Методы разложения и удаления солей аммония

Ионы NH₄⁺мешают открытию ионовNa⁺иK⁺, поэтому при проведении анализа поступают следующим образом:

─ сначала открывают ионы NH₄⁺;

─ затем полностьюудаляют ионыNH₄⁺(если обнаружены);

─ после полного удаления ионов NH₄⁺открываютNa⁺иK⁺.

Существуют следующиеспособы удаления катионов NH₄⁺:

1. анализируемый раствор, содержащий катионы аммония, подкисляют концентрированной азотной или соляной кислотой, досуха упаривают в фарфоровой чашке, а затем прокаливают сухой остаток до полного удаления NH₄⁺. Полноту удаления контролируют качественной реакцией с реактивом Несслера;

2. к анализируемому раствору добавляют раствор щёлочи с последующим нагреванием до полного удаления NH₄⁺. Полноту удаления контролируют по влажной индикаторной бумаге.

Систематический ход анализа катионов I группы

При изучении реакций катионов I аналитической группы можно сделать следующие выводы:

а) присутствие ионаNH₄⁺мешает открытию иона К⁺всеми реактивами и открытию ионаNa⁺реактивомKH₂SbO₄;

б)обнаружению ионовNH₄⁺иMg²⁺другие катионы I группы не мешают;

в)ион К⁺может быть обнаружен в присутствии ионовNa⁺иMg²⁺;

г)ионыNH₄⁺можно удалить из раствора выпариванием и последующим прокаливанием;

д)ионыMg²⁺можно удалить из раствора осаждением в видеMg(OH)₂.

Исходя из этого, систематический ход анализадолжен включать следующие операции, которые выполняются в строго определённой последовательности:

1. обнаружение иона NH₄⁺;

2. удаление иона NH₄⁺(если обнаружен);

3. обнаружение иона К⁺;

4. обнаружение иона Mg ²⁺;

5. осаждение иона Mg ²⁺(если обнаружен);

6. обнаружение иона Na⁺.

Схема отделения и разделения ионов внутри I аналитической группы при проведении систематического анализа представлена на рис. 2.

Раствор:NH4+Na+К+Mg 2+

Упаривание раствора и прокаливание сухого остатка

Газовая фаза:NH3			Раствор:Na+К+Mg 2+
			+КОН

Раствор: Na+К+

Осадок: Mg(OH)2↓

Рис. 2. Схема разделения катионов I группы

«Качественные реакции на катионы II аналитической группы».

Общая характеристика

Во IIаналитическую группу входят катионыCa²⁺,Ba²⁺,Sr²⁺.

Катионы IIаналитической группы осаждаются из водных растворов в виде малорастворимых карбонатов.Групповым реагентомявляетсякарбонат аммония (NH₄)₂CO₃вприсутствии NH₄OH и NH₄Cl (pH≈9,2).При этом значении рН достигается практически полное осаждение карбонатовIIгруппы, а ионыIгруппы остаются в растворе.

Все карбонаты хорошо растворимы в кислотах, в том числе и слабой уксусной кислоте, с выделением газообразного диоксида углерода, поэтому их осаждение нельзя проводить в кислой среде. Соли Ca²⁺ иBa²⁺ бесцветны. Окраска некоторых солей обусловлена окраской анионов. Растворы гидроксидовCa²⁺ иBa²⁺– сильные основания.

Опыт 5. Характерные реакции на ион Ca²⁺

Описание 1. Реакция с оксалатом аммония.

К 2-3 каплям раствора, содержащего ионы Ca²⁺, добавляют 2-3 капли раствора реагента. В результате реакции образуется белый кристаллический осадок оксалата кальцияCaC₂O₄:

Ca²⁺ + C₂O₄^2– → CaC₂O₄↓.

Реакцию проводят в слабокислой среде (рН ≈6–6,5) в присутствии уксусной кислоты, в которой CaC₂O₄не растворяется.

Мешают ионы Mg²⁺,Ba²⁺,Sr²⁺, дающие аналогичные осадки.

Описание 2. Реакция с гексацианоферратом (II) калия.

На часовом стекле перемешивают каплю раствора с 2-3 каплями раствора реагента, затем добавляют 1-2 капли раствора хлорида аммония, каплю этанола и снова перемешивают. В результате образуется белый кристаллический осадок гексацианоферрата (II) аммония и кальция (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆]:

2NH₄⁺ + Ca²⁺ + [Fe(CN)₆]^4– → (NH₄)₂Ca[Fe(CN)₆]↓.

Осадок не растворим в уксусной кислоте.

Описание 3. Окрашивание пламени.

Соли кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет.

Опыт 6. Характерные реакции на ион Ba²⁺

Описание 1. Реакция с сульфат-ионами.

К 1-2 капля раствора, содержащего катионы Ba²⁺, добавляют 1-2 капли 2М раствора серной кислоты или сульфата щелочного металла. Образуется с сульфат-ионами белый кристаллический осадок сульфата барияBaSO₄:

Ba²⁺ + SO₄^2– → BaSO₄↓.

Осадок не растворим в щелочах и кислотах. Мешают ионы Ca²⁺.

Описание 2. Реакция с дихромат-ионами.

К 1-2 каплям раствора, содержащего катионы Ba²⁺, добавляют 3-4 капли раствора ацетата натрия и 1-2 капли раствора дихромата калия. Пробирку нагревают в водяной бане. Образуется с дихромат-ионами в среде ацетатного буфера жёлтый осадок хромата барияBaCrO₄:

2Ba²⁺ + Cr₂O₇^2– + 2CH₃COO^– + H₂O → 2BaCrO₄↓ + 2CH₃COOH.

Образование хромата бария BaCrO₄, а не дихроматаBaCr₂O₇в этой реакции объясняется тем, что хромат бария менее растворим в воде, чем дихромат.

Описание 3. Окрашивание пламени.

Летучие соли бария окрашивают пламя в жёлто-зеленыйцвет.

Оптимальные условия осаждения катионов II группы

Осаждение катионов II группы групповым реагентом (NH₄)₂CO₃надо проводить:

1. в присутствии NH₄OН иNH₄Cl(аммиачного буфера);

2. при значении рН = 9,0–9,2;

3. из горячего раствора (t⁰= 50–70⁰С).

Эти условия осаждения являются оптимальными и создаются с целью полного отделения катионов II группы от катионов I группы.

Присутствие NH₄OН необходимо для:

а)нейтрализации кислоты, которая может находиться в пробе;

б)подавления гидролиза группового реагента (NH₄)₂CO₃;

в)создания буферного раствора с рН = 9,0–9,2;

г)переводаNH₄НCO₃в (NH₄)₂CO₃(гидрокарбонат аммония содержится в карбонате аммония как примесь), иначе образуются растворимые соли Ме(НCO₃)₂.

Присутствие NH₄Cl необходимо для:

а)создания буферного раствора с рН = 9,0–9,2;

б) удержания ионовMg²⁺в растворе.Когда к анализируемому раствору добавляют NH₄OН, то создается такое значение рН, при котором ионы Mg²⁺ осаждаются. После введения NH₄Cl образуется аммиачный буфер с меньшим, чем у слабого основания, значением рН. В результате полученный осадок Mg(OH)₂ растворяется и ионы Mg²⁺ остаются в растворе вместе с другими катионами I группы.

Роль значения рН:

а) при рН < 9,0 катионы II группы осаждаются неполно,поскольку растворимость солей слабых кислот увеличивается при понижении рН раствора;

б)при рН > 9,2 ионыMg²⁺осаждаются в виде основной соли (MgOH)₂CO₃или гидроксидаMg(OH)₂и остаются в осадке вместе с катионами II группы.

Таким образом, необходимо проводить осаждение в узком интервале значений рН, поддерживая кислотность среды с помощью аммиачного буферного раствора.

Нагревание необходимо для:

─ перевода аморфного осадка в кристаллический;

─ смещения влево равновесия побочной реакции с участием группового реагента, в результате которой образуется карбаминат аммония:

(NH₄)₂CO₃  NH₂COONH₄ + H₂O.