Лабораторная работа № 3

Аналитические реакции катионов III аналитической группы по кислотно-основной классификации: Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺.

Групповой реагент - h2so4.

Качественные реакции катионов Са²⁺

1. Реакция с сульфат – ионами.

Са²⁺ + SO₄^2- + 2 H₂O → CaSO₄ * 2 H₂O ↓ /белый/

Методика. 1). Каплю раствора хлорида кальция СаСl₂ наносят на предметное стекло, прибавляют каплю раствора серной кислоты Н₂SO₄ и слегка упаривают смесь. Под микроскопом наблюдают образовавшиеся игольчатые кристаллы гипса СаSO₄*2H₂O в виде красивых сросшихся пучков или звездочек.

2). В пробирку вносят 3-5 капель 0,5 н. раствора соли кальция и прибавляют по каплям раствор Н₂SO₄ до образования осадка.

Испытание на растворимость. Осадок нерастворим в кислотах и щелочах, но растворяется: а) в насыщенном водном растворе сульфата аммония с образованием комплекса (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂], что позволяет отделить Ca²⁺ от Sr²⁺ и Ва²⁺;

CaSO₄+ (NH₄)₂SO₄→ (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]

б) в растворе соды Na₂CO₃ белый осадок сульфата кальция переходит в белый осадок карбоната кальция, который в дальнейшем растворяется в кислотах. Написать уравнение реакции.

2. Реакция с оксалатом аммония (фармакопейная).

Са²⁺ + С₂О₄^2- → СаС₂О₄ ↓ (белый кристаллический)

Методика. В пробирку вносят 3 капли раствора соли кальция, прибавляют каплю раствора уксусной кислоты и 3 капли раствора оксалата аммония. Выпадает белый кристаллический осадок оксалата кальция.

Испытание на растворимость. Осадок нерастворим в растворе аммиака, но растворяется в разбавленных минеральных кислотах с образованием щавелевой кислоты. Написать уравнение реакций.

3. Реакция с углекислым натрием (Na₂CO₃).

Са²⁺ + Na₂CO₃ = CaCO₃ ↓ (белый) + 2Na⁺

Методика. К 5-6 каплям раствора соли кальция прилить 5-6 капель реактива. Смесь слегка нагреть. Выпадает белый осадок СаСО₃, который легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах (испытать!).

4. Реакция с гексацианоферратом (II) калия.

Ca²⁺+ 2 NH₄⁺+ [Fe (CN)₆]^4-= (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆]↓

Методика. К 3-5 каплям насыщенного раствора соли кальция прибавить по 3-5 капель растворов NH₄Cl и NH₄OH. Нагревают раствор до кипения и прибавляют 5-6 капель 1 н. свежеприготовленного раствора К₄[Fe(CN)₆]. Выпадает белый кристаллический осадок смешанного гексацианоферрата (II) аммония и кальция, который не растворяется в уксусной кислоте (испытать!).

5.Реакция с гидрофосфатом натрия (Na₂HPO₄).

Са²⁺ + НРО₄^2- = СаНРО₄ ↓ (белый).

Методика. К 3-5 каплям Са²⁺ прибавить по каплям до образования осадка 0,5 н. раствор реактива, нагреть. Выпадает белый осадок. Испытать осадок на действие кислот (уксусной и соляной).

6. Реакция с родизонатом натрия.

Na₂C₆O₆ + 2 Ca²⁺ + 2 OH^- → Ca₂С₆O₆(OH)₂ + 2 Na⁺.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора соли Са²⁺, 3-4 капли раствора NaOH и 2 капли свежеприготовленного 0,2%-го раствора родизоната натрия. Выпадает фиолетовый осадок.

7. Окрашивание пламени (фармакопейный тест).

Соли и другие соединения кальция окрашивают бесцветное пламя горелки в кирпично-красный цвет.

Методика. На кончике нихромовой проволоки, смоченной раствором НСl, вносят в пламя горелки несколько кристалликов соли кальция или каплю раствора Са²⁺.

Качественные реакции катионов Sr²⁺

1. Реакция с серной кислотой и растворимыми сульфатами.

Sr²⁺ + SO₄^2- = SrSO₄ ↓ (белый кристаллический)

Методика. а) Реакция с «гипсовой водой». В пробирку вносят 4 капли раствора хлорида стронция SrCl₂, прибавляют 5-6 капель «гипсовой воды», нагревают на водяной бане и оставляют на 15 мин. Постепенно выделяется белый осадок SrSO₄.

б). Реакция с серной кислотой. В пробирку вносят 1-2 капли раствора SrCl₂, прибавляют 2-3 капли раствора Н₂SO₄.

Выпадает белый кристаллический осадок SrSO₄.

Осадок SrSO₄ нерастворим в щелочах, в растворе сульфата аммония (в отли-чие от сульфата кальция).

Мешают катионы Ва²⁺.

2. Реакция с карбонат - ионами.

Sr²⁺ + CO₃^2- = SrCO₃ ↓ (белый кристаллический)

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель раствора Sr²⁺, прибавляют 3-5 капель раствора карбоната натрия и осторожно нагревают пробирку с раство-ром. Выпадает белый осадок SrCO₃, растворимый в кислотах (испытать!).

3. Реакция с оксалатом аммония.

Sr²⁺ + C₂O₄^2- = SrC₂O₄ ↓ (белый)

Методика. К 3 каплям раствора соли стронция добавить несколько капель оксалата аммония до образования белого осадка. Осадок частично растворя-ется в уксусной кислоте (испытать!).

4. Реакция с гидрофосфатом натрия (Na₂HРО₄).

Sr²⁺ + HPO₄^2- = SrHPO₄ ↓ (белый)

Методика. К 3-5 каплям раствора соли стронция добавить до выпадения осадка раствор Na₂HPO₄. Осадок растворяется в минеральных и уксусной кислотах (испытать!).

5. Реакция с родизонатом натрия.

Sr²⁺ + Na₂C₆O₆ = SrC₆O₆ + 2 Na⁺

Методика. На лист фильтровальной бумаги наносят каплю раствора Sr²⁺ и каплю свежеприготовленного 0,2%-го раствора родизоната натрия. Наблюдается образование красно-бурого пятна. На пятно наносят каплю раствора HCl. Окраска пятна исчезает (в присутствии катионов Ва²⁺ окраска не исчезает, а переходит в ярко - красную).

6. Окрашивание пламени газовой горелки.

Соли стронция при внесении в бесцветное пламя горелки окрашивают пламя в карминово-красный цвет.

Методика. Аналогична описанной выше для теста на катионы Na⁺, K ⁺, Ca²⁺ и др.

Качественные реакции катионов Ва²⁺

1. Реакция с серной кислотой и растворимыми сульфатами.

Ва²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄ ↓ (белый)

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель 0,5 н. раствора соли бария и прибавляют по каплям раствор H₂SO₄ до образования осадка. Выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария BaSO₄.

Осадок нерастворим в щелочах и кислотах (испытать!), за исключением концентрированной H₂SO₄, в которой он заметно растворяется с образованием гидросульфата бария:

BaSO₄ + H₂SO₄ → Ba(HSO₄)₂.

При нагревании с раствором карбонатов (Na₂CO₃) сульфат бария превращается в мало растворимый в Н₂О карбонат бария ВаСО₃, который растворяется в кислотах (испытать!).

Написать уравнения реакций.

Мешают проведению реакции Са²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺.

2. Реакции с углекислым натрием, гидрофосфатом натрия и оксалатом

аммония.

Методика. В три пробирки внести 5-6 капель раствора бария, в одну из них добавить 5 капель раствора Na₂CO₃ и слегка нагреть, в другую – 5 капель (NH₄)₂C₂O₄ и в третью 5-7 капель Na₂HPO₄. Выпадают белые осадки, растворимые в соляной, азотной и уксусной кислотах (ВаС₂О₄ с уксусной кислотой при нагревании).

Испытать на растворимость и отметить полноту растворения. Написать ионные и молекулярные уравнения реакций.

3. Реакция с родизонатом натрия.

Ва²⁺ + Na₂C₆O₆ = BaC₆O₆ + 2 Na⁺

Методика. Аналогична описанной для реакции катионов Sr²⁺ с родизонатом натрия.

4. Реакция с хроматом и дихроматом калия.

Ва²⁺ + СrO₄^2- = BaCrO₄ ↓ (желтый)

2 Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- + 2 CH₃COO^- + HOH = 2 BaCrO₄ + 2 CH₃COOH

Методика. В две пробирки внести по 5-6 капель раствора соли бария, в первую прилить равный объем 0,5 н. раствора К₂CrO₄, во вторую 5 капель раствора К₂Cr₂O₇ и 4-5 капель 1н. раствора ацетата натрия. Выпадает желтый кристаллический осадок BaCrO₄.

Осадок хромата бария растворяется в сильных кислотах (кроме H₂SO₄), но не растворяется в уксусной кислоте (испытать!). Написать уравнения реакций.

При реакции с дихромат – ионами в присутствии ацетат – ионов катионы бария осаждаются практически полностью (количественно), так как хромат бария менее растворим в воде, чем дихромат бария.

5. Окрашивание пламени горелки.

Соли и другие соединения бария окрашивают бесцветное пламя горелки в желто-зеленый цвет.

Методика. Аналогична описанной выше для теста на катионы Са²⁺, Sr²⁺ и др.