Добрый день, уважаемые читатели.
Сегодня мы поговорим с вами об одном из интересных классов химических соединений — роданидах (тиоцианатах).
Итак, роданиды (тиоцианаты, сульфоцианиды) — это соли и простые органические эфиры роданистоводородной (тиоциановой) кислоты — сильной неорганической кислоты с химической формулой HNCS. Физически роданистоводородная кислота представляет из себя желтоватую маслянистую резко пахнущую жидкость. Сама по себе кислота устойчива только при низких температурах, либо разбавленных растворах с концентрацией ниже 5% (при более высоких концентрациях разлагается с выделением синильной кислоты). Хорошо растворима в воде, бензоле, этаноле и диэтиловом эфире.
Все существующие роданиды можно разделить на два больших класса: органические и неорганические. Именно о вторых мы сегодня и будем преимущественно говорить.
В общем виде неорганические роданиды имеют общую формулу Me⁺NCS⁻, либо Me(SCN)ₓ, а также могут образовывать комплексные соединения (где Me — металл). Физически представляют из себя кристаллические вещества с высокими температурами плавления. Многие роданиды (в т.ч. комплексные соединения) при этом интенсивно окрашены.
Неорганические роданиды находят широкое применение в науке и технике, а в особенности в аналитической химии. Одним из классических примеров практического применения роданидов является опыт искусственная кровь.
1. Для проведения первого опыта необходимо растворить 0.5-1г роданида аммония в 100-150 мл воды и подкислить раствор до pH около 2-4. Если теперь к полученному раствору приливать по каплям хлорид железа(III), то раствор окрасится в ярко-красный цвет. Вместо роданида аммония можно воспользоваться роданидом натрия или калия.
Вживую это выглядит вот так:
Суть в том, что катионы Fe³⁺ реагируют с роданид-ионами с образованием роданидных комплексов железа(III) красного цвета. В зависимости от соотношения концентраций реагентов могут доминировать комплексы различного состава, но все они имеют красную окраску. Для подавления образования гидроксокомплексов реакцию и проводят в кислой среде при pH≈3.
При недостатке роданид-ионов преимущественно образуется роданид железа(III).
При большом избытке роданид-ионов (при использовании концентрированного раствора роданида) образуется более сложное комплексное соединение — гексатиоцианатоферрат(III) аммония.
Данная реакция является одной из качественных реакций на ионы железа(III).
В качестве другого применения роданидов можно привести одну из качественных реакций на ионы кобальта(II).
2. Для проведения второго опыта необходимо 0.5-1г нитрата кобальта(II) растворить в 60-80 мл воды. Далее необходимо добавить в стакан 60-80 мл органического растворителя. При этом растворитель не должен смешиваться с водой и должен быть легче воды. В данном опыте был использован этилацетат.
Если к полученной двухслойной смеси добавить небольшое количество кристаллов роданида аммония и тщательно перемешать, то органический слой окрасится в насыщенный синий цвет. При этом нижний водный слой, средний органический слой и верхний воздушный слой (на белом фоне) образуют собой цвета флага России.
Вживую это выглядит вот так:
Суть в том, что в растворе образуется комплексный анион [Co(SCN)₄]²⁻ (в зависимости от условий может образовываться пента- и гекса- анион), окрашенный в синий цвет. При этом суммарный комплекс (с натрием, калием либо аммонием — в зависимости от применяемого роданида) относительно устойчив в органических растворителях. В водном растворе комплекс устойчив только при высокой концентрации роданид-ионов. Именно этим объясняется изменение окраски только органического слоя.
Если же добавить в раствор ещё несколько порций роданида аммония, то после тщательного перемешивания и нижний слой также окрасится в синий цвет. Повторим этот же опыт, но уже без добавления органического растворителя.
3. Для проведения третьего опыта необходимо 1-2г роданида аммония растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору приливать 1-3% раствор нитрата кобальта, то раствор окрасится в фиолетово-красный цвет.
Вживую это выглядит вот так:
Кроме того роданиды применяются и в фармацевтической химии. Так, например, при одном из способов качественной идентификации лекарственного средства Кордиамин. Попробуем и мы повторить данный эксперимент!
4. Для проведения четвёртого опыта необходимо 5-10 мл Кордиамина растворить в 50-70 мл воды. Если к раствору прилить 5-10 мл 5% раствора сульфата меди, то раствор окрасится в насыщенный сине-фиолетовый цвет — в растворе образуется комплексное соединение меди. Если к образовавшемуся комплексу прилить 5% раствор роданида аммония, то в растворе выпадет зелёный осадок тройного комплексного соединения.
Вживую это выглядит вот так:
А какие ещё роданиды используются в аналитической химии? Ну, например, ионы висмута(III) можно открыть, переведя их в роданидный комплекс.
5. Для проведения пятого опыта необходимо 7-10г роданида аммония растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору приливать 5% подкисленный раствор нитрата висмута(III), то в растворе выпадет осадок роданида висмута(III) насыщенного жёлто-оранжевого цвета. Вместо роданида аммония можно воспользоваться роданидом натрия или роданидом калия.
Вживую это выглядит вот так:
В заключение данной статьи рассмотрим ещё один пример применения роданидов на практике — рассмотрим образование роданида меди и его применение.
6. Для проведения шестого опыта необходимо 7-10г роданида аммония растворить в 80-100 мл воды. Если к такому раствору прилить 10% раствор сульфата меди, то в растворе выпадет осадок роданида меди(II).
Вживую это выглядит вот так:
При длительном стоянии, а также сильном разбавлении раствора роданид меди(II) медленно разлагается на роданид меди(I) белого цвета и родан. Для ускорения процесса в раствор можно добавить небольшое количество восстановителя (если стоит цель получить именно роданид одновалентной меди) — сульфита натрия, либо аскорбиновой кислоты. Вместо роданида аммония для опыта можно воспользоваться роданидом натрия или роданидом калия. При этом роданид меди(I) способен растворяться в избытке роданидов щелочных металлов с образованием более сложных комплексных соединений.
Но для чего же применяются роданиды меди? Прежде всего образование роданидов меди может применяться в аналитической химии при качественной идентификации ионов меди. Роданид меди(II) применяется в производстве некоторых типов спичек, а роданид меди(I) — в пиротехнике для окраски пламени практически в синий цвет.
Вживую окраска выглядит вот так (видео замедлено в несколько раз):
Неравномерность горения состава связана с присутствием относительно крупных кристаллов окислителя в смеси.
Таким образом наша статья подходит к концу. Конечно же, мы рассмотрели в ней всего несколько роданидов, применяемых на практике из всего их многообразия. Думаю приведённые опыты были наглядны и полезны.
А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!
Список использованной литературы:
- О роданидах
- Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с.
- Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
- Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.