Качественный анализ катионов. Аналитическая классификация катионов

 

При анализе образцов, содержащих достаточно большое число видов разнообразных катионов, их взаимное мешающее действие не позволяет ис-пользовать дробный метод анализа. В этом случае используют систематиче-ский анализ, чтобы предварительно разделить эти ионы на более мелкие груп-пы с помощью подходящих групповых регентов, а затем определять отдель-ные виды катионов внутри каждой группы.

Аналитическая классификация катионов на группы проводится не по всей совокупности химических свойств элементов, а по небольшому числу выбранных свойств конкретных ионов, которые определяют конкретную спе-цифику их качественного анализа.

В каждом отдельном случае, исходя из определенных частных сообра-жений, выбирают свойства катионов для распределения их на группы. В ре-зультате созданы разные классификации катионов и, как следствие этого, разные схемы анализа: кислотно-основная, сероводородная, аммиачно-фос-фатная, тиоацетамидная и др. Каждая из этих схем анализа обладает опреде-ленными достоинствами и недостатками, но в конечном итоге при тщатель-ном выполнении все они дают правильные результаты.

 

	Аналитическая классификация катионов			Таблица 3
Гру	Катионы	Группо-		Примечание
ппы		вой реа-
		гент
	Na+, K+, NH 4+		Эти катионы в большинстве случаев образуют хорошо
I		-	растворимые соли и группового реагента не имеют.
	Ag +, Hg 22+,		Эти катионы образуют малорастворимые хлориды.
II	Pb 2+	HCl	Наибольшее значение произведения растворимости у
			PbCl2 (1,6 · 10-5), поэтому часть ионов Pb2+ остается в
			растворе и в ходе систематического анализа попадает в
				III группу.
III	Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+,	H2SO4	Эти катионы образуют малорастворимые сульфаты.
	Pb 2+		Наибольшей растворимостью обладает CaSO4 (ПР = 2,5
			· 10-5). Для снижения растворимости следует добавлять
			равный объем этилового спирта.
IV	Al 3+, Cr 3+, Zn 2+,	NaOH	Эти катионы образуют амфотерные гидроксиды или
	As 3+, As 5+, Sn 2+,		растворимые соли кислородсодержащих кислот и
	Sn 4+		поэтому хорошо растворяются в избытке щелочей.
V	Bi 3+, Fe 3+, Fe 2+,	NaOH	Эти катионы образуют малорастворимые гидроксиды
	Mg 2+, Mn 2+,		или кислородсодержащие кислоты.
	Sb 3+, Sb 5+
VI	Cd 2+, Co 2+, Cu 2+,	NH4OH	Эти катионы образуют прочные растворимые в воде
	Ni 2+, Hg 2+		аммиакаты, в результате образования которых не-
			растворимые гидроксиды легко переходят в раствор.

 

В основу кислотно-основной схемы анализа положено разное отноше-ние катионов к действию на них разных кислот и оснований, в частности,

HCl, H2SO4, NaOH, NH4OH. В соответствии с их действием выделены шесть групп катионов.

 

 

Предварительные испытания на катионы I группы:

 

Na ⁺, K ⁺,

 

 

Осадок хлоридов II группы:

AgCl, Hg ₂ Cl ₂, PbCl ₂

 

 

Осадок сульфатов III группы:

CaSO ₄, SrSO ₄, BaSO ₄, PbSO ₄

 

Раствор соединений IV группы:

 

 

Раствор аммиакатов катионов VI группы:,

 

Раствор катионов I – VI группы

 

 

Раствор катионов III – VI группы

 

 

Раствор катионов IV – VI группы

 

 

Раствор катионов V – VI группы

 

Осадок катионов V группы:

 

Mg (OH)₂,

 

Mn (OH)₂, HSbO ₂,

 

HSbO ₃

 

 

HCl

 

H₂SO₄

 

 

NaOH

 

NH₄OH

 

 

Рис. 2. Схема разделения катионов на аналитические группы.

 

В соответствии с кислотно-основной классификацией систематический ход качественного анализа смеси катионов можно представить схемой (рис.2), приведенной выше.