Качественная идентификация ионов висмута(III)
Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы поговорим с вами о способах качественной идентификации ионов висмута(III).
По кислотно-основной классификации катион Bi³⁺ относится к пятой аналитической группе. Групповым реагентом для пятой группы является раствор щелочи или водный раствор аммиака. Соответственно, первой качественной реакцией на ионы висмута(III) является реакция с групповым реагентом. Ноооо, данная реакция не особо показательна т.к. приводит к образованию типового белого осадка - поэтому мы её не будем рассматривать подробно.
Для качественной идентификации ионов висмута(III) интерес представляет реакция взаимодействия с иодидами в кислой среде.
1. Для проведения первого опыта необходимо 0.5-1г нитрата висмута растворить в 25-30 мл 30-35% раствора серной кислоты. Далее раствор необходимо развести водой до 80-100 мл. Если к такому раствору приливать 10% раствор иодида калия, то в растворе выпадет осадок иодида висмута(III) тёмно-коричневого цвета. Данный осадок растворяется в избытке иодида калия с образованием комплексного соединения - йодвисмутата калия жёлто-красного цвета.
Вживую это выглядит вот так:
Если же для подкисления раствора использовать вместо серной кислоты азотную, то конечный раствор йодвисмутата калия в азотной кислоте носит название "реактив Драгендорфа" (в классической его рецептуре). Данный реактив применяется в аналитической и токсикологической химии для предварительного качественного обнаружения алкалоидов и других азотистых оснований.
2. Другим способом качественной идентификации ионов висмута(III) является реакция восстановления висмута до металлического в щелочной среде хлоридом олова(II).
Для проведения второго опыта необходимо приготовить 2 раствора.
Для приготовления первого раствора нужно 1-2г хлорида олова(II) растворить в 15-20 мл воды - в растворе выпадет белый осадок вследствие образования гидроксида олова(II). Теперь к полученному раствору необходимо приливать 10% раствор гидроксида натрия до полного растворения осадка - в растворе образуется тригидроксостаннат(II) натрия. Итоговый раствор будет прозрачен.
Для приготовления второго раствора необходимо 0.3-0.5г нитрата висмута растворить в 5-10 мл 30% раствора серной кислоты. Если теперь второй раствор по каплям приливать к первому, то в растворе выпадет чёрный осадок - хлорид олова(II) в щелочной среде восстанавливает висмут(III) до металлического висмута.
Вживую это выглядит вот так:
3. Ещё одним способом качественной идентификации ионов висмута(III) является взаимодействие с раствором иодида цезия.
Для проведения третьего опыта необходимо 1-2г иодида цезия растворить в 80-100 мл воды. Полученный раствор может иметь цвет от полностью бесцветного до жёлтого (жёлтый оттенок связан с окислением иодида цезия кислородом воздуха и образованием свободного иода). Если к такому раствору прилить раствор нитрата висмута в 30% растворе серной кислоты (0.3-0.5г нитрата висмута в 5-7 мл 30% серной кислоты), то в растворе выпадет осадок насыщенного красного цвета - образуется комплексное соединение йодвисмутат цезия.
Вживую это выглядит вот так:
4. Следующим способом качественной идентификации ионов висмута(III) является реакция взаимодействия с дитизоном. Дитизон в интервале рН 3-10 образует с ионами висмута(III) внутрикомплексное соединение.
Для проведения четвёртого опыта необходимо 0.1-0.2г нитрата висмута(III) растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 1% раствор дитизона в ацетоне, то раствор окрасится в насыщенный красно-оранжевый цвет. Изменение цвета обусловлено образованием в растворе дитизоната висмута.
Вживую это выглядит вот так:
Данное свойство дитизона (образование окрашенных комплексов) используется для комплексонометрического определения висмута и некоторых других металлов.
При этом тип растворителя, а так же pH раствора в аналитической химии выбираются исходя из максимального различия цветов самого дитизона в данных условиях и его комплекса (раствор дитизона является индикатором pH), а так же максимальной степени экстракции необходимого дитизоната.
Так, например, в воде дитизонаты в основном не растворимы. Соответственно при проведении опытов необходимо больше обращать внимание не на фоновый цвет раствора, а на цвет образующегося хлопьевидного осадка. Наиболее чётко его видно в верхней части химического стакана при перемешивании раствора. Причём сам по себе дитизон в воде так же не растворим, но ограниченно растворим в водно-ацетоновой смеси. Поэтому при добавлении в воду ацетонового раствора дитизона он не будет выпадать в подобный осадок.
5. Последним рассмотренным нами способом качественной идентификации ионов висмута(III) будет реакция взаимодействия с тиомочевиной в кислой среде.
Для проведения пятого опыта необходимо 3-5г тиомочевины растворить в 80-100 мл воды и подкислить раствор 1-2 мл 30% раствора серной кислоты. Если к полученному раствору по каплям приливать раствор нитрата висмута в серной кислоте (0.3-0.5г нитрата висмута в 5-7 мл 30% раствора серной кислоты), то раствор окрасится в желтый либо оранжевый цвет (в зависимости от концентрации нитрата висмута) - образуется комплексное соединение висмута и тиомочевины.
Вживую это выглядит вот так:
В данной статье мы рассмотрели только несколько способов качественной идентификации ионов висмута(III). В реальности их существует значительно больше и они описаны в профильной литературе по аналитической химии.
А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!