Реакции обнаружения катионов второй аналитической группы

Ко 2-й группе относятся ионы Са2+, Sr+ и Ва2+. Образующие их металлы расположены во 2-й группе периодической системы, называются щелочноземельными и характеризуются высокой химической активностью.

Ионы Са2+, Sr+ и Ва2~ (в отличие от катионов 1-й группы) образуют малорастворимые в воде карбонаты. Поэтому их осаждают действием карбоната аммония (NH4)2C03, который и является групповым реагентом.

Из солей Са2+, Sr2’ и Ва2" нерастворимы, кроме того, сульфаты, фосфаты и оксалаты.

От катионов 3—5-й групп Са2+, Sr2+ и Ва2" отличаются хорошей растворимостью сульфидов в воде.

Групповой реагент — (NH^CC^ гидролизуется по реакции или

Гидролиз препятствует полному осаждению катионов 2-й группы, так как кислые соли Са(НС03)2, Sr(HC03)7 и Ва(НС03)2 растворимы в воде. Для подавления гидролиза карбоната аммония к раствору прибавляют NH4OH. Нагревание раствора до 50—70°С предотвращает частичное разложение карбоната аммония до карбамината аммония (NH2COONH4), не осаждающего катионы 2-й группы. Кроме того, нагревание способствует превращению аморфного осадка в кристаллический, легче отделяемый центрифугированием.

При действии карбоната аммония помимо катионов 2-й группы частично осаждается ион Mg2+ в виде основной соли:

При добавлении хлорида аммония этот осадок растворяется.

Итак, катионы 2-й группы осаждают карбонатом аммония (МН4)2С03 в присутствии NH4OH и ЫН4С1 при нагревании раствора до 50—70°С.

Барий

А) Реакция с бихроматом (дихроматом) калия

Бихромат калия К2Сг207 выделяет из растворов солей бария желтый осадок хромата бария ВаСг()4, так как последний менее растворим, чем бихромат бария:

Для полного осаждения бария к раствору помимо бихромата калия для нейтрализации выделяющейся кислоты добавляют избыток ацетата натрия, с которым продукты реакции образуют ацетатную буферную смесь, обеспечивающую оптимальное значение pH раствора (pH 5). Эта реакция служит как для открытия, так и для отделения катиона бария от кальция и стронция. Предельное разбавление для нее 1:12 500.

Описание опыта. К 2—3 каплям раствора соли бария приливают 1—2 капли раствора ацетата натрия и 2—3 капли раствора бихромата калия. Следует испытать растворимость осадка в соляной и уксусной кислотах.

Б) Реакция с серной кислотой и растворимыми сульфатами

Серная кислота или растворимые сульфаты образуют с катионом бария белый мелкокристаллический осадок:

Описание опыта. К 2—3 каплям раствора соли бария прибавляют столько же серной кислоты или раствора сульфата натрия Na2S04 и убеждаются, что сульфат бария нерастворим в кислотах. Гипсовая вода (насыщенный раствор гипса CaS04 • 2Н20) даст с растворами солей бария белую муть, появляющуюся сразу же после начала реакции.

Стронций

А) Реакция с растворимыми сульфатами и гипсовой водой

Серная кислота и растворимые сульфаты дают с ионом стронция нерастворимый в кислотах белый осадок сульфата стронция:

При действии гипсовой воды образуется небольшая белая муть, появляющаяся не сразу (отличие от бария!) из-за образования пересыщенного раствора (убедитесь в этом на соответствующем опыте). В ходе анализа эта реакция служит для открытия стронция, но только после отделения бария.

Б) Обнаружение родизонатом натрия

Описание опыта. На фильтровальную бумагу помещают каплю нейтрального раствора соли стронция и действуют каплей водного раствора ро- дизоната натрия Na2C606. При этом на бумаге появляется красно-бурое пятно осадка SrC606. При смачивании пятна каплей разбавленной соляной кислоты осадок растворяется и пятно исчезает.

Катион бария с родизонатом образует такой же осадок родизоната бария, который, однако, легко отличить от родизоната стронция, так как при действии соляной кислоты он становится розово-красным.

Реакция очень удобна для дробного обнаружения стронция и бария в присутствии всех остальных катионов 1-й и 2-й аналитических групп. Катионы других групп должны отсутствовать.

Кальций

А) Реакция с растворимыми сульфатами

Ион S04 осаждает кальций только из достаточно концентрированных растворов его солей. Осадок растворяется в сульфате аммония с образованием комплексной соли (NH4)2| Ca(S04)2]. Растворы солей кальция в отличие от бария и стронция не образуют мути с гипсовой водой.

Б) Реакция с гексацианоферратом(П) калия

Гексацианоферрат(П) калия K4|Fe(CN)G] из растворов солей кальция в присутствии аммонийной буферной смеси выделяет белый кристаллический осадок, нерастворимый в уксусной кислоте:

Ион стронция не мешает обнаружению кальция, но барий образует аналогичный осадок и, следовательно, перед обнаружением кальция должен быть удален.

Описание опыта. К 1—2 каплям раствора соли кальция прибавляют по капле растворов NH4OH и NH4C1, нагревают и осаждают кальций действием 3—4 капель насыщенного раствора KJFe(CN)6].

В) Реакция с оксалатом аммония

Оксалат аммония (NH4)2C204 осаждает из растворов солей кальция белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция:

Описание опыта. К 1—2 каплям раствора соли кальция прибавляют столько же оксалата аммония. Нагревание способствует быстрому осаждению осадка, который растворим в минеральных кислотах, но нерастворим в уксусной кислоте. Этой реакцией обнаруживают кальций, но только после удаления бария и стронция, которые также образуют аналогичные осадки.

Результаты действия важнейших реагентов на катионы второй группы приведены в табл. 3.4. Как очевидно из таблицы, карбонаты, фосфаты, оксалаты и сульфаты катионов 2-й группы малорастворимы в воде. Растворимость сульфатов повышается в ряду Ва, Sr, Са. Из хроматов нерастворимы лишь ВаСгО^ и SrCr04. Хромат кальция растворим хорошо.

Таблица 3.4

Реакции катионов 2-й группы

Реагенты

Катионы

Ва2*

Sr2+

Са2+

(NH4)2CO, +

+ NHjOH + NH4CI

Белый осадок ВаС03

Белый осадок SrC03

Белый осадок СаС03

Na2HP04

Белый осадок ВаНР04

Белый осадок SrHP04

Белый осадок СаНР04

H2S04 и растворимые сульфаты

Белый осадок BaS04

Белый осадок SrS04

Белый осадок* CaS04

CaS04

Белый осадок BaS04 выпадает сразу

Белый осадок SrS04 выпадает не сразу

(NH4)C204

Белый осадок ВаС204

Белый осадок SrC204

Белый осадок СаС204

K2CrO,

Желтый осадок ВаСЮ4

Желтый осадок SrCr04

K2Cr,07 +

+ CH3COONa

Желтый осадок ВаСг04

K„[Fe(CN)6] +

+ NH4OH + NH4C1

**

Белый осадок Ca(NH4)2[Fe(CN)G]

Окрашивание

пламени

Желто-зеленое

Карминово-красное

Кирпично-красное

* Осадок выпадает только из концентрированных растворов.

** При большой концентрации Ва2* возможно образование осадка.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >