Аналитические реакции и реагенты, классификация катионов

В качественном анализе используются такие аналитические реакции, которые сопровождаются внешним визуальным эффектом (выпадение осадка, выделение газа, изменение цвета раствора) – такие реакции называются аналитическими. Они осуществляются с помощью аналитических реагентов. В зависимости от цели анализа реагенты делятся на групповые, общие и специфические.

Групповые реагенты служат для разделения ионов на аналитические группы. Они должны количественно осаждать все катионы данной группы и давать осадки, хорошо растворимые в кислотах. Общие реагенты используют для разделения катионов внутри группы. Они должны отвечать тем же требованиям, что и групповой реагент, но по отношению к более узкому кругу ионов. Специфические реагенты применяют для обнаружения отдельных ионов в их смеси. Эти реагенты взаимодействуют с 1-2 катионами, оставаясь индифферентными к остальным.

Качественный анализ подразделяется на дробный и систематический.

Дробный анализ – обнаружение ионов в их смеси с помощью специфических реагентов по специфическим реакциям. Систематический анализ заключается в предварительном разделении катионов сначала на аналитические группы, потом – внутри группы, после чего их качественно определяют. Анализ ведется в строго определенной последовательности.

В качественном анализе все катионы по сульфидной классификации на пять аналитических групп. В основе классификации лежит отношение катионов к групповому реагенту, т.е. образование осадков, обладающих определенными свойствами:

Группа	Катионы	Групповой реагент	Условия осаждения	Осаждаемая форма
I	K+, Na+, Mg2+, (Li+, Rb+, Cs+)	нет	нет	нет
II	Ca2+, Ba2+, Sr2+, Ra2+	(NH4)2CO3	pH=9	MeCO3
III	Fe2+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Al3+, Cr3+, (Be2+, Sc3+, Ti4+ и др.)	(NH4)2S	pH=9	Me2Sn и Me(OH)n
IV	Cu2+, Bi3+, Co2+, Hg2+, As3+, As5+, Sn2+, Sb3+, Sb5+, Sn4+	H2S	pH=0,5	Me2Sn
V	Ag+, Pb2+, [Hg2]2+	HCl	pH<1	MeCln

Первая аналитическая группа катионов

NH₄⁺, K⁺, Na⁺, Mg²⁺

К I аналитической группе относятся катионы, не имеющие общего реагента. Большинство образуемых ими солей хорошо растворяется в воде. Особенно важна для анализа растворимость в воде их сульфидов, гидроокисей, карбонатов и хлоридов, так как это отличает I группу катионов от всех остальных групп. Группового реагента, осаждающего все катионы I группы, нет. Так как ионы других групп мешают обнаружению K⁺, Mg²⁺, Na⁺, при систематическом ходе анализа эти катионы обнаруживают лишь после полного удаления из раствора всех других. В водных растворах все катионы I группы бесцветны. Все катионы I группы (кроме NH₄⁺) устойчивы к действию окислителей и восстановителей. Предварительно необходимо ознакомиться со всеми аналитическими реакциями и записать их в лабораторный журнал в виде таблицы:

Изучаемый ион

Реагент

Уравнения реакций

Внешний эффект

Условия