1. Аналитические реакции катиона кальция, Ca²⁺

Реакция с серной кислотой

Катион кальция осаждается серной кислотой в виде характерных кристаллов гипса СаSО₄·2Н₂О. Осадок образуется только из концентрированных растворов солей кальция. Для более полного осаждения ионов кальция реакция обычно проводится в присутствии этилового спирта, понижающего растворимость сульфата кальция. Осадок СаSО₄·2Н₂О не растворяется в кислотах и в щелочах, но растворим в насыщенном растворе сульфата аммония вследствие образования растворимого в воде комплексного соединения (NН₄)₂[Са(SО₄)₂]:

СаSО₄ + SО₄^2– ® [Са(SО₄)₂]^2–

С помощью этой реакции отделяют СаSО₄ от осадка, содержащего SrSО₄ и ВаSО₄, а также разделяют ионы Са²⁺ и Sr²⁺ в ходе систематического анализа.

Выполнение реакции : К 2-3 каплям раствора СаСl₂ или Ca(NO₃)₂ прибавьте равный объем раствора Н₂SО₄ с концентрацией 2 моль/л. Обратите внимание на количество образовавшегося осадка СаSО₄·2Н₂О. Затем прибавьте к смеси несколько капель этанола. Сравните полученные результаты.

1.2. Реакция с оксалатом аммония, (NН₄)₂С₂О₄ (фармакопейная)

Ионы кальция с оксалатом аммония образуют белый кристаллический осадок оксалата кальция, растворимый в сильных минеральных кислотах, но не растворимый в уксусной кислоте:

Са²⁺ + С₂О₄^2– ® СаС₂О₄;                      К_S^o(CaC₂O₄) = 2,29·10^–9

Выполнению реакции мешают ионы стронция и бария также образующие белые осадки SrС₂О₄ (частично растворим в уксусной кислоте; К_S^o(SrC₂O₄) = 5,63·10^–8) и ВаС₂О₄ (растворим в уксусной кислоте при нагревании; К_S^o(BaC₂O₄) = 1,10·10^–7).

Выполнение реакции : К 3 каплям раствора СаСl₂ или Ca(NO₃)₂ прибавьте 2 капли раствора СН₃СООН и 3 капли раствора (NН₄)₂С₂О₄. Обратите внимание на образование белого кристаллического осадка СаС₂О₄.

Окрашивание пламени (фармакопейная)

Летучие соли кальция окрашивают пламя газовой горелки в кирпично-красный цвет.

2. Аналитические реакции катиона стронция, Sr²⁺

Реакция с «гипсовой водой»

Катионы стронция с сульфат-ионами образуют белый осадок сульфата стронция:

Sr²⁺ + SО₄^2– ® SrSО₄

При действии насыщенного водного раствора сульфата кальция («гипсовая вода») на раствор, содержащий ионы стронция, осадок сульфата стронция образуется только при нагревании. Ионы бария мешают выполнению реакции.

Выполнение реакции : Возьмите в пробирку 3-5 капель раствора Sr(NО₃)₂, добавьте 5-6 капель «гипсовой воды» и нагрейте смесь на водяной бане. При стоянии раствора (10-15 мин) выделяется белый мелкокристаллический осадок SrSО₄.

Окрашивание пламени

Летучие соли стронция окрашивают пламя газовой горелки в карминово-красный цвет.

3. Аналитические реакции катиона бария, Ba²⁺

Реакция с серной кислотой (фармакопейная)

Катионы бария с сульфат-ионами образуют белый мелкокристаллический осадок сульфата бария:

Ва²⁺ + SО₄^2– ® ВаSО₄;                 К_S^o(BaSO₄) = 1,06·10^–10

Осадок сульфата бария не растворяется в щелочах, хлороводородной и азотной кислотах, но частично растворяется в концентрированной серной кислоте:

BаSО₄ + Н⁺ ® Ва²⁺ + НSО₄^–

Выполнение реакции: К 2-3 каплям раствора ВаСl₂ прибавьте 2-3 капли разбавленного (2 моль/л) раствора Н₂SО₄. Обратите внимание на образование белого мелкокристаллического осадка ВаSО₄.

3.2. Реакция с хроматом калия, К₂СrО₄

Катионы бария с хроматом калия образуют желтый осадок хромата бария:

Ва²⁺ + СrО₄^2– ® ВаСrО₄;  К_S^o(BaCrO₄) = 1,18·10^–10

Хромат бария растворим в сильных кислотах, но не растворим в уксусной кислоте. При проведении реакции в уксуснокислой среде определению иона бария не мешают ионы Ca²⁺ и Sr²⁺, так как СаСrО₄ растворим в воде, а SrСrО₄ растворим в уксусной кислоте.

Выполнение реакции : Смешайте в пробирке по 5 капель растворов ВаСl₂, К₂СrО₄ и 2 моль/л СН₃СООН. Обратите внимание на образование желтого осадка ВаСrО₄.

Окрашивание пламени (фармакопейная)

Летучие соли бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет.

Лабораторная работа №4