9. Лабораторні роботи з якісного аналізу Аналіз катіонів за кислотно-основною схемою

Виявляючи компоненти, застосовують або дробні реакції (із застосуванням селективних методів, заснованих на відповідних реактивах, техніці та маскуванні домішок), або так званий систематичний аналіз (у якому спочатку компоненти дією «групових реагентів» із низькою селективністю розділяють на групи, у яких вже легше виявляти їх окремих представників). У навчальній практиці використання різних групових реактивів уможливило різні класифікації. Найвідоміші для катіонів – сульфідна, кислотно-основна й аміачно-фосфатна.

Таблиця 5

Взаємодія катіонів із деякими реагентами

Іон	Реагент
	SO42-	Cl-	OH-	NH3.H2O
Na+	-	-	-	-
K+	-	-	-	-
NH4+	-	-	NH3	-
Mg2+	-	-	Mg(OH)2	Mg(OH)2
Ca2+	CaSO4	-	Ca(OH)2 *	-
Sr2+	SrSO4	-	Sr(OH)2 *	-
Вa2+	BaSO4	-	Ba(OH)2 *	-
Al3+	-	-	Al(OH)3  AlO2‑	Al(OH)3
Sn2+	-	-	Sn(OH)2  Sn(OH)42-	Sn(OH)2
Pb2+	PbSO4	PbCl2	Pb(OH)2  Pb(OH)42-	Pb(OH)2
Sb2+	-	SbOCl	Sb(OH)3  Sb(OH)4-	Sb(OH)3
Bi3+	-	BiOCl	Bi(OH)3	Bi(OH)3
Cr3+	-	-	Cr(OH)3  Cr(OH)4-	Cr(OH)3
Mn2+	-	-	Mn(OH)2	Mn(OH)2
Fe2+	-	-	Fe(OH)2	Fe(OH)2
Fe3+	-	-	Fe(OH)3	Fe(OH)3
Co2+	-	-	Co(OH)2 *	Co(NH3)62+
Ni2+	-	-	Ni(OH)2 **	Ni(NH3)62+
Cu2+	-	-	Cu(OH)2 **	Cu(NH3)42+
Ag+	Ag2SO4	AgCl	Ag2O	Ag(NH3)2+
Zn2+	-	-	Zn(OH)2  ZnO22-	Zn(NH3)62+
Cd2+	-	-	Cd(OH)2	Cd(NH3)42+
Hg2+	-	-	HgO	Hg(NH3)2+4
Hg2+2	Hg2SO4	Hg2Cl2	Hg2O  HgO + Hg	 HgNH2+Hg

* – осад випадає з концентрованого розчину,

** – утворюються також основні солі.

Ми розглянемо кислотно-основний метод, заснований на різній розчинності гідроксидів, хлоридів, сульфатів. У кислотно-основному методі аналізу катіони ділять на 6 груп. У табл. 4 наведено результати дії на катіони загальних реагентів, що є груповими у цій класифікації.

1-а група катioнів

Катіони 1-ї аналітичної групи Ag⁺, Pb²⁺та Hg₂²⁺(останній – згрупою ‑Hg : Hg‑, де атоми Hg пов'язані між собою), утворюють малорозчинні у воді хлориди, на чому грунтується їx відокремлення від решти катіонів. Значною є розчинність РbС1₂(s) у гарячій воді, на відміну від AgCl(s) та Hg₂Cl₂(s), що дозволяє відокремлювати РbС1₂.

Ці катіони i більшість їx сполук безбарвні. Проте у деяких випадках здатність іонів поляризувати та поляризуватися спричиняє забарвлення продуктів, наприклад, PbS(s), PbI₂(s), Hg₂I₂(s), AgBr(s), AgI(s). Катiони 1-ї групи утворюють комплекси, зокрема, з іонами OН^‑, i водяні розчини їx солей є кислими. В окисно-вiдновних перетвореннях Рb (II) переходить у Рb (0) та Pb (IV), Ag (I) у Ag (0), Hg (I) у Hg (0) та Hg (II). Диспропорціонуючи,

½	Hg22+ - 2e‑		2 Hg2+,	-30,7 [I = 0]
½	Hg22+ + 2e‑		2 Hg(l),	26,8 [I = 0]
Hg22+			Hg2+ + Hg(l),	(-30,7 + 26,8) /2  -2,0,

частина іону Hg₂²⁺ окиснюється, а інша відновлюється. Згідно ЗДМ, [Hg²⁺] / [Hg₂²⁺]  10^‑2,0. Якщо розчин зберігати у рівновазі з рідким меркурієм, Hg(l), то тільки близько 1 % меркурію (II) лишається невідновленим. Але досить ввести у розчин аніони, розчинність солей яких із меркурієм (II) значно менше, ніж з меркурієм (І), як внаслідок диспропорціонування випадає суміш осадів елементного меркурію i солі меркурію (II).