Аммиачно–фосфатная классификация катионов

	группа
	1	2		3	4	5
катионы		2А	2Б
	Na+, K+, NH4+,	Li+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Mn2+,	Fe2+, Fe3+, Al3+, Cr3+, Bi3+	Co2+, Ni2+, Zn2+ Cu2+, Hg2+, Cd2+,	As(III, V), Sn(II,IV), Sb(III,V)	Ag+, Pb2+, Hg22+
групповой реагент	-	(NH4)2PO4+ NH3H2O		Na2HPO4 конц	HNO3, 6M	HCl, 2 M
состав и свойства осадков	-	фосфаты растворимы в CH3COOH	фосфаты нераств. в CH3COOH	фосфаты растворимы в CH3COOH и NH3H2O	окисление до высших степеней окисления	AgCl, PbCl2, Hg2Cl2

Анализируя представленные классификации, легко прослеживается связь между положением элементов в Периодической системе Д.И.Менделеева и их аналитическими свойствами. Так во всех классификациях имеется группа катионов, не имеющая группового реагента, Li⁺, Na⁺, K⁺ (а также ион 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 сульфидной классификации к этой группе отнесен и катион Mg²⁺, обладающий близкими свойствами с ионом лития. Во всех классификациях сходны группы катионов, осаждаемые серной кислотой (карбонатом аммония и гидрофосфатом натрия) в присутствии аммиака. Это катионы s²-элементов – Ca²⁺, Ba²⁺ и Sr²⁺. Осадки их карбонатов, сульфатов и фосфатов образованы с легко поляризующимися анионами кислородных кислот, химическая связь носит частично ковалентный характер. В фосфатной классификации сюда отнесены катион Mg²⁺, катионы d-элементов – Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺ и Mn²⁺, образующие осадки с фосфат-ионом, и катионы p-элементов – Al³⁺ и Bi³⁺, имеющие низкое значение электросродства. Во всех классификациях также выделяется группа катионов, образующих осадки с соляной кислотой - Ag⁺, Hg₂²⁺ и Pb²⁺. Из катионов остальных групп можно выделить катионы p- и d-элементов, обладающих амфотерными свойствами и расположенными по диагонали периодической системы, - Zn²⁺, Al³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺, Cr³⁺. Они находятся в сходных группах аналитических классификаций, так как обладают небольшой электроотрицательностью, высокими поляризующими свойствами, и их соединения в зависимости от условий способны проявлять себя и как основания и как кислоты. Краме этого в аммиачно-фосфатной классификации использована способность катионов Sn²⁺, Sb³⁺ и As³⁺ окисляться до высшей степени окисления под действием сильных окислителей. Определенной сходство аналитических групп прослеживается и для d-элементов – Ni²⁺, Co²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺ и Hg²⁺ - дающих комплексы с аммиаком, за счет высокой способности к комплексообразованию вследствие акцепторных свойств незаполненных d-орбиталей. Все вышесказанное свидетельствует о логическом вытекании аналитических классификаций из периодического закона.

Овладение систематическим анализом катионов имеет большое методическое значение, так как позволяет изучить основные химико-аналитические свойства ионов в сравнении.

Анализ таблицы 2: По сероводородному методу анализа классификация катионов основывается на растворимости образуемых катионами хлоридов, сульфидов, гидроксидов и карбонатов. У катионов 1 группы хлориды, сульфиды, гидроксиды и карбонаты растворимы в воде. У катионов 2 группы растворимы в воде сульфиды и хлориды, но нерастворимы карбонаты. У катионов 3 группы сульфиды нерастворимы в воде, но растворимы в разбавленных кислотах. Вместо сульфидов при действии группового реагента могут образовываться нерастворимые в воде гидроксиды. У катионов 4 группы сульфиды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах. Ионы этой группы разделены на две подгруппы. Катионы первой подгруппы не образуют тиосолей. У катионов 5 группы хлориды нерастворимы в воде.

Систематический анализ начинают с отделения катионов 5 группы, действуя на исследуемый раствор раствором группового реагента (соляной кислотой), затем последовательно отделяются 4, 3 и 2 группы, и в маточном растворе остаются катионы только 1 группы.

Анализ таблицы 3: По кислотно-основной системе анализа катионов катионы металлов на основании их отношения к соляной и серной кислотам, к растворам едких щелочей и водного раствора аммиака делят на 6 аналитических групп.

При анализе этим методом, прежде всего действием карбоната натрия осаждают катионы 2-6 групп. В растворе определяют катионы 1 группы. Из новой порции исследуемого раствора действием соляной и серной кислот выделяют катионы 2 и 3 групп. Остальной раствор обрабатывают избытком гидроксида натрия. При этом в растворе остаются катионы 4 группы (образуются растворимые гидроксокомплексы), а в осадок переходят катионы 5 и 6 групп. Далее на полученный осадок действуют избытком аммиака. При этом катионы 6 группы переходят в раствор (образуются растворимые аммиачные комплексные соединения), катионы 5 группы остаются в осадке в виде гидроксидов.

Анализ таблицы 4: Аммиачно-фосфатная классификация основана на различной растворимости фосфатов катионов в кислотах, щелочах и водном растворе аммиака. При проведении систематического анализа по этой классификации, прежде всего действием азотной кислоты переводят поливалентные катионы в высшую степень окисления, затем отделяется катионы 5 группы. Действуя на фильтрат смесью азотной кислоты, гидрофосфата натрия и хлорида олова (IV) отделяют осадок содержащий катионы 4 группы. Из оставшегося маточного раствора действием гидрофосфата аммония в присутствии аммиака удаляются катионы 2 группы. Фильтрат содержит катионы 1 и 3 групп, которые не мешают обнаружению друг друга, при необходимости катионы 3 группы могут быть отделены действие карбоната натрия.

Использование любой из вышеприведенных классификаций должно сопровождаться предварительным обнаружением некоторых катионов дробными реакциями. Прежде всего должны быть обнаружены катионы, которые будут внесены в анализируемый раствор групповыми реагентами (NH₄⁺, Na⁺), а также те катионы, которые подвергаются окислению в процессе обнаружения (Fe²⁺).

Недостатком всех систематических методов анализа является необходимость проведения большого числа операций. Поэтому анализ характеризуется длительностью и значительными потерями обнаруживаемых ионов.

Таблица .