10.3. Систематический анализ смеси катионов второй аналитической группы

Систематический анализ катионов II аналитической группы выполняют в такой последовательности (см. схему)

Схема анализа смеси катионов второй аналитической группы

1. Осаждение катионов второй аналитической группы

В коническую пробирку вносят 2-3 мл исследуемого раствора и добавляют раствор хлоридной кислоты НС1 (1:3) до полного выделения осадка. После отстаивания осадка проверяют полноту осаждения (раствор не должен мутнеть после добавления хлоридной кислоты). Осадок, в котором содержатся хлориды аргентума, плюмбума и меркурия(І), отделяют от раствора центрифугуваннием.

2 Исследование осадка

Определение катионов Рb²⁺. К осадку хлоридов аргентума, плюмбума и меркурия(І) добавляют 2 мл горячей воды, тщательно перемешивают и несколько минут нагревают на водяной бане. Ионы Плюмбума переходят в раствор, в котором их обнаруживают с помощью калий йодида (реакция 13*) или калий хромата (реакция 15*).

Определение ионов Hg₂²⁺. К осадку, который остался после обработки водой, добавляют приблизительно 1 мл NH₄OH_(KOHЦ) и аккуратно перемешивают. Почернение осадка свидетельствует о наличии ионов Hg(I) (см. реакцию 6). Осадок отделяют центрифугированием, а прозрачный раствор переносят в другую пробирку.

Определение ионов Ag⁺. К нескольким каплям аммиачного раствора, полученного после отделения ионов Нg²₂⁺ , добавляют 3-4 капли HNО_3(KOHЦ) и перемешивают. Образование белого осадка AgCl (реакция 1*) свидетельствует о наличии в исследуемом растворе ионов Ag⁺.

Раздел 11 третья аналитическая группа катионов

11.1. Общая характеристика группы

К третьей аналитической группе принадлежат катионы s²-элементов: Са²⁺, Ва²⁺, Sr²⁺. Групповым реактивом является сульфатная кислота H₂SО₄, которая образовывает с этими катионами не растворимые в кислотах и щелочах сульфаты: CaSО₄, BaSО₄, SrSО₄.

В периодической системе соответствующие химические элементы размещены в ІІА группе, принадлежат к щелочноземельним металлам, по активности они уступают щелочным металлам. Катионы этой аналитической группы характеризуются низкими значениями относительных электроотрицательностей и малыми ионными радиусами.

В окислительно-восстановительных реакциях эти элементы легко отдают по два валентных электрона, образовывая положительно заряженные ионы с электронной структурой инертного газа, например:

₊₂₀Са ls²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² =[Ar]4s²-2е→[Ar],

Са - 2е^- →Са²⁺.

Атомы s²-элементов имеют сильные восстановительные свойства (φ°Ва²⁺/Ва= -2,9 В, φ°Са²⁺/Са = -2,8 В), т.е. они являются донорами электронов. Они образуют преимущественно ионные соединения, которые хорошо растворяются в воде, например нитраты, ацетаты, хлориды.

К малорастворимым в воде солям относятся сульфаты, карбонаты и фосфаты этих металлов. Сульфаты катионов третьей группы не растворимы в кислотах и щелочах. Для улучшения растворимости их переводят в карбонаты, которые хорошо растворяются в кислотах.

Реакции комплексообразования для s²-элементов малохарактерны. В водных растворах они образовывают неустойчивые аквакомплексы типа [Ме(Н₂О)_n] , где n — координационное число. Так, ионы Са²⁺ в водных растворах биологических жидкостей образовывают неустойчивые аквакомплекси с координационным числом 6. Стойкие внутрикомплексные соединения (хелати, см. розд. 5) эти катионы образовывают только с полидентатными лигандами, в частности с трилоном Б (см. разд. 22).

Следует отметить, что при действии на твердый кальций сульфат раствором аммоний сульфата образовывается растворимая комплексная соль по уравнениию

CaSO_4(T) + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂[Са(SО₄)₂].

Эту реакцию используют для отделения йонов Са²⁺ от других катионов третьей аналитической группы.