Порядок відкриття катіонів першої аналітичної групи у невідомому розчині

Після виконання аналітичних реакцій студент одержує пробірку з розчином, що містить один з катіонів першої аналітичної групи. Потрібно визначити, який саме. У пробірку з невідомим розчином нічого додавати не можна, а тільки чистою піпеткою відбирати невеликі порції цього розчину у чисту пробірку і там виконувати аналітичні реакції. Порядок виконання аналітичних реакцій з окремими порціями невідомого розчину визначається їх специфічністю. Відкриттю натрію заважають іони NH₄⁺ і Mg²⁺, а відкриттю К⁺ - іон NH₄⁺. З іншего боку, відкриттю NH₄⁺ Mg²⁺ та інші катіони першої групи не заважають. Тому спочатку треба відкрити NH₄⁺ та Mg²⁺, а якщо вони відсутні, шукати К⁺ та Na⁺.

3.1.1.2. Реакції катіонів другої аналітичної групи

Груповий реактив (NH₄)₂CO₃ – карбонат амонію - у слаболужному середовищі (рН 9), яке створюється амонійною буферною сумішшю (NH₄Cl + NH₄OH), осаджує катіони другої аналітичної групи (краще при нагріванні) у вигляді білих кристалічних осадів:

Ca²⁺ + CO₃^2–  CaCO₃ 

Ba²⁺ + CO₃^2–  BaCO₃ 

Виконання: в одну пробірку взяти 2 – 3 краплі розчину солі барію

(Ва(NO₃)₂ або BaCl₂), в іншу - 2 – 3 краплі солі кальцію (Са(NO₃)₂ або СaCl₂), додати у кожну 3 – 4 краплі NH₄Cl, і 2 – 3 краплі NH₄OH, нагріти і додати 3 – 4 краплі розчину (NH₄)₂CO₃. Спостерігати утворення однакових за зовнішнім виглядом білих осадів.

За допомогою цієї реакції можна відкрити катіони другої аналітичної групи у присутності катіонів першої аналітичної групи, а також відділити будь–який катіон другої групи від будь–якого катіона першої аналітичної групи (крім NH₄⁺).

Осад карбонатів розчиняється не тільки у сильних, а й у слабких кислотах, надлишок яких не заважає подальшому аналізу:

CaCO₃ + 2CH₃ COOH  Ca²⁺ + 2CH₃COO^– + H₂O + CO₂;

BaCO₃ + 2CH₃ COOH  Ba²⁺ + 2CH₃COO^– + H₂O + CO₂;

Катіони барію – Ва²⁺

1. Біхромат калію K₂Cr₂O₇ (діхромат калію) утворює з іонами Ва²⁺ жовтий кристалічний осад хромату:

2Ba²⁺ + CrO₇^2–+ H₂O  2BaCrO₄ + 2H⁺;

який розчиняється у сильних кислотах, але не розчиняється в оцтовій кислоті. Як видно з рівняння реакції, при перетворениі діхромату у хромат у розчині з‘являється сильна кислота (вільні іони Н⁺), яка спричиняє зворотню реацію – розчинення осаду. Для повного осадження Ba²⁺ потрібно змістити рівновагу вправо, зв‘язуючи іони Н⁺ ацетатом натрію у молекули оцтової кислоти, яка не заважає осадженню:

H⁺ + CH₃ COO^–  CH₃COOH

Виконання: у чисту пробірку взяти 2 – 3 краплі розчину солі барію

(Ва(NO₃)₂ або BaCl₂), і додати 3 – 4 краплі жовтого розчину K₂Cr₂O₇. Спостерігати утворення незначної кількості жовтого осаду. Додати 2 – 3 краплі розчину CH₃COONa і спостерігати різке збільшення кількості жовтого осаду.

Катіони кальцію та усі інші катіони першої та другої аналітичних груп не заважають цій реакції.

Катіони кальцію – Са²⁺

1. Оксалат амонію (NH₄)₂C₂O₄ осаджує кальцій у видгляді білого кристалічного осаду оксалату кальцію:

Ca²⁺ + C₂O₄^2– = CaC₂O₄,

який розчиняється у сильних кислотах і не розчиняється в оцтовій кислоті.

Виконання: у чисту пробірку взяти 1 – 2 краплі розчину солі кальцію

(Са(NO₃)₂ або СaCl₂), і додати 2 – 3 краплі розчину(NH₄)₂C₂O₄. Спостерігати утворення білого осаду.

Катіони барію утворюють з оксалатом амонію такий самий білий осад і заважають виконанню реакції на кальцій у невідомому розчині. Тому спочатку потрібно відкрити Ва²⁺ за допомогою K₂Cr₂O₇, і відокремити осад, а вже потім до розчину, в якому відсутні іони Ва²⁺, додавати (NH₄)₂C₂O₄ і відкривати Са²⁺.