 |
Классификация анионов. Общая характеристика. Продукты реакций катионов первой аналитической группы. Реактив. Катионы. Частные реакции катионов первой аналитической группы
|
|
|
|
Классификация анионов
| Группа | Анионы | Групповой реагент | Характеристика группы |
| I | 2- SO42-,, SO3 , CO32-, PO43-, 2- 2- S2O3, С2O4 2- CrO42-, B4O7 | Хлорид бария BaCl2 в нейтральном или слабощелочном растворе | Соли бария практически нерастворимы в воде |
| II | Cl-, Br-, I-, S2- | Нитрат серебра AgNO3 в присутствии HNO3 | Соли серебра практически нерастворимы в воде и в разбавленной азотной кислоте |
| III | NO3-, NO2-, CH3COO- | Группового реагента нет | Соли бария и серебра растворимы в воде |
При выполнении качественного анализа очень важно соблюдать правила техники безопасности, знать правила оказания первой помощи и правила противопожарной безопасности.
Первая аналитическая группа катионов: Na+, K+, NH4+
Общая характеристика
Первая аналитическая группа объединяет простые катионы s-элементов главной подгруппы I группы периодической системы Д. И. Менделеева.
Гидроксиды натрия и калия – сильные основания, соли этих катионов и анионов сильных кислот в водных растворах не гидролизованы (pH = 7), соли слабых кислот гидролизованы по аниону (рH > 7).
Катион аммония в силу своего строения обладает рядом отличительных свойств:
1. Неустойчив в щелочной среде: NH4+ + OH- ↔ NH3↑ + H2O
Реакция используется в анализе для обнаружения и удаления иона NH4+.
2. 
Соли аммония термически нестойки: при прокаливании они разлагаются с образованием газообразных азотсодержащих продуктов:
NH4Cl ↔ NH3↑ + HCl↑
(NH4)2CO3 ↔ 2NH3↑ + CO2↑ + H2O NH4NO3 ↔ N2O↑ + 2H2O
В анализе эти реакции используются для удаления катиона аммония.
3. Водный раствор аммиака является слабым основанием, соли аммония и сильных кислот гидролизованы по катиону (рH< 7).
|
|
|
NH4+ + HOH ↔ NH4OH + H+
Большинство солей катионов первой аналитической группы представляют собой белые кристаллические порошки, хорошо растворимые в воде.
Вследствие этого катионы первой аналитической группы не имеют группового реактива и их открывают с помощью специальных дробных реакций. Открытию катионов первой аналитической группы мешают катионы других групп, поэтому при проведении качественного анализа из
раствора сначала необходимо удалить катионы других групп с помощью осадочных реакций.
Таблица 3
Продукты реакций катионов первой аналитической группы
|
Реактив |
Катионы | ||
| Na+ | K+ | NH4+ | |
| Zn(UO2)3 (CH3COO)8 | Зеленовато-желтый осадок NaZn(UO2)3(CH3COO)9 * 9H2O | ||
| NaHC4H4O6 | КHC4H4O6 белый осадок, растворим в кислотах и щелочах | NH4HC4H4O6 белый осадок, растворим в кислотах и щелочах | |
| Na3[Cо(NO2)6] | NaК2[Cо(NO2)6] желтый осадок, растворим в кислотах | Na(NH4)2[Cо(NO2)6 ]желтый осадок, растворим в кислотах | |
| Щелочи | NH3 - запах аммиака | ||
| К2[НgI4] + КОН | Бурый осадок | ||
| Окраска пламени | Желтый цвет | Фиолетовый цвет | |
| K [Sb(OH)6] | Na[Sb(OH)6] белый кристаллический осадок | Na[Sb(OH)6] белый аморфный осадок | |
Частные реакции катионов первой аналитической группы
Реакции обнаружения катиона калия K+
1. 
Гидротартрат натрия NaHC4H4O6, или винная кислота, в присутствии ацетата натрия при достаточной концентрации ионов калия K+
в растворе образует белый кристаллический осадок гидротартрата калия:
KCl + NaHC4H4O6 → KHC4H4O6↓ + NaCl K+ + HC4H4O6- → KHC4H4O6↓
Осадок растворяется в сильных кислотах и щелочах, поэтому реакцию проводят в нейтральной или слабокислой средах:
|
|
|
KHC4H4O6¯ + HCl ® KCl + H2C4H4O6
| KHC4H4O6↓ + H+ → H2C4H4O6 + | K+ | ||||
| KHC4H4O6¯ + KOH ® K2C4H4O6 + H2O KHC4H4O6↓ + OH- → C4H4O62- + K+ + H2O Реакцию следует проводить при охлаждении | под струей | ||||
| воды, | так как | растворимость осадка гидротартрата калия | KHC4H4O6 | ||
повышается при увеличении температуры.
Мешающие ионы: NH4+
2. Гексанитрокобальтат (III) натрия Na3[Co(NO2)6] в нейтральном или слабокислом растворе с ионом калия K+ образует желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтат (III) калия- натрия:
2KCl + Na3[Co(NO2)6] → K2Na[Co(NO2)6]↓ + 2NaCl
2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- → K2Na[Co(NO2)6]↓
В щелочной среде реакцию обнаружения K+ проводить нельзя, так как в этой среде гексанитрокобальтат (III) натрия разлагается с образованием гидроксида кобальта (III) бурого цвета: Na3[Co(NO2)6] + 3NaOH → Co(OH)3↓
+ 6NaNO2
Мешающие ионы: NH4+
3. 
Окрашивание пламени (фармакопейная): Если в образце или растворе присутствуют ионы калия, то пламя горелки окрашивается в фиолетовый цвет.
Реакции обнаружения катиона натрия Na+
1. 
Гексагидроксостибат (V) калия K[Sb(OH)6] образует с ионами натрия белый кристаллический осадок гексагидроксостибата (V) натрия:
K[Sb(OH)6] + NaCl → Na[Sb(OH)6]↓ + КС1 Na+ + [Sb(OH)6]- → Na[Sb(OH)6]↓
В сильно щелочной среде осадок не образуется, а из сильно кислых растворов выделяется белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты:
К[Sb(OH)6] + HC1 → НSbO3¯ + КС1 + 3H2O [Sb(OH)6]- + Н+ ® НSbO3¯ + 3H2O
Мешающие ионы: NH4+, Mg2+
2. Микрокристаллоскопическая реакция: Ацетат диоксоуран (VI) цинка Zn(UO2)3(CH3COO)8 образует в уксуснокислой среде с солями натрия
желтоватые кристаллы (фармакопейная реакция): NaCl + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH + 9Н2О → NaZn(UO2)3(CH3COO)9 ∙ 9Н2О↓ + HCl
Na+ + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH + 9Н2О → NaZn(UO2)3(CH3COO)9 ∙ 9Н2О↓ + H+
Мешающие ионы: Sn2+, Bi3+, Fe3+
3. Окрашивание пламени (фармакопейная):
Соли натрия окрашивают
бесцветное пламя горелки в желтый цвет.
Реакции обнаружения катиона аммония NH4+
1. 
Гидроксид натрия NaOH разрушает аммонийные соли с выделением аммиака:
NH4Cl + NaOH → NaCl + H2O + NH3↑
Выделяющийся аммиак можно обнаружить с помощью влажной красной или фиолетовой лакмусовой бумажки. Образующиеся по реакции:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
гидроксид - ионы OH- изменяют окраску лакмуса в синий цвет.
|
|
|
2. 
Реактив Несслера (смесь K2[HgI4] и KOH) образует с аммонийными солями аморфный красно-бурый осадок, растворимый в кислотах и щелочах:
2K2[HgI4] + 4KOH + NH4Cl → [ОHg2NH2]I↓ + KCl + 7KI + 3H2O
NH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH– → [Hg2 ONH2]I↓ +3H2O + 7I-
|
|
|
