Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
3 группа катионов.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
20.08.2019
Размер:
148.48 Кб
Скачать

о2.2.3. Третья аналитическая группа катионов: Ba2+, Sr2+, Ca2+.

В неё входят ионы щелочноземельных элементов IIА группы периодической системы.

Гидроксиды катионов III аналитической группы довольно сильные щелочи. Растворимость и сила гидро­ксидов повышается от Ca2+ Ba2+.

Общеаналитические реакции катионов группы серной кислоты.

Специфических реакций на катионы группы серной кислоты не имеется за исключением окрашивания пламени спиртовки катионами стронция в карминово-красный цвет и мало чувствительной реакции катионов кальция Ca2+ с K4[Fe(CN)6] в присутствии катионов аммония. Поэтому определение катионов данной группы производят при помощи общеаналитических реакций. Получающиеся в результате этих реакций мало или труднорастворимые осадки бария, стронция и кальция по внешнему виду отличить друг от друга невозможно; по своим химическим свойствам эти соединения сходны друг с другом. Многие из этих соединений очень сильно различаются своей растворимостью в воде, а некоторые из них – в органических растворителях.

Таким образом, на различных значениях произведения растворимости малорастворимых соединений бария, стронция и кальция, основано их отделение друг от друга и последующее определение данных катионов из растворов.

Со всеми минеральными кислотами (за исключением HNO3, НСl и HJ) катионы бария Ba2+, стронция Sr2+ и кальция Ca2+ образуют малорастворимые соединения; из концентрированных растворов они осаждаются также гидроксидами калия и натрия KOH, NaOH в виде осадков гидроксидов Ba(OH)2 , Sr(OH)2 , Ca(OH)2.

1. Действие разбавленной серной кислоты h2so4 и растворов её солей

Серная кислота и её соли образуют белые кристаллические осадки со всеми катионами данной группы:

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl ПР BaSO4 = 1,1 *10 –10

SrCl2 + H2SO4 = SrSO4 + 2HCl ПР SrSO4 = 2,8 *10 –7

CaCl2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HCl ПР CaSO4 = 6,1 *10 –5

Все осадки сульфатов бария, стронция и кальция нерастворимы ни в щелочах, ни в кислотах, но обладают различной растворимостью в воде. А именно: растворимость сульфата бария BaSO4 равна 0,0025 г/л, сульфата стронция SrSO4 – 0,097 г/л, сульфата кальция CaSO4 – 2,0г/л. При взаимодействии катионов третьей аналитической группы с сульфат-ионами, катионы бария Ba2+, стронция Sr2+ осаждаются из раствора полностью, а катионы кальция Ca2+ в значительной своей части (2,0 : 172,2 =0,0116 г/л), не выпадают в осадок CaSO4, а остаются в растворе.

В отличие от осадков BaSO4 и SrSO4 растворимость сульфата кальция CaSO4 повышается в присутствии сульфата аммония (NH4)2SO4.

CaSO4 + (NH4)2SO4  (NH4)2Ca(SO4)2

При этом образуется неустойчивая комплексная соль (NH4)2[Ca(SO4)2] – дисульфатокальциат (II) аммония.

Отсюда следует, что если осаждение смеси катионов Ba2+, Sr2+ , Ca2+ проводить надо не серной кислотой, а избытком сульфата аммония (NH4)2SO4, то количество не перешедших в осадок CaSO4 катионов кальция Ca2+ будет не 0,0116 г/л намного больше. Следует иметь в виду, что в присутствии спирта (C2H5OH) или ацетона растворимость CaSO4 резко понижается. Если осаждение кальция серной кислотой проводишь в водном растворе с добавлением к нему спирта или ацетона, то катионы кальция полностью перейдут в осадок CaSO4.

Указанные свойства различной растворимости в воде сульфатов бария, стронция и кальция и изменение растворимости CaSO4 в присутствии сульфата аммония (NH4)2SO4 и спирта используются при открытии катионов данной аналитической группы из их растворов.

Например:

а) Если к раствору солей бария, стронция, кальция, прилить насыщенного раствор CaSO4 (0,0116 г/л), то из него выпадает осадок BaSO4 и SrSO4 , так как растворимость сульфатов бария, стронция гораздо меньше 0,0116 г/л, а катионы кальция Ca2+ при этом осадка не образуют.

Если в анализируемом растворе катионы бария Ba2+ отсутствуют, то с насыщенным раствором CaSO4 будет выпадать осадок SrSO4 (очень медленно). Этим пользуются для открытия катионов стронция, после удаления катионов бария.

б) Если на раствор смеси катионов бария, стронция и кальция, подействовать раствором серной кислоты (2н) или сульфатом аммония (NH4)2SO4 и полученный осадок BaSO4 , SrSO4 , CaSO4 отцентрифугировать, а к центрифугату прибавить спирт (50-60%) или ацетон, то из раствора будет выпадать осадок CaSO4 , так как растворимость сульфата кальция в спирте резко уменьшается. При действии на этот центрифугат оксалатом аммония (NH4)2C2О4 будет выпадать белый кристаллический осадок CaC2О4, т.к. растворимость CaC2О4 значительно меньше растворимости CaSO4. В практике качественного анализа этой реакцией пользуются для открытия катионов кальция Ca2+ из смеси не только третьей, но и всех остальных аналитических групп.

С повышением температуры растворимость сульфатов третьей группы катионов в воде почти не изменяется, но при t = 60-70 0 C с течением времени (20-30мин.) осаждение сульфатов III гр. катионов будет полным, а кристаллы осадков будут более крупных размеров, значит лучше их будет отделить от раствора.

Следует отметить, что сульфат-ионы образуют осадки только с катионами Ba2+, Sr2+ ,Ca2+ и Pb2+ , а с катионами других аналитических групп осадков не образуют. Поэтому разбавленная H2SO4 является типичным групповым реактивом на катионы свинца, которые логично отнести к данной группе.