Идентификация катионов

Существуют различные аналитические классификации катионов по группам. Наиболее распространенными являются кислотно-основная и сероводородная.

Кислотно-основная классификация основана на использовании в качестве групповых реагентов водных растворов кислот и щелочей. По этой классификации групповым реагентом на катионы Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ является раствор серной кислоты H₂SO₄, реже – растворимые сульфаты Na₂SO₄, K₂SO₄, (NH₄)₂SO₄.

Сероводородная классификация базируется на использовании групповых реагентов: растворов HCl, H₂S, (NH₄)₂S и (NH₄)₂CO₃.

Для ионов Ag⁺, Pb²⁺, Hg²⁺ групповым осадителем служит HCl, для ионов Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ – (NH₄)₂CO₃, для ионов Al³⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ и др. – (NH₄)₂S.

Имеется много органических и неорганических реагентов, образующих осадки или окрашенные комплексные соединения с катионами.

Для открытия ионов Fe²⁺ используется гексацианоферрат(III) калия (красная кровяная соль), который дает синий осадок (турнбулевой сини):

3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆]₂↓ + 3K₂SO₄.

Для обнаружения ионов Fe³⁺ используется гексацианоферрат(II) калия (желтая кровяная соль), который образует с катионом Fe³⁺ темно-синий осадок берлинской лазури:

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓ + 12KCl.

Также для обнаружения ионов Fe³⁺ используется роданид аммония NH₄SCN или калия KSCN, которые образуют с катионом Fe³⁺ роданид железа Fe(SCN)₃ кроваво-красного цвета.

Отдельные ионы могут быть идентифицированы с помощью специфических реакций. Например, реактив Несслера (смесь комплексной соли K₂[HgI₄] и KOH) образует с катионом аммония NH₄⁺ осадок оранжевого (красно-бурого) цвета. Щелочи разлагают соли аммония с выделением газообразного аммиака, поэтому для определения ионов NH₄⁺ в растворе используют растворы щелочей (NaOH, KOH и др.).

Катионы меди Cu²⁺ и никеля Ni²⁺ в избытке аммиака образуют растворимые комплексные соединения синего цвета. Поэтому данный реагент используют для обнаружения катионов Cu²⁺ и Ni²⁺, а также для отделения их от других катионов (Fe²⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ и др.), которые при взаимодействии с раствором аммиака образуют нерастворимые основания. Для открытия ионов Ni²⁺ можно использовать диметилглиоксим, но только в отсутствии ионов Fe³⁺.

Летучие соединения металлов окрашивают пламя горелки в тот или иной цвет, что широко используется в аналитической практике. При внесении соединений некоторых металлов в пламя газовой горелки в зависимости от природы металла наблюдается окрашивание пламени в тот или иной цвет. Так, соли натрия окрашивают бесцветное пламя в желтый цвет, калия – в фиолетовый, кальция – в кирпично-красный, стронция – в карминово-красный, бария – в желто-зеленый.