Качественная идентификация ионов Cu(II)

Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы поговорим о качественной идентификации ионов Cu(II).

Итак, по кислотно-основной классификации катион Cu²⁺ относится к шестой аналитической группе. Групповым реагентом для шестой группы является водный раствор аммиака.

1. При действии группового реагента на растворы, содержащие катионы шестой аналитической группы, вначале выделяются осадки основных солей, которые затем растворяются в его избытке с образованием аммиачных комплексов.

Соответственно, первой качественной реакцией на ионы меди(II) является реакция с групповым реагентом.

Для проведения первого опыта необходимо взять 5-7г сульфата меди(II) и растворить в 70-100 мл воды. После этого к полученному раствору приливается 10-25% раствор гидроксида аммония (аммиака). Хорошо видно, что при добавлении порций аммиака сначала образуется хлопьевидный осадок основного сульфата меди переменного состава в смеси с гидроксидом меди(II), который растворяется в избытке аммиака с образованием комплексного соединения меди - сульфата тетраамминмеди сине-фиолетового цвета.

Вживую это выглядит вот так:

2. Металлы, расположенные в ряду напряжения левее меди, восстанавливают катионы Cu²⁺ до металлической меди. Чаще всего для этого применяются металлический цинк либо железо. При внесении этих металлов в растворы солей меди(II) поверхность металлов покрывается тонким слоем выделяющейся меди красноватого цвета.

Для проведения второго опыта необходимо взять 2-3г сульфата меди(II) и растворить в 80-100 мл воды. Теперь достаточно внести в раствор кусочек цинка или железа и можно наблюдать за образованием металлической меди.

Вживую это выглядит вот так:

При этом использовать алюминий в качестве более активного металла в случае с сульфатом меди не стоит т.к. алюминий на воздухе покрывается тонкой прочной оксидной плёнкой. Сульфат меди достаточно плохо её разрушает и процесс будет идти очень медленно.

Использование алюминия возможно в случае использования для опыта хлорида меди(II) т.к. хлорид-ионы способны эффективно разрушать оксидную пленку на поверхности алюминия.

3. Соли меди окрашивают пламя газовой горелки в цвет от изумрудно-зелёного до сине-зелёного.

Для проведения третьего опыта необходимо взять небольшое количество сульфата меди (но лучше использовать летучую соль меди. Например, хлорид меди. Подробно об этом мы говорили в статьях про АЭС и пробу Бейльштейна) и внести в пламя горелки - пламя окрасится в изумрудно-зелёный цвет. В качестве основания для внесения можно воспользоваться вольфрамовым электродом. Для этого его предварительно разогревают над пламенем горелки, затем окунают в соль меди и вновь вносят в пламя горелки. Вольфрам удобен прежде всего своей тугоплавкостью и химической стойкостью. Если в качестве соли меди использовать хлорид, то пламя будет иметь сине-зелёный цвет.

В процессе разложения солей меди под действием температуры образуются раскалённые пары свободного металла. Именно они и окрашивают пламя в соответствующий цвет т.к. под действием энергии пламени горелки атомы металла переходят в возбужденное состояние. Переход в невозбужденное состояние сопровождается излучением фотона с определённой частотой.

Опыт можно провести и немного иначе. Для этого необходимо кусочек медной проволоки смочить соляной либо серной кислотой, а потом внести в пламя горелки. При взаимодействии с кислотой на поверхности меди образуются соответствующие соли. Дальнейшие процессы полностью аналогичны предыдущему опыту.

Вживую это выглядит вот так:

4. Катионы Cu²⁺ образуют с ферроцианидом калия в слабокислой среде красно-коричневый осадок гексацианоферрата(II) меди.

Для проведения четвёртого опыта необходимо растворить 0.5-1г жёлтой кровяной соли в 100-150 мл воды. Если теперь к данному раствору приливать по каплям подкисленный раствор сульфата меди(II), то в растворе выпадет красно-коричневый осадок гексацианоферрата меди(II). Данный осадок не растворяется в разбавленных кислотах, но растворяется в 25% растворе гидроксида аммония (аммиака).

Вживую это выглядит вот так:

Описанные выше реакции являются основными при качественной идентификации ионов меди(II), но далеко не единственными.

А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!