Качественные реакции катионов … аналитической группы

Катион	Реагент	Наблюдаемые явления	Уравнения реакций	Исследование осадка или раствора	Условия проведения

Схема 2

Контрольная задача на смесь катионов … аналитической группы

Катион	Проводимая операция. Реагент	Наблюдаемые явления	Уравнения реакций	Выводы	Примечания

Аналитические классификации катионов и их связь с периодической системой д.И.Менделеева

Применение общих и групповых реактивов привело к созданию серии аналитических классификаций катионов. Наиболее употребительные из них – сульфидная, кислотно-основная и аммиачно-фосфатная. Аналитические классификации катионов базируются на химических свойствах их соединений и тесно связаны с местоположением элементов в периодической системе Д.И. Менделеева, их строением, и физико-химическими характеристиками.

Во всех классификациях имеется группа катионов, не имеющая группового реактива, - Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺. Это катионы s¹ – элементов с электронной структурой благородного газа, низкой электроотрицательностью, малым радиусом, малыми поляризующими свойствами и малой поляризуемостью. Большинство их солей растворимо в воде вследствие высокой полярности связи, близкой к ионной. В периодической системе они располагаются в IА-подгруппе. В сульфидной классификации к этой группе также отнесен катион Mg²⁺, обладающий близкими свойствами с Li⁺.

Во всех классификациях сходны группы катионов, осаждаемые серной кислотой, карбонатом аммония и гидрофосфатом натрия в присутствии аммиака. Это катионы s²-элементов – Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, находящиеся во IIА-подгруппе периодической системы. Осадки их карбонатов, сульфатов и фосфатов образованы со сложными, легко поляризующимися анионами кислородных кислот, близкими по зарядности к соответствующим катионам s²-элементов. Химическая связь в результате этого носит частично ковалентный характер. В фосфатной классификации сюда же отнесены катионы s-элемента - Mg²⁺, d – элементов – Fe²⁺, Fe³⁺,Cr³⁺,Mn²⁺, образующие осадки с трехзарядным фосфат-ионом, и катионы p – элементов Al³⁺, Bi³⁺, имеющие низкое значение электросродства.

Все классификации также выделяют группу катионов, образующих осадки с хлороводородной кислотой: d¹⁰ – Ag⁺, d¹⁰s² – Hg₂²⁺, p² – Pb²⁺.

Из катионов остальных групп можно выделить амфолиты-катионы p - и d – элементов, обладающие амфотерными свойствами и расположенные по диагонали периодической системы, - Zn²⁺, Al³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺, Cr³⁺. Они находятся в сходных группах аналитических классификаций. Амфолиты обладают большой электроотрицательностью, высокими поляризующими свойствами, и их соединения способны в зависимости от условий проявлять себя и как основания и как кислоты. В аммиачно-фосфатной классификации использована способность катионов Sn²⁺, As³⁺, Sb³⁺ окисляться до высших степеней окисления под действием окислителей.

Определенное сходство аналитические группы имеют и в отношении расположения катионов, дающих комплексы с аммиаком. Это катионы d – элементов – Ni²⁺, Co²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺. Высокая способность к комплексообразованию присуща им вследствие акцепторных свойств незаполненных d - орбиталей.

В данном практикуме рассматривается анализ катионов с использованием кислотно-основной системы (табл.5)

Таблица 5

Кислотно-основная система анализа катионов

	Группа
	I	II	III	IV	V	VI
Катионы	Li+, Na+, K+, NH4+	Ag+, Hg22+, Pb2+	Ca2+, Sr2+, Ba2+	Al3+, Cr3+, Zn2+, As3+, As5+, Sn2+, Sn4+	Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Bi3+, Sb3+, Sb5+	Cu2+, Co2+, Ni2+, Cd2+, Hg2+
Групповой реактив	Нет	2 н. раствор HCl	2 н. раствор H2SO4	Избыток 4 н. раствора NaOH	Избыток 25%-ного NH4OH	Избыток 25%-ного NH4OH
Состав и свойства осадков	-	MCl, MCl2, н.р. в кислотах	MSO4, н. р. в кислотах и щелочах	M(OH)n, р. в избытке NaOH	M(OH)n, н. р. в избытке NH4OH	M(OH)2, р. в избытке NH4OH