К исследуемому раствору приливают гидроксид аммония до появления запаха и по каплям – хлорид аммония (для растворения осадка, который может образоваться при действии NH₄ОН). Даже если осадок не образовался, все равно надо добавить немного NH₄Сl.

К подготовленному таким образом раствору приливают избыток карбоната аммония и нагревают содержимое пробирки на водяной бане до 60–70 ºС. Образовавшийся осадок отделяют центрифугированием. Чтобы убедиться в полноте осаждения катионов II группы, к прозрачному раствору над осадком добавляют несколько капель (NH₄)₂СО₃. Если раствор мутнеет, прибавляют еще (NH₄)₂СО₃, нагревают, центрифугируют и снова проверяют полноту осаждения. Последняя считается достигнутой, если раствор над осадком при действии на него (NH₄)₂СО₃ остается прозрачным.

После проведения процесса осаждения катионы I и II групп оказываются разделенными: фильтрат содержит катионы I группы, а осадок – катионы II группы.

Анализ фильтрата

2.2.1. Удаление ионов NH₄⁺.Фильтрат переносят в фарфоровый тигель, выпаривают досуха и прокаливают на плитке до полного разложения аммонийных солей. Когда прекратится выделение белого дыма, в тигель (после полного остывания!) добавляют несколько капель дистиллированной воды для растворения сухого остатка. Каплю полученного раствора переносят на часовое стекло и добавляют 1–2 капли реактива Несслера. При действии его на растворы, содержащие ионы NH₄⁺, образуется красно-бурый осадок:

NH₃ + 2K₂[HgI₄] + 3KOH ® HN-Hg₂IOH¯ + 7KI + 2H₂O

Таким способом проверяют полноту удаления ионов NH₄⁺.

2.2.2. Обнаружение ионов К⁺. 1–2 капли раствора, полученного по п.2.2.1, переносят на предметное стекло и анализируют аналогично п.1.3.

2.2.3. Обнаружение ионов Мg²⁺. К отдельной порции раствора (2–3 капли), полученного по п.2.2.1, добавляют несколько капель 2 н. раствора КОН. Содержимое пробирки нагревают на водяной бане. Образование белого аморфного осадка указывает на присутствие ионов Мg²⁺.

2.2.4. Обнаружение ионов Na⁺ ведут различно в зависимости от присутствия или отсутствия в исследуемом растворе ионов Мg²⁺.

Ионы Мg²⁺ отсутствуют. Порцию исследуемого раствора, не содержащего ионов Мg²⁺ и NH₄⁺, выпаривают досуха в фарфоровой чашке. На предметное стекло наносят каплю раствора KH₂SbO₄ и вносят в нее несколько крупинок сухого остатка. Если ионы Na⁺ присутствуют, под микроскопом отчетливо видны прозрачные кристаллы зернообразной формы (рис. 4).

При выполнении этой реакции необходимо провести холостой опыт, т.к. в растворе самого реактива практически всегда под микроскопом заметны кристаллы. Они имеют другую форму, которая отличается от приведенной на рис. 4.

По выбору студента эту реакцию можно выполнять как пробирочную. В этом случае в пробирку наливают 2–3 капли исследуемого раствора. Затем создают строго нейтральную среду, добавляя кислоту или щелочь до рН=7 (по индикаторной бумаге). К полученному раствору прибавляют равный объем раствора реактива KH₂SbO₄ и перемешивают стеклянной палочкой. Образование белого кристаллического осадка свидетельствует о наличии в растворе ионов Na⁺. (Необходимо убедиться в том, что осадок кристаллический!). Если осадок не выпадает, надо потереть палочкой о стенки пробирки и охладить ее содержимое.

Ионы Мg²⁺ присутствуют. Исследуемый раствор, полученный по п.2.2.1, обрабатывают при нагревании 2 н. раствором КОН и, проверив полноту осаждения, центрифугируют. Фильтрат нейтрализуют 2 н. раствором НСl (избыток кислоты недопустим из-за разложения KH₂SbO₄ в кислой среде) и выпаривают досуха. Сухой остаток растворяют в небольшом количестве воды. В полученном растворе обнаруживают ионы Na⁺ микрокристаллоскопической реакцией с KH₂SbO₄.

Анализ осадка

2.3.1. Растворение осадка. Осадок карбонатов растворяют в
8-10 каплях 2 н. уксусной кислоты.

2.3.2. Обнаружение ионов Ва²⁺.К отдельной порции уксуснокислого раствора, полученного по п.2.3.1, нагретой до кипения, добавляют несколько капель K₂Cr₂O₇ и CH₃COONa. Раствор K₂Cr₂O₇ добавляют до изменения желтого цвета анализируемого раствора на оранжевый. После охлаждения в раствор над осадком добавляют еще несколько капель K₂Cr₂O₇, проверяя таким образом полноту осаждения ионов Ва²⁺:

2Ва²⁺ + K₂Cr₂O₇ + Н₂О ® 2ВаCrО₄¯ + 2К⁺ + 2Н⁺

После полного осаждения ионов Ва²⁺ осадок ВаCrО₄ отделяют центрифугированием. Фильтрат используют для обнаружения ионов Са²⁺.

2.3.3. Обнаружение ионов Са²⁺.К фильтрату, полученному по п.2.3.2, добавляют 4-5 капель раствора (NH₄)₂C₂O₄ и нагревают содержимое пробирки на водяной бане. Выпадение белого кристаллического осадка СаС₂О₄ указывает на присутствие ионов Са²⁺.

Если ионы Ва²⁺ в анализируемом растворе не обнаружены, наличие ионов Са²⁺ лучше проверить в свежей порции уксуснокислого раствора, полученного по п.2.3.1.

Вопросы к лабораторной работе

1. Аналитические группы катионов.

2. Общая характеристика катионов I группы.

3. Методы разложения и удаления солей аммония.

4. Аналитические реакции ионов К⁺, Na⁺, NH₄⁺.

5. Систематический ход анализа катионов I группы.

6. Общая характеристика катионов II группы.

7. Действие группового реагента, роль NH₄OH и NH₄Cl при осаждении катионов II группы. Обосновать условия проведения осаждения (значение рН, температура).

8. Характерные и специфические реакции катионов Ba²⁺ и Ca²⁺.

9. Систематический ход анализа катионов I-II групп.

Лабораторная работа № 2