Контрольная задача № 3.

Анализ смеси катионов третьей аналитической группы: Са²⁺,Sr²⁺,Ва²⁺.

Групповой реагент H₂SO₄.

Пусть для анализа взят раствор, содержащий смесь растворимых солей катионов третьей группы. Требуется разделить эти катионы и открыть каждый из них.

Схема анализа состоит в следующем. Вначале открывают и отделяют катионы Ва²⁺ в виде хромата бария BaCrO₄ в присутствии ацетат – ионов. Катионы кальция и стронция в этих условиях осадки хроматов не образуют.

В отдельных пробах раствора, оставшегося после отделения Ва²⁺, открывают катионы Sr²⁺ (реакцией с гипсовой водой – насыщенным водным раствором сульфата кальция) и Са²⁺ (реакциями с гексацианоферратом (II) калия и с оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄.

При необходимости разделяют также катионы Са²⁺ и Sr²⁺, прибавляя к раствору, содержащему эти катионы, раствор сульфата аммония. В осадок выпадает сульфат стронция SrSO₄, а катионы Са²⁺ остаются в растворе, связываясь в растворимый комплекс [Са(SO₄)₂]^2-. Осадок сульфата стронция отделяют от раствора центрифугированием и открывают в нем (после перевода сульфата в карбонат стронция кипячением с содой с последующим растворением осадка в уксусной кислоте) катионы стронция, а в растворе – катионы кальция.

Открытие и удаление катионов бария Ва²⁺. К 5-7 каплям анализируемого раствора прибавляют 5 капель 1,5 н. раствора дихромата калия К₂Сr₂O₇ и 5 капель раствора 1 н. ацетата натрия CH₃CООNa. В присутствии катионов бария выпадает желтый кристаллический осадок хромата бария ВаСrO₄.

Если таким путем доказано наличие в растворе Ва²⁺, то их удаляют из всего раствора, прибавляя ацетат натрия и избыток дихромата калия до полного осаждения хромата бария (до тех пор, пока при прибавлении очередной капли раствора дихромата калия не будет наблюдаться образование мути ВаCrO₄). Удаление Ва²⁺ проводят для того, чтобы устранить их мешающее действие при последующем открытии катионов кальция и стронция.

Удаление дихромат – ионов. После осаждения хромата бария смесь центрифугируют и отделяют раствор от осадка. В растворе могут содержаться катионы Са²⁺ и Sr²⁺. В нем же присутствуют и дихромат – ионы, введенные на предыдущей стадии анализа.

Для отделения катионов кальция и стронция от дихромат – ионов к раствору прибавляют раствор карбоната натрия до перехода окраски из желто-оранже-вой в желтую. При этом выпадает осадок карбоната кальция и стронция, который отделяют от раствора центрифугированием. Осадок карбонатов промывают дистиллированной водой и обрабатывают водным 2М раствором уксусной кислоты до его полного растворения.

Открытие катионов стронция Sr²⁺. Катионы стронция открывают в отдельной порции раствора реакцией с гипсовой водой при нагревании. Для этого к небольшому объему раствора прибавляют несколько капель гипсовой воды, нагревают на водяной бане и оставляют на несколько минут. Появление белого осадка сульфата стронция (помутнение раствора) указывает на присутствие катионов стронция в растворе.

Открытие катионов кальция Са²⁺. Если катионы стронция присутствуют в растворе, то катионы кальция открывают реакцией с гексацианоферратом (II) в присутствии хлорида аммония – образуется белый осадок гексацианофер-рата (II) аммония и кальция (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆]. Катионы стронция не мешают открытию катионов кальция с помощью этой реакции. Если же катионы Sr²⁺ отсутствуют в растворе, то катионы Са²⁺ открывают также и реакцией с оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄ – образуется белый осадок оксалата кальция, нерастворимый в уксусной кислоте.

Катионы стронция и бария мешают открытию катионов кальция этой реакцией, поскольку также образуют белые осадки оксалатов стронция и бария (первый из них частично растворим в уксусной кислоте, второй – растворяется в ней при нагревании).