1.5 Общая характеристика аналитических групп катионов и анализ смеси катионов

В форме катионов существуют элементы различных групп периодической системы. Это обстоятельство обусловливает различие в аналитических свойствах катионов. Однако с помощью групповых реагентов из общей смеси катионов можно выделить отдельные группы катионов со сходными аналитическими свойствами – аналитические группы. Групповыми реактивами наиболее распространенной кислотно-основной классификации катионов, основанной на различной растворимости гидроксидов, хлоридов, сульфатов, являются растворы кислот и оснований. По кислотно-основной классификации катионы делят на шесть аналитических групп, представленных в табл.1

Таблица 1

Кислотно-основная классификация катионов

Группа	Катионы	Групповой реактив	Характеристика соединений
I	K^+, Na^+, NH4^+	—	Хлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в воде
II	Ag^+, Pb^2+, Hg2^2+	разб. HCl	Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах
III	Ba^2+, Sr^2+, Са^2+	разб. Н2SО4	Сульфаты нерастворимы в воде и кислотах
IV	Cr^3+, Al^3+, Zn^2+, Sn^2+, Sn^4+	NaOH (избыток)	Гидроксиды растворимы в избытке щелочи (амфотерны)
V	Fe^2+, Fe^3+, Mn^2+, Mg^2+, Bi^3+, Sb^3+, Sb^5+	NaOH (NH4ОН)	Гидроксиды нерастворимы в избытке щелочи и аммиаке
VI	Cu^2+, Со^2+,Ni^2+, Hg^2+, Сd^2+	NH4ОН (избыток)	Гидроксиды растворимы в избытке аммиака

Лабораторная работа №1. Катионы первой аналитической группы

(K⁺, Na⁺, NH₄⁺)

Цель работы: познакомить с характерными реакциями на катионы первой аналитической группы.

Первую аналитическую группу составляют катионы щелочных металлов (s-элементов) и аммония: K⁺, Na⁺, NH₄⁺ . Общим аналитическим признаком этой группы является отсутствие группового реагента. Ионы K⁺, Na⁺ имеют устойчивую конфигурацию внешнего энергетического уровня, окислительно-восстановительные реакции для них не характерны. NH₄⁺ – сложный ион, свойства которого сходны со свойствами К⁺, и только сильные окислители (хлорная вода и др.) могут окислить его до свободного азота.

Ионы K⁺, Na⁺, NH₄⁺ бесцветны, окраска их соединений определяется только окраской аниона: фиолетовый цвет КМnО₄ обусловлен цветом аниона MnO₄^-, желтый цвет Na₂CrO₄ – цветом аниона CrO₄^2-.

Ионы K⁺, Na⁺ гидролизу не подвергаются, в результате гидролиза по катиону NH₄⁺ происходит образование слабого основания и подкисление раствора. Соли аммония термически нестойки.

Катионы 1 группы не проявляют способности к комплексообразованию, могут входить во внешнюю сферу комплексных соединений. Характерными реакциями этих ионов являются реакции обмена.

Для катионов K⁺, Na⁺ характерны реакции окрашивания пламени.