РОЗДІЛ 3. ХІД АНАЛІЗУ СУМІШІ КАТІОНІВ ПЕРШОЇ ТА ДРУГОЇ АНАЛІТИЧНИХ ГРУП

В розчині можуть бути: NH₄⁺, K⁺, Na⁺, Mg²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺.

Аналіз суміші катіонів першої та другої аналітичних груп можна проводити без застосування групового реагенту – карбонату амонію. Він може знадобитись лише для відділення другої групи з метою виявлення в одержаному фільтраті іонів Mg²⁺ з використанням гідрофосфату натрію.

3.1. Виявлення NH₄⁺.

В пробірку вміщують невелику кількість досліджуваного розчину, додають надмір (3-4 – кратний) розчину лугу і нагрівають. Виділення аміаку можна виявити за запахом або за посинінням змоченого водою лакмусового папірця, піднесеного до отвору пробірки (на відстань ~ 1 см від її краю, стінок не торкатись!).

Або краплину досліджуваного розчину поміщають на скляну платівку і додають краплину реактиву Несслера. Утворення характерного осаду червоно-бурого кольору вказує на наявність в досліджуваному розчині іонів амонію.

3.2. Виявлення Na⁺.

Краплину досліджуваного розчину поміщають на скляну платівку, додають дві-три краплини цинкуранілацетату і злегка струшують. Поява характерного зеленкувато-жовтого дрібнокристалічного осаду вказує на присутність в досліджуваному розчині Na⁺.

3.3. Виявлення K⁺.

Якщо в досліджуваному розчині немає NH₄⁺, тоді дуже легко виявити K⁺ безпосередньо з розчину задачі, застосовуючи реакцію з гексанітрокобальтатом (ІІІ) натрію. Для цього краплину досліджуваного розчину поміщають на скляну платівку і додають одну-дві краплини розчину Na₃[Co(NO₂)₆]. Поява жовтогарячого осаду вказує на присутність K⁺.

Якщо ж в досліджуваному розчині міститься NH₄⁺, проводити реакцію з гексанітрокобальтатом (ІІІ) натрію можна лише після повного видалення амонію. Для цього 2-3 мл досліджуваного розчину вміщують в порцелянову чашку, випаровують насухо, прожарюють сухий залишок на полум’ї пальника до повного видалення аміаку. Після охолодження сухий залишок розчиняють в 1-2 мл води або розведеної оцтової кислоти. Проводять перевірку на повноту видалення аміаку (проба з реактивом Несслера). Якщо аміак видалено повністю, краплину одержаного розчину вміщують на скляну платівку і додають 1-2 краплини Na₃[Co(NO₂)₆].

3.4. Виявлення Ba²⁺.

До 1-1,5 мл досліджуваного розчину додають ацетат натрію та дихромат калію. Поява жовтого осаду вказує на присутність в розчині іонів Ba²⁺.

3.5. Виявлення Sr²⁺. Якщо в досліджуваному розчині не виявлено іонів Ba²⁺, тоді до невеликої частини розчину додають вдвічі – втричі більше (за об’ємом) гіпсової води і суміш нагрівають до кипіння. Після охолодження розчину (хвилин 5-10) за наявності Sr²⁺ з’являється білий осад (або каламуть).

Якщо ж в досліджуваному розчині виявлено Ba²⁺, то перш ніж виявляти Sr²⁺, треба відділити Ba²⁺, застосувавши дихромат калію. Для цього до окремої частини досліджуваного розчину додають трохи ацетату натрію та надмір K₂Cr₂O₇ (до появи померанчового забарвлення розчину над осадом). Осад BaCrO₄ відфільтровують. Фільтрат перевіряють на повноту відділення барію (додаванням до нього декількох краплин дихромату калію та ацетату натрію). До прозорого фільтрату додають гіпсову воду і суміш нагрівають до кипіння. Охолоджують суміш (хвилин 5-10). Поява білої каламуті вказує на присутність Sr²⁺.

3.6. Виявлення Ca²⁺.

Якщо досліджуваний розчин не містить ні Ba²⁺, ні Sr²⁺, тоді до окремої частини задачі додають трохи розчину аміаку, хлориду амонію (щоб запобігти утворенню осаду MgC₂O₄), і розчин (NH₄)₂C₂O₄. Утворення білого осаду вказує на наявність Ca²⁺.

Якщо в розчині немає Ba²⁺, Ca²⁺ можна виявити також додаванням до окремої частини досліджуваного розчину сухого NH₄Cl та розчину фероціаніду калію K₄[Fe(CN)₆]. Утворення білого осаду вказує на наявність Ca²⁺. 

Якщо ж в досліджуваному розчині виявлено Ba²⁺, то його спочатку відділяють у вигляді BaCrO₄, як при виявленні стронцію (3.5.), а потім в одержаному фільтраті проводять реакцію на Ca²⁺ з NH₄Cl та K₄[Fe(CN)₆]. Іон Sr²⁺ не заважає виявленню Ca²⁺ таким способом.

Для виявлення Ca²⁺ за допомогою оксалату амонію Ba²⁺ і Sr²⁺ необхідно відділити. Для цього до окремої частини розчину додають надлишок сульфату амонію і нагрівають. При цьому в осад випадають BaSO₄ та SrSO₄ , а кальцій залишиться в розчині у вигляді [Ca(SO₄)₂]²⁻. Розчин, в якому можуть знаходитись також іони Mg²⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺, фільтрують (фільтрат №1). До одержаного фільтрату № 1 додають розчин оксалату амонію. За наявності кальцію утворюється білий осад. Осад відфільтровують і відкидають. Фільтрат №2, що містить катіони першої групи, після перевірки на повноту осадження кальцію (додаванням кількох краплин оксалату амонію) можна використати для виявлення іонів Mg²⁺.

3.7. Виявлення Mg²⁺.

До фільтрату №2 додають розчин Na₂HPO₄. Утворення білого кристалічного осаду вказує на наявність Mg²⁺.

За іншим варіантом магній можна виявити із розчину задачі після відділення катіонів другої групи за допомогою групового реактиву (NH₄)₂CO₃. Для цього до окремої частини задачі додають трохи розчину аміаку до появи слабкої каламуті або слабкого запаху, хлориду амонію – до розчинення каламуті, якщо вона була або, якщо її не було, дві-три дрібочки, та трикратний (за об’ємом по відношенню до взятого об’єму задачі) надмір карбонату амонію. Суміш нагрівають до кипіння. Після відстоювання суміші перевіряють повноту осадження катіонів другої групи додаванням карбонату амонію. Осад відфільтровують. До одержаного фільтрату №3, що містить катіони першої групи, додають розчин Na₂HPO₄. Поява білого кристалічного осаду вказує на наявність Mg²⁺ в розчині. Оскільки ця схема відділення і виявлення магнію забазпечує найбільш надійний результат, її, як правило, рекомендують для використання в складних випадках.

Mg²⁺ можна також виявити дробною реакцією в присутності всіх катіонів першої та другої груп за допомогою титанового жовтого. До невеликої частини досліджуваного розчину додають вдічі більшу за об’ємом кількість лугу та кілька краплин щойно виготовленого розчину титанового жовтого та перемішують суміш. За наявності Mg²⁺ утворюється червоний осад – твердий розчин титанового жовтого в гідроксиді магнію. Іони Ca²⁺ та Sr²⁺ підсилюють забарвлення осаду, хоча самі по собі за відсутності Mg²⁺ не виявляють ніякого зовнішнього ефекту при додаванні барвника, тому що з лугом не утворюють осадів гідроксидів.

Проте слід мати на увазі, що реакція Mg²⁺ з титановим жовтим не завжди вдається – результат залежить від якості реагенту та досвіду виконавця. Тому початківцям не варто робити висновок про наявність або відсутність магнію в розчині за результатом лише цієї однієї реакції.

Mg²⁺ можна виявити в присутності катіонів першої та другої груп реакцією з йодною водою (виконання реакції див. 1.13.), тільки замість розчину солі магнію додають досліджуваний розчин. В присутності магнію з’являється буре забарвлення йоду.