Частные реакции катионов третьей аналитической группы

Реакции обнаружения катиона бария Ва²⁺

1. Хромат калия К₂СrО₄ или натрия Na₂CrO₄ образуют желтые осадки хромата ВаСrО₄ в нейтральных или уксус­нокислых растворах:

ВаС1₂ + K₂CrO₄= BaCrO₄↓ + 2KCl;

Ва²⁺ + CrO²₄ = BaCrO₄↓.

 

Осадок ВаСrО₄ растворяется в сильных кислотах. При действии серной кислоты желтый осадок ВаСrО₄ перехо­дит в белый осадок BaSO₄. Осадок ВаСrО₄ нерастворим в уксусной кислоте в отличие от осадков СаСrО₄ и SrCrO₄.

2. Дихромат калия К₂Сr₂O₇ образует с ионами бария Ва²⁺ также желтый осадок ВаСrО₄, но не образует осадка с ионами стронция Sr²⁺ и ионами кальция Са²⁺. Выпадение осадка ВаСrО₄ объясняется тем, что раствор дихромата ка­лия всегда содержит незначительное количество хромат-ионов СrО^2-₄, которые появляются в результате гидролиза дихромата калия:

Cr₂O^2-₇ + Н₂О ↔ 2HCrO^-₄ ↔ 2Н⁺ + 2CrO^2-₄

 

Концентрация хромат-ионов СrО₄ оказывается доста­точной, так как константа растворимости К⁰_s хромата бария достигается раньше, чем константа растворимости К⁰_s дихромата бария ВаСr₂О₇. По этой причине образует­ся осадок ВаСrО₄:

 

СrО^2-₄ +2Ba²⁺ ↔ 2BaCrO₄↓.

 

Суммируя эти уравнения, получаем общее уравнение:

 

Cr₂O^2-₇ + 2Ва²⁺ + Н₂О ↔ 2ВаСrО₄↓ + 2Н⁺.

 

В результате образуется сильная кислота НСl и реак­ция не доходит до конца. Во избежание этого к раствору добавляют ацетат натрия, который реагирует с соляной кислотой, и сильная кислота заменяется слабой:

CH₃COONa + HCl = СН₃СООН + NaCl.

 

3. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ образует с солями ба­рия белый осадок, растворимый в азотной и хлороводо­родной кислотах. При кипячении осадок растворяется также в уксусной кислоте:

 

ВаС1₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = ВаС₂О₄↓ + 2NH₄Cl;

Ba²⁺ + С₂О^2-₄ = ВаС₂О₄↓.

 

4. Окрашивание пламени. Летучие соли бария окраши­вают бесцветное пламя горелки в желто-зеленый цвет. Ре­акция фармакопейная.

Реакции обнаружения катиона кальция Са²⁺

1. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ образует с растворами солей кальция белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция:

 

СаСl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = СаС₂О₄↓ + 2NH₄Cl;

Са²⁺ + С₂О^2-₄ = СаС₂О₄↓.

 

Осадок растворяется в минеральных кислотах, но нерас­творим в уксусной кислоте даже при кипячении. Определе­нию мешают ионы Ва²⁺ и Sr²⁺. Реакция фармакопейная.

2. Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)₆] (желтая кровяная соль) с солями кальция в присутствии солей аммония и добавлении гидроксида аммония образует бе­лый кристаллический осадок гексацианоферрата (II) кальция:

 

СаСl₂ + 2NH₄Cl + K₄[Fe(CN)₆] = Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆]↓ + 4КСl;

Ca²⁺ 2NH⁺₄ + [Fe(CN)₆]^4- = Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆]↓.

 

Осадок не растворяется в уксусной кислоте.

3. Окрашивание пламени. Соли кальция СаСl₂, Ca(NO₃)₂ окрашивают бесцветное пламя горелки в кирпично-красный цвет. Реакция фармакопейная.

Реакции обнаружения катиона стронция Sr²⁺

1. Насыщенный раствор гипса CaSO₄ • 2H₂O (гипсовая во­да) образует с ионами Sr²⁺ белый осадок сульфата стронция:

 

Sr²⁺ + SO^2-₄ = SrSO₄↓.

 

Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только помутнение, появляющееся не сразу из-за образования пересыщенного раствора. По­явление осадка ускоряют нагреванием.

Реакция служит для обнаружения Sr²⁺ только в отсут­ствие Ва²⁺, который с гипсовой водой вызывает помутне­ние, появляющееся сразу, так как растворимость BaSO₄ меньше растворимости SrSO₄:

K ⁰_s(BaSO₄) = 1, 1 • 10^-10; K ⁰_s (SrSO₄) = 2, 8 • 10^-7.

 

Гипсовая вода не образует осадков с растворами солей кальция ни на холоде, ни при нагревании. Этим ион Са²⁺ отличается от ионов Ва²⁺ и Sr²⁺.

2. Окрашивание пламени. Бесцветное пламя горелки в присутствии солей стронция окрашивается в карминово-красный цвет.