Класифікація катіонів

Класифікація йонів

Найбільш поширеним методом систематичного аналізу катіонів є сірководневий метод аналізу, який заснований на реакціях утворення нерозчинних сульфідів, хлоридів та карбонатів. Теорія та практика сірководневого методу добре відпрацьована, метод характеризується чітким розділенням компонентів та високою чутливістю специфічних реакцій, що використовуються. Метод легко поєднується з дробним та іншими способами

аналізу. Йому належить вирішальна роль у формуванні та розвитку хімічного мислення.

Недоліки методу:

- сірководень – дуже отруйний газ, який має неприємний запах, тому робота з H₂S потребує доброї вентиляції або спеціально обладнаного приміщення;

- для одержання газоподібного H2S потрібна відповідна апаратура, а також необхідно дотримуватися особливих пересторог.

У сірководневому методі якісного аналізу всі катіони (загальна кількість яких сягає 80) поділяють на 5 аналітичних груп:

До першої належить група катіонів (NH4+, Na+, K+, Mg2+ та інші), яка складається з елементів головної підгрупи першої групи періодичної системи Д.І.Менделєєва (Li, Na,K, Rb, Cs). Сюди ж відносяться йони гідроксонію (H3O+) та амонію (NH4+), а також катіон магнію (Mg2+), який є аналогом Li+ за діагональним напрямком в таблиці Д.І.Менделєєва. Через подібність будови зовнішнього рівня електронної оболонки (...s1) всі катіони лужних металів однаково взаємодіють з багатьма реагентами, але группового реагента не мають, так як більшість їх солей добре розчинні у воді. Катіони І-ої групи відкривають у розчині дробним методом за допомогою специфічних реакцій.

Друга аналітична група катіонів (Ca2+, Sr2+, Ba2+) містить йони лужно-земельних металів, які входять в головну підгрупу другої групи періодичної системи та мають на зовнішньому рівні електронної оболонки два електрони (...s2). Їх карбонати, сульфати, фосфати та оксалати мають малу розчинність.

Груповим реагентом на ІІ групу катіонів служить карбонат амонію (NH4)2CO3 в присутності амонійного буферного розчину (NH4Cl + NH4OH), який створює pH = 9.2.

Груповий реагент у розчині піддається гідролізу

NH₄⁺ + CO₃^2– + H2O → HCO₃^– + NH₄OH

і реакція, яка відбувається при осадженні катіонів ІІ групи, описується рівнянням:

Me²⁺ + HCO₃^– + NH₄OH → MeCO₃↓ + NH4⁺ + H2O

Катіони ІІІ групи – іони заліза, алюмінію, хрому, нікелю, кобальту, цинку, марганцю. Сульфіди і гідроксиди катіонів цієї групи не розчиняються у воді, але розчиняються в розведених кислотах. Розчин сульфіду амонію є груповим реактивом, при дії якого на нейтральний або слабко лужний розчин осаджуються сульфіди NiS, CoS, FeS, Fe₂S₃, MnS, ZnS і гідроксиди Cr(OH)₃, Al(OH)_3.

Катіони ІV групи – іони срібла, ртуті, свинцю, міді, вісмуту й кадмію. Сульфіди цих металів не розчиняються у воді і в розведеній соляній кислоті. Сірководень є груповим реактивом, який осаджує всі названі катіони з кислого розчину у вигляді сульфідів. Іони срібла і ртуті (І) і свинцю становлять окрему підгрупу ІV групи. Хлориди цих металів не розчинаються у воді.

Катіони V групи – іони олова, сурми, миш’яку. Останній частіше утворює аніони миш’якової або миш’яковистої кислоти. Сульфіди цих елементів не розчиняються у воді і в розведеній соляній кислоті, але, на відміну від сульфідів ІV групи, розчиняються в полісільфіді амонію (NH₄)₂S_x. Груповим реактивом є сірководень.

Загальна схема систематичного аналізу така:

1.Досліджуваний розчин суміші всіх катіонів підкислюють соляною кислотою. Осаджуються хлориди срібла, ртуті (І) й свинцю. Осад відфільтровують.

2.У фільтрат пропускають сірководень. При цьому осаджуються сільфіди миш’яку, олова, сурми, труті (ІІ), міді, вісмуту, кадмію. Осад відфільтровують і обробляють полісульфідом амонію. При цьому розчиняються сульфіди миш’яку, олова і сурми, а в осаді залишаються HgS, CuS, Bi₂S₃, CdS, PbS.

3.Фільтрат від сульфатів ІV та V груп, в якому містяться катіони ІІІ, ІІ і І груп, нейтралізують гідроксидом амонію і добавляють у нього груповий реактив на ІІІ групу – розчин сульфіду амонію. Осаджується NiS, CoS, FeS, Fe₂S₃, MnS, ZnS, Al(OH)3, Cr(OH)3. Осад відфільтровують.

4.У фільтрі осаджують карбонати барію, стронцію і кальцію розчином карбонату амонію. Осад карбонатів ІІ групи відфільтровують. Фільтрат містить катіони І групи.

За описаним методом складну суміш катіонів розділяють на 5 аналітичних груп. Потім виявляють катіони в межах кожної групи.

Дата добавления: 2014-01-07