§ 100. Розчинення речовини і виявлення катіонів

Для попередніх проб на розчинення беруть невелику кількість зразка, що вміщується на кінчику ножа. Вибравши розчинник, розчиняють 0,5—І г проби в 20—25 мл води або кислоти.

Розчинення у воді. Спочатку пробують розчинити зразок у холодній, а по­тім — у гарячій воді. Після повного розчинення визначають лакмусом ре-

320

акцію утвореного розчину. Кисла реакція свідчить про наявність вільних кислот, кислих солей (наприклад, NaH₂P0₄) або солей слабких основ і силь­них кислот, які легко гідролізуються (наприклад, АІС1₃). Лужна реакція розчину буде тоді, коли в зразку містяться вільний луг (NaOH, Ba (ОН)₂ тощо), середні та кислі солі (наприклад, NaHC0₃) слабких кислот і сильних основ (Na₂C0₃, Na_;1P0₄). Слід звернути увагу також на колір утвореного розчину. Так, жовтий колір вказує на присутність катіонів заліза (III), рожевий — на присутність кобальту, зелений — нікелю, блакитний — міді, зелений і фіолетовий свідчать про наявність хрому тощо.

Утворений розчин аналізують на всі катіони за схемою, описаною в розд. 7—13.

Іноді на перший погляд здається, що речовина не розчиняється у воді, але може бути і так, що частина речовини розчинилася, а частина залиши­лася нерозчнненою. У такому разі слід нерозчинний залишок відфільтру­вати і кілька краплин фільтрату обережно випарити досуха. Речовину можна вважати такою, що не розчиняється у воді, якщо після випаровування не залишається ніякого сухого залишку. В іншому випадку фільтрат дослід­жують окремо за загальною схемою, а тверду речовину, яка не розчинилася у воді, пробують розчиняти в кислотах.

Розчинення в кислотах. Послідовно розчиняють речовину в 2 н. розчині соляної кислоти, а потім, якщо потрібно,— в концентрованій НС1 при зви­чайній температурі і при нагріванні. Уважно стежать за явищами, що відбу­ваються при розчиненні. Іноді виділяються гази, що дає змогу зробити ви­сновки про хімічний склад зразка. Так, карбонати, які не розчиняються у воді, при розчиненні в кислотах бурхливо виділяють вуглекислий газ. Запах сірководню або сірчистого газу вказує на присутність сульфідів, сульфітів або тіосульфатів металів. Бурі оксиди азоту можуть виділятися при наяв­ності в пробі нітритів або одночасно нітратів і аніонів-відновників. У соля­ній кислоті не розчиняється ряд сполук, на які діє азотна кислота, на- і приклад сульфіди міді, ртуті, вісмуту. Тому, незалежно від проб із соляною , кислотою, другу частину речовини розчиняють в азотній кислоті.

В обох випадках слід позбутися надлишку введеної кислоти випарюван­ням, бо цей надлишок заважатиме осадженню сульфідів деяких металів сірководнем. Але випарювання солянокислих розчинів може призвести до втрати ряду елементів, хлориди яких леткі, наприклад AsCl₃, HgCI₂.

Якщо речовина не розчиняється і в нітратній кислоті, тоді розчиняють її в царській водці, наприклад, сульфід ртуті, на який не діє розведена азотна кислота.

Якщо в попередніх дослідах встановлено розчинність зразка в кислотах, 0,5 г речовини обробляють 2 н. розчином азотної кислоти (або концентро­ваної HN0₃ чи ЇЇ сумішшю з НСІ) і розчин обережно випарюють досуха, стежачи за тим, щоб сухий залишок не піддавався дії високої температури, бо при високій температурі нітрати важких металів розкладаються і утво­рюються оксиди, які погано розчиняються в кислотах. Сухий залишок роз­чиняють потім у 2 н. розчині соляної кислоти. Якщо в зразку міститься сви­нець або срібло, в осаді залишаються хлориди цих металів. Осад відфільтро-

Ц 1-1946

321

вують. Фільтрат і осад досліджують за загальною схемою аналізу суміші катіонів усіх п'яти груп.

Частина проби, що не розчиняється в азотній кислоті або в суміші азот­ної і соляної кислот, може складатися з галогенідів срібла AgCl, AgBr, Agl, сульфатів барію, стронцію і свинцю, прожарених або природних оксидів алюмінію, заліза, хрому, титану, олова, сурми (А1₂0₃, Fe₂0₃, Сг₂0₃, ТЮ₂, Sn0₂, Sb.₂0₃), оксиду кремнію (IV),деяких природних силікатів та мінералів.

Щоб розчинити галогеніди срібла, речовину обробляють розчином сір­чаної кислоти і металічним цинком. Відбувається така реакція:

2AgBr + H₂S0₄ + Zn = 2Ag + ZnS0₄ + 2HBr.

Відновлене металічне срібло відділяють фільтруванням і розчиняють в азотній кислоті, після чого катіони срібла легко виявити в цьому розчині певною характерною реакцією. Фільтрат використовують для виявлення іонів І^-, Вг~ та С1~.

Сульфати барію і стронцію кип'ятять з розчином соди: BaS0₄ + Na₂C0₃ = ВаС0₃і + Na₂S0₄.

Таку обробку повторюють кілька разів, декантуючи щоразу розчин з осаду і добавляючи свіжий розчин соди. Осад карбонатів промивають водою і розчиняють у 2 н. соляній кислоті, після чого виявляють катіони барію і стронцію характерними реакціями. Сульфат свинцю розчиняють у 30%-му розчині ацетату амонію, а потім виявляють катіони свинцю за допомогою розчину хромату калію.

Нерозчинні оксиди алюмінію, заліза і титану змішують з надлишком KHS0₄, нагрівають суміш до температури 500—600° С у фарфоровому або платиновому тиглі до утворення прозорого сплаву. При цьому відбуваються такі хімічні реакції:

2KHS0₄ = K₂S₂0₇ + H₂0;

K_aS₂0₇ = K₂S0₄ + S0₃;

A1₂0₃ + 3SO^ Al₂ (S0₄)₃.

Сплав охолоджують, розчиняють у гарячій воді, а потім виявляють у до­бутому розчині катіони алюмінію, заліза .1 титану характерними реакціями.

Щоб перевести в розчин оксиди олова й сурми, їх сплавляють з надлиш­ком (1 : 6) суміші сірки і карбонату натрію:

2Sn0₂ + 2Na₂C0₃ + 9S = 2Na₂SnS₃ + 2C0₂ + 3S0₂.

Сплав розчиняють у гарячій воді й досліджують розчин тіосолей за зви­чайною схемою аналізу катіонів V групи.

Оксид кремнію (IV) і силікати, які не розчиняються в кислотах, сплав­ляють з надлишком (1 : 6) соди або суміші Na₂G0₃ і К₂С0₃. Сплавляти краще в платиновому тиглі. Спочатку слід обережно нагрівати тигель, поки при­пиниться енергійне виділення С0₂, а потім — дужче, до утворення прозоро­го сплаву. Реакція відбувається за таким рівнянням:

£аО • А1₂0₃ • 6Si0₂ + 7Na₂C0₃ = 6Na₂Si0₃ + СаС0₃ + 2NaA10₂ + 6CO_at.

322

Сплав охолоджують, обробляють концентрованою соляною кислотою і випарюють досуха. Сухий залишок розчиняють в 2 н. соляній кислоті і від­фільтровують нерозчинну H₂Si0₃. В утвореному розчині виявляють катіони кальцію, алюмінію, заліза та інші, які були в силікаті. Осад, що не розчиня­ється в кислоті, є кремнієвою кислотою. Щоб пересвідчитися в цьому, можна зробити якісну реакцію із сумішшю плавикової і сірчаної кислот, як описано в § 83.