I група катіонів

Прилади та реактиви: пробірки, скляні палочки, фарфорові чашки (або тиглі), лакмусовий папір, лійки, фільтри, електроплитки, водяні бані.

Розчини: калію хлорид (0,5 н), натрію гексанітрокобальтат (III), натрію гідротартрат (1 н), розчин Неслера, амонію хлорид (0,5 н),калію гідроксид (2 н)

натрію хлорид (0,5 н), калію гексагідроксоантімонат (V).

Характерні реакції катіонів К⁺

1. Реактив Na ₃[Co(NO₂)₆] _{_}- натрію гексанітрокобальтат (III).

Катіони калію з гексанітрокобальтатом (III) натрію Na₃[Co(NO₂)₆] утворюють жовтий осад комплексної солі K₂Na[Co(NO₂)₆].

До краплі розчину солі калію (KCl або KNO₃) приливають 1-2 краплі розчину гексанітрокобальтату (III) натрію. Цю реакцію проводять в слабо кислому або нейтральному середовищі, так як луги розкладають реактив з виділенням бурого осаду Co(OH)₃, а мінеральні кислоти розчиняють осад комплексної солі. Цій реакції заважають катіони NH₄⁺, які утворюють з гексанітрокобальтатом (III) натрію осад білого кольору (NH₄)₂Na[Co(NO₂)₆].

2. Реактив NaHC₄H₄O₆ - гідротартрат натрію.

Катіони калію з гідротартратом натрію NaHC₄H₄O₆ утворюють білий кристалічний осад KHC₄H₄O₆.

В пробірку поміщають 4-5 капель розчину солі калію і добавляють стільки ж капель розчину гідротартрату натрію, перемішують скляною паличкою (потерти паличкою стінки пробірки).

Напишіть рівняння реакції.

Цю реакцію необхідно проводити тільки в нейтральному середовищі, так як осад розчиняється в кислотах і лугах. Реакція малочутлива, її слід проводити при надлишку реактиву, охолодженні, перемішуванні розчину. Цій реакції заважають катіони NH₄⁺, так як утворюють осад NH₄HC₄H₄O₆.

Характерні реакції катіонів NH₄⁺

1. Реактив Неслера - K₂[HgI₄], КОН.

Реактив Неслера з катіонами амонію утворює осад червоно-бурого кольору або жовте забарвлення (при малих кількостях іонів NH₄⁺).

NH₄Cl + 2K₂[HgI₄] + 4KOH = [Hg₂ONH₂]I↓ + KCl + 7KI + 3H₂O

В пробірку поміщають 1 каплю розчину NH₄Cl, 5 капель води і добавляють 2-3 краплі реактиву Неслера.

Катіони К⁺ і Na⁺ не мішають відкриттю NH₄⁺ цією реакцією. В присутності катіонів лужних груп відкривати NH₄⁺ цим реактивом не можна, так як всі вони утворюють з лугом, який знаходиться в ньому, осади гідроксидів.

Слід осадити лугом погано розчинні гідроксиди, відкинути осад, а потім відкривати катіони NH₄⁺ реактивом Неслера.

2. Реактив - гідроксиди лужних металів КОН (NaOH).

Катіони NH₄⁺ з лугами утворює гідроксид амонію, який при нагріванні легко розкладається з виділенням аміаку.

До 2-3 капель розчину солі амонію добавляють 3-4 краплі лугу і ставлять на водяну баню. Аміак виявляють по запаху або лакмусовому папірцю змоченому водою.

Напишіть рівняння реакції.

Характерні реакції катіонів Na⁺

1. Реактив гексагідроксоантимонат (V) калію K[Sb(OH)₆]

Катіони Na⁺ з гексагідроксоантимонатом (V) K[Sb(OH)₆] утворюють білий кристалічний осад Na[Sb(OH)₆].

До 2-3 капель розчину солі натрію (NaCl) добавляють рівний об'єм реактиву (потерти скляною паличкою стінки пробірки). Напишіть рівняння реакції.

Цю реакцію проводять в нейтральному середовищі, так як в кислому середовищі реактив розкладається з виділенням білого аморфного осаду метасурмяної кислоти HSbO₃, що заважає даній реакції:

H₂O

[Sb(OH)₆]^¯ + H⁺ → 2 H₂O + H₃SbO₄

HSbO₃↓

Реакція малочутлива, тому її проводять з надлишком реактиву, при охолодженні та перемішуванні.

В лужному середовищі осад розчиняється:

Na[Sb(OH)₆] + 2NaOH = Na₃SbO₄ + 4H₂O

Хід аналізу катіонів I групи

В окремій пробі досліджуваного розчину відкривають NH₄⁺- іони реактивом Неслера. Якщо іони NH₄⁺ виявлені, то їх необхідно видалити з досліджуваного розчину, так як вони заважають відкриттю катіонів К⁺ та Na⁺.

Для цього досліджуваний розчин (15-20 капель) випарюють в фарфоровій чашці або тиглі насухо і сухий залишок прожарюють до повного видалення іонів NH₄^+. Пробу на повноту видалення іонів NH₄⁺ роблять декілька разів, по мірі його видалення, тобто, взявши кристалик прожареного осаду, розчиняють його в 1-2 каплях води і добавляють реактив Неслера.

Коли іони NH₄⁺ видалені з осаду повністю, весь прожарений осад розчиняють в 1-2 мл води, фільтрують і в окремих порціях отриманого розчину відкривають катіони К⁺ за допомогою розчину гексанітрокобальтату (III) натрію та катіони Na⁺ - гексагідроксоантимонатом (V) калію.

Контрольні запитання

1. Які катіони I групи і якими реактивами можна виявити без розділення?

2. Які катіони заважають відкриттю іонів К⁺ та Na⁺?

3. Чому відкриття катіону К⁺ гідротартратом натрію необхідно проводити в нейтральному середовищі? Напишіть рівняння реакції.

4. Чому реакція катіону Na⁺ з гексагідроксоантимонатом (V) калію повинна проводитись в нейтральному середовищі?

5. Як можна виявити при сумісній присутності К⁺ і NН₄⁺; K⁺і Na⁺; Na⁺ і NH₄⁺?