1.3 Анализ смеси катионов и анионов

Для быстрого определения ограниченного числа содержащихся в смеси катионов или анионов удобнее использовать дробный анализ. Полный анализ многокомпонентной смеси можно провести значительно быстрее, если применить систематический анализ. Для удобства проведения систематического анализа все ионы разделяют на группы, используя сходства или различия свойств ионов в отношении действия групповых реактивов. Например, согласно наиболее удобной в качественном анализе кислотно-основной классификации все катионы делятся на шесть групп по их отношению к серной и соляной кислотам, к едким щелочам и гидроокиси аммония (таблица 1).

Первая группа объединяет катионы NH₄⁺, K⁺, Na⁺, которые не осаждаются ни минеральными кислотами, ни щелочами, т.е. не имеют группового реактива. Катионы второй группы Ag⁺, Hg⁺ и Pb²⁺ осаждаются соляной кислотой. Третью группу образуют катионы Ba²⁺, Sr²⁺ и Cа²⁺, которые осаждаются серной кислотой. В четвертую группу объединяются катионы Zn²⁺, Al³⁺, Сr³⁺, Sn⁴⁺, As³⁺ и As⁵⁺, не выпадающие в осадок при добавлении избытка щёлочи. Пятую группу составляют катионы Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺, Мn²⁺, Bi³⁺ , Sb³⁺, Sb⁵⁺. Все они осаждаются раствором щёлочи. Шестая группа катионов Hg²⁺, Cu²⁺, Сd²⁺, Со²⁺ и Ni²⁺ образует гидроокиси, растворимые в избытке раствора гидроокиси аммония с образованием растворимых аммиакатов.

В основу классификации анионов положено различие в растворимости солей бария, серебра, кальция, свинца и др. Общепринятой классификации не существует.

По наиболее распространенной классификации все анионы делятся на три аналитические группы (таблица 2).

Таблица 1 − Разделение катионов на группы по кислотно-щелочной

классификации

Гру-ппа	Катионы		Групповой реагент	Получаемые соединения	Групповая характеристика
1	K+, Na+, NH4+		Отсутствует		Хлориды, сульфаты и гидроокиси растворимы в воде
2	Ag+, Pb2+, Hg22+		2н раствор HCl	Осадок AgCl и т.п.	Хлориды нерастворимы в воде
3	Ba2+, Sr2+, Ca2+		2н раствор H2SO4	Осадок BaSO4 и т.п.	Сульфаты нерастворимы в воде
4	Zn2+,As5+ Sn4+ , Al3+, Sn2+, Cr3+	Избыток 4 н раствора NaOH или KOH		Раствор ZnO22- AlO2- и т.д.	Гидроокиси растворимы в избытке раствора NaOH и KOH
5	Mg2+, Mn2+, Bi3+, Fe2+, Fe3+, Sb3+, Sb5+,	Избыток 25 % - ного раствора NH4OH		Mg(OH) 2, Mn(OH) 2 и т.д.	Гидроокиси нерастворимы в избытке аммиака
6	Сu2+, Hg2+, Cd2+, Co2+, Ni2+	Избыток 25 % - ного раствора NH4OH		[Cu(NH3)4]3+, [Hg(NH3)4]3+ и т.д.	Аммиакаты растворимы в избытке раствора аммиака

В большинстве случаев анионы открываются дробным методом. Групповые реактивы используются не для отделения группы, а для обнаружения присутствия анионов групп.

При выполнении качественного обнаружения катионов и анионов в определяемом объекте вначале проводят предварительные испытания (определяют некоторые катионы и анионы дробным методом). Затем проводят их разделение на соответствующие группы с помощью групповых реактивов. После этого проводят анализ каждой группы катионов или анионов с целью определения отдельных ионов.

Таблица 2 − Классификация анионов

Груп- па	Анионы	Групповой реак- тив	Характеристика группы
1	SO42-, SO32-, CO32-, PO43-, SiO32-	BaCl2 в нейтральном или слабощелочном растворе	Соли бария нерастворимы в воде
2	Cl-, Br-, J-, S2-	AgNO3 в присутствии HNO3	Соли серебра нерастворимы в воде и в разбавленной азотной кислоте
3	NO3-, NO2-, CH3COO-	Группового реагента нет	Соли бария и серебра растворимы в воде