Реакции катиона кальция

Оксалат аммония (NH4)2C204. Осаждает из растворов солей белый мелкокристаллический оксалат кальция:

К 1—2 каплям раствора соли кальция прибавляют столько же оксалата аммония. Разделив суспензию на две части, проверяют осадок действием хлороводородной и уксусной кислот на растворимость в минеральных кислотах (в уксусной — нерастворим). Нагревание способствует быстрому осаждению оксадата кальция. Этой реакцией обнаруживают Са2+, но только после удаления Ва2+ и Sr2+, которые также дают осадки с оксалатом аммония. Обнаруживаемый минимум — 1 мкг кальция; предельное разбавление — 5 • 104 мл/г.

Растворимые сульфаты. Ион SO^_ осаждает Са2+ только из достаточно концентрированных растворов его солей:

Осадок растворяется в сульфате аммония (NH4)2S04 с образованием комплексной соли (NH4)2[Ca(S04)2].

Большей чувствительностью характеризуется микрокристалло ско- пическая реакция. К капле раствора соли кальция на предметном стекле прибавляют каплю 2 н. H2S04 и упаривают до появления каймы по краю капли. Игольчатые кристаллы гипса CaS04-2H20, собранные в пучки, рассматривают под микроскопом. Обнаруживаемый минимум — 0,04 мкг Са2+. Кристаллы сульфатов бария и стронция имеют другую форму.

Мурексид. Органический краситель мурексид C8H6N606 в щелочной среде образует с ионами Са2+ растворимый комплекс красного цвета.

К 4—5 каплям раствора соли кальция приливают 1—2 капли 2 н. раствора гидроксида натрия и вносят несколько крупинок сухого мурексида (точнее, смеси его с хлоридом натрия в соотношении 1 : 100). Можно пользоваться и свежеприготовленным водным раствором мурексида, но он малоустойчив, быстро теряет свои свойства. С ионами Sr2+ и Ва2+ мурексид дает фиолетовое окрашивание.

Проба на окрашивание пламени. Пламя горелки окрашивается летучими солями кальция в кирпично-красный цвет.

Анализ смеси катионов первой и второй аналитических групп (без стронция)

[1]

Таблица 10.7

Анализ смеси катионов первой и второй аналитических групп (Mg2+, К+, Na+, NH4+, Ва2+, Са2+) (контрольная задача 1)

Номер

опера

ции

Исследуемое вещество

Выполняемая операция и прибавляемые реактивы

Наблюдения

Заключение

1

Часть исследуемого раствора

Проба на ион NH4: NaOH при нагревании

Лакмусовая бумага посинела в парах

Присутствует ион NH4

2

То же

Проба на присутствие катионов второй группы: (NH4)2C03, nh4oh, NH4C1 при нагревании

Белый осадок

Присутствуют катионы второй группы

3

Весь исследуемый раствор

Осаждение катионов второй группы: (NH4)2C03 в присутствии NH4OH, NH4C1 при нагревании

То же

Осаждены катионы второй группы

4

То же

Проба на полноту осаждения: (NH4)2C03

Муть не появилась

Катионы второй группы осаждены полностью

  • 1.1. Проба на присутствие катиона аммония. В чистую пробирку переносят 2—3 капли исследуемого раствора, добавляют 2—3 капли 2н. NaOH, нагревают на водяной бане. Смочив красную лакмусовую бумагу дистиллированной водой, ее держат над пробиркой; если в растворе были соли аммония, то бумага посинеет.
  • 1.2. Проба на присутствие катионов второй группы. К 2—3 каплям исходного раствора приливают 2 н. раствор аммиака до щелочной реакции, одну каплю раствора NH4C1 и 2—3 капли (NH4)2C03. Выпадение белого осадка указывает на присутствие катионов второй группы. Если они отсутствуют, исследуют раствор как смесь катионов первой группы.
  • 2. Отделение катионов второй группы от первой. Катионы Са2+ и Ва2+ мешают обнаружению ионов первой группы, так как образуют осадки с гидрофосфатом натрия и другими реактивами. Поэтому их отделяют от катионов первой группы.

Ко всему исследуемому раствору прибавляют сначала 2 н. раствор аммиака до появления слабого запаха аммиака, затем 2—3 капли 2 н. раствора NH4C1, нагревают на водяной бане и приливают 8—10 капель группового реагента (NH4)2C03. Содержимое пробирки перемешивают, центрифугируют осадок и для проверки полноты осаждения вносят еще каплю раствора (NH4)2C03. Если появится муть над осадком, приливают еще А—5 капель (NH4)2C03, центрифугируют и повторяют пробу на полноту осаждения.

Добившись полного осаждения карбонатов катионов второй группы, нагревают жидкость с осадком на водяной бане, центрифугируют, переносят центрифугат (№ 1) в другую пробирку.

  • 3. Работа с центрифугатом № 1. Центрифугат № 1, содержащий катионы первой группы, исследуют, как описано ранее (см. параграф 9.6), но он содержит избыток карбоната и других солей аммония, поэтому обязательно удаление иона NH^.
  • 3.1. Обнаружение иона магния. Несколько капель (2—3) центрифу- гата № 1 переносят в другую пробирку, прибавляют 2 капли раствора хлорида аммония и 4 капли гидрофосфата натрия, затем по каплям 2 н. раствор аммиака (до появления запаха), потирают палочкой о стенки пробирки и дают постоять. Появление белого кристаллического осадка указывает на присутствие катиона Mg2+.
  • 3.2. Удаление иона аммония. Центрифугат № 1 переносят в тигель, выпаривают досуха и прокаливают до полного разложения солей аммония (прекращение выделения белого дыма). Операция удаления иона аммония занимает около 50 мин.

В это время переходят к работе с осадком карбонатов второй группы.

  • 4. Растворение осадка карбонатов. Осадок промывают горячей водой: в пробирку с осадком прибавляют 3—4 капли дистиллированной воды, нагревают на водяной бане, центрифугируют, затем удаляют промывной раствор пипеткой, не взмучивая осадок. К осадку, содержащему карбонаты кальция или бария, прибавляют 8—10 капель 2 н. уксусной кислоты и нагревают. Раствор должен получиться прозрачным, но если реактивы содержали примеси иона SO^-, то образовавшиеся в виде мути сульфаты кальция и бария не растворяются в уксусной кислоте и должны быть отцентрифугированы и удалены. Центрифугат № 2 анализируют на присутствие катионов бария и кальция.
  • 5. Обнаружение и отделение катиона бария. Поскольку барий мешает обнаружению кальция реакцией с оксалатом аммония, необходимо узнать, присутствует ли он в растворе. К 1—2 каплям уксуснокислого центрифугата прибавляют по капле растворы ацетата натрия и дихромата калия. В присутствии катионов бария выпадает желтый осадок хромата бария. Если барий присутствует, то его удаляют перед обнаружением катионов кальция. Ко всему объему центрифугата № 2 прибавляют 2—3 капли раствора ацетата натрия и приливают дихромат калия до оранжевой окраски раствора, т. е. до избытка дихромат-ионов, обеспечивающего полное осаждение катионов бария. Затем нагревают содержимое пробирки на водяной бане, центрифугируют и переносят центрифугат № 3 в другую пробирку. Центрифугат № 3 анализируют на присутствие катионов кальция.
  • 6. Обнаружение катиона кальция. К центрифугату № 3 прибавляют А—5 капель раствора оксалата аммония и нагревают на водяной бане. В присутствии катионов Са2+ выпадает осадок оксалата кальция.

Белая окраска его, замаскированная избытком дихромата калия, обнаруживается после промывания водой.

  • 7. Проверка на полноту удаления аммония (см. п. 3.2). После прекращения выделения белого дыма берут палочкой 2—3 крупинки сухого остатка, помещают их на предметное стекло, добавляют каплю воды и реактив Несслера. Если аммоний еще присутствует и появляется желтая окраска, то необходимо продолжить прокаливание сухого остатка (10—15 мин). Пробу на полноту удаления иона NH^ повторяют и, добившись полного улетучивания аммиака, растворяют содержимое тигля в 6—8 каплях воды. Перемешав палочкой раствор в тигле, его переносят в коническую пробирку для центрифугирования (возможно образование основных солей магния), центрифугируют и переносят центрифугат № 4 в другую пробирку.
  • 8. Обнаружение иона калия. К 1—2 каплям центрифугата № 4 приливают 2—3 капли свежеприготовленного раствора гексанитро- кобальтата(Ш) натрия и дают постоять. Выделение желтого осадка K2Na[Co(N02)6] указывает на присутствие иона калия.
  • 9. Обнаружение иона натрия. В центрифугате № 4 возможно присутствие катиона натрия, его обнаружению мешает катион магния.
  • 9.1. Удаление иона магния. Если по п. 3.1 было установлено присутствие катиона магния в исследуемом растворе, то его удаляют действием гидроксида калия. Ко всему объему центрифугата № 4 приливают 3—4 капли 2 н. раствора КОН, нагревают на водяной бане, центрифугируют и переносят центрифугат № 5 в другую пробирку.
  • 9.2. Нейтрализация и концентрирование центрифугата № 5. Весь центрифугат помещают в тигель, прибавляют 4—5 капель 2 н. НС1, выпаривают досуха, прокаливают сухой остаток до полного удаления НС1 (—10 мин), дают тиглю остыть. Сухой остаток растворяют в 2—3 каплях воды, перемешивая палочкой. Раствор переносят в коническую пробирку и при наличии мути, центрифугируют (центрифугат № 6).
  • 9.3. Проба на присутствие катиона натрия. Прозрачный центрифугат № 6 переносят в другую пробирку и проверяют присутствие катиона натрия действием свежеприготовленного гексагидроксостибиата калия (реактив должен быть прозрачным!). Реакция лучше протекает при охлаждении пробирки под краном с холодной водой, для ускорения образования осадка необходимо потереть палочкой о стенки пробирки. Выделение белого мелкокристаллического осадка указывает на присутствие иона натрия в исследуемом растворе.

Эта операция заключительная в ходе анализа смеси катионов первой и второй аналитических групп.

Выводы. 1. Проверив записи хода анализа (см. табл. 10.1), выпишите катионы, обнаруженные в исследуемом растворе.

2. Составьте уравнения реакций, с помощью которых было установлено присутствие ионов в растворе. Укажите характеристики чувствительности этих реакций. Дайте названия продуктам реакций.

  • [1] Предварительные испытания. Анализ начинают с предварительных испытаний, проводимых в отдельных порциях раствора. Сначала проверяют присутствие иона NH|, так как в дальнейшем в раствор вводят соли аммония. Затем необходима проба на обнаружение катио нов второй группы: от ее результата зависит дальнейший ход анализа. Выполняемые операции, наблюдения и заключения оформляют в лабораторном журнале (табл. 10.1).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >