§ 40. Аналіз суміші катіонів і аналітичної групи

Вивчення реакціїі катіонів І аналітичної групи показує, що будь-який катіон виявляють лише в певних умовах. Зокрема, навіть найбільш харак­терні реактиви не відрізняються селективністю, і тому присутність тих чи інших іонів заважає виявленню досліджуваного катіона. Отже, для прове­дення аналізу треба знати відношення всіх іонів суміші до реактивів, які застосовують для виявлення або відокремлення того чи іншого катіона. Ці відомості наведені при розгляданні реакцій катіонів І групи.

Відношення катіонів І групи до найхарактерніших реактивів ілюструють дані табл. 2.

Зіставивши ефекти реакцій .побачимо, що виявленню іонів К реактивами NaHC₄H₄0₆ і Na₃[Co(N0₂)₆] заважають іони NH₄+. Іони NH^ і Mg²⁺ зава­жають виявленню іонів Na+ реактивом К [Sb(OH)₆J. За допомогою цинк-ураніл-ацетату можна виявити іони Na+ в присутності будь-якого з катіонів І групи. Виявленню іонів NH^ інші катіони І групи не заважають. Іони Mg²+ реактивом Na₂HP0₄ і 8-оксихіноліном можна виявити в присутності катіонів І групи. Кольоровим реакціям на магній (при застосуванні гіпойоди-ту калію, магнезону І і II, а також титанового жовтого) з катіонів І групи заважають тільки іони NHt (не випадає осад Mg (OH)₂).

Хід аналізу суміші катіонів 1 аналітичної групи. Суміш катіонів І ана­літичної групи аналізують за систематичним або дробним методом. Вибір методу залежить від того, присутні чи відсутні іони NH^ і Mg²⁺ в досліджу­ваному розчині, а також від наявності асортименту розглянутих вище ре­агентів. Дробним методом можна користуватись лише тоді, коли в досліджу­ваному розчині немає іонів NH^, а в присутності іонів Mg²⁺ — ще і при наявності таких реактивів, як цинк-ураніл-ацетат і Na₃[Co(N0₂)₆].

Тому, приступаючи до аналізу суміші катіонів І групи, треба спочатку

виявити іони NH^. Якщо їх виявляють розчином їдкого лугу і під час реак­ції випадає білий аморфний осад, то це свідчить про те, що в досліджуваному розчині є іони Mg²+. Отже, однією реакцією можна виявити іони NH* і Mg²+. Проте висновки аналізу вважаються надійними лише тоді, коли одно­значні результати здобуті не менш як двома способами. Це означає, що для того, щоб зробити остаточний висновок, слід перевірити наявність іонів NH^ і Mg²⁺ ще й іншими зазначеними нижче реагентами. Особливо така > перевірка потрібна, коли ознаки спостережень не досить певні.

Після виявлення солей амонію їх треба видалити, користуючись їхньою леткістю при прожарюванні. Сухий залишок розчиняють у воді; в окремій порції розчину виявляють магній, а потім його відокремлюють, щоб можна було виявити натрій реактивом К tSb(OH)_el в одній пробі розчину і виявити калій в другій пробі розчину. Отже, описаний спосіб аналізу полягає в тому, що досліджувані іони елемента виявляють лише після відокремлення іонів, які заважають (калій виявляють після відокремлення амонію, а іони Na+ — після відокремлення іонів Mg²+), тобто додержуючись певної послідовності. Такий спосіб називають систематичним ходом аналізу.

139

о

	Таблиця 2. Відношення катіонів І групи до найхарактерніших реактивів
	Катіони (умови проведення реакцій і властивості продуктів реакцій)
Реактив	Na+	к+	NH+	Mg2+
К [Sb (OH),]	3 нейтрального або слабко-лужного розчину білий крис­талічний осад	-	Білий аморфний осад HSb03	Білий кристалічний осад Mg [Sb (OH),],
Zn (СН.СООЬ +	3 оцтовокислого розчину зеле-	—	—	—
+ 3UO, (СН3СОО), +	нувато-жовтий кристалічний
4- сн3соон	осад NaCH.,COO ■ Zn (CH.COO)2 X X3U02(CHsCOO)a-9H30
NaHC4H40,		3 нейтрального і концент­рованого розчину білий	3 нейтрального і концентрова­ного розчину білий кристаліч­ний осад NH4HC4H40,. Роз-	•»
		кристалічний осад КНС4Н40,. Разчиняеться в
			чиняється в гарячій воді, кис-
		гарячій воді, кислотах і	лотах і лугах
Na, [Co (N02)„]	—	лугах Жовтий кристалічний осад K2Na [Co (NO,)»]. He роз-	Жовтий кристалічний осад	__
			(NH4),Na[Co(NO,),]. He роз-
		чиняється в оцтовій кисло­ті, але розчиняється в мі­неральних кислотах	чиняється в оцтовій кислоті, але розчиняється в мінераль­них кислотах
NaOH, KOH			При нагріванні виділяється NH3: з'являється різкий запах, змочений водою червоний лак­мусовий папір синіє	Білнй аморфний осад Mg (ОН)2. Розчиняється в кислотах і солях амонію
Hg, (NO,),	~	~~	Фільтрувальний папір, змоче­ний розчином Hg,(N03)2 чор­ніє	~
Реактив Несслера		_	Червоно-бурий осад	Білий аморфний осад
K2[HgI4]+ KOH			[i=SS>NH.]'	Mg (OH),
Na,HP04 + NH.OH у присутності NH4CI	"	—	*-"-*	Білий кристалічний осад MgNH4P04. Розчиняється в кислотах
8-Оксихіиолін	"	—	—	Зеленувато-жовтий осад Mg (C,H,NO)2. 2Н20. Роз­чиняється в кислотах
KIO	—		—	Червоно-бурий осад
Магиезои І і магнезон 11	—	—	—	Темно-синій осад або тем-
				но-сииє забарвлення роз-
Титановий жовтий				чину Червоний осад або черво­не забарвлення розчину

Попередні досліди. Хід аналізу залежить від складу дослі­джуваного розчину. Наприклад, треба знати, чи містяться в розчині іони

NH₄^b і Mg*^>+, чи, може, тільки присутній один з них. Тому, щоб вибрати найбільш зручний варіант ходу аналізу, слід проробити такі досліди:

1. звернути увагу па зовнішній вигляд досліджуваної суміші й переві­рити реакцію середовища. Якщо суміш прозора, має лужну реакцію (лак­мус синіє) і не пахне аміаком, то орієнтовно можна вважати, що іонів Mg²⁺ і NH^ в розчині немає. Коли ж розчин прозорий і кислий (лакмус червоніє), то таких висновків, зрозуміло, зробити не можна;

2. в окремих пробах розчину виявити іони NH^ (лугом при нагріванні) і іони Mg²+ (у вигляді MgNH₄P0₄);

3. проробити попередні досліди на вміст іонів Na⁺ і К⁺ в розчині. Для цього чисту платинову дротинку (с. 127) занурюють у розчин, а потім вмі­щують її в безбарвне полум'я. Жовте забарвлення полум'я свідчить про присутність натрію, а фіолетове, яке видно через синє скло (або індигову призму), вказує на наявність калію.

Попередні досліди є орієнтовними, але якщо в розчині немає солей амо­нію, аналіз можна виконати дробним методом. В окремих пробах розчину виявляють магній і перевіряють присутність натрію й калію. Якщо магній і амоній присутні в розчині, застосовують тільки систематичний хід аналізу.

Виявлення іонів NVif. Амоній виявляють в окремій пробі досліджуваного

розчину їдким лугом або реактивом Несслера. Для виявлення іонів NH^ їдким лугом до 3—5 краплин досліджуваного розчину добавляють надлишок (0,5 мл 2 н. розчину) NaOH або КОН і нагрівають суміш до кипіння. Виді­лення NH₃ свідчить про присутність NH^. Щоб виявити NH^ реактивом Несслера, добавляють 3—5 краплин його до 2—3 краплин досліджуваного розчину. Утворюється червоно-бурий осад NH₂Hg₂I₃, що свідчить про при­сутність іонів NH^. Якщо іони NH4" присутні, їх слід видалити.

Видалення іонів NH4". Досліджуваний розчин переливають у фарфорову чашку, випарюють досуха і залишок прожарюють, поки пов­ністю припиниться виділення білого «диму». Щоб перевірити повноту ви­далення NVit, до 3—5 краплин реактиву Несслера добавляють крупинку сухого залишку. Якщо випадає червоно-бурий осад або розчин забарвлюєть­ся в такий самий колір, продовжують прожарювати сухий осад. Тільки пе­реконавшись, що іони NH^ повністю видалено, чашку охолоджують, до­бавляють 1 мл води, 3—5 краплин 2 н. розчину оцтової кислоти (для роз­чинення основних солей магнію) і потім центрифугують. Осад викидають, а в прозорому розчині виявляють інші катіони І групи.

Виявлення іонів Mg²+. Дагній у вигляді Mg NH₄P0₄ або окснхінолінату можна виявити дробним методом, бо інші катіони І групи цій реакції не заважають. Проте такі реактиви, як гіпойодит калію, титановий жовтий, можна застосовувати лише при відсутності іонів NH^.

Для виявлення іонів Mg²+ користуються такими реакціями.

14]

1. До 2—3 краплин досліджуваного розчину добавляють NH₄OH (до появи каламуті або запаху), NH₄C1 і Na₂HP0₄. У присутності магнію випадає білий кристалічний осад.

2. Реакцію можна провести мікрокристалоскопічним методом, як описа­но вище.

3. До 0,5 мл лужного розчину йоду добавляють 1 мл досліджуваного роз­чину. У присутності магнію випадає червоно-бурий осад. Солі амонію за­важають цій реакції.

4. До 2—3 краплин розчину, в якому немає іонів NH^, добавляють роз­чин їдкого лугу (КОН або NaOH) до сильнолужної реакції і одну краплину титанового жовтого або одну краплину магнезону І чи магнезону II. При добавлянні магнезону в присутності магнію випадає осад або з'являється характерне синє забарвлення, при добавлянні титанового жовтого — чер­воне.

Виявлення іонів Na+. За допомогою цинк-ураніл-ацетату іони Na+ можна виявити дробним методом, бо інші катіони І групи цьому не заважають.

До 3—5 краплин досліджуваного розчину добавляють 8—10 краплин розчину Zn (U0₂)₃ (СН₃С0₂)₈. Зеленувато-жовтий осад вказує на присутність іонів Na+.

При наявності великої кількості іонів К⁺ може випасти осад КСН₃СООх X U0₂(CH₃COO)₂. Якщо в досліджуваному розчині міститься велика кіль­кість іонів К⁺, його треба разів у два-три розвести водою і потім, добре перемішавши, проробити з ним реакцію на іони Na+.

Реакцію утворення натрій-цинк-ураніл-ацетату можна виконати мікро­кристалоскопічним методом.

Для виявлення іонів Na+ можна також використати К [Sb(OH)₆], який з іонами Na+ утворює кристалічний осад Na [Sb(OH)₆] (c. 125). Цю реакцію можна застосувати тільки при відсутності іонів Mg²⁺ і NH^.

Солі амонію видаляють, як описано на с. 141. Щоб відокремити магній, сухий залишок після видалення іонів NH* розчиняють у воді, розчин пере­ливають у фарфорову чашку, добавляють до нього їдке калі до сильнолужної реакції (іони К⁺ виявленню іонів Na⁺ не заважають) і після кип'ятіння осад Mg (ОН)₂ відфільтровують. Фільтрат нейтралізують соляною кислотою і, сконцентрувавши розчин випарюванням, виявляють іони Na+ за допомогою KlSb(OH)₆]. Концентрують розчин так. Фільтрат після відокремлення Mg (ОН)₂ підкислюють соляною кислотою до слабкокислої реакції, потім випарюють розчин у фарфоровій чашці і злегка прожарюють залишок, щоб видалити надлишок НС1. Після охолодження залишок (КС1 і NaCl) розчи­няють у невеликій кількості води (0,5 мл) і добавляють до розчЧшу KlSb(OH)_e]. У присутності іонів Na+ випадає кристалічний осад Na [Sb(OH)₆].

Виявлення іонів К⁺. При відсутності іонів NH₄^f до 2—3 краплин дослід­жуваного розчину добавляють 2—3 краплини розчину Na₃ [Co (N0₂)_B ]. Утво­рення жовтого осаду вказує на присутність калію. Цю реакцію можна про­вести і мікрокристалоскопічним методом (с. 129).

142

Якщо в розчині містяться іони NH4 , їх видаляють, як'описано на с. 141, або зв'язують формаліном у гексаметилентетрамін (с. 133), а потім виявляють калій за допомогою Na₃ [Co (N0₂)₆I.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Чим відрізняється виявлення іонів Na⁺ при дії К [Sb (ОН)_б] від виявлення їх цннк-ураніл-ацетатом?

1. Як діють кислоти і солі амонію на осад К. [Sb (OH)_e]?

2. Як виявляють іони Na+ реактивом К [Sb (OH)₆l, коли розчин має кислу реакцію?

3. Чому в лужному середовищі не можна виявити іони К~*" при дії Na₃ [Co (N0₂)_el?

4. Як виявити іони Na""^- в розчинах, що містять солі амонію?

5. Яких умов слід додержувати при виявленні іонів NH^" за допомогою лугів?

6. Напишіть рівняння реакції іонів NH^" з реактивом Несслера.

7. Чому іони Mg "t" відносять до І, а не до II групи?

2. Напишіть рівняння реакції відокремлення магнію від іонів Na~K Чому солі амо­нію заважають цій реакції?

10. Яких умов слід додержуватись при виявленні магнію у вигляді MgNH₄P0₄? Напи­шіть рівняння реакції.

10. Складіть план ходу аналізу суміші катіонів Mg +, К,"*", Na+.

11. Чому виявленню іонів Mg²+ гіпойодитом калію заважають солі амонію?

10. Складіть план дробного ходу аналізу (без реакцій відокремлення) суміші катіо­нів Na+, K+ і NH+.

11. Складіть план ходу аналізу суміші катіонів 1 аналітичної групи для випадку, коли іоии Na~*" передбачено виявляти тільки дією К, [Sb (OH_e)l.

12. Напишіть рівняння реакції виявлення іонів NH^" за допомогою фільтрувального паперу, змоченого розчином солі Hg₂ (N0₃)₂.