Химико-аналитические свойства ионов s-элементов

Ионы s-элементов IA группы

Катионы натрия и калия относятся к I аналитической группе, которая характеризуется отсутствием группового реагента, т. е. реактива, способного осаждать все катионы этой группы из их растворов.

Следует иметь в виду, что приведенные ниже реагенты, используемые для исследования растворов на содержание в них ионов калия и натрия, дают аналогичный эффект с катионом аммония. Поэтому использование этих реагентов возможно после предварительного испытания раствора на содержание в нем катиона аммония.

Реакция обнаружения катиона калия K⁺

Гексанитрокобальтат (III) натрия Nа₃(Со(NO₂)₆) образует с ионами калия желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия-натрия:

2КСl + Na₃(Co(NO₂)₆) = K₂Na(Co(NO₂)₆)Ї+ 2NaCl,

2К⁺ + Na⁺ + (Co(NO₂)₆)^3- = K₂Na(Co(NO₂)₆) Ї.

Обнаружение иона К⁺ с помощью гексанитрокобальтата (III) натрия проводят в нейтральном и слабокислом растворах, так как в щелочной среде и в присутствии сильных кислот реагент разлагается.

Реакция обнаружения катиона натрия Na⁺

Гексагидроксостибиат (V) калия К(Sb(ОН)₆) образует с ионом натрия белый кристаллический осадок гексагидроксостибиата (V) натрия:

NaCI + К(Sb(ОН)₆) = Na(Sb(OH)₆) Ї + КСl,

Na⁺ + (Sb(OH)₆)= Na(Sb(OH)₆) Ї.

Обнаружение иона Na⁺ с помощью гексагидроксостибиата (V) калия проводят в нейтральном или слабощелочном растворе, так как кислоты разлагают реагент, а щелочи растворяют осадок Na(Sb(OH)₆) с образованием хорошо растворимой средней соли.

Ионы s-элemeнтов IIA группы

Катионы магния, кальция, (бария и стронция относятся ко II аналитической группе, которая характеризуется наличием группового реагента (NН₄)₂СОз, осаждающего любой из приведенных катионов из его раствора.

Реакции обнаружения катиона магния Mg²⁺

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NH₄)₂СОз с раствором соли магния образует белый аморфный осадок основной соли (MgOH)₂CO₃, растворимый в избытке NH₄Cl:

2MgCl₂ + 2(NH₄) ₂CO₃ + Н₂О = (MgOH) ₂CO₃Ї + СО₂ + 4NH₄Cl,

2Mg²⁺ + 2CO₃^2- + Н₂О = (MgOH)₂CO₃Ї + CO₂.

Реакция обнаружения. Едкие щелочи и гидроксид аммония образуют с растворами солей магния белый аморфный осадок Mg(OH)₂, хорошо растворимый в кислотах и растворах аммонийных солей:

Mg²⁺ + 2OН^- = Mg(OH)₂Ї

Растворение в кислотах:

Mg(OH)₂ + 2H⁺ = Mg²⁺ + 2Н₂O.

Растворение в растворах аммонийных солей:

Mg(OH)₂ + 2NH₄⁺ = Mg²⁺ + 2NH₄OH.

Реакции обнаружения катиона бария Ва²⁺

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NН₄)₂СО₃ осаждает катион Ва²⁺ из растворов его солей в виде белого аморфного постепенно кристаллизующегося осадка ВаСО₃:

BaCl₂ + (NH₄) ₂CO₃⁼ ВаСО₃Ї + 2NH₄Cl,

Ва²⁺ + CO₃^2- = ВаСО₃Ї.

Осадок хорошо растворим в кислотах, в том числе и слабых.

Реакция обнаружения. Дихромат калия К₂Сг₂O₇ образует с раствором соли бария желтый осадок ВаСгO4, нерастворимый в уксусной кислоте, в отличие от хромата стронция (хромат кальция хорошо растворяется в воде):

2Ba²⁺ + Сг₂O₇^2- + Н₂O ⁼ 2ВаСгO₄Ї + 2H⁺.

Реакцию проводят при избытке CH₃COONa, который реагирует с образующимися ионами Н⁺, смещая равновесие вправо вследствие образования малодиссоциированной уксусной кислоты:

СН₃СОС^- + Н⁺ = СН₃СООН.

Реакции обнаружения катиона кальция Са²⁺

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NН₄) ₂СО₃ осаждает из растворов солей кальция аморфный белый осадок СаСО₃, который при нагревании переходит в кристаллический:

CaCl₂ + (NH₄) ₂CO₃ = СаСО₃Ї + 2NH₄C1,

Ca²⁺ CO₃^2- = СаСО₃Ї.

Осадок легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах.

Реакция обнаружения. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но не растворимый в уксусной кислоте:

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = СаС₂O₄Ї + 2NH₄C1,

Ca2+ + С₂O₄^2- = СаС₂O₄.

Аналогичный осадок дают ионы Ва²⁺ и Sr²⁺. Поэтому этой реакцией можно обнаружить Са²⁺ только при отсутствии ионов бария и стронция.

Реакции обнаружения катиона стронция Sr²⁺

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NH₄)₂CO3 При взаимодействии с растворами солей стронция осаждает карбонат стронция белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах:

SrCl₂ + (NH₄)₂CO₃ = SrCO₃Ї + 2NH₄C1.

Реакция обнаружения. Насыщенный раствор гипса CaSO₄^. 2H₂O (гипсовая вода) образует с ионами Sr²⁺ белый осадок сульфата стронция:

Sr²⁺ + SO₄^2- = SrSO₄Ї.

Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только помутнение, появляющееся не сразу из-за образования пересыщенного раствора. Появление осадка ускоряют нагреванием.

Реакция служит для обнаружения Sr²⁺ только при отсутствии Ba²⁺, которой с гипсовой водой вызывает помутнение, появляющееся сразу, так как растворимость BaSO₄ меньше растворимости SrSO₄ (K_s⁰(BaSO₄) = 1,1 ^. 10^-10, K_s⁰(SrSO₄) = 2,8 ^. 10^-7).

Гипсовая вода не образует осадков с растворами солей кальция ни на холоду, ни при нагревании. Этим ион Ca²⁺ отличается от ионов Ba²⁺ и Sr²⁺.