1. Предварительные испытания (проводятся с отдельными порциями исследуемого раствора)

1.1. Реакция среды. Определяют рН раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги.

1.2. Обнаружение ионов NH₄⁺. Определение проводят, действуя на исследуемый раствор раствором щелочи NaOH или КОН при нагревании:

NH₄⁺ + OH^-  NH₃ + H₂O

Определение проводят в «газовой камере», состоящей из двух часовых стекол одинакового размера. На нижнее стекло помещают 1–2 капли анализируемого раствора, 1–2 капли 2 н. раствора NaOH и накрывают другим стеклом, на вогнутую поверхность которого прикреплен кусочек влажной индикаторной бумаги. Для ускорения реакции камеру слегка нагревают на водяной бане. Посинение индикаторной бумаги свидетельствует о наличии в растворе ионов NH₄⁺.

1.3. Проба на присутствие ионов К⁺ (выполняется только в случае отсутствия ионов NH₄⁺). Если проба 1.2 дала отрицательный результат, на предметное стекло помещают каплю исследуемого раствора и нагревают его на плитке до появления каемочки сухой соли.

Рис. 3. КристаллыK₂PbCu(NO₂)₆

На некотором расстоянии от нее наносят каплю Na₂PbCu(NO₂)₆ (реактив для обнаружения ионов К⁺). Реактив осторожно подводят к сухой каемочке соли и через 2–3 мин рассматривают выпавшие кристаллы под микроскопом. Форма кристаллов показана на рис. 3.

Если в растворе присутствуют ионы К⁺, то образуются кубические кристаллы К₂PbCu(NO₂)₆ черного или коричневого цвета. Ионы NH₄⁺ образуют такие же кристаллы и поэтому мешают реакции. При выполнении этой реакции полезно провести холостой опыт (см. с. 10).

2. Систематический ход анализа

2.1. Осаждение катионов II группы

К исследуемому раствору приливают гидроксид аммония до появления запаха и по каплям – хлорид аммония (для растворения осадка, который может образоваться при действии NH₄ОН). Даже если осадок не образовался, все равно надо добавить немного NH₄Сl.

К подготовленному таким образом раствору приливают избыток карбоната аммония и нагревают содержимое пробирки на водяной бане до 60–70 ºС. Образовавшийся осадок отделяют центрифугированием. Чтобы убедиться в полноте осаждения катионов II группы, к прозрачному раствору над осадком добавляют несколько капель (NH₄)₂СО₃. Если раствор мутнеет, прибавляют еще (NH₄)₂СО₃, нагревают, центрифугируют и снова проверяют полноту осаждения. Последняя считается достигнутой, если раствор над осадком при действии на него (NH₄)₂СО₃ остается прозрачным.

После проведения процесса осаждения катионы I и II групп оказываются разделенными: фильтрат содержит катионы I группы, а осадок – катионы II группы.

2.2. Анализ фильтрата

2.2.1. Удаление ионов NH₄⁺. Фильтрат переносят в фарфоровый тигель, выпаривают досуха и прокаливают на плитке до полного разложения аммонийных солей. Когда прекратится выделение белого дыма, в тигель (после полного остывания!) добавляют несколько капель дистиллированной воды для растворения сухого остатка. Каплю полученного раствора переносят на часовое стекло и добавляют 1–2 капли реактива Несслера. При действии его на растворы, содержащие ионы NH₄⁺, образуется красно-бурый осадок:

NH₃ + 2K₂[HgI₄] + 3KOH  HN-Hg₂IOH + 7KI + 2H₂O

Таким способом проверяют полноту удаления ионов NH₄⁺.

2.2.2. Обнаружение ионов К⁺. 1–2 капли раствора, полученного по п.2.2.1, переносят на предметное стекло и анализируют аналогично п.1.3.

2.2.3. Обнаружение ионов Мg²⁺. К отдельной порции раствора (2–3 капли), полученного по п.2.2.1, добавляют несколько капель 2 н. раствора КОН. Содержимое пробирки нагревают на водяной бане. Образование белого аморфного осадка указывает на присутствие ионов Мg²⁺.

2.2.4. Обнаружение ионов Na⁺ ведут различно в зависимости от присутствия или отсутствия в исследуемом растворе ионов Мg²⁺.

Ионы Мg²⁺ отсутствуют. Порцию исследуемого раствора, не содержащего ионов Мg²⁺ и NH₄⁺, выпаривают досуха в фарфоровой чашке. На предметное стекло наносят каплю раствора KH₂SbO₄ и вносят в нее несколько крупинок сухого остатка. Если ионы Na⁺ присутствуют, под микроскопом отчетливо видны прозрачные кристаллы зернообразной формы (рис. 4).

Рис. 4. КристаллыNaH₂SbO₄

При выполнении этой реакции необходимо провести холостой опыт, т.к. в растворе самого реактива практически всегда под микроскопом заметны кристаллы. Они имеют другую форму, которая отличается от приведенной на рис. 4.

По выбору студента эту реакцию можно выполнять как пробирочную. В этом случае в пробирку наливают 2–3 капли исследуемого раствора. Затем создают строго нейтральную среду, добавляя кислоту или щелочь до рН=7 (по индикаторной бумаге). К полученному раствору прибавляют равный объем раствора реактива KH₂SbO₄ и перемешивают стеклянной палочкой. Образование белого кристаллического осадка свидетельствует о наличии в растворе ионов Na⁺. (Необходимо убедиться в том, что осадок кристаллический!). Если осадок не выпадает, надо потереть палочкой о стенки пробирки и охладить ее содержимое.

Ионы Мg²⁺ присутствуют. Исследуемый раствор, полученный по п.2.2.1, обрабатывают при нагревании 2 н. раствором КОН и, проверив полноту осаждения, центрифугируют. Фильтрат нейтрализуют 2 н. раствором НСl (избыток кислоты недопустим из-за разложения KH₂SbO₄ в кислой среде) и выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в небольшом количестве воды. В полученном растворе обнаруживают ионы Na⁺ микрокристаллоскопической реакцией с KH₂SbO₄.