1.1. До начала систематического анализа выполняют некоторые предварительные испытания. Предварительные наблюдения и испытания:

• обращают внимание на окраску раствора и делают предварительные выводы о возможном присутствии или отсутствии окрашенных ионов;

• определяют pH раствора с помощью универсального индикатора и делают соответствующие выводы.

Дробный анализ катионов.

Обнаружение NH₄⁺ с реактивом Несслера. Реакцию проводят в «газовой камере».

Обнаружение K⁺ - используют микрокристаллоскопическую реакцию с Na₂PbCu(NO₂)₆. Мешающие ионы предварительно осаждают в виде карбонатов, а ион аммония удаляют.

К 1-2 каплям анализируемого раствора добавляют насыщенный раствор Na₂CO₃ до щелочной реакции (красная окраска фенолфталеина). Осадок отделяют центрифугированием. Центрифугат подкисляют раствором CH₃COOH с C(CH₃COOH) = 2моль/дм³ до рН 4-6 и обнаруживают K⁺. Если в растворе обнаружен NH₄⁺ , то его предварительно удаляют.

Обнаружение Na⁺. Используют микрокристаллоскопическую реакцию с цинк-уранил ацетатом. Мешающие ионы удаляют в виде карбонатов как указано в предыдущем пункте.

Обнаружение Ca²⁺. Используют микрокристаллоскопическую реакцию образования гипса CaSO₄∙2H₂O. Мешающие открытию катионы Ba²⁺ и Pb²⁺ удаляются, для этого к 2-3 каплям исследуемого раствора добавляют каплю H₂SO₄ (1:4). Отделяют осадок центрифугированием. Каплю центрифугата помещают на предметное стекло, выпаривают до появления белой каёмки и рассматривают под микроскопом. В присутствии ионов кальция образуются игольчатые кристаллы гипса.

Обнаружение Fe²⁺ и Fe³⁺ соответственно с реактивом K₃[Fe(CN)₆] и K₄[Fe(CN)₆].

Обнаружение Co²⁺ – проводят с помощью NH₄SCN и изоамилового спирта.

Обнаружение Mn²⁺ – используют реакцию окисления ионов Mn²⁺ до MnO₄^-. В присутствии ионов Fe³⁺ целесообразно проводить реакцию окисления с добавлением 1-2 капель H₃PO₄ для связывания железа в бесцветный комплекс.

Обнаружение Ni²⁺ – используют реакцию с диметилглиоксимом. Открытию ионов Ni²⁺ мешают ионы Fe³⁺ и Cu²⁺. Чтобы устранить их мешающее действие Ni²⁺ открывают диметилглиоксимом капельным методом на фильтровальной бумаге.

Обнаружение Mg²⁺ К 10 каплям анализируемого раствора добавляют немного порошка металлического цинка, взбалтывают, нагревают, добавляют 5 капель насыщенного раствора (NH₄)₂SO₄ (для удаления сульфатов 3 группы и Pb²⁺), снова нагревают и центрифугируют. Осадок отбрасывают. К центрифугату добавляют по 5 капель насыщенных растворов (NH₄)₂CO₃ и (NH₄)₂C₂O₄, концентрированного NH₃∙H₂O до щелочной среды, 3-5 капель H₂O₂ (3% - ного), перемешивают и нагревают 1 минуту на кипящей водяной бане. Осадок отделяют центрифугированием и отбрасывают. В центрифугате остаются ионы 1 группы, Mg²⁺, CrO₄^2- и аммиачные комплексы Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, которые не мешают обнаружению Mg²⁺. К раствору добавляют по 5 капель растворов NH₄Cl, Na₂HPO₄ и NH₃∙H₂O до pH 8-9. Образуется белый кристаллический осадок MgNH₄PO₄·H₂O.

Обнаружение Cr³⁺

а) к 3-4 каплям анализируемого раствора прибавляют 3-4 капли 30%-ной CH₃COOH, 3-4 капли CH₃COONa и избыток (12 капель) 5%-ой ЭДТА (этилендиаминтетрауксусной кислоты). Содержимое пробирки нагревают на водяной бане. В присутствии Cr³⁺ появляется фиолетовая окраска.

б) к 5-6 каплям исследуемого раствора прибавляют 3-4 капли 3%-го раствора H₂O₂ и 8-10 капель раствора NaOH с C(NaOH) = 2моль/дм³. Смесь нагревают несколько минут на водяной бане, охлаждают до комнатной температуры, прибавляют еще 5 капель H₂O₂ и 0,5 мл органического экстрагента (изоамилового спирта). Тщательно перемешивают содержимое пробирки и медленно прибавляют 5-7 капель H₂SO₄ (1моль/л). Синяя окраска органического слоя указывает на присутствие в нем надхромовой кислоты.

Обнаружение Al³⁺ ализарином.

Открытию мешают катионы Cr³⁺, Fe³⁺, Zn²⁺ , Sn²⁺, поэтому реакцию ионов алюминия с ализарином проводят капельным методом на фильтровальной бумаге.

Обнаружение олова Sn²⁺

Присутствие олова Sn²⁺ доказывают реакциями с солью висмута Bi³⁺ в щелочной среде или с солью ртути Hg ²⁺ .

Обнаружение ионов ртути (Hg₂²⁺, Hg²⁺) восстановлением металлической медью.

При этом нельзя указать какой из ионов ртути участвовал в реакции восстановления.

Систематический ход анализа представлен схемой последовательного отделения групп катионов друг от друга при помощи групповых реагентов. Анализ катионов внутри отделенных групп студент должен расписать самостоятельно.