Кальций

Катион кальция идентифицируют:

А) С раствором глиоксальгидроксианила в присутствии смеси натрия гидроксида и натрия карбоната – наблюдается красное окрашивание хлороформного слоя:

Проведению этой реакции не мешает присутствие других катионов II группы периодической системы Менделеева, так как натрия карбонат препятствует образованию комплексных соединений с другими щелочноземельными металлами.

Методика: к 0,2 мл нейтрального раствора, содержащего испытуемую субстанцию в количестве, эквивалентном около 0,2 мг кальция (Ca²⁺) в 1 мл, или к 0,2 мл раствора, указанного в частной статье, прибавляют 0,5 мл раствора 2 г/л глиоксальгидроксианила Р в спирте Р, 0,2 мл раствора натрия гидроксида разведенного Р и 0,2 мл раствора натрия карбоната Р. Смесь встряхивают с 1 мл или 2 мл хлороформа Р и прибавляют от 1 мл до 2 мл воды Р, хлороформный слой приобретает красную окраску.

В) С раствором калия гексацианоферрата (II). Реакцию проводят при рН≈9:

Ca²⁺ + K₄[Fe(CN)₆] + NH₄Cl → CaNH₄K[Fe(CN)₆]↓ + 3K⁺ + Cl‾

Образующийся белый кристаллический осадок калий-кальций-аммоний гексацианоферрата (II) не растворяется в уксусной кислоте. Ион бария (Ba²⁺) может давать аналогичный эффект, поэтому в присутствии катионов Ba²⁺ применять эту реакцию не следует.

Методика: около 20 мг или указанное в частной статье количество испытуемой субстанции растворяют в 5 мл кислоты уксусной Р. К полученному раствору прибавляют 0,5 мл раствора калия ферроцианида Р, раствор остается прозрачным. К раствору прибавляют около 50 мг аммония хлорида Р, образуется белый кристаллический осадок.

С) С раствором аммония оксалата. Образующийся белый кристаллический осадок кальция оксалата растворим в минеральных кислотах, но нерастворим в кислоте уксусной и растворе аммиака:

Ca²⁺ + C₂O₄^2‾ → CaC₂O₄↓.

Аналогичные осадки дают Ba²⁺ и Sr²⁺.

Методика: к 1 мл раствора, содержащего испытуемую субстанцию в количестве 2-20 мг иона кальций (Ca²⁺), прибавляют 1 мл раствора 40 г/л аммония оксалата Р, образуется белый осадок, нерастворимый в кислоте уксусной разведенной Р и растворе аммиака Р, растворимый в разведенных минеральных кислотах.

D) Летучие соли кальция окрашивают бесцветное пламя в кирпично-красный цвет.

Методика: соль кальция, смоченная кислотой хлористоводородной Р и внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в оранжево-красный цвет.

Магний

Раствор динатрия гидрофосфата образует с солями магния в присутствии растворов аммиака и аммония хлорида белый кристаллический осадок магния аммония фосфата:

Mg²⁺ + HPO₄^2‾ + NH₄OH → MgNH₄PO₄↓ + H₂O.

Едкие щелочи образуют с Mg²⁺ белый аморфный осадок Mg(OH)₂:

Mg²⁺ + 2OH‾ → Mg(OH)₂↓.

Присутствие аммония хлорида сильно подавляет диссоциацию аммиака и тем самым понижает концентрацию OH‾ в растворе. Следствием этого и является невыпадение осадка Mg(OH)₂ в присутствии аммония хлорида; а гидроксиды остальных металлов II группы хорошо растворимы в воде.

Методика: около 15 мг испытуемой субстанции растворяют в 2 мл воды Р. К полученному раствору или к 2 мл раствора, указанного в частной статье, прибавляют 1 мл раствора аммиака разведенного Р₁; образуется белый осадок, растворяющийся при прибавлении 1 мл раствора аммония хлорида Р. К полученному раствору прибавляют 1 мл раствора динатрия гидрофосфата Р, образуется белый кристаллический осадок.

Наряду с неорганическими реактивами для качественного определения Mg²⁺ применяют и органические реактивы кислотного характера, которые с Mg²⁺ образуют комплексные соединения (неофицинальные методы).

Наиболее распространенной является реакция с гидроксихинолином, который в присутствии растворов аммиака и аммония хлорида образует кристаллический осадок магния оксихинолята, окрашенный в зеленовато-желтый цвет:

Методика: в пробирку помещают 2-3 капли раствора магния хлорида, 2 капли раствора аммиака и добавляют несколько капель раствора аммония хлорида до растворения осадка магния гидроксида, образовавшегося под действием аммиака. Затем добавляют 2-3 капли раствора гидроксихинолина. Фиксируют зеленовато-желтый цвет образовавшегося осадка.

 

Арсен:

А) Химическая сущность метода основана на восстановительных свойствах натриевой соли фосфорноватистой кислоты (натрия гипофосфит). Последняя восстанавливает в кислой среде соединения мышьяка (III) и (V) до свободного мышьяка. Кислота фосфорноватистая при этом окисляется до кислоты фосфористой:

NaH₂PO₂ + HCl → NaCl + H₃PO₂;

As₂O₃ + 3H₃PO₂ → 2As↓ + 3H₃PO₃;

As₂O₅ + 5H₃PO₂ → 2As↓ + 5H₃PO₃.

Процесс восстановления мышьяка идет в две стадии:

2H₃PO₂ → H₃PO₄ + PH₃;

As₂O₃ + PH₃ → 2As↓ + H₃PO₃.

Методика: 5 мл испытуемого раствора нагревают на водяной бане с равным объемом реактива гипофосфита Р, образуется коричневый осадок.

Приготовление реактива гипофосфита: 10 г натрия гипофосфита Р растворяют при слабом нагревании в 20 мл воды, доводят объем раствора кислотой хлористоводородной Р до 100 мл. Отстаивают, декантируют или фильтруют через стекловату.

В) Арсен (III) (арсениты). Обнаруживают арсениты реакцией с натрия сульфидом в среде кислоты хлористоводородной:

As₂O₃ + 6HCl → 2AsCl₃ + 3H₂O;

2AsCl₃ + 3H₂S → As₂S₃↓ + 6HCl;

As₂S₃↓ + 6NH₄OH → (NH₄)₃AsO₃ + (NH₄)₃AsS₃ + 3H₂O.

В кислой среде данная реакция проводится по той причине, что из нейтрального раствора S^2‾ не осаждает мышьяка сульфид, так как образуются растворимые тиосоли:

AsO₃^3‾ + 3H₂S → AsS₃^3‾ + 3H₂O.

Методика: К 0,3 мл раствора, содержащего испытуемую субстанцию в количестве, эквивалентном около 30 мг арсенит-иона (AsO₃^3‾), прибавляют 0,5 мл кислоты хлористоводородной разведенной Р и 0,1 мл раствора натрия сульфида Р, образуется желтый осадок, нерастворимый в кислоте хлористоводородной концентрированной Р, растворимый в растворе аммиака Р.

С) Арсен (V) (арсенаты). Раствор магния сульфата в присутствии хлорида аммония и гидроксида аммония осаждает из растворов солей мышьяковой кислоты белый кристаллический осадок магний-аммоний арсената (двойная соль), растворимый в кислоте хлористоводородной.

Реакцию проводят в присутствии аммония хлорида во избежание выпадения осадка Mg(OH)₂:

Na₂HAsO₄ + MgSO₄ + NH₄OH → MgNH₄AsO₄↓ + Na₂SO₄ + H₂O.

Методика: К 0,3 мл раствора, содержащего испытуемую субстанцию в количестве, эквивалентном около 1 мг арсенат-иона (AsO₄^3‾), прибавляют по 1 мл раствора 100 г/л аммония хлорида Р, раствора аммиака Р и раствора 100 г/л магния сульфата Р, образуется белый кристаллический осадок, растворимый в кислоте хлористоводородной разведенной Р (отличие от арсенитов).

 

Натрий

А) Катион натрия определяют с помощью раствора калия пироантимоната (калия гексагидроксистибиата) в результате чего образуется белый осадок.

NaCl + K[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓ + KCl.

При нагревании исследуемого раствора с калия пироантимонатом может получиться пересыщенный раствор, поэтому, для создания центра кристаллизации раствор охлаждают в ледяной воде и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой.

Реакцию следует проводить в слабощелочной среде, так как в кислой среде калия пироантимонат разлагается с образованием белого аморфного осадка кислоты метаантимоновой (метасурьмяной) HSbO₃:

K[Sb(OH)₆] + HCl → HSbO₃∙3H₂O↓ + KCl

Для удаления ионов NH₄⁺, которые мешают определению, исследуемый раствор предварительно нагревают с раствором калия карбоната до кипения (одновременно создается щелочная реакция среды):

2NH₄⁺ + K₂CO₃ → 2K⁺ + (NH₄)₂CO₃↓;

Методика: 0,1 г испытуемой субстанции растворяют в 2 мл воды Р. К полученному раствору или к 2 мл раствора, указанного в частной статье, прибавляют 2 мл раствора 150 г/л калия карбоната Р и нагревают до кипения; осадок не образуется. К раствору прибавляют 4 мл раствора калия пироантимоната Р и нагревают до кипения, затем охлаждают в ледяной воде и при необходимости потирают внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой; образуется плотный осадок белого цвета.

В) Соли натрия с реактивом кислоты метоксифенилуксусной Р в охлажденной ледяной воде образуют белый кристаллический осадок, неисчезающий при комнатной температуре:

Подтверждением образования осадка натриевой соли метоксифенилуксусной кислоты является ее свойство растворяться в растворе аммиака разведенного Р₁.

Методика: навеску испытуемой субстанции, эквивалентную около 2 мг натрия (Na⁺), растворяют в 0,5 мл воды Р. К полученному раствору или к 0,5 мл раствора, указанного в частной статье, прибавляют 1,5 мл кислоты метоксифенилуксусной реактива Р, охлаждают в ледяной воде в течение 30 мин; образуется объемный белый кристаллический осадок. Смесь помещают в воду при температуре 20⁰С и перемешивают в течение 5 мин; осадок не исчезает. К смеси прибавляют 1 мл раствора аммиака разведенного Р₁, осадок полностью растворяется. К полученному раствору прибавляют 1 мл раствора аммония карбоната Р, осадок не образуется.

С) Соль натрия смачивается концентрированной хлористоводородной кислотой для образования летучих солей натрия, которые окрашивают бесцветное пламя горелки в желтый цвет:

Методика: соль натрия, смоченная кислотой хлористоводородной Р и внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в желтый цвет.

 

Ртуть

А) При взаимодействии ионов ртути (II) с очищенной медной фольгой образуется темно-серое пятно (амальгамы меди), которое при натирании становится блестящим.

При нагревании фольги в пробирке пятно исчезает:

Hg²⁺ + Cu → Hg↓ + Cu²⁺.

Методика: около 0,1 мл раствора испытуемой субстанции помещают на тщательно очищенную поверхность медной фольги; появляется темно-серое пятно, которое при натирании становится блестящим. Фольгу высушивают и нагревают в пробирке; пятно исчезает.

В) При взаимодействии ионов ртути (II) с раствором натрия гидроксида разведенного образуется плотный желтый осадок:

Hg²⁺ + 2NaOH → HgO↓ + 2Na⁺ + H₂O.

Методика: к раствору, указанному в частной статье, прибавляют раствор натрия гидроксида разведенный Р до сильно щелочной среды (2.24); образуется плотный осадок желтого цвета (соли ртути).

С) При взаимодействии ионов ртути (II) с раствором калия йодида образуется красный осадок, растворимый в избытке этого реактива:

Hg²⁺ + 2KI → HgI₂↓ + 2K⁺;

HgI₂↓ + 2KI → K₂[HgI₄]

Методика: к 1 мл раствора, содержащего испытуемую субстанцию в количестве, эквивалентном 10-30 мг иона ртути (Hg²⁺), прибавляют осторожно по каплям раствор калия йодида Р, образуется красный осадок, растворимый в избытке этого реактива.

Кроме реакций, рекомендуемых ГФ Украины, для установления подлинности препаратов ртути (II) широко применяется реакция осаждения раствором натрия сульфида с образованием осадка коричнево-черного цвета:

Hg²⁺ + Na₂S → HgS↓ + 2Na⁺.

Методика: к раствору соли ртути (около 0,03 г иона ртути) прибавляют 0,5 мл раствора натрия сульфида; образуется коричнево-черный осадок, нерастворимый в кислоте азотной разведенной.

Свинец

А) Калия хромат образует с ионами свинца желтый осадок свинца хромата:

Pb²⁺ + CrO₄^2‾ → PbCrO₄↓

Реакцию проводят в среде кислоты уксусной, в которой свинца хромат, в отличие от других хроматов, не растворим. В щелочной среде осадок растворим с образованием плюмбатов:

PbCrO₄ + 4OH‾ → PbO₂^2‾ + CrO₄^2‾ + 2H₂O

Методика: 0,1 г испытуемой субстанции растворяют в 1 мл кислоты уксусной Р. К полученному раствору или к 1 мл раствора, указанного в частной статье, прибавляют 2 мл раствора калия хромата Р, образуется желтый осадок, растворяющийся при прибавлении 2 мл раствора натрия гидроксида концентрированного Р.

В) Калия йодид образует с солями свинца осадок свинца йодида желтого цвета, растворимый в избытке реактива с образованием бесцветного комплексного тетрайодоплюмбат (II) иона:

Pb²⁺ + 2I‾ → PbI₂↓;

PbI₂ + 2I‾ → [PbI₄]^2‾.

Свинца йодид растворим в горячей воде и в уксусной кислоте. Растворимость осадка в горячей воде используют для дополнительной реакции обнаружения катионов свинца, так как при охлаждении раствора, осадок снова выпадает в виде золотистых чешуек (реакция «золотого дождя»).

Методика: 50 мг испытуемой субстанции растворяют в 1 мл кислоты уксусной Р. К полученному раствору или к 1 мл раствора, указанного в частной статье, прибавляют 10 мл воды Р и 0,2 мл раствора калия йодида Р, образуется желтый осадок. Смесь кипятят в течение 1-2 мин; осадок растворяется. Раствору дают остыть; вновь образуется осадок в виде блестящих желтых пластинок.