Характерные реакции катионов кальция

Для открытия Ca²⁺ используют следующие реакции.

1. Микрокристалоскопическая реакция с серной кислотой.

При действии серной кислоты на соли кальция выпадают кристаллы гипса CaSO₄·2H₂O, различимые под микроскопом в виде характерных пучков игл. Для получения хороших кристаллов целесообразно вести осаждение из сравнительно разбавленных растворов.

Выполнение реакции. На предметное стекло поместить каплю раствора соли кальция, добавить каплю 2N раствора Н₂SO₄, слегка упарить смесь до появления каёмки по краям капли и рассмотреть образовавшиеся кристаллы под микроскопом. Зарисовать их форму.

В присутствии Ba²⁺ и Sr²⁺ можно поступить следующим образом: осадить ионы Ba²⁺, Sr²⁺ и частично Ca²⁺ действием 1,5-ного избытка 2N раствора Н₂SO₄, нагревать 5–6 минут на водяной бане, отфильтровать. Каплю фильтрата, содержащего некоторое количество ионов Ca²⁺ и SO₄^2-, поместить на предметное стекло упарить и рассмотреть полученные кристаллы под микроскопом. Сравнить кристаллы по форме с полученными в предыдущем опыте.

Ход анализа смеси катионов III группы

Отделение Ba²⁺, Sr²⁺ и Ca²⁺ основано на различной растворимости хроматов и сульфатов этих катионов.

Выполнение анализа.

1. Открытие и отделение катионов бария.

К 1,5 мл смеси добавить избыток раствора бихромата калия при рН 4–5 (регулируется с помощью ацетата натрия). Образование жёлтого осадка хромата бария укажет на наличие катионов бария в растворе. Отфильтровать осадок и проверить фильтрат на полноту осаждения ионов бария. После полного удаления Ва²⁺ фильтрат анализируют на Sr²⁺, Ca²⁺.

2. Осаждение Sr²⁺ и Ca²⁺ в виде карбонатов.

К полученному фильтрату добавить насыщенный раствор Na₂CO₃ до щелочной реакции. Осадок карбоната отфильтровать, промыть водой и растворить, обрабатывая осадок на фильтре раствором уксусной кислоты.

3. Открытие и удаление Sr²⁺.

В части уксуснокислого раствора определить содержание Sr²⁺ реакцией с гипсовой водой при нагревании на водяной бане. Для удаления Sr²⁺ к оставшемуся уксуснокислому раствору добавить (NH₄)₂SO₄ ионы стронция в виде сульфата осаждаются, ионы кальция остаются в растворе в виде комплексной соли. Отфильтровать.

5. Открытие Са²+.

Фильтрат разделить на две части: к одной добавить оксалат аммония, ко второй – ацетон или спирт. Выпадение осадков укажет на присутствие катионов Са²⁺.

6. Сделать вывод о катионном составе исходной смеси и занести результаты в лабораторный журнал.

Вопросы по I-III группам катионов

1. Почему для катионов I группы нет группового реагента?

2. Обоснуйте выбор условий для проведения качественной реакции на катион натрия.

3. Опишите ход анализа раствора, содержащего соли аммония и калия.

4. Почему для осаждения катионов II группы оптимальным считается 1,5-кратный избыток группового реагента?

5. Каким образом можно разделить катионы II группы?

6. Как можно различить хроматы, йодиды и карбонаты катионов II группы?

7. Каким образом можно повысить или понизить растворимость сульфата кальция?

8. Как перевести сульфаты III группы катионов в раствор?

9. Почему при добавлении бихромата калия к растворам солей катионов III группы последние выпадают в виде хроматов, а не бихроматов?

10. Каким образом из смеси катионов III группы можно выделить катионы бария?