«Микрокристаллоскопия» (стр. 2 из 3)
К этим катионам близки по своим электронным конфигурациям катионы двухатомной однозаряднй ртути, однозарядного таллия и двухзарядного свинца.
Низкозарядные катионы с законченными 18-электронными оболочками или с 18+2 электронами являются сильными поляризаторами и сами способны к значительной поляризации. Поляризация приводит к уменьшению расстояния между ионами, увеличению энергии связи между ними, к переходу ионных связей в полярные. Взаимодействуя с поляризующимися ионами (Cl-, Br-, I-, CN-, CO3-, SO42-, Po43-), они образуют малополярные ковалентные соединения, труднорастворимые в воде.
Таким образом, большинство солей катионов второй аналитической группы нерастворимы в воде. Они также могут образовывать многочисленные комплексные соединения, которые используются в анализе для разделения и открытия катионов.
Групповой реагент третьей аналитической группы – разбавленная хлороводородная кислота, которая осаждает катионы этой руппы в виде хлоридов, представляющих собой ковалентные малорастворимые соединения.
Обнаружение катионов Ag+. При медленной кристаллизации из растворов Ag(NH3)2Cl выпадает в виде мелких характерных кристаллов – треугольников, шестиугольников и звёздочек:К 2-3 каплям исследуемого на ионы серебра раствора, подкисленного азотной кислотой и добавляют 2-3 капли 2 М соляной кислоты. Образующийся аморфный белый осадок центрифугируют, промывают и обрабатывают 2-3 каплями концентрированного раствора аммиака. Каплю полученного раствора помещают на предметное стекло и после испарения растворителя образовавшиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.
Обнаружение катионов Pb2+. Ионы свинца осаждаются иодид-ионами в виде жёлтого осадка PbJ2,легкорастворимого при нагревании и вновь выпадающего при охлаждении раствора.К 2-3 каплям исследуемого раствора добавляют 2-3 капли 2М раствора Ch3CooH и 2-3 капли KJ. Образующийся жёлтый осадок нагревают до кипения и охлаждают. Выпадает золотисто-жёлтый осадок в виде красивых блестящих лепестков:
Обнаружение катионов IV группы
Четвёртую группу образуют катионы гидроксидов, растворимых в щелочах. К ней относят катионы, гидроксиды которых обладают амфотерностью. В периодической системе амфотерные элементы занимают средние места в периодах по диагонали из верхнего левого к правому нижнему углу. Типичные элементы, образующие амфотерные гидроксиды: бериллий, алюминий, хром, цинк, германий, мышьяк, олово, сурьма, свинец. P-орбитали у атомов этих элементов не достроены, за исключением хрома, у которого во внешнем слое находятся пять электронов на D-орбитали и один – на S-орбитали. Хром – переходный металл с хорошо выраженной способностью к комплексообразованию.
Катионы сурьмы и висмута хотя и обладают амфотерностью, но при систематическом ходе анализа они оказываются в осадке вместе с катионами пятой группы. Так, например, щёлочи и аммиак осаждают из солей висмута (III) белый осадок гидроксида висмута, превращающегося в гидроксид висмутила BiO(OH), который не растворяется в избытке реагента. Поэтому эти катионы относят к пятой аналитической группе.
Групповой реагент катионов четвёртой группы – раствор едкого натра или едкого кали. Действуя на смесь катионов четвёртой группы избытком щёлочи, получают соли, которые хорошо растворяются и центрифугированием или фильтрованием отделяются от катионов пятой и шестой групп и анализируются дробным или систематическим путём. 
Обнаружение катионов Zn2+. С тетрароданомеркуратом аммония в слабокислой среде ионы цинка образуют характерные кристаллы – кресты, дендриты; в подкисленных минеральной кислотой или разбавленных растворах кристаллы имеют вид неравносторонних треугольников и клиньев.На предметное стекло помещают каплю исследуемого раствора, рядом помещают каплю реагента. Капли соединяют стеклянной палочкой и рассматривают образовавшиеся кристаллы под микроскопом.
Обнаружение катионов V группы
К пятой аналитической группе относят ионы переходных элементов семейства железа: Ti4+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, а также Sb3+, Sb5+ и Bi3+, осаждаемые концентрированным раствором аммиака.
Переходные элементы характеризуются рядом общих свойств: все они являются типичными металлами; почти все проявляют переменную степень окисления, благодаря чему способны участвовать в окислительно-востановительных реакциях; их ионы и соединения, как правило, окрашены. Переходные элементы обладают ярко выраженной тенденцией к комплексообразованию. Все эти особенности переходных элементов используются в качественном анализе.
Пятая аналитическая группа катионов характеризуется тем, что их гидроксиды не обладают амфотерностью и не образуют растворимых комплексных аммиакатов.
Реакции обнаружения катионов пятой группы основаны либо на реакциях окисления-восстановления, либо на реакциях комплексообразования, либо на реакциях гидролиза.
Обнаружение катионов Bi3+. Комплексные ионы BiI52+ c ионами Cs+ и Rb+ образуют оранжево-красные кристаллы состава Cs2BiI5*2,5H2O.На предметном стекле к капле исследуемого раствора добавляют каплю 2М HCl, каплю раствора KJ и кристаллик CsCl или RbCl, образовавшиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.
Обнаружение катионов VI группы
Шестую аналитическую группу составляют катионы, гидроксиды которых образуют с раствором аммиака комплексные аммиакаты.
Все катионы шестой группы относятся к переходным элементам, в которых идёт достройка D-уровней. При взаимодействии переходных элементов с веществами, являющимися донорами электронных пар, происходит образование ковалентных связей по донорно-акцепторному механизму, в результате чего и образуются комплексы. Так, при действии группового реагента – раствора аммиака все катионы шестой группы переходят в раствор в виде комплексных аммиакатов следущего состава: [Cu(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2+.
Из катионов других аналитических групп этим свойством обладают лишь катионы Ag+ и Zn2+, которые также можно отнести к шестой группе, но исходя из последовательности химического анализа и, следовательно, из практической целесообразности, катион Ag+ отнесён к III группе, а катион Zn2+ - к четвёртой аналитической группе.
Обнаружение катионов Cu2+. При действии (NH4)2Hg(SCN)4 в уксуснокислой среде Cu2+ в присутствии Zn2+ образует изоморфные кристаллы фиолетового цвета СuHg(SCN)4 (на верхней картинке) и ZnHg(SCN)4 (на нижней картинке). Но чтобы эта реакция удалась, необходимо брать очень разбавленный раствор меди, иначе вместо фиолетового выделяется жёлто-зелёный осадок CuHg(SCN)4.К капле исследуемого раствора добавляют каплю 30% раствора CH3COOH и каплю раствора реагента. Образуются характерные кристаллы желтовато-зелёного цвета CuHg(SCN)4 в виде звёздочек. Они рассматриваются под микроскопом.
Обнаружение анионов
Анионы делятся на три аналитические группы, в зависимости от растворимости их бариевых и серебряных солей:
| Группа | Анионы |
| I | SO42-, SO32-, CO32-? PO43-, SiO32- |
| II | Cl-, Br-, J-, S2- |
| III | NO3-, NO2-, CHCOO- |
Обнаружение анионов I группы
К первой аналитической группе анионов относят сульфат-ион, сульфит-ион, карбонат-ион, фосфат-ион и силикат-ион. Эти анионы образуют с катионами Ba2+ соли, малорастворимые в воде, но, за исключением сульфата бария, хорошо растворимые в минеральных кислотах. Поэтому выделить анионы этой группы в виде осадка групповым реагентом – хлоридом бария можно только в нейтральной или слабощелочной среде. Анионы первой группы образуют с катионами серебра соли, растворимые в разбавленной азотной кислоте, а сульфат серебра растворим даже в воде.
При анализе на анионы первой группы сначала исследуют раствор на эти ионы групповым реагентом, и в случае выпадения осадка (нерастворимой соли бария) исследуют раствор на каждый из анионов.
Обнаружение анионов SO42-. Существует множество способов обнаружения этого аниона, в частности:
-хлорид бария образует с ним белый нерастворимый в кислотах осадок BaSO4:
BaCl2 + SO42- => BaSO4
-нитрат серебра при взаимодействии с этим анионом образует белый осадок сульфата серебра, растворимый в азотной кислоте:
2Ag+ + 2NO3- + SO42- => Ag2SO4+ 2NO3-
Однако при выполнении последней реакций следует учесть, что осадок сульфата серебра будет выпадать только из концентрированных растворов.
Возможна и микрокристаллоскопическая реакция на сульфат-ион: одну каплю исследуемого раствора помещают на предметное стекло, добавляют раствор нитрата кальция и осторожно нагревают на маленьком пламени газовой горелки до появления белой каймы.По краям капли образуются игольчатые кристаллы в виде звёздочек:
Обнаружение анионов SO32-. Выбор реакций на этот анион не менее богат, например: окисление йодом или бромом серы от +4 до +6 (при этом йодная или бромная вода обесцвечивается); образование при взаимодействии с хлоридом бария растворимого в кислотах осадка сульфита бария; образование при взаимодействии с нитратом серебра растворимого в азотной кислоте осадка сульфита серебра.