10

Загальні методичні вказівки при відкритті катіонів

Кожний вид катіонів відкривається з розчину, який містить суміш різнойменних катіонів, за допомогою таких аналітичних реакцій, а відповідно, і реактивів, які для даного виду катіонів є характерними.

При відкритті кожного катіону користуються або систематичний, або дробний хід аналізу, або той і інший разом. При систематичному ході аналізу всі катіони спочатку за допомогою обробки їх у визначеній послідовності груповими реактивами розділяють на групи, а потім уже із складу цих груп кожний вид катіонів виділяється і відкривається характерними реакціями у індивідуальному порядку. Іншими словами, за цим ходом аналізу характерні реакції для відкриття даного виду катіонів використовуються у відсутності всіх або майже всіх інших катіонів. При дрібному аналізі характерні реакції на кожний вид катіонів використовуються у відсутності не всіх, а лише катіонів, які заважають цьому виявленню. Відповідно, при дрібному аналізі відкриття катіонів робиться специфічними реакціями, в якості яких при визначених умовах може слугувати і будь-яка характерна реакція. Тому будь-який вид катіонів можливо відкрити дрібними реакціями із якої завгодно суміші різнойменних катіонів. Для цього потрібно:

1. знати, які катіони в цій суміші заважають відкриттю катіонів, які нас цікавлять, при використанні даної характерної для них реакції;

2. знайти найбільш раціональний спосіб видалення цих катіонів з розчину.

Перед розв’язанням контрольного завдання студент повинен:

1. навчитися чітко виконувати загальноаналітичні і характерні реакції на кожний катіон з дотриманням всіх необхідних умов при проведенні цих реакцій;

2. виконувати характерні реакції на кожні однойменні катіони у тому випадку, якщо вони знаходяться у розчині: а) тільки самі, б) у присутності інших катіонів, що не заважають їх виявленню і в) після видалення з розчину катіонів, які заважають відкриттю даного катіону;

3. з розчинів, які містять катіони, що заважають відкриттю даних катіонів вміти: а) добиватись повноти їх осадження і б) виконувати перевірку повноти цього осадження;

4. виконувати в робочому зошиті чіткі і ясні записи в молекулярній і іонній формі рівняння кожної виконуваної аналітичної реакції з детальним описом отриманого при цьому зовнішнього ефекту (колір і форма осаду, зміна кольору розчину, швидка або повільна поява осаду тощо).

Для правильного вибору і виконання дрібних реакцій при відкритті катіонів цим шляхом дуже важливою і цілком необхідною умовою є вміння „читати” таблиці реакцій на катіони, що вивчаються, тобто вміння обґрунтовано вибирати ті реакції для відкриття кожного виду катіонів, які з врахуванням їх чутливості не потребують видалення інших катіонів з розчину; якщо ж за даних умов подібних аналітичних реакцій немає, то необхідно навчитися за цими таблицями вибирати той реактив, який практично видаляє з розчину усі заважаючи катіони з найменшою затратою часу і з найменшою кількістю виконуваних при цьому реакцій.

Так, наприклад, із суміші катіонів К⁺, Na⁺, Ba²⁺ і Sr²⁺ потрібно відкрити катіон К⁺. Для відкриття користуємось кислим виннокислим натрієм, з яким іони К⁺ в нейтральному середовищі дають білий, дрібнокристалічний осад КНС₄Н₄О₆.

При цьому відомо (з таблиці реакцій), що іони Na⁺ з цим реактивом осаду не дають, а іони Ba²⁺ і Sr²⁺ аналогічно іонам К⁺ утворюють білі осади. Звідси робимо висновок, що для відкриття К⁺ з цієї суміші необхідно Ba²⁺ і Sr²⁺ видалити. Це видалення можна виконувати за допомогою Na₂CO₃ або Na₂SO₄ (див. ту ж таблицю), так як першим і другим реактивом іони Ba²⁺ і Sr²⁺ осаджуються в такому ступені, що після цього вони в розчині вже не заважають відкриттю іонів К⁺. Найбільш вигідно виконувати видалення цих іонів за допомогою Na₂SO₄, так як при цьому зберігається нейтральне середовище розчину, що є однією з головних умов при відкритті іонів К⁺. Якщо ж осадження Ba²⁺ і Sr²⁺ виконувати розчином Na₂CO₃, то при цьому буде створюватися лужне середовище розчину, яке потім перед відкриттям К⁺ слід нейтралізувати, тобто виконувати додаткову операцію; при цьому розчин стає більш розведеним, що може створити перепони при відкритті іонів К⁺.

Перша аналітична група: K⁺, Na⁺ і NH₄⁺