Схема систематичного ходу аналізу суміші катіонів групи соляної кислоти

Відкриття Pb²⁺. Фільтрат (розчин хлористого свинцю) розділяють на три частини і до однієї з них приливають розчин KI – утворюється PbI₂, який при нагріванні розчиняється, а при охолодженні знову випадає у вигляді золотисто-жовтих кристалів, до другої частини фільтрату приливають розчин K₂CrO₄ – утворюється жовтий осад PbCrO₄, до третьої частини приливають розчин H₂SO₄ – утворюється білий осад PbSO₄.

Відкриття Hg₂²⁺. До осаду, що залишився на фільтрі (суміш Hg₂Cl₂ та AgCl) приливають розчин аміаку: почорніння осаду – ознака наявності у ньому гідраргіруму. Аргентум під дією NH₄OH переходить у розчин (фільтрат) у вигляді комплексної солі [Ag(NH₃)₂]Cl.

Відкриття Ag⁺. Фільтрат, що містить [Ag(NH₃)₂]Cl, розділяють на дві частини і до однієї з них приливають розчин KI, а до іншої – 4н HNO₃ або HCl до кислого середовища. За наявності у цьому фільтраті аргентуму з нього випадає: у першому випадку – жовтий осад AgI, а у другому – білий осад AgCl.

Реакції катіонів групи хлоридної кислоти (Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺)

Катіони групи сульфатної кислоти (третя аналітична група: Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺).

З усіма мінеральними кислотами за виключенням нітратної та галоїд водневих кислот катіони барію, стронцію і кальцію утворюють малорозчинні або практично нерозчинні солі:

I. Груповим реактивом на цю групу катіонів є 2н розчин H₂SO₄, з яким утворюються білі осади:

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ +2HCl

SrCl₂ + H₂SO₄ = SrSO₄ + 2HCl

CaCl₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2HCl

Всі ці осади нерозчинні ні в лугах, ні в кислотах, але мають різну розчинність у воді. Найбільш розчинним є осад CaSO₄. крім того, на відміну від BaSO₄ та SrSO₄ розчинність сульфату кальцію в значному ступені збільшується в присутності сірчанокислого амонію. При цьому утворюється дуже нестійка комплексна сіль складу (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]:

CaSO₄ + (NH₄)₂SO₄ = (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂].

Розчинність CaSO₄ дуже сильно знижується у присутності спирту або ацетону.

Різна розчинність у воді BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄ і зміна розчинності CaSO₄ у присутності (NH₄)₂SO₄ і спирту (або ацетону) використовується при відкритті катіонів Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ з їх розчинів:

А) якщо до розчину, який містить солі Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ прилити насичений розчин CaSO₄, із нього випаде осад BaSO₄ та SrSO₄, а іони кальцію при цьому осаду не утворюють. Якщо в аналізованому розчині іони Ba²⁺ відсутні, то з насиченим розчином CaSO₄ буде випадати осад лише SrSO₄ (дуже повільно). Цим способом звичайно користуються для відкриття катіонів Sr²⁺, після видалення з розчину іонів Ba²⁺.

Б) якщо на розчин, який містить катіони Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ подіяти розчином H₂SO₄ і отриманий при цьому осад (BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄) відфільтрувати, то при дії на фільтрат спиртом або ацетоном з нього буде випадати осад CaSO₄.

II. Хромовокислий калій K₂CrO₄ з катіонами Ba²⁺, Sr²⁺ утворюють жовті кристалічні осади BaCrO₄ та SrCrO₄, які у воді нерозчинні, але переходять у розчин під дією соляної та азотної кислот:

BaCrO₄ +2HCl = BaCl₂ + K₂CrO₄

Катіони Ca²⁺ з хромат-іонами осаду не утворюють. Особливістю SrCrO₄, порівняно з BaCrO₄ є те, що ця сіль розчиняється не лише в азотній кислоті і соляній, але й в оцтовій кислоті. Відповідно, якщо на розчин, який мітить катіони Ba²⁺ та Sr²⁺ діяти K₂CrO₄ в присутності оцтової кислоти, то при цьому іони Ba²⁺ будуть переходити в осад BaCrO₄, а іони Sr²⁺ осаду не утворюють. Ця особливість у властивостях BaCrO₄ та SrCrO₄ використовується для відкриття катіонів Ba²⁺ в присутності Sr²⁺.

Аналогічно K₂CrO₄ з катіонами Ba²⁺ та Sr²⁺ взаємодіє K₂Cr₂O₇. Причому, утворюються хромати, а не дихромати.

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂O = 2BaCrO₄ + 2KCl + 2HCl.

Таблиця 3

Реакції катіонів групи сірчаної кислоти (Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺)

(відкриваєма концентрація в мг/л)