1. Реакции катионов первой аналитической группы

1. Р е а к ц и и к а т и о н а NH₄⁺

1) Щелочи разлагают соли аммония с выделением газообразного аммиака:

NH₄Cl + NaOH  NH₃ + NaCl + H₂O

Для проведения эксперимента на часовое стекло (или в пробирку) поместите 2-3 капли раствора соли аммония и 3-4 капли раствора щелочи и слегка нагрейте. Обратите внимание на запах выделяющегося газа. Для обнаружения аммиака подержите над часовым стеклом влажную лакмусовую бумагу так, чтобы она не касалась жидкости и стекла.

2) Реактив Несслера (смесь комплексной соли K₂HgI₄ и КОН) образует с катионом аммония красно-бурый осадок:

NH₄⁺ + 2HgI₄^2- + 4OH^-  OHg₂NH₂I + 7I^- + 3H₂O

К капле раствора соли аммония добавьте 1-2 капли реактива Несслера, при этом выпадет осадок. Реакция очень чувствительная. Следует иметь в виду, что получаемый осадок растворим в солях аммония, поэтому реактив Несслера нужно брать в избытке. Кроме того, обнаружению катиона аммония мешают катионы Fe³⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺ и т.д.

2. Реакции катионов второй аналитической группы

2.1. Д е й с т в и е г р у п п о в о г о р е а г е н т а

Групповым реагентом 3-й аналитической группы катионов является разбавленная серная кислота, которая образует с ионами Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ осадки, нерастворимые в кислотах. Поскольку произведение растворимости сульфата кальция равно 9,110^-6, то осаждение ионов Са²⁺ разбавленной серной кислотой происходит не полностью. Чтобы не потерять катион Са²⁺ при анализе, необходимо проводить проверочные реакции на катион Са²⁺ после осаждения катионов третьей группы групповым реагентом или вести осаждение катионов этой группы смесью серной кислоты и этанола.

2.2. Р е а к ц и и к а т и о н а Ва²⁺

Бихромат калия дает с катионом бария желтый осадок хромата бария:

Cr₂O₇^2- + H₂O  2CrO₄^2- + 2H⁺

CrO₄^2- + Ba²⁺  BaCrO₄

В осадок выпадает хромат бария, т.к. в растворе протекает взаимодействие ионов Cr₂O₇^2- с водой. Концентрация образующихся при этом хромат-ионов вполне достаточна для осаждения иона Ва²⁺ в виде BaCrO₄. Следует иметь в виду, что при взаимодействии бихромата с водой образуются ионы водорода, придающие раствору кислую реакцию. Для более полного протекания реакции их надо связывать ацетатом натрия:

CH₃COONa + H⁺  CH₃COOH + Na⁺

В образовавшейся уксусной кислоте хромат бария нерастворяется.

Для проведения эксперимента возьмите в пробирку 3 капли раствора соли бария, добавьте 3 капли раствора бихромата калия и 5 капель раствора ацетата натрия, нагрейте на водяной бане. Опишите свои наблюдения.

Проведите аналогичные опыты с солью кальция. Опишите наблюдения.

2.3. Р е а к ц и и к а т и о н а Са²⁺

1) Оксалат аммония и другие растворимые соли щавелевой кислоты образует с катионом кальция белый кристаллический осадок :

Ca²⁺ + C₂O₄^2-  CaC₂O₄

В пробирку налейте 3 капли раствора соли кальция и добавьте каплю раствора уксусной кислоты, затем прилейте 3 капли раствора оксалата аммония и 1-2 капли раствора аммиака. Выпадает белый кристаллический осадок.

Проведите аналогичный эксперимент с солями бария. Что вы наблюдаете? Проверьте растворимость оксалатов кальция и бария в растворах уксусной, соляной и азотной кислот. Опишите ваши наблюдения.

2) Микрокристаллоскопическая реакция. Для ее проведения одну каплю раствора соли кальция поместите на предметное стекло, добавьте каплю 2 н раствора серной кислоты и осторожно нагрейте над плитой до появления белой каймы. По краям капли образуются игольчатые кристаллы CaSO₄2H₂O в виде пучков или звездочек.

При наличии в растворе катионов Ва²⁺ поступают следующим образом: в пробирку вносят 3-4 капли исследуемого раствора, добавляют 4 капли 2 н раствора серной кислоты, нагревают 5-6 минут на водяной бане, при этом ионы Ва²⁺ переходят в осадок, а ионы Са²⁺ остаются в растворе. Осадок отделяют центрифугированием. Каплю центрифугата помещают на предметное стекло и упаривают до появления белой каймы, а затем рассматривают полученные кристаллы под микроскопом.