- •Глава 7. Аналитические реакции второй группы катионов
- •Реакции ионов кальция
- •1. Реакция с групповым реактивом.
- •Реакции ионов бария
- •1. Реакция с серной кислотой и ее солями:
- •Реакция с карбонатом аммония:
- •3. Реакция с оксалатом аммония:
- •4. Реакция с дихроматом калия:
- •Систематический ход анализа катионов I и II аналитических групп
Глава 7. Аналитические реакции второй группы катионов
Ко второй группе катионов относятся катионы щелочноземельных металлов: Ca2+, Ba2+ (Sr2+). Основные свойства этих металлов ярко выражены, поэтому соли, образованные сильными кислотами, в воде не гидролизуются и имеют в растворах реакцию среды, близкую к нейтральной. Катионы второй группы бесцветны, цветные соединения образуют лишь с окрашенными анионами.
Характерной особенностью катионов II группы является образование трудно растворимых сульфатов, фосфатов, карбонатов, оксалатов, хроматов и легкорастворимых хлоридов и сульфидов. Эта особенность используется в ходе анализа. Групповым реагентом является 2М раствор серной кислоты. Наименьшей растворимостью обладает сульфат бария, наибольшей – сульфат кальция. Осаждение CaSO4 всегда бывает не полным.
Реакции ионов кальция
1. Реакция с групповым реактивом.
CaСl2 + H2SO4 = CaSO4 + 2НС1
В связи с высокой растворимостью CaSO4 белый мелкокристаллический осадок образуется лишь из довольно концентрированных растворов. Осадок растворим в солях аммония с образованием кальций–аммоний сульфата:
CaSO4 + (NH4)2SO4 = (NH4)2 [Ca(SO4)2]
Из разбавленных растворов CaSO4 не выпадает совсем или образуется со временем в виде небольшой мути. Образованию осадка способствует потирание стеклянной палочкой о внутренние стенки пробирки, находящиеся в контакте с раствором. В связи с этим реакцию лучше проводить микрокристаллоскопическим способом:
CaСl2 + H2SO4 + 2H2O = CaSO4·2H2O + 2НС1
Выполнение реакции: на предметное стекло наносят 1 каплю раствора, содержащего ионы кальция, каплю 1 М раствора серной кислоты и осторожно нагревают над плиткой до образования каемки по краю капли. Образовавшиеся игольчатые кристаллы гипса CaSO4·2H2O, собранные в пучки, рассматривают под микроскопом. Из растворов с более высокой концентрацией ионов кальция выпадают кристаллы, имеющие ромбовидную форму.
Проведению реакции мешают ионы свинца, бария и стронция, дающие обильные осадки с серной кислотой. В присутствии мешающих ионов микрокристаллоскопическую реакцию для обнаружения кальция проводят после осаждения ионов бария, свинца и стронция серной кислоты и центрифугирования пробирки. Поскольку осаждение сульфата кальция является не полным, его ионы частично остаются в центрифугате, где их и определяют под микроскопом.
2. Реакция с растворимыми карбонатами.
Растворимые карбонаты образуют с ионами Са2+ карбонат кальция – белый аморфный осадок, практически нерастворимый в воде, растворимый в минеральных кислотах, при нагревании в уксусной кислоте:
CaCl2 + (NH4)2CO3 = 2NH4Cl + СаСО3
3. Реакция с гидрофосфатом натрия.
CaСl2 + Na2HPO4 = CaHPO4 + 2NaCl
Гидрофосфат кальция — белый аморфный осадок, растворимый в кислотах, в том числе и уксусной. Эту реакцию желательно проводить в присутствии раствора NH3, при этом образуется средняя соль:
3CaСl2+2Na2HPO4+2NH3·H2O = Ca3(PO4)2+4NaCl+2NH4Cl +2H2O
4. Реакция с желтой кровяной солью (гексацианоферрат (II) калия).
CaСl2 + К4[Fe(СN)6] + 2NH4Cl Ca(NH4)2[Fe(СN)6] + 4КCl
Ca(NH4)2[Fe(СN)6] – белый осадок, нерастворимый в уксусной кислоте. Реакцию проводят при рН ~ 9. К 2–3 каплям раствора соли кальция прибавляют 2–3 капли аммиачного буферного раствора, нагревают и осаждают Ca2+ равным объемом насыщенного раствора K4[Fe(CN)6].
5. Реакция с оксалатом аммония.
CaСl2 + (NH4) 2C2O4 СаС2O4 + 2NH4Cl
Оксалат кальция – белый кристаллический осадок, растворимый в минеральных кислотах, но не растворимый в уксусной кислоте даже при кипячении.
Выполнение реакции: к 2–3 каплям раствора соли кальция прибавляют столько же (NH4)2C2O4 и нагревают пробирку на водяной бане. Проведению реакции мешают ионы Ba2+ и Sr2+, дающие аналогичные осадки. Однако, в отличие от оксалата кальция они растворимы в уксусной кислоте. Поэтому выпавший осадок проверяют на растворимость в СH3COOH при нагревании.
Методика определения кальция в присутствии любых других ионов. К 1–2 мл исследуемого раствора прибавляют по каплям при перемешивании концентрированный раствор NH3 до рН ~ 8–9. Затем в пробирку вносят ~ 0,1 г порошкообразного Zn, энергично перемешивают содержимое, нагревают до кипения и фильтруют (при этом устраняется мешающее действие ионов, выпадающих в виде свободных металлов). К полученному фильтрату приливают ~ 1 мл 2 н раствора сульфата натрия, нагревают 2–3 минуты на кипящей водяной бане и сразу же фильтруют. К фильтрату приливают несколько капель концентрированной уксусной кислоты до рН ~ 5–6, ~ 1 мл 5 % раствора (NH4)2C2O4 и нагревают на водяной бане до кипения. В присутствии Са2+ в пробирке образуется белый осадок СаС2O4 постепенно оседающий на дно пробирки.