Реактивы, позволяющие выделить из сложной смеси целую группу, называются групповыми.

Например, катионы Ag⁺; Pb²⁺; Hg₂²⁺ образуют с анионами Сl^-1 малорастворимые в воде хлориды AgCl, РbCl₂, Hg₂Cl₂, поэтому действуя на анализируемый раствор соляной кислотой, можно ионы серебра, свинца и ртути осадить и отделить их от остальных катионов.

Классификация катионов

В основе методов разделения ионов в качественном анализе

лежат процессы образования и растворения осадков, позволяющие разделить ионы на несколько групп.

Существует несколько различных схем систематического анализа катионов. Ниже предлагается одна из классических схем разделения катионов.

Все катионы в зависимости от растворимости их карбонатов, сульфидов, хлоридов, гидроксидов делятся на пять аналитических групп по отношению к групповым реагентам.

Сульфидная классификация катионов

Суль-фиды раств. в воде	Сульфиды не растворимы в воде
Карбо-наты раств. в воде	Карбонаты не раствор. в воде	Сульфиды раств. в разб. Кислотах или гидроли- зуются	Сульфиды не растворимы в разб. Кислотах
1 группа	2 группа	3 группа	4 группа	5 группа
Na^+; K^+; NH4^+; Mg^2+ и др.	Сa^2+;Sr^2+; Ba^2+ и др.	Al^3+; Cr^3+; Fe^2+; Fe ^3+ Zn^2+, Co^2+ и др.	Ag^+; Pb^2+; Cu^2+;Cd^2+ и др.	Hg^2+; Sn^2+; Sn^4+; As^5+ и др.
Групповой реагент
Отсут- ствует	(NH4)2CO3	(NH4)2S	H2S В присутст- вии HCl	Na2S

 

6.2.Общая характеристика катионов 1 группы.

К первой аналитической группе относят катионы К⁺, Na⁺, Li, NH₄⁺, Mg²⁺ и некоторые др. Все соли этих катионов хорошо растворимы в воде, поэтому группового реагента, осаждающего эту группу соединений нет.

Катионы 1 группы играют важную роль в агрохимических процессах. Они содержатся в почвах. Так например, в водной вытяжке почв катионы 1 группы присутствуют в виде легко растворимых солей: хлоридов, cульфатов, карбонатов, а также нитратов, нитритов, аммонийных солей, солей кремневой, фосфорной, борной и др. кислот. К среднерастворимым соединениям почв относится карбонат магния. Значительное содержание солей натрия характерно для засоленных почв (Na₂SO₄, NaCl, NaHCO₃). Ионы калия и аммония необходимы для минерального питания растений.

Катионы 1 группы входят в состав важнейших минеральных удобрений. Калий вносят в почву в виде калийных солей (нитрата, сульфата, хлорида).

Ион NH₄⁺ cодержится в аммонийной селитре, в аммофосе –

NH₄ H ₂PO₄, диаммофосе - (NH₄)₂ HPO₄.

Поскольку соли аммония образуются при гниении белка, наличие их в природных водах служит признаком загрязнения, поэтому при анализе воды всегда делают пробу на ион аммония.

Реакции катиона К⁺

Важнейший реактив - гексанитрокобольтат натрия:

Na₃ [Co(NO₂)₆] образует с солями калия желтый кристаллический осадок:

2KCL + Na₃ [Co (NO₂)₆]= K₂Na[ Co(NO₂)₆] + 2NaCl

^{желтый, кристаллический осадок}

Реакция очень чувствительна, минимальная концентрация

(1: 13000). Осадок устойчив в уксусной кислоте.

К недостатку этой реакции относится ее неспецифичность:

присутствие солей аммония мешает определению иона калия, т.к. ион аммония также взаимодействует с данным реагентом:

2NH₄CL + Na₃ [Co (NO₂)₆]= (NH₄)₂Na[ Co(NO₂)₆] + 2NaCl

с образованием желтого осадка, поэтому прежде чем обнаруживать ион калия, необходимо определить ион аммония, и если он присутствует, то его необходимо удалить

Реакции катиона аммония

Щелочи выделяют из солей аммония газообразный аммиак: NH₄Cl + NaOH = NH₃ +H₂O + NaCl

выделение аммиака происходит при температуре и его обнаруживают по запаху, и по посинению влажной лакмусовой бумаги, помещенной над пробиркой, в которой протекает реакция.

Если в анализируемом веществе обнаружен ион аммония, то прежде, чем перейти к обнаружению ионов калия или натрия необходимо удалить ион аммония. С этой целью раствор анализируемого вещества выпаривают досуха на водяной бане, при этом аммонийные соли разлагаются:

NH₄Cl = NH₃ + HCl; NH₄ NO₃ = N₂O + 2H₂O и т д.

выпаривание следует проводить тщательно, иначе ион аммония будет присутствовать в пробе.

Реакции катиона магния

Гидрофосфат натрия Na₂HPO₄ в присутствии хлорида аммония и гидроксида аммония образует белый кристаллический осадок двойной соли магний, аммонийфосфата:

MgCl₂ + Na₂HPO₄ + NH₄OH = MgNH₄PO₄ + 2NaCl + H₂O