Хід аналізу суміші катіонів групи хлоридної кислоти.

Використовуючи відмінності у властивостях продуктів взаємодії катіонів Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺ з хлоридною кислотою, КI та іншими розглянутими реактивами, кожний з цих катіонів може бути відкритий дробними реакціями з окремих порцій аналізованого розчину.

Відкриття Pb²⁺. До проби (1 мл) розчину приливають 0,5-1 мл КI, розводять у 2-3 рази водою, нагрівають до кипіння та нерозчинний при цьому осад відфільтровують, збираючи фільтрат у пробірку. За наявності у розчині іонів Pb²⁺ з фільтрату при його охолодженні випадають золотисто-жовті кристали йодистого плюмбуму.

Відкриття Ag⁺ та Hg₂²⁺. До проби розчину (2-3 мл) приливають 1,5-2-кратний об’єм розчину NH₄OH. Якщо при цьому: а) випадає чорний осад, - у ньому містяться катіони Hg₂²⁺, б) білий осад – катіони Hg₂²⁺ відсутні, але містяться катіони Pb²⁺, в) осаду не утворюється, - катіони Hg₂²⁺ та Pb²⁺ у розчині відсутні. Після розчинення осаду його відфільтровують і з фільтрату відкривають іони Ag⁺ йодистим калієм або нітратною кислотою.

Відкриття Hg₂²⁺ можна здійснити крапельним способом на мідній пластинці. Для цього на добре очищену мідну пластинку наносять краплю аналізованого розчину. При цьому через декілька хвилин під краплею утворюється темно-сіра пляма металічної ртуті:

Cu + Hg₂(NO₃)₂ = Hg + Cu(NO₃)₂

Якщо пляму протерти тканиною, то вона має вигляд дзеркала. Однак відкриттю Hg₂²⁺ цією реакцією заважають катіони Hg²⁺ та у значній кількості Ag⁺.

Систематичний хід аналізу базується на різній розчинності хлоридів плюмбуму, аргентуму та Hg₂²⁺ у воді та відношенні цих хлоридів до розчину аміаку.

До досліджуваного розчину приливають 1,5-кратний об’єм розведеної хлоридної кислоти. Отриманий осад (суміш PbCl₂, Hg₂Cl₂ та AgCl) відфільтровують. Потім осад на фільтрі обробляють 2-3 рази гарячою водою. При цьому PbCl₂ з осаду переходить у розчин, а Hg₂Cl₂ та AgCl залишаються на фільтрі нерозчинними. Після цього з фільтрату відкривають Pb²⁺, а на фільтрі в осаді відкривають Ag⁺ та Hg₂²⁺.

Аналізований розчин, Обробка HCl та фільтрування		Фільтрат – відкидають
Осад PbCl2, Hg2Cl2 та AgCl, Обробка гарячою водою (на фільтрі)		Фільтрат, відкривають Pb2+ йодистим калієм
Осад Hg2Cl2 та AgCl, Обробка (на фільтрі) розчином аміаку (відкриття Hg22+ та розчинення AgCl)		Фільтрат, відкривають Ag+ за допомогою KI, HCl або HNO3

Схема систематичного ходу аналізу суміші катіонів групи соляної кислоти

Відкриття Pb²⁺. Фільтрат (розчин хлористого свинцю) розділяють на три частини і до однієї з них приливають розчин KI – утворюється PbI₂, який при нагріванні розчиняється, а при охолодженні знову випадає у вигляді золотисто-жовтих кристалів, до другої частини фільтрату приливають розчин K₂CrO₄ – утворюється жовтий осад PbCrO₄, до третьої частини приливають розчин H₂SO₄ – утворюється білий осад PbSO₄.

Відкриття Hg₂²⁺. До осаду, що залишився на фільтрі (суміш Hg₂Cl₂ та AgCl) приливають розчин аміаку: почорніння осаду – ознака наявності у ньому гідраргіруму. Аргентум під дією NH₄OH переходить у розчин (фільтрат) у вигляді комплексної солі [Ag(NH₃)₂]Cl.

Відкриття Ag⁺. Фільтрат, що містить [Ag(NH₃)₂]Cl, розділяють на дві частини і до однієї з них приливають розчин KI, а до іншої – 4н HNO₃ або HCl до кислого середовища. За наявності у цьому фільтраті аргентуму з нього випадає: у першому випадку – жовтий осад AgI, а у другому – білий осад AgCl.

Реакції катіонів групи хлоридної кислоти (Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺)

Реактиви	Катіони
	Ag+	Pb2+	Hg22+
HCl або її солі (груповий реактив)	Білий осад AgCl, розчинний у надлишку NH4OH	Білий осад PbCl2, розчинний у гарячій воді	Білий осад Hg2Cl2, при дії NH4OH чорніє
H2SO4	-	Білий осад PbSO4, розчинний у лугах	Білий осад Hg2SO4 (випадає з концентрованих розчинів)
KOH та NaOH	Бурий осад Ag2O	Білий осад Pb(OH)2, розчинний у надлишку лугу	Чорний осад Hg2O
NH4OH	Утворюється розчинна комплексна сіль [Ag(NH3)2]NO3	Білий осад Pb(OH)2	Чорний осад [Hg2ONH2]NO3 + 2Hg
K2CO3 та Na2CO3	Білий осад Ag2CO3	Білий осад PbCO3 (або продукти гідролізу PbCO3)	Сірий осад HgO + Hg
K2CrO4	Цеглисто-червоний осад Ag2CrO4	Жовтий осад PbCrO4	Червоний осад Hg2CrO4
KI	Жовтий осад AgI	Жовтий осад PbI2, розчинний у гарячій воді, а при охолодженні знову випадає у осад	Зелений осад Hg2I2
Металічна мідь	Сірий осад (відновлення Ag+ до металічного срібла)	-	Чорний осад (відновлення Hg22+ до металічної ртуті)

Катіони групи сульфатної кислоти (третя аналітична група: Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺).

З усіма мінеральними кислотами за виключенням нітратної та галоїд водневих кислот катіони барію, стронцію і кальцію утворюють малорозчинні або практично нерозчинні солі:

I. Груповим реактивом на цю групу катіонів є 2н розчин H₂SO₄, з яким утворюються білі осади:

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ +2HCl

SrCl₂ + H₂SO₄ = SrSO₄ + 2HCl

CaCl₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2HCl

Всі ці осади нерозчинні ні в лугах, ні в кислотах, але мають різну розчинність у воді. Найбільш розчинним є осад CaSO₄. крім того, на відміну від BaSO₄ та SrSO₄ розчинність сульфату кальцію в значному ступені збільшується в присутності сірчанокислого амонію. При цьому утворюється дуже нестійка комплексна сіль складу (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]:

CaSO₄ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂].

Розчинність CaSO₄ дуже сильно знижується у присутності спирту або ацетону.

Різна розчинність у воді BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄ і зміна розчинності CaSO₄ у присутності (NH₄)₂SO₄ і спирту (або ацетону) використовується при відкритті катіонів Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ з їх розчинів:

А) якщо до розчину, який містить солі Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ прилити насичений розчин CaSO₄, із нього випаде осад BaSO₄ та SrSO₄, а іони кальцію при цьому осаду не утворюють. Якщо в аналізованому розчині іони Ba²⁺ відсутні, то з насиченим розчином CaSO₄ буде випадати осад лише SrSO₄ (дуже повільно). Цим способом звичайно користуються для відкриття катіонів Sr²⁺, після видалення з розчину іонів Ba²⁺.

Б) якщо на розчин, який містить катіони Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ подіяти розчином H₂SO₄ і отриманий при цьому осад (BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄) відфільтрувати, то при дії на фільтрат спиртом або ацетоном з нього буде випадати осад CaSO₄.

II. Хромовокислий калій K₂CrO₄ з катіонами Ba²⁺, Sr²⁺ утворюють жовті кристалічні осади BaCrO₄ та SrCrO₄, які у воді нерозчинні, але переходять у розчин під дією соляної та азотної кислот:

BaCrO₄ +2HCl = BaCl₂ + K₂CrO₄

Катіони Ca²⁺ з хромат-іонами осаду не утворюють. Особливістю SrCrO₄, порівняно з BaCrO₄ є те, що ця сіль розчиняється не лише в азотній кислоті і соляній, але й в оцтовій кислоті. Відповідно, якщо на розчин, який мітить катіони Ba²⁺ та Sr²⁺ діяти K₂CrO₄ в присутності оцтової кислоти, то при цьому іони Ba²⁺ будуть переходити в осад BaCrO₄, а іони Sr²⁺ осаду не утворюють. Ця особливість у властивостях BaCrO₄ та SrCrO₄ використовується для відкриття катіонів Ba²⁺ в присутності Sr²⁺.

Аналогічно K₂CrO₄ з катіонами Ba²⁺ та Sr²⁺ взаємодіє K₂Cr₂O₇. Причому, утворюються хромати, а не дихромати.

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂O = 2BaCrO₄ + 2KCl + 2HCl.

Таблиця 3

Реакції катіонів групи сірчаної кислоти (Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺)

(відкриваєма концентрація в мг/л)

Реактиви	Катіони
	Ba2+	Sr2+	Ca2+
Розведена H2SO4 та її солі (груповий реактив)	Білий осад BaSO4 (1.5)	Білий осад SrSO4 (4.3)	Білий осад CaSO4 (320)
Насичений розчин CaSO4 (гіпсова вода)	Білий осад, випадає відразу BaSO4	Білий осад SrSO4, випадає повільно
Na2CO3	Білий осад BaCO3 (12,5)	Білий осад SrCO3 (6,9)	Білий осад CaCO3 (3,0)
K2CrO4 в нейтральному середовищі	Жовтий осад BaCrO4 (2,2)	Жовтий осад SrCrO4 (36,0)
K2Cr2O7 в присутності CH3COONa	Жовтий осад BaCrO4
(NH4)2C2O4	Білий осад BaC2O4 (55,0)	Білий осад SrC2O4 (22,0)	Білий осад CaC2O4 (2,2)
K4[Fe(CN)6] у присутності NH4Cl при нагріванні			Білий осад Ca(NH4)2[Fe(CN)6] (25)
Забарвлення полум’я	Зелене	Карміново-червоне (яскраве)	Цеглисто-червоне (бліде)
(NH4)2SO4 (надл)	Білий осад BaSO4	Білий осад SrSO4	(NH4)2[Ca(SO4)2] – комплексна сіль