Екінші аналитикалық топ катиондары сапалық реакциялары
(Ва2+, Са2+).
Мақсаты: Қоспа құрамында ажырату мақсатымен үшінші топ катиондарын анализдеу реакцияларымен танысу.
Катиондардың екінші аналитикалық тобына Ва2+, Sr2+, Са2+ сілтілік жер металдары катиондары, яғни Д.И. Менделеевтің периодтық жүйесінде екінші топ (негізгі топшасы) элементтерінің катиондары жатады.
Барий
және кальций карбонаттары суда ерімейді,
бірақ бірақ күшті (
)
және әлсіз қышқылдарда (
)
ериді. Сульфидтері BaS, СаS суда жақсы
ериді және сонымен суда ерімейтін
үшінші, төртінші, бесінші топ сульфидтерінен
ерекшеленеді. Ва(ОН)2
және Са(ОН)2
гидроксидтері күшті сілтілер. BaCrO4
және СаСrО4
хроматтары өзара суду ерігіштігімен
ажыратылады. ВаSO4
және СаSO4 сульфаттары
суда да, күшті және әлсіз қышқылдарда
да нашар ериді. Олардың ішінде ең ерігіші
СаSO4 (20о
–де 100 г суда 106 мг). ВаС2О4
және СаС2О4
оксалаттары суда және салқын сірке
қышқылында ерімейді, бірақ күшті
қышқылдарда ериді. Ең аз еритіні кальций
оксалаты. Ва3(РО4)2,
Са3(РО4)2
фосфаттары және ВаНРО4
және СаНРО4
гидрофосфаттары суда ерімейді, бірақ
сірке және күшті қышқылдарда ериді.
Хлоридтері, нитраттары, ацетаттары, гидрокарбонаттары, сульфидтері және гидросульфидтері, мысала, ВаС12, Ва(NO3)2, Ва(СН3СОО)2, Ва(НСО3)2, ВаS және Ва(НS)2 суда жақсы ериді.
Ва2+ және Са2+ катиондары түссіз. Олардың ұшқыш қосылыстары (мысалы, хлоридтері және нитраттары) жалынды өздеріне тән түске бояйды.
Екінші топ катиондарын ажыратуға қолданылатын реактивтер
1. Аммоний карбонаты (NH4)2СО3. Үшінші топ катиондарына топтық реактив.
Екі негізді көмір қышқылы тұздардың екі қатарын түзеді: орта – карбонаттар (немесе көмірқышқылдық) және қышқыл – гидрокарбонаттар (немесе қышқыл көмірқышқылдық). Мысалы, (NH4)2СО3 – аммоний карбонаты, NH4HCO3 – аммоний гидрокарбонаты. Барий және кальций карбонаттары суда ерімейді, гидрокарбонаттары Ва(НСО3)2 және Са(НСО3)2 суда жақсы ериді.
2. Калий хроматы К2CrO4 және калий бихроматы K2Cr2О7. Калий хроматының K2CrО4 сулы ерітіндісінде К+ түссіз иондары және сары түсті хромат-иондар болады:
K2CrO4 ↔ 2К+ + CrO42-
Калий бихроматы K2Cr2О7 ерітіндісінде түссіз К+-иондары және сары-қызыл түсті бихромат-иондары Cr2О72- болады:
K2Cr2O7 ↔ 2К+ + Cr2O72-
Егер К2СrO4 ерітіндісіне қышқыл қосатын болсақ, K2Cr2О7 түзілуі салдарынан түсі сарыдан сары-қызыл түске ауысады:
2K2CrO4 + 2НС1 = K2Cr2О7 + 2КС1 + Н2О
2СrO42- + 2Н+ = Cr2О72- + Н2О
K2Cr2О7 ерітіндісіне сілті қосқанда оның қызыл-сары түсі K2CrО4 түзілуі салдарынан сары түске өтеді:
K2Cr2О7 + 2КОН = 2К2СrO4 + Н2О
Cr2О72- + 2ОН- = 2CrО42- + Н2О
Демек, қышқыл ерітіндіндіде Cr2О72— иондары болса, сілтілік ерітіндіде CrО42- иондары болады.
3. Гипс суы – кальций сульфатының СаSO4 қаныққан ерітіндісі.
4. Аммоний оксалаты (NH4)2C2О4. Қымыздық қышқылы H2С2О4 – екі негізді, екі сатыда диссоциацияланады:
H2С2О4 ↔ Н+ + HC2О4-
HС2О4- ↔ Н+ + С2О42-
Барий және кальций оксалаттары суда ерімейді.
Екінші топ катиондарының (Ва2+, Са2+) реакциялары
1. Аммоний карбонаты (NH4)2СО3 Ва2+, Са2+ иондарымен ВаСО3 және СаСО3 карбонаттарының ақ түсті аморфты тұнбаларын береді, қыздырғанда олар кристалдық түрге өтеді. Барий карбонатының тұнбаға түсу реакциясының теңдеуі:
BaCl2 + (NН4)2СО3 = ВаСО3↓ + 2NH4С1
Ва2+ + 2С1- + 2NH4+ + СО32- = ВаСО3↓ + 2NH4 + 2С1-
Ва2+ + СО32- = ВаСО3↓
Са2+ иондары дәл осындай реакцияға түседі.
Карбонаттар – өте әлсіз көмір қышқылының тұздары. Ол сірке қышқылынан да әлсіз, сондықтан олар тек күшті қышқылдарда (Н2SO4 басқа) ғана емес, сірке қышқылында да ериді:
ВаСО3 + 2 НС1 = ВаС12 + Н2СО3
ВаСО3 + 2 Н+ = Ва2+ + Н2СО3
Н2СО3 = Н2О + СО2↑
ВаСО3 + 2СН3СООН = Ва(СН3СОО)2 + Н2О + СО2↑
ВаСО3 + 2СН3СООН = Ва2+ + 2СН3СОО- + Н2О + СО2↑
Кальций карбонатының қышқылдармен реакциясы да осылай өтеді.
2. Калий хроматы К2СrO4 ашық сары түсті барий хроматы ВаСrО4 тұнбасын түзеді. СаСrО4 суда жақсы ериді, сондықтан Са2+ ионымен тұнба түзілмейді. Барий хроматы тұнбасы түзілу реакциясының теңдеуі:
ВаС12 + К2СrO4 = ВаСrО4↓ + 2КС1
Ва2+ + СrO42- = ВаСrО4↓
Барий хроматы НС1 және НNO3 қышқылдарында жақсы ериді, сірке қышқылында ерімейді. ВаCrO4-ның күшті қышқылдарда еру реакциясы:
2ВаCrO4 + 4НС1 = 2ВаС12 + Н2Сr2О7 + Н2О
2ВаCrO4 + 2Н+ = 2Ва2+ + Сr2О72- + Н2О
3. Калий бихроматы K2Cr2O7 Ва2+ ионымен барий хроматының ВаCrO4 ашық сары түсті тұнбасын түзе әрекеттеседі, ал Са2+ионымен тұнба түзілмейді:
2ВаС12 + К2Сr2О7 + Н2О ↔ 2ВаCrO4 + 2КС1 + 2НС1
2Ва2+ + 4С12- + 2К+ + Сr2О72- + Н2О ↔ 2ВаCrO4 + 2Н+ + 4С1- + 2К+
2Ва2+ + Сr2О72- + Н2О ↔ 2ВаCrO4 + 2Н+
Реакция нәтижесінде алынған күшті қышқыл барий хроматын жартылай ерітеді, сондықтан ол толығымен тұнбаға түспейді. ВаСrO4 толық тұнбаға түсіру үшін күшті қышқылдың еріткіш әсерін азайту керек. Ол үшін зерттелетін ерітіндіге натрий ацетаты қосылады. Нәтижесінде келесі реакция жүреді:
НС1 + СН3СООNa = NaС1 + СН3СООН
Н+ + СН3СОО- = СН3СООН
Күшті қышқылдың орнына әлсіз сірке қышқылы түзіледі. Онда ВаСrО4 ерімейді.
Сонымен, натрий ацетаты қатысында калий бихроматы немесе сірке қышқылды ерітіндідегі калий хроматы барий ионына сипаттамалық реактив.
4. Күкірт қышқылы және оның тұздары Ва2+ және Са2+ иондарымен ВаSO4 және СаSO4 ақ кристал тұнбалар түзеді. Кальций сульфаты тек концентрлі ерітінділерден екісулы кальций сульфатының CaSO4·2Н2О кристал тұнбасы түрінде тұндырылады.
Барий сульфаты суда аз ериді, күкірт қышқылы Ва2+ ионына өте сезімтал реактив. Са2+ иондары да күкірт қышқылымен тұнба түзәтіндіктен бұл реакцияға кедергі жасайды.
Сілтілік жер металдарының сульфаттары әлсіз және күшті қышқылдарда ерімейді.
5. Аммоний сульфаты (NH4)2SO4. Қаныққан ерітіндісі барий иондарын тұнбаға түсіреді, ал кальций иондарын ерігіш комплексті тұз (NH4)2[Са(SO4)2] түзілуіне байланысты тұнбаға түсірмейді:
Са2+ + SO42- = СаSO4
СаSO4 + (NH4)2SO4 = (NH4)2[Са(SO4)2]
6. Гипс суы (кальций сульфатының қаныққан ерітіндісі) салқында Ва2+ ионымен әрекеттескенде бірден ВаSO4 тұнбасы түзіледі. Гипс суы кальций тұздары ерітіндісінде салқында да, қыздырғанда да тұнба түзбейді. Гипс суымен реакция Ва2+ иондарын анықтауға қолданылады.
7. Аммоний оксалаты (NH4)2C2О4 Ва2+ және Са2+ иондарымен ВаС2О4 және СаС2О4 ақ түсті тұнбаларын түзеді:
ВаС12 + (NH4)2C2О4 = ВаC2О4↓ + 2NH4Cl
Ва2+ + C2О42- = ВаC2О4↓
Са2+ ионымен реакция да осылай өтеді. Қымыздық қышқылының бейтарап ерітіндісі Са2+ иондарын тұнбаға түсіреді де, Ва2+ иондарын тұндырмайды.
Барлық сілтілік жер металдарының оксалаттары 2н. НС1 және НNО3 ерітінділерінде ериді және салқын 2н. СН3СООН ерітіндісінде ерімейді.
ВаС2О4 күшті қышқылдармен әрекеттесу реакциясының теңдеулері
ВаC2О4 + 2НС1 = ВаС12 + Н2C2О4
ВаC2О4 + 2Н+ = Ва2+ + Н2C2О4
Қайнаған сірке қышқылында барий оксалаты ериді, кальций оксалаты ерімейді.
8. Жалынның боялуы. Платина немесе нихром сымды тазалап, қыздырады. Барий тұзы ( ВаС12) ерітіндісі бар пробиркаға салып ылғалдайды және шамның жалынының түссіз бөлігіне енгізеді. Жалын сары-жасыл түске боялады. Осы тәжірибені кальций тұзы [CaCl2 немесе Ca(NO3)2]ерітіндісімен қайталаңыз. Жалын қоңыр-қызыл түске боялады. Бұл үлгі Ва2+ иондары қатысында сипаттамалық бола алмайды.