1. 3. Кислотно-основная схема проведения анализа смеси катионов

1. 3. 1. Аналитические реакции катионов I аналитической группы (Na⁺,К⁺, NH₄⁺)

Реакции катионов калия.

Реакция с гексанитрокобалътиатом(III) натрия Nа₃[Со(NО₂)₆]:

2КСl + Nа₃[Со(NО₂)₆] = К₂Nа[Со(NО₂)₆] + 2NаСl (4.1)

При добавлении двух-трех капель реактива к такому же коли­честву раствора соли калия образуется желтый кристаллический осадок. Реакцию следует проводить в слабокислой среде (рН = 3…5), в отсутствие ионов аммония, сильных окислителей и восстанови­телей.

Реакция с гидротартратом натрия NаНС₄Н₄О₆:

(4.2)

КСl + NаНС₄Н₄O₆ = КНС₄Н₄О₆ + NaCl

К двум-трем каплям исследуемого раствора добавляют раствор Реактива, затем следует потереть стеклянной палочкой о стенки пробирки. Через некоторое время появляется белый кристалли­ческий осадок калиевой соли. Реакцию проводят при рН - 5...7 в холодном растворе. Ионы аммония мешают проведению реакции. Реакция малочувствительна.

Реакция с тетрафенилборатом натрия Na[В(С₆Н₅)₄]:

КСl + Nа[В(С₆Н₅)₄] = К[В(С₆Н₅)₄] + NаСl (4.3)

При смешении растворов образуется объемистый мелкокристаллический осадок белого цвета нерастворимый в разбавленных кислотах. Реакция весьма чувствительна. Ионы аммония мешают проведению реакции.

Микрокристаллоскопическая реакция с гексанитрокупратом на­трия и свинца Nа₂Pb[Сu(NО₂)₆]:

2КСl + Nа₂Pb[Сu(NО₂)₆] = К₂Pb[Сu(NО₂)₆] + 2NаСl (4.4)

Реакцию проводят на предметном стекле: каплю исследуемого раствора подсушите на водяной бане, и добавьте каплю раствора тройного нитрита. В присутствии ионов калия под микроскопом видны характерные черные кубические кристаллы К₂Pb[Сu(NО₂)₆] (рис. 4.2).

Окрашивание пламени соединениями калия: проба проводится в пламени газовой горелки. Для этого небольшую порцию исследу­емого раствора или твердого вещества на чистой нихромовой или алюминиевой проволоке вносят в пламя горелки. В присутствии соединений калия пламя окрашивается в фиолетовый цвет. Со­единения натрия мешают проведению опыта. Для устранения его влияния пламя горелки следует рассматривать через синий стек­лянный фильтр (кобальтовое стекло).

Реакции ионов натрия.

Реакция с гексагидроксиантимонатом (V) калия - К[Sb(ОН)₆]:

NаСl + К[Sb(ОН)₆] = Nа[Sb(ОН)₆] + КСl (4.5)

После добавления раствора реактива к исследуемому раствору следует потереть стеклянной палочкой стенки пробирки. При этом образуется белый кристаллический осадок натриевой соли. Его следует отличать от аморфного осадка метасурьмяной кислоты (НSbО₃), которая может выпасть в осадок при рН < 7. Реакция малочувствительна. Ионы аммония и ионы других аналитических групп мешают.

Реакция с уранилацетатом UO₂(СН₃СОО)₂:

СН₃СОONa + UO₂(СН₃СОО)₂ = Nа UO₂(СН₃СОО)₃  (4.6)

В присутствии ионов натрия в нейтральной среде образуется лимонно-желтый крупнокристаллический осадок. Реакция специ­фична. Соединение легко образует пересыщенные растворы, по­этому осадок образуется только через несколько минут. Если прово­дить реакцию в присутствии ионов Zn²⁺ или Мg²⁺, то она идет быстро с образованием желтых осадков тройных солей, напри­мер, NaZn(UO₂)₃(СН₃СОО)₉- 9Н₂О, NаМg(UO₂)₃(СН₃СОО)₉ 9Н₂О соответственно. При наблюдении кристаллов в микроскоп видны правильные тетраэдры и октаэдры (рис. 4.3). Полученные осадки обладают сильной люминесценцией в УФ-свете.

Окрашивание пламени соединениями натрия: проба проводится в пламени газовой горелки. Для этого небольшую порцию исследу­емого раствора или твердого вещества с помощью чистой нихро­мовой или алюминиевой проволоки вносят в пламя горелки. В при­сутствии соединений натрия пламя окрашивается в ярко-желтый цвет. Проба очень чувствительна, поэтому для предотвращения ошибки следует проверить чистоту всех инструментов.

Реакции ионов аммония.

Реакции с едкими щелочами NаОН и КОН:

NН₄Сl + NаОН = NН₃ + NaСl + H₂O (4.7)

Едкие щелочи при нагревании выделяют из растворов солей аммония газообразный аммиак, который может быть обнаружен не только по характерному запаху, но и другими способами, на­пример, с помощью влажной фильтровальной бумаги, пропитан­ной раствором фенолфталеина. В присутствии газообразного ам­миака индикаторная бумага краснеет.

Действие реактива Несслера |К₂[HgI₄] + КОН}:

(4.8)

NH₄Cl + 2K₂[HgI₄] + 4KOH = [OHg₂NH₂]I + 7Кl +KСl+ ЗН₂О

В присутствии солей аммония образуется характерный красно-бурый осадок. Малые количества солей аммония дают желто-оранжевое или желтое окрашивание. Реакция очень чувствительна. Воз­можно пожелтение раствора от действия аммиака, содержащего­ся в воздухе. Реакции мешают катионы, образующие окрашенные гидроксиды.

Отношение ионов аммония к действию реагентов на К⁺: все реагенты на ион калия в присутствии NН₄⁺ показывают эф­фекты, не отличимые по виду от действия иона К⁺.