Кальций

Барий

Реакции обнаружения катионов второй группы

Общие реакции катионов II группы

Лабораторная работа №2

Техника безопасности

Окраска соединений

Комплексообразование

Гидролиз солей

Свойства гидроксидов

Степень окисления

Общая характеристика катионов второй группы

Вторая группа катионов

Во вторую (сульфатную) группу входят катионы Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺. При действии группового реагента 2н серной кислоты образуются белые осадки СаSO₄, SrSO₄, BaSO₄ различной растворимости. Произведения растворимости их следующие: ПР_СаSO4=2,4*10^-5, ПР_SrSO4=3,2*10^-7, ПР_BaSO4=2,1*10^-10. Наиболее растворимый - сульфат кальция в ходе анализа осаждается серной кислотой не- полностью и попадает в другие группы. Эти сульфаты не растворяются в кислотах. В воде труднорастворимы и карбонаты этих ионов (ПР_СаСO3=4,8*10^-9, ПР_SrСO3=1,6*10^-9, ПР_BaСO3=8*10^-9), однако они растворимы даже в уксусной кислоте.

Все металлы, образующие катионы этой группы, являются S-элементами второй группы ПСМ (ns²) и образуют соединения со степенью окисления +2. В окислительно-восстановительных процессах не участвуют.

Гидроксиды этих элементов Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂ являются сильными основаниями, в воде растворимость их увеличивается от Ca(OH)₂ к Ba(OH)₂. Получить их можно непосредственным растворением в воде оксидов или самих металлов.

Поскольку основные свойства здесь выражены сильно, соли металлов II группы, образованные сильными кислотами, не подвергаются гидролизу и имеют в растворе реакцию, близкую к нейтральной (рН»6). Следовательно, гидролизу могут подвергаться только растворы солей слабых кислот, которые имеют щелочную реакцию.

Катионы Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ как типичные S-элементы не образуют устойчивых комплексов.

Ионы Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ имеют законченные 8-электронные оболочки. В водных растворах эти ионы бесцветны.

При проведении анализа второй группы катионов соблюдать общие правила по технике безопасности в химических лабораториях. Растворимые соли бария и стронция ядовиты.

«Изучение свойств катионов II аналитической группы и анализ их смеси»

Цель работы: изучение свойств солей, гидроксидов ионов Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺; знакомство с методами разделения и обнаружения.

Проделать реакции катионов с веществами, представленными в табл. 3. Записать уравнения реакций.

Таблица 3

Реактив	Катионы
Ca^2+	Sr^2+	Ba^2+
1. H2SO4	CaSO4¯ белый, выпадает не сразу	SrSO4¯ белый	BaSO4¯ белый
2. Na2CO3	CaCO3¯ белый	SrCO3¯ белый	BaCO3¯ белый
3. K2CrO4 (pH=7)	-	SrCrO4¯ жёлтый	BaCrO4¯ жёлтый
4. K2Cr2O7+ CH3COONa	-	-	BaCrO4¯ жёлтый

К 2-3 каплям растворимой соли бария прилить 3-4 капли раствора K₂Cr₂O₇. Реакцию проводят в присутствии ацетата натрияCH₃COONa. Эта реакция используется не только для открытия ионов бария, но и для отделения его от ионов кальция и стронция.

2BaCl₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂O «2BaCrO₄¯ + 2KCl + 2HCl

жёлтый

2Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- + H₂O «2BaCrO₄¯ + 2H⁺

Бихромат калия образует с ионом Ba²⁺ жёлтый осадок BaCrO₄, а не BaCr₂O₇, как можно было бы ожидать. Растворимость хромата бария меньше, чем бихромата бария (ПР BaCrO₄=1,8*10^-14, ПР BaCr₂O₇=1,2*10^-9), поэтому концентрация ионов CrO₄^2-, имеющихся в растворе данного равновесия:

Cr₂O₇^2- + H₂O «2Cr₂O₄^2- + 2H⁺,

достаточна, чтобы образовался именно BaCrO₄.

Полнее реакция осаждения хромата бария идёт в присутствии избытка ацетата натрия, понижающего концентрацию образующих катионов водорода с образованием слабой кислоты СН₃СООН:

СН₃СОО^- + Н⁺ ® СН₃СООН

Избыток СН₃СООNа создаёт ацетатную буферную смесь, поддерживающую значение рН»5.

Нейтрализовать ионы водорода щёлочью нельзя, так как при больших значениях рН выпадает жёлтый осадок хромата стронция и реакция становится неспецифичной.

Микрокристаллоскопическая реакция. С помощью этой реакции можно открыть ионы кальция в присутствии небольших количеств других ионов. 1 каплю раствора соли кальция нанести на предметное стекло и добавить 1 каплю H₂SO₄ 2н и слегка подсушить на воздухе так, чтобы подсох только край капли. Образующиеся красталлы гипса CaSO₄*2H₂O имеют игольчатую форму (напоминающую снежинки) при рассмотрении под микроскопом (рис. 1). Открытию иона кальция мешает большая концентрация ионов Ba^2+.

Рис. 1. Кристаллы сульфата кальция

Дата добавления: 2015-06-04