4. Открытие ионов бария

4.1. Реакция с серной кислотой - фармакопейная реакция. Серная кислота и растворимые сульфаты с ионами бария Ва²⁺ образуют белый кристаллический осадок, нерастворимый в минеральных кислотах:

Ba²⁺ + SO₄^2-   BaSO₄

Выполнение реакции: поместите в пробирку 1-2 капли раствора соли бария и добавьте к нему 2-3 капли 1 М раствора H₂SO₄.

Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

4.2. Реакция с хроматом калия, K₂CrO₄ или дихроматом калия, K₂Cr₂O₇. Хромат калия с ионами бария Ва²⁺ при рН = 4-5 образует желтый осадок хромата бария ВаCrO₄:

Ba²⁺ + CrO₄^2-   ВаCrO₄

Хромат бария растворим в сильный кислотах (кроме H₂SO₄), но нерастворим в уксусной кислоте. При проведении реакции в уксуснокислой среде определению иона бария не мешают ионы Ca²⁺, так как осадок CaCrO₄ не образуется.

Предел обнаружения бария — 0,15 мг. Ионы Hg(I, II), Ag⁺, Pb²⁺, Bi³⁺ и Fe³⁺ мешают обнаружению бария, так как образуют окрашенные хроматы. Ионы Са²⁺ и Sr²⁺ при рН<7 не образуют осадков с К₂Сr₂О₇ и не мешают обнаружению бария. Эта реакция используется для отделения Ва от Sr и Са. Предел обнаружения бария — 0,08 мкг.

Выполнение реакции: смешайте в пробирке по 5 капель растворов хлорида бария и хромата калия. Полученный осадок разделите на две пробирки. В первую пробирку с осадком добавьте 2-3 мл 2 М раствора HCl, а в другую - 2-3 мл 2 М раствора СН₃СООН.

Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

4.3. Окрашивание пламени - фармакопейная реакция. Соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет.

Выполнение реакции: чистую нихромовую проволоку опустите в насыщенный раствор соли бария или в сухую соль и затем внесите её в пламя газовой горелки. Запишите наблюдения в тетрадь.

5. Открытие ионов кальция

Определение кальция по ГФXI осуществляют 2 методами.

5.1. Реакция с оксалатом аммония, (NH₄)₂C₂O₄. Весьма специфической реакцией на ион кальция является реакция образо- вания белого осадка оксалата кальция:

Ca²⁺ + (NH₄)₂C₂O₄ → CaC₂O₄↓ + 2NH₄⁺

Осадок оксалата кальция нерастворим в уксусной кислоте и растворе аммиака, но растворим в минеральных кислотах. Этой качественной реакции на ион кальция мешают лишь ионы бария и стронция. С помощью этой реакции можно открыть кальций в препаратах, растворимых в воде, таких, как кальция хлорид, кальция глюконат, кальция добезилат, кальция лактат и др. В препаратах, очень малорастворимых или практически нерастворимых в воде (бепаск, гипс жженый), открыть кальций непосредственно с помощью этой реакции нельзя. Это можно сделать только после предварительной обработки препарата и перевода кальция в раствор.

Осадок растворим в сильных кислотах, но нерастворим в уксусной кислоте:

2ВаC₂O₄ + 2СН₃COOН = Ва(НC₂O₄)₂ + Ва(СН₃COO)₂

Предел обнаружения кальция — 20 мкг. Мешают ионы Ва²⁺ и Sr²⁺, дающие с (NH₄)₂C₂O₄ аналогичные осадки. Отличительной особенностью осадков ВаС₂О₄ и SrC₂O₄ является их растворимость в уксусной кислоте:

Выполнение реакции: поместите в пробирку 1-2 капли раствора соли кальция, 3-4 капли раствора (NH₄)₂C₂O₄ и 1-2 капли 2 М раствора аммиака. Полученный осадок разделите на две части. В первую пробирку с осадком добавьте 2-3 мл 2 М раствора HCl, а в другую - 2-3 мл 2 М раствора СН₃СООН.

Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

5.2. Окрашивание пламени - фармакопейная реакция. Второй метод открытия кальция основан на реакции окрашивания пламени. С помощью реакции окрашивания пламени можно открыть кальций во всех соединениях, как растворимых в воде, так и нерастворимых. Обязательным условием проведения этой пробы является смачивание препарата раствором хлористоводородной кислоты. Смысл этой операции заключается в том, чтобы перевести ту или иную соль кальция в хлорид кальция, который летуч и поэтому окрашивает бесцветное пламя в характерный кирпично-красный цвет.

Выполнение реакции: чистую нихромовую проволоку опустите в насыщенный раствор хлорида кальция или в сухую соль и затем внесите её в пламя газовой горелки. Запишите наблюдения в тетрадь.

5.3. Реакция с серной кислотой (предложена в ГФX). Серная кислота и растворимые сульфаты в концентрированных растворах образуют с катионом кальция Са²⁺ кристаллы гипса CaSO₄2Н₂О белого цвета, имеющие игольчатую форму:

Сa²⁺ + SO₄^2- + 2 Н₂О  СaSO₄ • 2Н₂О

Эта микрокристаллоскопическая реакция основана на образовании характерных игольчатых кристаллов сульфата кальция CaSO_4•2H₂O (рис. 1, 2).

Рисунок 1. Кристаллы CaS04•2H2O,образующиеся в концентрированных растворах	Рис. 2. Кристаллы СаSО4•2Н2О, образующиеся в разбавленныхрастворах

Предел обнаружения кальция – 1 мкг. Мешают ионы Рb²⁺, Ва²⁺ и Sr²⁺, если они присутствуют в 10-кратном избытке по отношению к кальцию.

Выполнение реакции: поместите на предметное стекло 1 каплю раствора соли кальция, прибавьте к нему 1 каплю 1 М раствора H₂SO₄ и 1 каплю С₂Н₅ОН для уменьшения растворимости. Осторожно нагрейте предметное стекло на водяной бане до появления белых кристаллов гипса.

Запишите наблюдения и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

5.4. Гексацианоферрат (II) калия при рН>7 в присутствии NH4Cl взаимодействует с ионами кальция с образованием белого кристаллического осадка состава K_n(NH₄)_mCaFe(CN)₆  , где n и m в зависимости от условий могут меняться от 0 до 2:

СаСl₂ + K₄Fe(CN)₆ + NH₄Cl = KNH₄CaFe(CN)₆ + 3КСl.

Предел обнаружения кальция — 50 мкг. Осадок нерастворим в уксусной кислоте. Это позволяет отличить его от SrCO₃, который может образоваться в присутствии ионов CO₃^2–, содержащихся в щелочных растворах. Ионы Ва²⁺ и Mg²⁺ мешают реакции обнаружения кальция.

Выполнение реакции. На часовом стекле перемешивают каплю исследуемого раствора с 2—3 каплями раствора реагента, затем добавляют 1–2 капли раствора NH₄Cl, каплю этанола и снова перемешивают. Помутнение или появление кристаллического осадка указывает на присутствие кальция. Удобнее пользоваться черной капельной пластинкой или часовое стекло помещать на черную бумагу.