8. Анализ смеси катионов

IV, V, VI аналитических групп

8.1. Предварительные испытания.

Предварительные испытания проводятся для обнаружения ионов Fe(III), Fe(II), Cu(II) в отдельных порциях раствора. При появлении смешанной окраски в реакциях с гексацианоферратами обнаружение катионов проводят в ходе систематического анализа.

8.2. Систематический ход анализа.

8.2.1. Отделение катионов IV группы.

К исследуемому раствору прибавляют трехкратный объем щелочи (NaOH или KOН). Осадок отфильтровывают. В осадке 1 находятся гидроксиды катионов V и VI групп, в растворе 1 - амфотерные катионы IV группы в виде гидроксокомплексов. Анализу подвергаются и раствор и осадок.

8.2.2. Анализ раствора 1, содержащего ионы IV группы.

Раствор 1, полученный по п.8.2.1., подкисляют уксусной кислотой до рН 2-3 для разрушения гидроксокомплексов. Затем в отдельных порциях проводят дробное обнаружение катионов IV группы соответствующими характерными реакциями (п.5).

8.2.3. Разделение V и VI аналитических групп.

Осадок 1, полученный по п.8.2.1., содержащий гидроксиды катионов V и VI аналитических групп, промывают холодной дистиллированной водой (на фильтре), затем обрабатывают раствором аммиака, собирая фильтрат в чистую пробирку. Аммиачный фильтрат 2 содержит комплексные соединения катионов VI группы: Cu(NH₃)₄²⁺, Cd(NH₃)₄²⁺, Co(NH₃)₆²⁺, Ni(NH₃)₆²⁺, Hg(NH₃)₄²⁺; в осадке 2 на фильтре остаются гидроксиды катионов V группы. Последние растворяют действием 2 М HCl, собирая фильтрат в чистую пробирку (раствор 3).

8.2.4. Анализ раствора 3, содержащего катионы V группы. Анализируется раствор 3, полученный по п.8.2.3. в результате растворения осадка гидроксидов катионов V группы 2 M HCl.

a) Обнаружение Fe²⁺ и Fe³⁺ - ионов. Если в предварительных испытаниях (п.п. 8.1.) реакции получились недостаточно четко, необходимо проверить присутствие этих ионов в отдельных порциях раствора соответствующими характерными реакциями.

б) Обнаружение ионов Мn²⁺. В отдельной порции раствора проводят обнаружение ионов марганца (II) окислением их диоксидом свинца (см. раздел 6.1.).

в) Обнаружение и отделение ионов сурьмы (III,V). К основной части анализируемого раствора приливают при нагревании равный объем 2 М HNO₃, нагревают до кипения. Образовавшийся осадок содержит метасурьмяную кислоту HSbO₃, в растворе остаются катионы Мn²⁺, Мg²⁺, Fe³⁺ и Bi³⁺. Осадок отфильтровывают, промывают на фильтре холодной дистиллированной водой, растворяют в концентрированной хлороводородной кислоте и в полученном растворе обнаруживают ионы сурьмы, как это описано в п. 6.6.

г) Обнаружение ионов Мg²⁺. К фильтрату, полученному после отделения сурьмы, прибавляют 2 M раствор аммиака до явно щелочной реакции, немного кристаллического хлорида аммония и пероксид водорода. Смесь нагревают, затем охлаждают. В осадок выпадают гидроксиды Fe(ОН)₃, Bi(OH)₃, а также H₂MnO₃; в растворе остаются ионы Мg²⁺. Осадок отфильтровывают. В фильтрате обнаруживают ионы Мg²⁺ действием гидрофосфата натрия (раздел 6.2).

д) Обнаружение ионов Вi³⁺. Оставшийся на фильтре осадок (см. пункт г)) промывают холодной дистиллированной водой и растворяют 2 М азотной кислотой, собирая фильтрат в чистую пробирку. В фильтрате обнаруживают ионы висмута (III), как описано в разделе 6.5.

8.2.5. Анализ аммиачного раствора 2, содержащего катионы VI группы. Исследуется раствор, полученный в п.8.2.3., содержащий аммиакаты катионов VI группы.

а) Отделение и обнаружение ионов Cu²⁺ и Hg²⁺. К анализируемому раствору прибавляют 2 М Н₂SО₄ и кристаллический Na₂S₂O₃. Смесь нагревают до кипения. Образовавшийся осадок содержит Cu₂S и HgS. Его отфильтровывают (фильтрат сохраняют, раствор 4) и обрабатывают 2 М НNО₃. Для этого стеклянной палочкой как можно более полно переносят осадок с фильтра в стаканчик, наливают в него 2 М азотную кислоту и, вывернув фильтр наизнанку, обмакивают его в кислоту. Содержимое стаканчика нагревают, при этом происходит растворение сульфида меди (I). Отфильтровывают осадок от раствора. В фильтрате обнаруживают ионы Cu²⁺ (при растворении в азотной кислоте Cu(I) окисляется до Cu(II)) любой из характерных реакций. Оставшийся осадок, содержащий HgS, обрабатывают концентрированной азотной кислотой при нагревании или смесью концентрированной HCI с Н₂О₂ также при нагревании (техника растворения описана выше). В полученном растворе обнаруживают ионы Hg²⁺ характерной реакцией (см. 7.4).

б) Анализ раствора 4, полученного после отделения сульфидов меди и ртути (II) (п.8.2.5.a). Раствор необходимо прокипятить для удаления Hg₂S, затем отфильтровать от осадка серы (если он есть). В растворе находятся катионы Cd²⁺, Со²⁺, Ni²⁺. В отдельных порциях раствора проводят дробное обнаружение:

Cd²⁺ - реакцией с тиомочевиной в аммиачной среде при нагревании. Образование желтого осадка сульфида кадмия свидетельствует о присутствии ионов кадмия в исходном растворе;

Со²⁺ - действием насыщенного раствора тиоцианата аммония в присутствии амилового спирта с эфиром. Появление голубого окрашивания органической фазы после энергичного встряхивания смеси говорит о присутствии ионов кобальта;

Ni²⁺ - действием реактива Чугаева. В присутствии ионов никеля должен образоваться ало-красный осадок.

Подробное описание реакций см. раздел 7.