Качественный анализ редких элементов
Биологическая роль серебра, золота, железа и применение их соединений в медицине. Химико-аналитические свойства ионов, реакции их обнаружения с помощью неорганических реагентов. Исследование условий образования комплексных аммиакатов благородных металлов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.10.2011 |
| Размер файла | 119,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
I. Биологическая роль серебра, золота, железа и применение их соединений в медицине
1. СЕРЕБРО
Физиологическая роль серебра в живом организме изучена недостаточно. Серебро - ультра макроэлемент (содержание в организмах - менее 10-12%).
В медицине применяются:
1. Нитрат серебра AgNO3 (ляпис); вяжущее и прижигающее средство, используется наружно. Применяется в стоматологии для серебрения корневых каналов и кариозных полостей зубов перед их пломбированием. Сначала из нитрата серебра получают аммиачный раствор оксида серебра и 10% формалин
Образующаяся серебряная пленка посылает в окружающее пространство ионы серебра, которые обладают бактерицидным действием.
2. Бумага, вата, марля - бактерицидный перевязочный материал, пропитанный растворами нитрата и хлорида серебра [1].
2. ЗОЛОТО
Золото как микроэлемент обнаружено в организме человека, и его роль ещё только начинают изучать.
В медицинской практике находят применение органические и неорганические соединения золота, радиоактивное золото и металлическое золото. Радиоактивное золото применяется для лечения злокачественных опухолей. Короткий период полураспада радиоактивного золота (2,69 дня) позволяет вводить препарат в организм без последующего его извлечения.
Некоторые сплавы золота с медью и серебром находят применение в зубном протезировании. Сплав 91,6% Аu, 4,2 %Аg, 4,2%Сu используется для изготовления мостовидных протезов, коронок, вкладок, полукоронок и фасеток [1].
3. ЖЕЛЕЗО
Среди биоэлементов важных для жизнедеятельности всех живых существ, железо играет доминирующую роль, так как оно является активатором многих каталитических процессов в организме и участвует в транспортировке газов кровью.
В организме взрослого человека содержится около 3,5г железа. Основная его масса сконцентрирована в дыхательном пигменте эритроцитов - гемоглобине.
Гемоглобин - сложный белок, молекула которого состоит из двух частей: белковой (глобин) и железосодержащей (гем). Гем - комплекс железа с порфирином.
Значительная часть железа содержится в мышечном белке - миоглобине, структурном "родственнике" гемоглобина, который также способен обратимо связывать молекулярный кислород. При недостатке железа в организме человека (или большой потере его) развивается железодефицитная анемия [1].
II. Химико-аналитические свойства ионов
1. Реакции обнаружения ионов с помощью неорганических реагентов
2.1.1. Реакции обнаружения ионов серебра Ag+
Действие группового реагента HCl
Соляная кислота образует с растворами солей серебра практически нерастворимый в воде белый осадок хлорида серебра AgCl:
Ag+ + Cl- = AgCl
Обнаружение катионов серебра
Соляная кислота и растворы её солей образуют с растворами солей серебра практически нерастворимый в воде белый осадок хлорида серебра AgCl, который хорошо растворяется в избытке раствора NH4OH. При этом образуется растворимая в воде комплексная соль серебра хлорид диамминсеребро. При последующем действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок.
2.1.1.1. реакция с хлористоводородной кислотой и с растворимыми хлоридами
Поместите в пробирку каплю раствора нитрата серебра и пролейте каплю раствора HCl или NaCl. При этом выпадает белый творожистый осадок AgCl:
Ag+ + Cl-= AgCl
который темнеет на свету вследствие частичного восстановления Ag+ до металлического серебра. Аналогично протекают реакции с растворами бромидов и иодидов, образующими с Ag+ светло-жёлтые осадки AgBr и AgI.
Условия проведения реакции.
Реакцию следует проводить при рН<7
В щелочном растворе образуется окись серебра; в аммиачной среде осадок не выделяется вследствие образования растворимого комплексного соединения.
Должны отсутствовать также и другие комплексообразующие реагенты: цианиды, тиосульфаты, роданиды, нитриты и т.п., переводящие AgCl в растворимое состояние.
Осаждение следует проводить из разбавленных растворов солей серебра, добавляя неконцентрированные растворы реактивов, чтобы избежать образования комплексных ионов [AgCl2]-.
Нагревание способствует свёртыванию (коагуляции) осадка.
В растворе должны отсутствовать Cu+, Au+, Tl+, Pb2+ и [Hg2]2+ , так как они тоже образуют с Cl- малорастворимые осадки.
Реакции мешают ионы висмутила (BiO)+ и стибила (SbO)+, выделяющиеся из слабохлористоводородных растворов в виде белых осадков BiOCl и SbOCl.
2.1.1.2. хромат калия
К нескольким каплям раствора соли серебра добавьте несколько капель раствора K2CrO4
Выпадает красно-бурый осадок.
2Ag+ + CrO42- = Ag2CrO4
Условия проведения реакции
Реакцию следует проводить в нейтральной среде (РН = 7). В щелочной среде выпадает окись серебра. В аммиачной среде не образуется осадка вследствие связывания серебра в комплексное соединение (должны отсутствовать также и другие комплексообразующие вещества). В уксуснокислой среде выпадает осадок бихромата серебра. В сильнокислой среде осадок не образуется.
Pb2+, Ba2+, Hg2+, [Hg2]2+ , Bi3+ и другие образующие с CrO42- осадки, предварительно отделяют.
Восстановители мешают реакции, так как восстанавливают хромат-ионы до Cr3+.
2.1.1.3. реакция восстановления ионов серебра до металлического серебра
В совершенно чистую пробирку, предварительно вымытую хромовой смесью и дистиллированной водой, поместите несколько капель исследуемого раствора, содержащего ионы серебра, и столько же раствора NH4OH. Добавьте несколько капель разбавленного раствора формальдегида. После погружения пробирки в тёплую воду на стенке пробирки оседает блестящее зеркало металлического серебра:
2[Ag (NH3)2]+ + HCHO + 2H2O = 2Ag + 3NH4+ + HCOO- + NH4OH
Эта реакция выполнима с большинством солей серебра. Реакцию восстановления Ag+ можно проводить капельным методом.
На листок фильтровальной бумаги поместите каплю хлористо-водородной кислоты и каплю исследуемого раствора. В присутствии Ag+ образуется осадок AgCl. Этот осадок на той же фильтровальной бумаге отмойте при помощи капиляра дистиллированной водой от избытка кислоты. Прилейте к осадку в качестве восстановителя каплю раствора нитрата марганца, а затем - каплю раствора аммиака, при этом Ag+ восстанавливается до металлического серебра и на бумаге появляется чёрное пятно. Реакции мешают соли ртути.
Условия проведения реакции
При проведении пробирочной реакции рН среды изменяют в зависимости от исходных веществ. Например, аммиакаты восстанавливаются при рН = 8-9; ионы серебра восстанавливаются цинком при рН = 1-2.
В щелочной среде (не аммиачной) образуется осадок окиси серебра.
Сильные окислители, мешающие проведению реакции восстановления, должны отсутствовать.
Катионы, также восстанавливающиеся при данных условиях (Hg2+, [Hg2]2+) предварительно удаляют.
Перед проведением опытов стенки пробирки должны быть тщательно обезжирены хромовой смесью и вымыты.
Умеренное нагревание способствует восстановлению ионов серебра; сильное нагревание вредно, так как вместо образования серебряного зеркала выделяется буро-чёрный осадок серебра.
В качестве восстановителя вместо нитрата марганца рекомендуется использовать метол HOC6H4NH(CH3)?H2SO4 - известный в фотографии проявитель.
Аскорбиновая кислота также восстанавливает Ag+ до металлического серебра:
2 Ag+ + С6H8O6 = 2 Ag + C6H6O6 + 2H+.
2.1.1.4. трисульфатоцериат (NH4)2 [Cе(SO4)3] или
гексанитратоцериат аммония (NH4)2 [Cе(NO3)6]
Механизм реакции
Ускорение окислительно-восстановительной реакции катализатором AgCl
Cе4+ + Cl- = Cе3+ + Cl0
выражается в обесцвечивании желтого раствора, содержащего ион Ce4+ при переходе его в бесцветный ион Ce3+.
Способ выполнения. На капельной пластинке
В углубление капельной пластинки помещают две капли раствора реактива и прибавляют каплю исследуемого раствора, слегка подкислённого азотной кислотой при пользовании первым и соляной кислотой при пользовании вторым реактивом. В присутствии серебра жёлтый раствор четырёхвалентного церия обесцвечивается. Необходимо параллельно производить слепой опыт, потому что восстановление Cе4+ происходит даже в отсутствие серебра, но менее быстро.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-6 (1:106)
Ионы элементов Hg, Au, Pt, W, Mo, Al, Fe3+ и Cr при предельном отношении 300:1 снижают чувствительность до 10-5 (1:105). В присутствии селена, при предельном отношении 100:1 чувствительность реакции 10-4,48 (1:3?104). Восстановители должны отсутствовать, потому что они вызывают моментальное обесцвечивание раствора соли четырёхвалентного церия. Это особенно относится к катионам Fe2+ ,Sn2+ и т.п. Марганец всегда мешает, так как образуется бурый осадок гидрата двуокиси марганца.
2.1.1.5. сульфат марганца (II) + перманганат калия + соляная кислота
MnSO4 + KMnO4 + HCl
Механизм реакции
Соль AgCl катализирует окислительно-восстанвительную реакцию
Mn4+ + 2Cl- = Mn2+ + 2 Cl0
При этом исчезает бурая окраска, вызываемая катионом Mn4+, восстанавливающимся до Mn2+.
Способ выполнения. На капельной пластинке
В углубление капельной пластинки помещают 2 капли свежеприготовленной реактивной смеси и каплю анализируемого, насколько возможно слабокислого раствора (достаточна кислотность, вызываемая гидролизом раствора нитрата серебра). Раствор, окрашенный в бурый цвет окисью марганца (IV), обесцвечивается в присутствии серебра.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-4,70 (1:5?104)
Ионы элементов Bi, Cd, Sn, Au, Pt, W, Mo, Al, Fe, Se, Al, U и Th при предельном отношении 100:1 снижают чувствительность до 10-4 (1:104). Следует избегать присутствия восстановителей, в особенности ионов Hg+, Cu+, As3+, Sb3+ , Sn2+ ,V3+ ,Fe2+ и TeO32-, которые также вызывают обесцвечивание раствора. Родий, палладий и иридий также мешают.
2.1.1.6. хлорид рубидия RbCl
Механизм реакции
Осаждение бесцветных кристаллов, состав которых соответствует формуле 2 RbCl?AgCl.
Способ выполнения. Под микроскопом
На предметное стекло помещают каплю анализируемого раствора (слабокислый нитрат серебра) и в неё вводят несколько кристалликов хлорида рубидия. При осторожном выпаривании на пламени микрогорелки образуются бесцветные игольчатые кристаллы.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-5 (1:105).
Большая часть катионов даёт также кристаллические осадки. В присутствии ионов элементов Hg, Cu, Cd, Os, Fe, Ir, Al, Cr, Ce(Ce3+), Zr, Th, Zn, Mn, Ni, Ca, Sr, Ba при предельном отношении 100:1 чувствительность реакции снижается до 10-4(1:104). В присутствии ионов V3+, Ce4+, Mo2+ при предельном отношении 100:1 чувствительность реакции снижается до 10-3,52 (1:3,3?103). Ионы элементов Pb, Sb, Sn, Rh, Pd, Te, Be дают аналогичные кристаллы и мешают открытию серебра. Ионы элементов Bi, Pt и Tl также мешают открытию серебра, хотя образуемые кристаллы отличаются по форме [2,3].
2.1.2. Реакции обнаружения ионов железа (II) Fе2+
Действие группового реагента (NH4)2S
Сульфид аммония осаждает из растворов солей железа (II). Чёрный осадок сульфида железа (II).
2.1.2.1. гексацианоферрат(III) калия K3[Fe(CN)6]
Гексацианоферрат (III) калия окисляет Fe2+ в Fe3+
Fe2+ + [Fe(CN)6] 3- = Fe3+ + [Fe(CN)6]4-
Образовавшиеся ионы Fe3+ образуют с анионами гексацианоферрата (II) новый комплексный анион
Fe3+ + К+ + [Fe(CN)6]4- = К Fe3+[ Fe2+(CN)6)]
турнбулева синь.
2.1.2.2. гидроксиды щелочных металлов
Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, КOH) осаждают из растворов солей Fe2+ гидроксид железа (II) Fe(OH)2, который в обычных условиях на воздухе имеет грязно зеленоватый цвет в результате частичного окисления до Fe(OH)3 [2,3]
2.1.3. Реакции обнаружения ионов железа (III) Fе3+
Действие группового реагента (NH4)2S
Сульфид аммония даёт с солями Fe3+ чёрный осадок сульфида железа (II) FeS
2.1.3.1. гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6]
Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] - образует с растворами солей Fe3+ (имеет жёлтую окраску) тёмно-синий осадок гексацианоферрата (II) железа (III) (берлинская лазурь), который по данным рентгеноструктурного анализа, идентичен турнбулевой сини:
2.1.3.2. гидроксиды щелочных металлов
Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, КOH) образуют с растворами солей Fe3+ красно-бурый осадок гидроксида железа (III) Fe(OH)3, практически не обладающий амфотерными свойствами:
2.1.3.3. ферроционид калия K4Fe[CN)6]
Механизм реакции
Образование синего осадка берлинской лазури Fe4[Fe(CN)6] 3
Способ выполнения. На капельной пластинке
К капле анализируемого кислого (в результате гидролиза) раствора в углубление капельной пластинки прибавляют каплю раствора реактива. Если железо находится в двухвалентном состоянии или если известно, что в растворе имеются восстановители, необходимо провести окисление последних несколькими кристаллами персульфата калия. В присутствии железа наблюдается образование берлинской лазури.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-4,48(1:3?104)
Эта реакция, не будучи очень чувствительной и специфичной, на практике при обычных анализах очень удобна.
С ферроцианидом калия реагирует большое число ионов. Так, ионы элементов Hg, Bi, Cd, Sn, редкоземельные мeталлы, Zr, Th, Tl, Zn, Mn, Ni дают белые осадки. Ионы Sb5+ выпадают в виде жёлтого, а ионы Nb в виде желтовато-бурого осадка. Ионы V и Co образуют зелёный осадок, уранил UО бурый, а ионы меди (Cu+ и Cu2+) и молибдена (IV) буро-красные осадки.
Кроме того, ионы Ph3+ при реакции с ферроцианидом калия окрашивают раствор в жёлто-бурый, W6+ в жёлтый, а Тi4+ в светлый красно-бурый цвет.
Все эти элементы мешают, однако, не в одинаковой степени. В присутствии ионов элементов Ag, Pb, Bi, Cd, Rh, Ir, Pt, Se, Cr, Ce, Th, Zn, Mn, Ni при предельном отношении 30:1 чувствительность реакции снижается до 10-4(1:104). Чувствительность реакции доходит до 10-3,78(1:6?103) в присутствии ионов элементов Hg, Sb(Sb5+), W, V, Ti, Zr, Tl, Co при предельном отношении 20:1.
Ионы молибдена(VI) при предельном отношении 5:1 уменьшают чувствительность до 10-3 (1:103), а ионы ,Cu2+ UO22+ при предельном отношении 2:1 снижают чувствительность до 16-2,78 (1:6?102), то есть сильно мешают обнаружению железа.
Анионы F-, PO43- и анионы жирных аминокислот маскируют катион Fe3+ и таким образом мешают открытию железа.
2.1.3.4. роданид аммония
Поместите в пробирку 1 каплю раствора какой-либо соли железа (III), разбавьте 5 каплями дистиллированной воды и добавьте 3-5 капель раствора NH4SCN. При этом появляется кроваво-красное окрашивание.
Железо (III) с SCN- в зависимости от концентрации реагирует с образованием комплексных ионов. Это можно представить следующими схемами:
При [SCN-]= 5?10-3 г?ион/л:
При [SCN-]= 1.2?10-2 г?ион/л:
При [SCN-]= 4?10-2 г?ион/л:
При ещё большем избытке роданид-ионов образуются окрашенные комплексные ионы: тетра-, пента- и, наконец, гексароданиды.
Таким образом, раствор наряду с Fe(SCN)3 содержит другие железороданидные комплексы.
Условия проведения реакции
Реакцию следует проводить при рН=2.
Избыток раствора NH4SCN усиливает окраску.
Оксисоединения необходимо предварительно удалять.
Проведению реакции мешают анионы фосфорной, мышьяковой, фтористоводородной и других кислот, образующие с Fe3+ устойчивые комплексные соединения, например [FeF6]3-.
Проведению реакции мешают нитрит-ионы, образующие SCN- окрашенное в красный цвет соединение NOSCN, а также [Fe(CN)6]2-, осаждающий Fe3+ в виде Fe4[Fe(CN)6]3, и, кроме того, сильные окислители, окисляющие SCN-, и восстановители, восстанавливающие SCN- и Fe3+.
Следует также иметь в виду, что ионы железа (III) в присутствии небольших количеств ионов йода окисляют SCN- . I- играет роль катализатора. Реакция сопровождается обесцвечиванием раствора:
Поэтому данная каталитическая реакция применяется для количественного определения I- кинетическим методом.
Железо(III) не мешает реакции.
Присутствие хлорида ртути(II) затрудняет проведение анализа, вызывая образование малодиссоциированных молекул Hg(SCN)2?HgCl2. Поэтому Hg2+ предварительно отделяют [2,3].
2. Реакции обнаружения ионов с помощью органических реагентов
2.2.1. Реакции обнаружения ионов золото Au3+
2.2.1.1. n-тетраметилдиамино-дифенилметан
Механизм реакции
Окисление n-тетраметилдиамино-дифенилметан катионом Аu3+ с образованием соответствующего гидрола синего цвета
Способ выполнения в микропробирке
К 1 мл очень слабо подкислённой соляной кислотой анализируемого раствора. Раствор окрашивается в синий цвет. В разбавленных растворах окраска появляется лишь через несколько минут, так как реакции мешают концентрированные кислоты, рекомендуется нейтрализация их в исследуемом растворе едким натром.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-6 (1:106)
Чувствительность реакции не изменяется в присутствии ионов элементов Ag, Cu, Pb, Bi, Cd, As, Sb, Sn, Pt, Se, Te, Mo,W и Тl при предельном отношении 100:1. Ионы ванадия при предельном отношении 10:1 уменьшают чувствительность приблизительно до 10-5 (1:105); при отношении же 100:1они мешают реакции, так как вызывают жёлтую окраску раствора.
Ионы Cu2+и Cr3+ при наличии в большой концентрации мешают окраской собственных ионов. Эти ионы не мешают, если их концентрация ниже 10-3.
2.2.1.2. сульфат анилина
Механизм реакции
Неизвестен
Способ выполнения. В микропробирке
К1мл слабого подкислённого соляной кислотой анализируемого раствора, подогретого до кипения, прибавляют 0,5 - 1мл реактива
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-5 (1:105)
Получающаяся окраска зависит от количества имеющегося в исследуемом растворе золота. При концентрации его от 10-3 до 10-4 после кипячения в течение нескольких минут образуется сначала тёмно-синяя окраска, скоро переходящая в зелёную. Затем тотчас же образуется хлопьевидный осадок зелёного цвета. После оседания осадка раствор окрашен в сиреневый цвет. Осадок не образуется в растворе, концентрация которого 10-4,70(1:5.104), а цвет раствора варьирует между зеленовато-синим и фиолетовым.
При концентрации раствора 10-5 можно ещё заметить слабую синеватую окраску.
Аналогично золоту реагируют ванадиевая и хромовая кислоты и ион Fe3+. Анион азистой кислоты мешает реакции, так как даёт оранжевую окраску.
Чувствительность реакции не уменьшается в присутствии ионов элементов Ag, Cu, Pb, Bi, Cd, Se, Te, Mo, W, Тl при предельном отношении 100:1, а также в присутствии ионов As, Sb, Sn и Pt при предельном отношении 100:1, а также в присутствии ионов As, Sb, Sn и Pt при предельном отношении 10:1. Ионы этих последних элементов при предельном отношении 100:1 снижают чувствительность реакции до 10-4.
2.2.2. Реакции обнаружения ионов железа Fe2+
2.2.2.1. б, б' - дипиридил
Механизм реакции
Образование растворимого розового комплексного соединения следующего строения:
Способ выполнения. На капельной пластинке
К капле анализируемого раствора в углублении капельной пластинки прибавляют несколько кристаллов солянокислого гидроксиламина (для перевода железа в двухвалентное состояние), затем каплю реактива и каплю аммиака, чтобы реакция среды была лишь слабокислой или даже слабощелочной. В присутствии железа, в зависимости от количества его, раствор окрашивается в карминово-красный или розовый цвет. При наличии в исследуемом растворе окислителей количество прибавляемого гидроксиламина должно быть увеличено, чтобы железо было полностью переведено в двухвалентное состояние.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-6,18 (1:1,5?106)
Реакция абсолютно специфична. Чувствительность её снижается ионами Cu2+ и Co2+ при предельном соотношении 100:1 до 10-4,48 (1:3?104). Ион Co2+ мешает своей собственной окраской. Ионы меди в большом количестве, особенно в присутствии гидроксиламина, реагируют с б, б'-дипиридилом, поэтому при наличии меди рекомендуется пользоваться не гидроксиламином, а другими восстановителями, например хлоридом олова (II). Ионы элементов Rh, Te (TeO5), Nb и Ti (Ti3+) при предельном отношении 300:1 понижают чувствительность реакции до 10-5(1:105)
2.2.2.2. о-фенантролин
Механизм реакции
Появление красной окраски в присутствии иона Fe2+ обусловлено образованием комплексной соли железа [Fe(C12H8N2)3]2+
Способ выполнения. На капельной пластинке
На капельную пластинку помещают каплю слегка кислого анализируемого раствора (кислотность, обусловленная, например, гидролизом) для восстановления железа(III) прибавляют несколько кристаллов солянокислого гидроксиламина и каплю раствора реактива. В присутствии железа раствор окрашивается в красный цвет. Так как железо должно находиться в двухвалентном состоянии, то в присутствии окислителей следует прибавлять гидроксиламин в количестве, необходимом для полного восстановления железа.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-6, 18 (1:5?106)
Реакция также специфична. Ионы иридия мешают реакции, образуя ярко красный (цвета киновари) осадок.
Ионы Cu2+ при предельном отношении 50:1 уменьшают чувствительность реакции до 10-4,18 (1:1,5?104), а ионы Sb5+ и Со2+ снижают чувствительность при предельном отношении 500:1 до 10-5,18 (1:1,5?105)
2.2.2.3. диметилглиоксим
Механизм реакции
Образование растворимого соединения красного цвета, представляющего собой комплексную соль двухвалентного железа следующей формулы
где Х=2 или 3.
Способ выполнения. На капельной пластинке
К капле анализируемого раствора на калильной пластинке прибавляют несколько кристаллов соляно кислого гидроксиламина для переведения железа в двухвалентное состояние, затем прибавляют каплю раствора реактива и каплю аммиака, так как для реакции необходима определенно щелочная среда. В присутствии железа раствор окрашивается в карминово красный цвет. Если в исследуемом растворе имеются окислители, то нужно быть уверенными, что количество прибавляемого гидроксиламина достаточно для превращения железа (III) в железо (II), так как железо (III) не реагирует с диметилгликсимом.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-5,70(1:5?105)
Эта реакция достаточно чувствительна, но менее специфична, чем две предыдущие. Ионы Ni2+ реагируют при тех же условиях, образуя хорошо известный карминово-красный осадок; ионы Co2+ окрашивают раствор в бурый цвет. Ионы Au3+, Cr3+, Mn2+, Th4+ при предельном отношении 1000:1 снижают чувствительность реакции до 104,7(1:5?104). Ионы Rh, Ir, Pt и W при предельном отношении 15:1 снижают чувствительность реакции до 10-3,70 (1:5?103) [2,3].
2.2.3. Реакции обнаружения ионов железа Fe3+
2.2.3.1. сульфосалициловая кислота
Механизм реакции
По аналогии с салициловой кислотой можно предположить, что возникающая фиолетовая окраска при реакции сульфосалициловой кислоты с ионом Fe3+ обусловлена образованием железо-дисалициловой или железо-трисалициловой кислоты типа
Способ выполнения. На капельной пластинке
К капле исследуемого раствора, кислотность которого мала (обусловленная, например гидролизом), прибавляют несколько кристаллов персульфата калия для полного окисления всего железа в трехвалентное состояние, после чего прибавляют каплю раствора реактива. В присутствии железа появляется фиолетовая окраска. Если в исследуемом растворе имеются восстановители, необходимо убедится, что прибавленного количества персульфата калия достаточно для превращения всего железа (II) в железо (III), так как катион двухвалентного железа с сульфосалициловой кислотой не реагирует.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-5,48(1:3?105)
Реакция почти специфична. Только ионы Ti реагируют с сульфосалициловой кислотой, маскируя реакцию железа, при предельном отношении 30:1 чувствительность реакции снижается до 10-4 (1:104). Ионы элементов Bi, Sb, Rh, Pd, Ir, Mo, Nb, Cr, Ce, Th и Co при предельном отношении 100:1 уменьшают чувствительность до 10-4,48(1:3?104).
2.2.3.2. диметиламиноантипирин (пирамидон) + роданид аммония + катион Со2+
Механизм реакции
Неизвестен.
Способ выполнения. Под микроскопом
Прежде всего нужно убедится в том, что железо находится в трехвалентном состоянии; в случае надобности окисление производят несколькими кристаллами персульфата калия.
На предметное стекло помещают каплю анализируемого раствора и каплю раствора соли кобальта. Выпаривают на пламени микрогорелки досуха и после охлаждения прибавляют каплю раствора реактива и каплю разбавленной соляной кислоты; нагревают и для ускорения кристаллизации трут стеклянной палочкой. В присутствии железа получаются розовые кристаллы, расположенные розетками в смеси с синими кристаллами, образующимися в результате взаимодействия только кобальтовой соли. Небольшое количество кобальта способствует кристаллизации, но избыток мешает.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-5(1:105)
Ион Со2+ при предельном отношении, превышающем 200:1 мешает открытию железа.
Чувствительность реакции на железо снижается до 10-4 (1:104) в присутствии ионов элементовHd, Cd, Sn, Se, Mo, Nb и Zn при предельном отношении 100:1.
Ион TeO32- и Ti4+ мешают более заметным образом и при предельном отношении, равном 10:1. Чувствительность реакции падает до 10-3 (1:103). Ионы элементов Rh, Ir и V мешают обнаружению железа, так как образуют осадки красно-бурого, красного и красно-фиолетового цветов.
Анионы F-, PO43- и анионы жирных оксикислот также мешают обнаружению железа [2,3].
2.2.4. Реакции обнаружения ионов серебра Ag+
2.2.4.1. монометил-n-аминофенол сульфат (метол) + бромид калия
Механизм реакции
Осаждение соли AgBr. Эта соль после воздействия солнечного света восстанавливается "проявителем", в данном случае метолом, лимоннокислой среде, вследствие чего появляется чёрное пятно металлического серебра.
Способ выполнения. На фильтровальной бумаге
На фильтровальную бумагу помещают каплю анализируемого раствора, контур которой очерчивают вокруг карандашом. Дав пятну высохнуть, бумагу погружают на 2 минуты в раствор бромида калия. Затем основательно промывают дистиллированной водой и "проявляют" в растворе метола. В присутствии серебра появляется чёрное или при концентрации, близкой к предельной, серое пятно.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-6(1:106)
Чувствительность реакции в присутствии ионов Hg2+, Bi3+, V3+ ,Ce3+, молибдена (VI) и вольфрама (VI) при предельном отношении 300:1 снижается до 10-5 (1:105). Ионы Hg+, Sn2+, Au3+, Pd2+ и ионы элементов Se и Fe мешают реакции, образуя бурые или буро-чёрные осадки.
2.2.4.2. n-диметиламинобензилиденроданин
Механизм реакции
Образование окрашенной в фиолетовый цвет соли, отвечающей формуле
Способ выполнения. На фильтровальной бумаге
К капле раствора реактива на фильтровальной бумаге прибавляют каплю исследуемого раствора, слегка подкислённого азотной кислотой. Карминово-красная окраска раствора в присутствии серебра переходит в красно-фиолетовую.
Чувствительность и специфичность реакции Р = 10-5,7 (1:5?105)
При предельном отношении 1000:1 чувствительность снижается до 10-4,70 (1:5?104) в присутствии ионов мышьяка, ванадия и аниона теллуристой кислоты TeO32-. Ионы элементов Hg, Cu, Pb, Bi, Au, Rh, Pd, Os ,Pt реагируют аналогично и поэтому всегда мешают.
III. Современные методы и приборы обнаружения ионов
3.1. Реакции обнаружения ионов железа (III) Fe3+
3.1.1. Разработана методика определения железа, основанная на обесцвечивании при реакции 4-нитрил-3ґ-метил-4ґ-амидоазобензолом с аскорбиновой кислотой, катализируемой Fe(3+) в кислой среде. Разработаны оптимальные условия определения. Изучен механизм реакции. Предел определения составляет 2,98 *10-11 г/мл. Градуировочный график линеен в диапазоне концентраций от 0 до 200 мг в 25 мл [9].
3.1.2. Разработана простая и селективная спектрофотометрическая методика определения Fe (3+), основанная на реакции Fe (3+) с изобутилксантаном калия. Максимум оптической плотности образующегося комплекса находится при л=378нм и при рН=5.0. Молярный коэффициент поглощения комплекса равен 2,58*103. Градуировочный график линеен в диапазоне концентраций 2,5 - 35,0 мг Fe (3+) [7].
3.1.3. Изучено окисление фенолового красного пероксидом водорода в среде H2SO4 с использованием в качестве катализатора Fe (3+). Разработана методика определения следовых количеств Fe (3+). Предел определения составляет 1,74·10-10 г/мл Fe (3+). Градуировочный график линеен в диапазоне концентраций 0 - 0,4 мкг Fe3+ в 25 мл [5].
3.2. Реакции обнаружения ионов железа (II) Fe2+
3.2.1. Разработан сенсор для определения ионов железа (2+), на основе использования золь-гель плёнок кремневой кислоты, модифицированных 1,10-фенантролином (ФЕН) - селективным реагентом для определения железа (2+). Электрохимический сенсор получали, помещая гидролизующую смесь на основе тетраэтоксисилана, содержащую ФЕН, на полимерную подложку с токоподводом. После высушивания при температуре 20 -25?С рабочая зона сенсора, покрытая золь-гель плёнкой, отделялась от контактной зоны изолятором. Качество изготовленных сенсоров оценивали по величине тока окисления комплексного соединения Fe (2+) - ФЕН, возникающего при потенциале 0,95±0,05 В [4].
3.3. Реакции обнаружения ионов серебра Ag
3.3.1. Разработана новая методика каталитического спектрофотометрического определения следовых количеств Ag. Методика основана на каталитическом окислении метиленового синего персульфатом калия в присутствии 2,2ґ-дипиридила, как активатора и натрийдодецилбензолсульфокислоты как растворителя. Предел определения равен 2,2ґ- дипиридила 104 мг/л. Градуировочный график линеен в диапазоне концентраций 0,008 - 0,040 мг/л Ag. Относительное стандартное отклонение составляет 0,025 [6].
3.4. Реакции обнаружения ионов золота Au
3.4.1. При рассмотрении условий образования комплексных аммиакатов благородных металлов сделаны следующие выводы: в водном аммиаке в интервале рН 9-11 золото образует устойчивые растворы комплексных аммиакатов, причём показано, что при содержании золота до 25±5 мкг/мл потерь, связанных с восстановлением до металлического золота, в анализируемом растворе не происходит даже при использовании концентрированных растворов гидроксида аммония. Полученные комплексные аммиакаты удобны для прямого определения методами атомной спектроскопии [8].
ион неорганический металл химический
Литература
Введение в химию биогенных элементов и химический анализ. Под редакцией Барковского Е.В. Мн.: Вышэйшая школа, 1997.
Крешков А.П. Основы аналитической химии: качественный и количественный анализ. Т.1. М.: Химия, 1970.
Реакции и реактивы для качественного анализа неорганических соединений. Под редакцией Комаровского А.С. М.: Государственное научно техническое издательство химической литературы, 1950.
Реферативный журнал
Золь-гель сенсор, модифицированный, для определения ионов железа (2+) методом инверсионной вольтамперометрии. Моросанова Е.И., Брайнина Х.З., Стожко Н.Ю., Азарова Ж.М.
Изучение нового метода спектрофотометрического определения следовых количеств трехвалентного железа каталитическим кинетическим методом. Yang Bo, Chen Shang-dong, Xia-quan, Gao Kui.
Каталитическое спектрофотометрическое определение следовых количеств серебра с использованием натрийдодецилбензолсульфокислоты в качестве растворимого агента. Huang Xiao-Dong, Chen Mei-Zhu, Ihuang Jian-Wei
Новое экстракционно-спектрофотометрическое определение железа (3+) с изобутилксантаном калия. Rao B. Sreenivasa, Ramakrishna K., Venkateswarlu
Определение Au, Ag, Pd в форме комплексных аммиакатов атомно-спектральными методами. Рязанова Л. Н., Филатова Д.Г., Ширяева О.Л., Зоров Н.Б., Карпов Ю.А.
Сравнительное изучение определения железа в базальте методом каталико-спектрофотометрическим и энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии. Wang Guang-jian, Shang De-ku, Hu Linna, Zhang Kai-liang, Guo Ya-jie.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характерные особенности и химические свойства d-элементов периодической системы. Виды их существования в организмах. Биологическая роль хрома, молибдена, вольфрама, марганца, железа, меди, серебра, золота, цинка, кадмия и ртути. Их применение в медицине.
лекция [1,7 M], добавлен 02.12.2012Изменение в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации. Окислительно-восстановительные реакции, реакции комплексообразования и образования малорастворимых соединений. Биологическое значение и применение титана и тантала в медицине.
реферат [153,0 K], добавлен 09.11.2014Физические свойства элементов VIIIB группы и их соединений, в частности, соединений железа. Анализ комплексных соединений железа (II) и железа (III) с различными лигандами с точки зрения теории кристаллического поля. Строение цианидных комплексов железа.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.02.2011Общие аспекты токсичности тяжелых металлов для живых организмов. Биологическая и экологическая роль р-элементов и их соединений. Применение их соединений в медицине. Токсикология оксидов азота, нитритов и нитратов. Экологическая роль соединений азота.
курсовая работа [160,8 K], добавлен 06.09.2015Запасы железных руд России. История получения железа. Основные физические и химические свойства железа. Способы обнаружения в растворе соединений железа. Применение железа, его сплавов и соединений. Сплавы железа с углеродом. Роль железа в организме.
реферат [19,6 K], добавлен 02.11.2009Сущность и общие сведения о комплексных соединениях. Методы получения этих химических соединений и их свойства. Применение в химическом анализе, в технологии получения ряда металлов, для разделения смесей элементов. Практические опыты и итоги реакций.
лабораторная работа [26,7 K], добавлен 16.12.2013Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе. Физико-химические свойства железа, кобальта и никеля. Свойства соединений железа в степенях окисления. Цис-, транс-изомерия соединений платины.
реферат [36,7 K], добавлен 21.09.2019Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов и их изменение. Восстановительные и окислительные свойства d-элементов. Ряд напряжения металлов. Химические свойства металлов. Общая характеристика d-элементов. Образование комплексных соединений.
презентация [541,6 K], добавлен 11.08.2013Определение молярной массы эквивалентов цинка. Определение концентрации раствора кислоты. Окислительно-восстановительные реакции. Химические свойства металлов. Реакции в растворах электролитов. Количественное определение железа в растворе его соли.
методичка [659,5 K], добавлен 13.02.2014История производства и использования железа. Общая характеристика элемента, строение атома. Степени окисления и примеры соединений, основные реакции. Нахождение железа в природе, применение. Содержание железа в земной коре. Биологическая роль железа.
презентация [5,3 M], добавлен 09.05.2012
