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

Итак, по кислотно-основной классификации катион Fe²⁺ относится к пятой аналитической группе. Групповым реагентом для пятой группы является раствор щелочи или водный раствор аммиака.

1. При действии группового реагента катионы пятой аналитической группы осаждаются из растворов в виде гидроксидов. Гидроксиды катионов пятой группы не растворяются в избытке группового реагента, в отличие от катионов четвертой аналитической группы.

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

Для проведения первого опыта необходимо растворить 1-2г сульфата железа(II) в 100-120 мл воды. Если к такому раствору приливать 1-3% раствор гидроксида натрия, то в растворе выпадет серо-зелёный осадок. 

Вообще в чистом виде осадок гидроксида железа(II) — это белое кристаллическое вещество, достаточно легко окисляющееся кислородом воздуха (в т.ч. растворённым в воде). Серо-зеленоватый оттенок обусловлен присутствием соединений железа(III), а также железа в смешанной степени окисления. При стоянии раствора осадок будет со временем буреть из-за продолжающегося окисления гидроксида железа(II) до гидроксида железа(III).

Вживую это выглядит вот так: 

В самом начале опыта хорошо видно, что изначально выпадает практически белый осадок, который быстро начинает приобретать сначала зеленоватый, а потом и сероватый оттенок. Для предотвращения окисления железа(II) в железо(III) и возможности выделения чистого вещества необходимо использовать инертную атмосферу и восстановители (хотя для замедления окисления при демонстрации гидроксида железа(II) будет достаточно только восстановителей — например, сульфита натрия).

2. Катионы Fe²⁺ реагируют с феррицианидом калия в кислой среде с образованием темно-синего осадка “турнбулевой сини”. По составу, структуре и свойствам получаемый осадок идентичен осадку “берлинской лазури”, получаемому при прибавлении раствора ферроцианида калия к растворам солей Fe³⁺.

Для проведения второго опыта необходимо растворить в правом стакане 0.5-1г красной кровяной соли в 100-150 мл воды, а в левом стакане 0.5-1г жёлтой кровяной соли в 100-150 мл воды. Если теперь к данным растворам приливать по каплям 1-3% раствор сульфата железа(II), то в правом стакане выпадет тёмно-синий осадок «турнбулевой сини». При этом в левом стакане синего осадка быть не должно.

Фактически же мы наблюдаем, что и в левом стакане выпадает небольшое количество светло-голубого осадка. Это свидетельствует о наличии в растворе ионов железа(III). Если бы в растворе отсутствовала примесь ионов железа(III), то осадок был бы чисто-белого цвета т.к. в осадок выпадает соль Эверитта.

Дело в том, что под действием кислорода воздуха сульфат железа(II) медленно окисляется до сульфата железа(III). Примеси сульфата железа(III) не много т.к. даже при добавлении в левый стакан сульфата железа(II) в 2-3 раза больше, чем в правый, осадок не приобретает насыщенный цвет, а так и остаётся белёсо-синим. Данная качественная реакция на ионы железа достаточно чувствительна.

В реальности осадок несколько сложнее по составу, чем в приведённом уравнении реакции и представляет из себя смесь от KFe[Fe(CN)₆] до Fe₄[Fe(CN)₆]₃. Соотношение продуктов зависит от условий проведения реакции.

Вживую это выглядит вот так:

3. Для качественной идентификации ионов железа(II) можно воспользоваться реакцией образования комплекса из диметилглиоксима — ионов олова(II) — ионов железа(II). Для проведения третьего опыта необходимо приготовить 2 раствора. 

Первый раствор: в 25-30 мл ацетона необходимо растворить 0.5г диметилглиоксима. 

Второй раствор: в 70-80 мл ацетона необходимо растворить 0.5-1г хлорида олова и добавить несколько кристаллов на кончике шпателя растворимой соли железа(II). 

Если теперь слить изначально прозрачные растворы вместе, то итоговый раствор окрасится в насыщенно-красный цвет. Изменение цвета обусловлено образованием тройного комплекса из диметилглиоксима — ионов олова(II) — ионов железа(II). 

При этом хлорид олова(II) восстанавливает ионы железа(III) до ионов железа(II). Ионы железа(III) присутствуют всегда в качестве примеси из-за достаточно легкого окисления ионов железа(II). В связи с этим, формально, данная реакция является качественной реакцией на ионы железа(II) т.к. именно они образуют тройной комплекс, но из-за восстановления ионов железа(III) до ионов железа(II) отличить их друг от друга в реальности не получится. Поэтому реакция образования тройного комплекса может быть использована для обнаружения и ионов железа(II) и ионов железа(III) т.е. она не является специфической. Но при этом реакция достаточно чувствительна.

Так, например, в опыте показанном на видео ниже, дополнительно растворимая соль железа в раствор не добавлялась. В результате эксперимента была обнаружена примесь железа в хлориде олова(II), составляющая по паспорту для реактива марки «Ч» не более 0.005%. 

Вживую это выглядит вот так:

4. Для качественной идентификации ионов железа(II) можно воспользоваться и некоторыми органическими реактивами. Например, О-фенантролином. 

Для проведения четвёртого опыта необходимо в 80-100 мл водопроводной воды добавить 0.3-0.5г сульфита натрия — это необходимо для восстановления ионов железа(III) до ионов железа(II). Далее раствор подкисливается 1-2 мл 30% раствора серной кислоты. Если к полученному раствору прилить 5-10 мл 1% раствора О-фенантролина в изопропиловом спирте, то при наличии в воде ионов железа раствор окрасится в красный цвет. При этом интенсивность окрашивания пропорциональна концентрации железа. 

Вживую это выглядит вот так:

По видео хорошо видно, что в воде присутствует железо в микроскопических концентрациях. Что бы лучше рассмотреть цвет образующегося комплекса добавим в раствор небольшое количество растворимой соли железа — раствор окрасится в насыщенный красный цвет. 

О-фенантролин образует с ионами железа(II) растворимый комплекс, окрашенный в красный цвет. Фактически данная реакция является качественной реакцией на ионы железа(II) и обладает высокой чувствительностью.

Описанные выше реакции являются наиболее распространёнными при качественной идентификации ионов железа(II), но далеко не единственными. 

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

Список использованной литературы:

1. Качественная идентификация ионов Fe(II)

2. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Реакции неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2007. — 685 с.

3. Органические реагенты в неорганическом анализе. Труды комиссии по аналитической химии, том XVII. Издательство Наука, город Москва. Ответственный редактор — И.П. Алимарин, редактор — И.С. Мустафин.