И АНАЛИЗ СМЕСИ КАТИОНОВ

В форме катионов существуют элементы различных групп периодической системы. Это обстоятельство обусловливает различие в аналитических свойствах катионов. Однако с помощью групповых реагентов из общей смеси катионов можно выделить отдельные группы катионов со сходными аналитическими свойствами – аналитические группы. Групповыми реактивами, наиболее распространенной кислотно-основной классификации катионов, основанной на различной растворимости гидроксидов, хлоридов, сульфатов, являются растворы кислот и оснований. По кислотно-основной классификации катионы делят на шесть аналитических групп (табл. 2).

Таблица 2

Кислотно-основная классификация катионов

Группа	Катионы	Групповой реактив	Характеристика соединений
I	K⁺, Na⁺, NH₄⁺	—	Хлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в воде
II	Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺	разб. HCl	Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах
III	Ba²⁺, Sr²⁺, Са²⁺	разб. Н₂SО₄	Сульфаты нерастворимы в воде и кислотах
IV	Cr³⁺, Al³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺	NaOH (избыток)	Гидроксиды растворимы в избытке щелочи (амфотерны)
V	Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺	NaOH (NH₄ОН)	Гидроксиды нерастворимы в избытке щелочи и аммиаке
VI	Cu²⁺, Со²⁺, Ni²⁺, Hg²⁺, Сd²⁺	NH₄ОН (избыток)	Гидроксиды растворимы в избытке аммиака

Лабораторная работа № 1. Катионы первой аналитической группы (K⁺, Na⁺, NH₄⁺)

Цель работы: ознакомление с характерными реакциями на катионы первой аналитической группы.

Первую аналитическую группу составляют катионы щелочных металлов (s-элементов) и аммония: K⁺, Na⁺, NH₄⁺. Общим аналитическим признаком этой группы является отсутствие группового реагента. Ионы K⁺, Na⁺имеют устойчивую конфигурацию внешнего энергетического уровня, окислительно-восстановительные реакции для них не характерны. NH₄⁺ – сложный ион, свойства которого сходны со свойствами К⁺, и только сильные окислители (хлорная вода и др.) могут окислить его до свободного азота.

Ионы K⁺, Na⁺, NH₄⁺ бесцветны, окраска их соединений определяется только окраской аниона: фиолетовый цвет КМnО₄ обусловлен цветом аниона MnO₄^-, желтый цвет Na₂CrO₄ – цветом аниона CrO₄^2-.

Ионы K⁺, Na⁺ гидролизу не подвергаются, в результате гидролиза по катиону NH₄⁺ происходит образование слабого основания и подкисление раствора. Соли аммония термически нестойки.

Катионы первой аналитической группы не проявляют способности к комплексообразованию, могут входить во внешнюю сферу комплексных соединений. Характерными реакциями этих ионов являются реакции обмена.

Для катионов K⁺, Na⁺свойственны реакции окрашивания пламени.