Анализ смеси катионов всех аналитических групп.

1. Предварительные испытания анализируемого раствора. Прежде чем приступить к открытию катионов шести аналитических групп, рекомендуется в отдельных пробах (0, 1-1, 0мл) анализируемого раствора провести ряд предварительных исследований, по результатам которых можно судить о наличии или отсутствии большинства катионов.

а) Раствор, анализируемый бесцветный (можно судить об отсутствии) катионов Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺.

б) В растворе нет черного или темно – серого осадка, отсутствуют катионы олова Sn²⁺, совместно с катионами Bi³⁺, Hg₂²⁺, Hg²⁺.

в) Раствор имеет нейтральную реакцию, отсутствуют катионы Sn²⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Hg₂²⁺, Hg²⁺.

г) Если раствор кислый в нем могут присутствовать катионы Sn²⁺, Sn⁴⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Hg₂²⁺, Hg²⁺..

д) От прибавления HCl к отдельной порции раствора осадка не обнаруживается, значит, отсутствуют катионы Hg₂²⁺, Ag⁺, возможно Pb²⁺.

е) К отдельной порции анализируемого раствора приливают разбавленную H₂SO₄ - осадка не образуется, отсутствуют катионы Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺, возможно, катионы кальция Ca²⁺.

ж) Порцию анализируемого раствора (0, 5-1, 0мл) приливают в щелочной раствор свежеприготовленного хлорида олова SnCl₂ - не образуется черного осадка, отсутствуют катионы Bi³⁺, Hg₂²⁺, Hg²⁺.

2. Исследование анализируемого раствора.

Если в анализируемом растворе имеется осадок, то в осадке могут быть продукты гидролиза сурьмы, олова, висмута, хлорида серебра AgCl, свинца PbCl₂ и однозарядной ртути Hg₂Cl₂, сульфаты бария, стронция, калия и свинца, гидроксиды катионов четвертой – шестой аналитических групп.

Раствор от осадка отделяют центрифугированием.

1. Анализ осадка анализируемого раствора.

Осадок в пробирке обрабатывают горячей дистиллированной водой, тщательно все перемешивают и снова центрифугируют, из центрифугата открывают катионы свинца Pb²⁺ и иодидом калия в уксуснокислой среде при тщательном нагревании раствора в пробирке, а потом быстром его охлаждении золотисто – желтые кристаллы PbJ₂ - осадок иодида свинца.

Открытие катионов сурьмы.

Освобожденный от катионов свинца осадок в течение 3-5 минут кипятят с (5 - 6н) соляной кислотой HCl, центрифугат разбавляют в 2-3 раза холодной дистиллированной водой (реакция гидролиза хлорида сурьмы SbCl₃. Если при этом образуется осадок, его отделяют и проверяют на катионы сурьмы сероводородной водой.

Открытие катионов однозарядной ртути Hg₂²⁺ и серебра Ag⁺.

После удаления осадка хлорида свинца PbCl₂ и гидроксида сурьмы Sb(OH)₃, к оставшемуся осадку приливают разбавленный раствор NH₄OH. Почернение осадка будет указывать на наличие в нем Hg₂Cl₂. Осадок центрифугируют, а к аммиачному центрифугату приливают азотной кислоты HNO₃ до слабокислой реакции или иодида калия. Образование при этом белого осадка или мути (в первом случае), или желтоватого осадка (во втором) будет служить признаком наличия в растворе катионов серебра Ag⁺.

Открытие катионов бария, стронция, кальция и свинца.

Данные катионы могут находиться в осадке в виде сульфатов, которые в кислотах нерастворимы. Поэтому их предварительно переводят в карбонаты. Для этого оставшийся осадок в пробирке (после удаления и открытия из него Sb³⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺, Ag⁺) переносят в химически термостойкий стакан и подвергают 3-х кратной обработке горячим раствором Na₂CO₃ или K₂CO₃, каждый раз раствор с осадка сливают, осадок проверяют на полноту перевода сульфатов в карбонаты, осадок промывают, растворяют в уксусной кислоте CH₃COOH и проверяют характерными реакциями на катионы Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺, Ca²⁺.

Анализ раствора, отделенного от осадка.

Открытие катионов первой аналитической группы: K⁺, Na⁺, NH₄⁺.

Первая группа не имеет группового реактива, выделение ее из смеси катионов всех аналитических групп не представляется возможным. Поэтому катионы I аналитической группы открывается из анализируемого раствора, дробным методом, первым открывают катионы аммония реактивом Несслера или щелочью натрия или калия при нагревании. При обнаружении катионов NH₄⁺ их из раствора удаляют и открывают катионы K⁺ и Na⁺.

Выделение и открытие катионов группы соляной кислоты HCl: Hg₂²⁺, Pb²⁺, Ag⁺.

К анализируемому раствору (0, 5-1, 0мл) приливают разбавленный раствор соляной кислоты HCl до полного осаждения хлоридов данных катионов, осадок от раствора отделяют центрифугированием и осадок анализируют на катионы Hg₂²⁺, Pb²⁺, Ag⁺, как сказано выше. Если концентрация катионов свинца в растворе незначительная, то они с HCl могут не выпадать в осадок, так как растворимость осадка PbCl₂ сравнительно велика. Поэтому присутствие катионов свинца в осадке хлоридов, их следует открыть также в осадке сульфатов третьей аналитической группы вместе с Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺, Ca²⁺.

Выделение и открытие катионов группы серной кислоты H₂SO₄: Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺, Ca²⁺.

К центрифугату от хлоридов катионов второй аналитической группы и катионов свинца приливают разбавленную кислоту H₂SO₄ и нагревают до

70-80°С (лучше на водяной бане) в течении 5-7 минут. Затем осадок от раствора отделяют центрифугированием. Осадок BaSO₄, SrSO₄, PbSO₄, CaSO₄ промывают дистиллированной водой до полного удаления SO₄^2- (проба промывной воды с BaCl₂) и переходят сульфаты данных катионов в карбонаты, как было сказано выше, осадок карбонатов растворяют в уксусной кислоте, полученный раствор анализируют на катионы Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺, Ca²⁺.

При незначительной концентрации катионов кальция в растворе, они с серной кислотой H₂SO₄ могут не выпасть в осадок, так как растворимость CaSO₄ сравнительно велика. В таком случае катионы кальция могут остаться в центрифугате от осадков сульфатов. Для их открытия к небольшой порции центрифугата от сульфатов приливают равный объем спирта или ацетона. При наличии в центрифугате катионов кальция выпадает белый кристаллический осадок CaSO₄. Открытие кальция Ca²⁺ из центрифугата можно также провести следующим образом. Берут 2 небольшие порции (0, 5-1, 0мл) центрифугата и к одной их них приливают K₄[Fe(CN)₆], к другой K₂CrO₄. Полученные осадки отделяют от раствора и к обоим центрифугатам приливают (NH₄)₂C₂O₄ - оксалат аммония. При наличии в растворе катионов Ca²⁺ в пробирках выпадает белый кристаллический осадок CaC₂O₄.

Выделение и открытие катионов группы гидроксидов.

Центрифугат от сульфатов BaSO₄, CaSO₄, SrSO₄, PbSO₄ нейтрализуют NaOH, упаривают и анализируют по схеме систематического хода анализа катионов четвертой – шестой аналитических групп. Только следует учитывать, что при обнаружении катионов кальция в растворе они в небольшой концентрации (в пределах растворимости CaSO₄) также будут находиться и в этом растворе. Катионы кальция мешают открытию катионов алюминия ализарином. Но при растворении осадка Al(OH)₃, Sn(OH)₄, Zn₂(OH)₂CO₃ (в составе которого и будет CaCO₃) в соляной кислоте и последующей обработке полученного раствора аммиаком и NH₄Cl, (NH₄OH и NH₄Cl) катионы кальция останутся в растворе.

Дробное открытие катионов из смеси всех аналитических групп.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД АНАЛИЗА СМЕСИ КАТИОНОВ I – VI ГРУПП.

K⁺ Na⁺ NH₄⁺ Ag⁺ Hg₂²⁺ Pb²⁺ Ba²⁺ Sr²⁺ Ca²⁺ Al³⁺ Cr³⁺ Zn²⁺ Sn²⁺ Fe²⁺ Fe³⁺ Bi³⁺ Sb³⁺ Mg²⁺ Mn²⁺ Cd²⁺ Cu²⁺ Co²⁺ Ni²⁺ Hg²⁺

1. Определение рН среды.

2. Осадки могут быть: хлориды, сульфаты, карбонаты, продукты гидролиза.

3. Раствор бесцветный: нет Cr³⁺ Fe³⁺ Cu²⁺ Co²⁺ Ni²⁺

4. Раствор нейтральный: нет Sn²⁺ Bi³⁺ Sb³⁺ Hg²⁺

Из анализируемого раствора открывать: K⁺ из содовой вытяжки (+ Na₂CO₃ – карбонаты отцентрифугировать, центрифугат упарить, сначала открыть

NH₄⁺, а потом открыть K⁺)

Na⁺ из поташной вытяжки (+ K₂CO₃)

NH₄⁺ при кипячении с избытком NaOH или KOH (обнаружение ↑ NH₃)

Анализируемый раствор с осадком + смесь растворов HCl и H₂SO₄ (избыток) + спирт (доосаждение) —→ центрифугирование

↓ ↓

осадок центрифугат IV – VI групп

AgCl, Hg₂Cl₂, BaSO₄, CaSO₄, PbSO₄ Al³⁺ Cr³⁺ Zn²⁺ Fe²⁺ Fe³⁺ Bi³⁺ Sb³⁺ Mg²⁺ Cu²⁺ Co²⁺ Ni²⁺ Cd²⁺ Hg²⁺ Mn²⁺

1. промыть осадок горячей H₂O→ центр-ть→ Pb²⁺+2J^-→ ↓ PbJ₂ 1. Из отдельной пробы сразу открыть Fe²⁺: Fe²⁺ + [Fe(CN)₆]^3-→ ↓ Fe[Fe(CN)₆]^-

2. промыть осадок избытком (NH₄)₂SO₄→ центр-гат слить и в нем 2. избавиться от Sb³⁺: SbO + HNO₃ + H₂O → центр-ть → ↓ SbOCl и в нем открыть

открыть Ca²⁺: (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂] + спирт→ ↓ CaSO₄ Sb³⁺: ↓ SbOCl + (С₄Н₄О₆)^2- → Sb³⁺+H₂S→ ↓ Sb₂S₃ (оранжевый осадок)

3. промыть осадок избытком NH₄OH→ центр-гат слить и в нем 3. Центрифугат + NaOH или KOH (нейтрализация) + Н₂О₂→ кип. 1-2 мин

открыть Ag⁺: [Ag(NH₃)₂]Cl + HCl→ ↓ AgCl к осадку добавить р-р

HNO₃ (чтобы убедиться, что это AgCl, который в HNO₃

не растворяется).

4. промыть осадок избытком NaOH или KOH→ центр-гат слить и в нем

открыть Pb²⁺: K₂[Pb(OH)₄] + CH₃COOH→ Pb(CH₃COO)₂+2J^-→ ↓ PbJ₂

центрифугирование

осадок Bi(OH)₃, Fe(OH)₃, MnO₂, Mg(OH)₂, HgO, Cu(OH)₂, CoOHCl, Ni(OH)₃, Cd(OH)₂

5. Черный осадок [Hg₂NH₂]Cl→ [Hg₂NH₂]Cl + ↓ Hg отмыть водой + HNO₃→ нагрев→ нейтрализация р-ром NH₄OH

6. BaSO₄ и SrSO₄ переводим в карбонаты кипячением их в избытке центрифугирование

Na₂CO₃ → BaCO₃ + CH₃COOH → Ba(CH₃COO)₂ → открываем Ba²⁺ центрифугат осадок

→ SrCO₃ + CH₃COOH → Sr(CH₃COO)₂ → открываем Sr²⁺ [Co(NH₃)₆]^2-[Cu(NH₃)₄]^2-[Ni(NH₃)₆]^2-[Cd(NH₃)₄]^2- Bi(OH)₃, Fe(OH)₃ MnO₂, Mg(OH)₂,

центрифугат упарить до удаления NH₃, нейтрализовать HCl HgO отмыть водой + NH₄OH и

Na₂[Sn(OH)₆], Na₂CrO₄, Na₂[Zn(OH)₄], Na₃[Al(OH)₆] центрифугирование NH₄Cl (смесь)