr3+ + 6H2O 15. nogulsnes: NiS, CoS. 15. centrifugāts: ZnCl2, MnCl2, FeCl2, A1C13, CrCl3. Lai atbrīvotos no sērūdeņraža, kas varēja veidoties skābā vidē, 15. centrifūgātu

pārnes tīrā koniskā mēģenītē un 15-20 minūtes silda ūdens vannā. Šo laiku izmanto kobalta un niķeļa jonu pierādīšanai.

15. nogulsnes divas reizes mazgā ar elektrolīta šķīdumu, ko pagatavo, pilienu amonija hlorīda šķīduma atšķaidot ar 10 pilieniem ūdens. Tad pieliek 3 pilienus 6M sālsskābes un 5 pilienus ūdeņraža peroksīda šķīduma un silda ūdens vannā. Kobalta un niķeļa sulfīdi izšķīst, piemēram:

NiS+2H3O+ + H2O2 → Ni2+ + S↓+4H2O

Iegūto šķīdumu pārlej porcelāna tīģelītī un ietvaicē gandrīz sausu. Tad pieliek 10 pilienus ūdens, pārlej koniskā mēģenītē un, ja šķīdums ir duļķains, centrifugē. Nogulsnes nav vajadzīgas, atsevišķās dzidrā centrifugāta daļās pierāda kobalta un niķeļa jonus.

Niķeļa jonu pierādīšana 1. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu 1%

diacetildioksīma (α -dimetilglioksīma) šķīduma etanolā un pilienu 6M amonjaka ūdens šķīduma. Niķeļa jonu klātienē rodas sarkanas nogulsnes:

Jutība: pD=5,5

2. Uz filtrpapīra uznes pilienu nātrija acetāta šķīduma, pilienu analizējamā šķīduma un pilienu ditiooksamīda (rubeānūdeņražskābes) etanola šķīduma. Niķeļa jonu klātienē rodas tumši zils plankums:

Kobalta jonu pierādīšana

1. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu 6 M etiķskābes šķīduma, pilienu nātrija acetāta šķīduma un dažus pilienus α-nitrozo-β-naftola šķīduma etanolā. Reaģenta šķīdumā eksistē šāds līdzsvars:

Etiķskābā vidē, kādā noris reakcija ar kobalta joniem, pārākumā ir līdzsvara labajā pusē rakstītā reaģenta forma. Tādēļ uzskata, ka ar kobalta joniem reaģē tieši šī forma. Bez tam, gaisa skābeklis oksidē kobaltu (II) līdz kobaltam (III). Reakcijas vienādojumu var rakstīt šādi:

Kobalta jonu klātienē rodas sarkanbrūnas nogulsnes. Jutība: pD = 5,5 2. Pilienplates iedobumā pilienam analizējamā šķīduma pieliek 2 pilienus

piesātināta nātrija hidrogēnkarbonāta šķīduma un pilienu 6% ūdeņraža peroksīda šķīduma (ūdeņraža peroksīda vietā ieteicamāk lietot nātrija peroksīdu). Kobalta jonu klātienē rodas zaļas nogulsnes vai zaļš krāsojums:

2Co2+ + 4HCO3- + H2O2 → Co[Co(CO3)3] ↓+ CO2↑ + 3H2O

Jutība: pD = 6,4 3. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu cinka sāls

šķīduma un pilienu amonija tetrarodānomerkurāta (II) šķīduma. Kobalta jonu klātienē rodas zilas nogulsnes ar šādu sastāvu: xZn[Hg(SCN)4] . yCo[Hg(SCN)4], ja kobalta jonu analīzē nav, rodas baltas nogulsnes Zn[Hg(SCN)4]. Ja ir klāt arī dzelzs (III) zīmes, tad bieži vien parādās sarkans krāsojums, kas traucē kobalta pierādīšanu. Šādos gadījumos pieliek NaF vai NH4F šķīdumu, līdz izzūd sarkanais krāsojums (dzelzs (III) joni saistās stabilā bezkrāsainā kompleksā [FeF6]

3-). Jutība: pD = 5,7

4. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek cietu amonija tiocianātu (rodanīdu) vai arī amonija tiocianāta šķīdumu acetonā. Kobalta jonu klātienē rodas zils krāsojums:

Co2+ +4SCN- → [Co(SCN)4]2-

Dzelzs (III) traucējošo ietekmi novērš, pieliekot amonija fluorīdu, kā tas ir aprakstīts iepriekšējā pierādīšanas reakcijā.

Jutība: pD = 5-6 5. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu 6M etiķskābes

šķīduma, pilienu nātrija acetāta šķīduma un pēc tam kristālisku kālija nitrītu. Kobalta jonu klātienē pēc kāda laika veidojas dzeltenas kālija heksanitrītokobaltāta (III) nogulsnes (kālija kobaltinitrīts):

Co2+ +7NO2- + 2CH3COO- + 3K+ → K3[Co(NO2)6]↓ + NO↑+ 2CH3CO0- +H2O

Jutība: pD = 3-4

4. Uz filtrpapīra uznes pilienu analizējamā šķīduma un pilienu 6M amonjaka ūdens šķīduma. Papīru ātri izžāvē virs degļa liesmas vai virs elektriskās plītiņas un tajā pat vietā uznes pilienu ditiooksamīda (rubeānūdeņražskābes) šķīduma etanolā. Kobalta jonu klātienē rodas sarkanbrūns plankums:

Jutība: pD=6

Pēc 15. centrifugāta atbrīvošanas no sērūdeņraža (sk. 23. lpp.), tam pa pilienam pieliek 6M amonjaka ūdens šķīdumu līdz vāji bāziskai reakcijai un 10 pilienus formiāta buferšķīduma (pH = 2). Šādi sagatavotam šķīdumam pievieno 1 pilienu nātrija sulfīda šķīduma. Šādos apstākļos nogulsnējas cinka sulfīds:

Zn2+ + S2- → ZnS↓ Centrifugē. 16. centrifugāts: Mn

2+, Fe

2+, Cr

3+, Al

3+.

16. nogulsnes: ZnS. 16. nogulsnes 2-3 reizes mazgā ar 10 pilieniem ūdens un pēc tam izšķīdina 2-3

pilienos 6M sālsskābes. Iegūto šķīdumu atšķaida ar 5 pilieniem ūdens un izmanto cinka jonu pierādīšanai.

Cinka jonu pierādīšana

1. Uz pilienplates pilienam atšķaidīta kobalta sāļu šķīduma (atrodas reaktīvu statīvā atsevišķā pudelītē) pieliek pilienu tetrarodānomerkurāta (II) šķīduma. Ja dažu minūšu laikā pēc tam rodas nogulsnes, tad kobalta sāļu koncentrācija šķīdumā ir par lielu un tas ir jāatšķaida ar ūdeni. Ja nogulsnes nerodas, tad pieliek pilienu analizējamā šķīduma. Cinka jonu klātienē izveidojas zilas nogulsnes xZn[Hg(SCN)4] • yCo[Hg(SCN)4]. Dzelzs (III) traucējošo ietekmi novērš, pieliekot amonija fluorīdu, kā tas ir aprakstīts pie kobalta jonu pierādīšanas.

Jutība: pD = 5,5

2. Uz priekšmetstikliņa pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu kālija heksaciānoferāta (II) (dzeltenās asinssāls) šķīduma. Cinka jonu klātienē rodas baltas nogulsnes:

3Zn2++ 2[Fe(CN)6]4- + 2K+ → K2Zn3[Fe(CN)6]2↓

Ja klāt ir dzelzs (III) zīmes, tad nogulsnes ir zilganas. Jutība: pD = 5

3. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu 6M sērskābes šķīduma, pilienu dietilanilīna šķīduma un pilienu kālija heksaciānoferāta (III) (sarkanās asinssāls) šķīduma. Cinka jonu klātienē rodas oranžs krāsojums:

Šķīdumā esošie cinka joni saista heksaciānoferāta (II) jonus mazšķīstošā

savienojumā K2Zn3[Fe(CN)6]2. Tas izsauc līdzsvara pārvietošanos pa labi un krāsojuma rašanos. Reakcija nav specifiska.

Jutība: pD = 5 16. centrifugātu pārlej porcelāna tīģelītī, pieliek 2-3 pilienus 6M sālsskābes un

ietvaicē gandrīz sausu. Tad pieliek 10 pilienus 6M NaOH šķīduma, 5 pilienus 6% H2O2 šķīduma un 2-3 minūtes silda uz plītiņas. Hroms (III) oksidējas par hromu (VI), un alumīnija hlorīds pārvēršas par aluminātu:

2Cr3+ + 3H2O2 + 10 OH- → 2CrO42- + 8H2O

Al3+ + 6 OH- → [A1(OH)6]3-

Dzelzs (II) oksidējas līdz dzelzij (III) un mangāns (II) līdz mangānam (IV): 2Fe2+ + 4OH- + H2O2 → 2Fe(OH)3↓ Mn2+ + 2OH- + H2O2 → MnO(OH)2 ↓+ H2O Pēc sildīšanas tīģelīša saturu pārlej koniskā mēģenītē un centrifugē. 17. centrifugāts: Na3[Al(OH)6], Na2CrO4.

17. nogulsnes: Fe(OH)3, MnO(OH)2. 17. nogulsnes mazgā ar 10 pilieniem ūdens. Izmazgātajām nogulsnēm pieliek 5

pilienus ūdens un 1-2 pilienus 6M HNO3. Dzelzs hidroksīds izšķīst. Ja paliek nogulsnes, tad centrifugē.

18. nogulsnes: MnO(OH)2. 18. centrifugāts: Fe(NO3)3.

Dzelzs jonu pierādīšana 1. Uz pilienplates pilienam 18. centrifugāta pieliek pilienu kālija

heksaciānoferāta (II) (dzeltenās asinssāls) šķīduma. Dzelzs jonu klātienē rodas zilas nogulsnes:

4Fe3+ +3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3↓

Jutība: pD = 4,5 2. Uz pilienplates pilienam 18. centrifugāta pieliek pilienu amonija tiocianāta

(rodanīda) šķīduma. Dzelzs jonu klātienē rodas tumši sarkans krāsojums. Bieži ir novērojams vāji sarkans krāsojums, kas ceļas no dzelzs jonu piemaisījumiem lietojamajos reaktīvos. Sarkano krāsojumu dod kompleksie dzelzs (III) tiocianātosavienojumi:

Fe3+ + xSCN- → [Fe(SCN)]3-x, kur x = l-6 Jutība: pD = 4,3

3. Uz pilienplates pilienam 18. centrifugāta pieliek pilienu sulfosalicilskābes šķīduma. Dzelzs jonu klātienē rodas sarkani violets krāsojums, kas ceļas no kompleksajiem dzelzs (III) sulfosalicilātjoniem, piemēram:

Jutība: pD = 5,5

18. nogulsnēm pieliek pilienu ūdeņraža peroksīda šķīduma, pilienu 6M slāpekļskābes šķīduma un silda ūdens vannā. Nogulsnes izšķīst:

MnO(OH)2 + H2O2 + 2H3O+ → Mn2+ + 5H2O + O2↑

Sildīšanu turpina tik ilgi, līdz viss H2O2 pārākums ir sadalījies. Pēc tam atšķaida ar ūdeni līdz apmēram 1 ml lielam tilpumam un šķīdumā pierāda mangāna jonus.

Mangāna jonu pierādīšana 1. Uz pilienplates pilienam slāpekļskābā šķīduma pieliek vēl 1-2 pilienus 6M

slāpekļskābes un nedaudz cieta nātrija bismutāta. Mangāna jonu klātienē rodas violets krāsojums:

2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H3O+ → 2MnO4

- + 5Bi3+ + 5Na++ 21 H2O Jutība: pD = 4,7

17. centrifugātam pa pilienam pieliek konc. sālsskābi līdz skābai reakcijai un pēc tam 6M amonjaka ūdens šķīdumu līdz pH 7-8. Pāris minūtes silda ūdens vannā. Alumīnija jonu klātienē izkrīt caurspīdīgas alumīnija hidroksīda nogulsnes. Nogulsnes bieži vien ir vāji saskatāmas, tādēļ noteikti ir jācentrifugē.

19. nogulsnes: A1(OH)3

19. centrifugāts: CrO42-

Hroma jonu (hromātjonu) pierādīšana

1. Uz hromātjonu klātieni norāda šķīduma dzeltenā krāsa. Jutība: pD = 4,5

2. Uz pilienplates pilienam 19. centrifugāta pieliek pilienu 6 M slāpekļskābes

šķīduma un pielienu difenilkarbazīda šķīduma. Hromātjonu klātienē rodas sarkani violets krāsojums. Domā, ka notiek difenilkarbazīda oksidēšanās un hroms (VI)

reducējas līdz kādai zemākai oksidēšanas pakāpei (iespējams, līdz hromam (III)). Pēc tam seko kompleksveidošanās starp reducēto hromu un difenilkarbazonu enolformā.

Jutība:pD=5,7

3. Uz pilienplates pilienam 19. centrifugāta pieliek pilienu 6M etiķskābes šķīduma (centrifugāta pilienam noteikti ir jākļūst skābam!) un pilienu benzidīna acetāta šķīduma. Hroma (VI) klātienē rodas zils vai zaļš krāsojums.

Jutība: pD = 6,4

4. Pārējo 19. centrifugāta daļu pārnes porcelāna tīģelītī, ietvaicē līdz 3 – 4 pilienu lielam tilpumam, paskābina ar 6M sērskābi, atdzesē un pieliek dažus pilienus ūdeņraža peroksīda šķīduma. Ātri zūdošs zils krāsojums norāda uz hroma (VI) klātieni. Reakcijas mehānisms pilnībā nav noskaidrots. Uzskata, ka zilo krāsojumu dod hroma peroksisavienojumi un reakcijā ar ūdeņraža peroksīdu ro-das vai nu hroma peroksīds CrO5, vai arī peroksihromskābe H2CrO6:

Nav izslēgta arī tāda iespēja, ka ūdeņraža peroksīds vispirms reducē hromu (VI) un ka zilā krāsa ceļas no savienojumiem, kas satur hromu ar zemāku oksidēšanas pakāpi.

Jutība: pD = 4,7.

Alumīnija jonu pierādīšana

19. nogulsnēm pieliek 10 pilienus ūdens, uzduļķo un iegūto suspensiju dala divās daļās. Vienu daļu izmanto alumīnija jonu pierādīšanai ar t.s. kriolīta reakciju, otru - ar aluminonu un morīnu.

1. Pirmo suspensijas daļu centrifugē, atdala šķīdumu un nogulsnes vēl pāris reizes mazgā ar dažiem pilieniem ūdens. Tad pieliek pilienu fenolftaleīna šķīduma (ja pie tam parādās violets krāsojums, nogulsnes nav pietiekoši izmazgātas) un 1-2 pilienus NaF šķīduma. Alumīnija klātienē noris šāda reakcija:

A1(OH)3 + 6F- → [A1F6]3- + 3OH-

Vide kļūst bāziska, un fenolftaleīns krāsojas violets. Jutība: pD = 5 2. Otro suspensijas daļu centrifugē, atdala šķīdumu un nogulsnes sildot

izšķīdina 6M etiķskābē. Etiķskābo šķīdumu atšķaida ar 5 pilieniem ūdens un, ja tas ir duļķains, tad centrifugē. Nogulsnes nav vajadzīgas, dzidrajā centrifugātā pierāda alumīnija jonus.

a) Koniskā mēģenītē 1-2 pilieniem analizējamā šķīduma pieliek pilienu 6M etiķskābes šķīduma un 2-3 pilienus 0,1% aluminona šķīduma. Mēģenītes saturu uzsilda vārošā ūdens vannā, rūpīgi samaisa un tad pieliek 2M amonjaka ūdens šķīdumu līdz bāziskai reakcijai un 1-2 pilienus amonija karbonāta šķīduma. Alumīnija jonu klātienē rodas sārtas alumīnija lakas pārslas. Ja alumīnija jonu nav, tad rozā šķīdums atkrāsojas. Domā, ka reakcija noris saskaņā ar šādu vienādojumu:

Jutība: pD = 5,7

b) Koniskā mēģenītē pie 1-2 pilieniem analizējamā šķīduma pieliek pilienu piesātināta morīna šķīduma etanolā. Alumīnija jonu klātienē novērojama zaļgana fluorescence, kas ceļas no alumīnija un morīna savienojuma Al(C15H9O7)3. Fluorescence ir novērojama tikai tad, kad gaisma satur ultravioleto starojumu (piemēram, dienas gaisma).

Morīna formula ir šāda:

Jutība: pD = 5-6

Bezreaģenta grupas katjonu analīze Bezreaģenta grupas katjonus pierāda šos jonus saturošajā šķīdumā (pēc 14.

centrifugāta apstrādes, sk. 22. lpp.), iepriekš vienu no otra neatdalot. Amonija joni ir jāmeklē priekšmēģinājumos, jo analīzes gaitā tie ir šķīdumā ienesti ar grupu reaģentiem.

Magnija jonu pierādīšana 1. Koniskā mēģenītē diviem pilieniem analizējamā šķīduma pieliek pilienu amonija fosfāta šķīduma un pēc tam maisot pa pilienam 0,6 M amonjaka ūdens šķīdumu līdz vāji bāziskai reakcijai. Magnija jonu klātienē izkrīt baltas sīkkristāliskas nogulsnes: Mg2+ + HPO4

2- + NH3 → MgNH4PO4↓ Nedaudz nogulšņu pārnes uz priekšmetstikliņa un apskata mikroskopā. Dažreiz nogulsnes nav kristāliskas. Tādā gadījumā tās izšķīdina sālsskābē un nogulsnēšanu atkārto. Jutība: pD = 5,7.

2. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu magnezona šķīduma un pilienu 3M KOH šķīduma. Magnija jonu klātienē rodas zilas nogulsnes vai zils krāsojums, ja magnija jonu nav - violets krāsojums. Magnezona šķīdumā savstarpējā līdzsvarā ir šīs vielas 3 tautomērās formas:

Uz magnija hidroksīda nogulsnēm adsorbējas zilā forma un nokrāso šīs nogulsnes

zilas. Paša reaģenta šķīdums, pateicoties dažādu tautomēro formu klātienei, ir violets.

Jutība: pD = 4,6 3. Uz pilienplates pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu titāndzeltenā

šķīduma etanolā un pilienu 3M KOH šķīduma. Magnija jonu klātienē rodas sarkanas nogulsnes vai sarkans krāsojums. Ja magnija jonu nav, tad novērojams oranžs krāsojums.

Krāsojuma rašanās mehānisms ir šāds. Reaģējot ar hidroksīdjoniem, izveidojas Mg(OH)2 nogulsnes, uz kuru virsmas adsorbējas titāndzeltenā molekulas. Nogulšņu sastāvā ietilpstošo jonu elektrostatiskajā laukā izmainās organiskās vielas molekulas elektronblīvuma sadalījums un līdz ar to arī gaismas absorbcija. Tā rezultātā titāndzeltenā molekulas kļūst sarkanas.

Titāndzeltenā struktūrformula ir šāda:

Jutība: pD = 6

Kālija jonu pierādīšana 1. Uz priekšmetstikliņa pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu nātrija

heksanitrītokobaltāta (III) (kobaltinitrīta) šķīduma un pilienu nātrija acetāta šķīduma. Kālija jonu klātienē rodas dzeltenas nogulsnes:

2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- → K2Na[Co(N02)6↓

Jutība: pD = 4,7 2. Uz priekšmetstikliņa pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu nātrija

tetrafenil- borāta šķīduma. Kālija jonu klātienē izkrīt baltas nogulsnes: K+ + [B(C6H5)4]

- → K[B(C6H5)4]↓ Jutība: pD = 4,5-5,5 (atkarībā no šķīduma skābuma) 5.Liesmas krāsošana, sk. 4. lpp.

Nātrija jonu pierādīšana Tai bezreaģenta grupas katjonus saturošajai šķīduma daļai, kas paliek pāri pēc

magnija un kālija jonu pierādīšanas, pieliek pilienu 3M KOH šķīduma. Ja izkrīt nogulsnes (magnija hidroksīds), tad tās centrifugē. Nogulsnes nav vajadzīgas, centrifugātā pierāda nātrija jonus.

1. Uz priekšmetstikliņa pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu kālija heksahidroksoantimonāta (V) šķīduma. Nātrija jonu klātienē izkrīt baltas kristāliskas nogulsnes :

Na+ + [Sb(OH)6]- → Na[Sb(OH)6↓

Jutība: pD = 3,7 2. Uz priekšmetstikliņa pilienam analizējamā šķīduma pieliek pilienu 6M

sālsskābes un iztvaicē sausu. Sausajam atlikumam pieliek pilienu etiķskāba cinka uranilacetāta šķīduma. Nātrija jonu klātienē rodas gaiši dzelteni trīsstūrveida kristāli:

Na+ + Zn2+ + 3UO22+ + 9CH3COO- + 9H2O → NaZn(UO2)3(CH3COO)9.9H2O↓

Jutība: pD = 6,3 3. Liesmas krāsošana, sk. 4. lpp.