Дробний аналіз суміші катіонів четвертої, п’ятої та шостої аналітичних груп

За певних умов проведення аналізів катіони суміші четвертої, п’ятої та шостої аналітичних груп можна виявити дробним методом.

Катіони Fe²⁺ можна виявити в окремій пробі досліджуваного розчину діючи розчином K₃[Fe(CN)₆] у кислому середовищі – утворення Fe₃[Fe(CN)₆]₂ синього забарвлення або діючи розчином α,α'-дипіридилом. За другим варіантом на смужку фільтрувального паперу наносять 1-2 краплі досліджуваного розчину, 1-2 краплі розчину хлоридної кислоти (с( HCl)=0,1моль/дм³) та 1-2 краплі розчину α,α'-дипіридилу. За наявності катіонів Fe²⁺ папір набуває червоного забарвлення.

Катіони Fe³⁺ можна виявити з окремої проби досліджуваного розчину дією розчином K₄[Fe(CN)₆] – утворення Fe₄[Fe(CN)₆]₃ синього забарвлення.

Для виявлення катіонів Al³⁺ можна застосувати розчини алізарину або алюмінону.

1. На смужку фільтрувального паперу наносять1-2 краплі розчину К₃[Fe(CN)₆], підсушують над полум’ям газового пальника, потім наносять 1-2 краплі досліджуваного розчину. Після цього наносять 1-2 краплі спиртового розчину алізарину (w=0,1%) і тримають папір над шийкою посудини з розчином амоніаку. Пляма на папері забарвлюється у фіолетовий колір. Її змочують краплею розчину оцтової кислоти (с( СH₃CООН)=1,0моль/дм³) та висушують. За наявності катіонів Al³⁺ з’являється червоне кільце.

2. У пробірку вносять 3-4 краплі досліджуваного розчину, додають 3-4 краплі розчину оцтової кислоти (с( СH₃CООН)=2,0моль/дм³) та 2-4 краплі розчину алюмінону (w=0,1%). Пробірку нагрівають, вміст добре перемішують і додають краплинами розчин амоніаку (с( NH₃·Н₂О)=2,0моль/дм³), а потім вносять 2-3 краплі розчину амоній карбонату (с( (NH₄)₂СО₃)=2,0моль/дм³). За наявності у розчині катіонів Al³⁺ розчин забарвлюється у червоний колір або з’являється осад.

Катіони Cr³⁺ виявляють окисненням їх до надхромових кислот. У пробірку вносять 3-4 краплі досліджуваного розчину додають вдвічі більше розчину КОН з с( КОН)=2,0моль/дм³ та 3-4 краплі розчину Н₂О₂ (w=3%) і нагрівають до тих пір, доки зелене забарвлення не перейде у жовте.

Половину отриманого жовтого розчину переносять в іншу пробірку, охолоджують, додають розчин нітратної кислоти (с( HNО₃)=2,0моль/дм³) до кислої реакції середовища, потім додають 2 краплі розчину Н₂О₂, декілька крапель ізоамілового спирту та енергійно струшують пробірку. За наявності Cr³⁺ після розшарування фаз верхня органічна фаза набуває синього забарвлення за рахунок утворених надхромових кислот
(H₂CrO₆ зокрема).

Катіони Zn²⁺ краще виявити за допомогою дітізону. У порцелянову чашку вносять декілька крапель досліджуваного розчину, 0,5см³ розчину оцтової кислоти (с( СH₃CООН)=2,0моль/дм³), 0,5см³ розчину натрій ацетату (с( СH₃CООNa)=2,0моль/дм³), 4-5 крапель розчину Na₂S₂O₃ (с( Na₂S₂O₃)=1,0моль/дм³), додають близько 1cм³ розчину дітізону у хлороформі або CCl₄, перемішують. За наявності катіонів Zn²⁺ утворюється червоне забарвлення комплексу цинк дітізонату.

За відсутності у досліджуваному розчині катіонів Cu²⁺, Co²⁺, Mn²⁺ виявляти катіони Zn²⁺ можна за реакцією з амоній тетрародано(ІІ) меркуратом із загального розчину у присутності всіх інших катіонів.

Катіони Mn²⁺ визначають з окремої проби окисненням їх до аніона MnO₄⁻ за участі окисників PbO₂ або (NH₄)₂S₂O₈. Розчин набуває слабкого фіолетового забарвлення.

Катіони Mg²⁺ можна виявити за участі
n-нітробензолазорезорцину або n-нітробензолазо-α-нафтолу. На предметне скло мікроскопа наносять 2-3 краплі досліджуваного розчину та 1 краплю лужного розчину реактиву. За наявності катіонів Mg²⁺ з’являється синє забарвлення розчину або синій осад. Якщо досліджуваний розчин має сильно кислу реакцію, то з’являється жовте забарвлення. Тоді слід додати ще 2-3 краплі розчину NaOH до переходу забарвлення в синє. Катіони Mg²⁺ можна виявити також мікрокристалоскопічною реакцією з Na₂HPO₄ у присутності амоніаку та NH₄Cl. Утворюється характерний кристалічний осад MgNH₄PO₄.

Попередньо катіони Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, Bi³⁺ можна виявити за властивостями їх солей гідролізуватись. До 0,5-1,0см³ досліджуваного розчину приливають 3-5-кратний об’єм води. Утворення при цьому білого осаду або помутніння розчину вказує на наявність у розчині цих катіонів кожного окремо, або всіх разом. Катіони Sn²⁺ виявляють за реакціями відновлення йонів Bi³⁺ або Hg²⁺ у лужному середовищі при відсутності у розчині катіонів Sb³⁺ або за реакцією з молібденовою рідиною; за наявності у розчині катіонів Sb³⁺ йони Sn²⁺ виявляються цими ж реакціями крапельним методом.

Для цього на смужку фільтрувального паперу наносять по краплині розчинів Bi(NO₃)₃ або HgCl₂, висушують, потім на суху пляму наносять краплю не кислого досліджуваного розчину та краплю аніліну. За наявності у розчині йонів Sn²⁺ через деякий час під краплею розчину з’являється темна пляма – виділяється металічний бісмут або ртуть.

Катіони Sb³⁺ виявляють з окремої проби досліджуваного розчину разом із осадом. До суспензії додають розчин HNO₃, кип’ятять і розводять в 3-4 рази водою. Відбувається гідроліз солей Стибію, випадає білий осад. До цього осаду додають розчин H₂S. Утворюється Sb₂S₃, що має характерне оранжево-червоне забарвлення.

Катіони Bi³⁺ та Hg²⁺ за відсутності у досліджуваному розчині катіонів Sb³⁺ можна виявити наступним способом: на добре відполіровану алюмінієву, цинкову або залізну пластинку наносять краплю розчину HCl і на неї – краплю досліджуваного розчину; наявність під краплею чорної або темно-сірої плями свідчить про наявність у розчині йонів Bi³⁺ та Hg²⁺ або обох разом.

Якщо у розчині є катіони Sb³⁺, їх видаляють шляхом гідролізу солі Стибію. Для цього нітратнокислу пробу досліджуваного розчину розводять у 2-3 рази водою. При цьому відбувається гідроліз солі Стибію з утворенням стибіл хлориду:

SbCl₃ + H₂O SbOCl↓ +2HCl.

Катіони Hg²⁺ виявляють у присутності всіх катіонів крапельним методом за допомогою KI чи за допомогою Sn²⁺ у присутності аніліну. Катіони Hg²⁺ можна досить легко видалити з досліджуваного розчину. Для цього до окремої проби розчину додають такий же об’єм розчину сульфатної кислоти (с( H₂SО₄)=2,0моль/дм³), вносять декілька кристаликів Na₂S₂O₃ і 2-3хв. кип’ятять. Отриманий при цьому осад сульфідів Меркурію, Купруму, Стануму, Арсену, Стибію та Бісмуту відфільтровують або центрифугують, промивають, додають розведений гарячий розчин HNO₃. У розчин переходять Bi³⁺ та Cu²⁺.

Частину осаду, яка не розчинилась, у якій міститься HgS, розчиняють у концентрованій нітратній кислоті, упарюють, розводять водою, фільтрують і у фільтраті виявляють йони Hg²⁺ або за реакцією відновлення Hg²⁺ до металічної ртуті, або за реакцією із KI, або за реакцією з H₂S.

Катіони Ni²⁺ можна виявити за реакцією з диметилгліоксимом без видалення з розчину всіх катіонів, окрім Fe²⁺ та Cu²⁺, якщо вони присутні у великих концентраціях, оскільки йони Fe²⁺ взаємодіють з диметилгліоксимом як і катіони Ni²⁺, а йони Cu²⁺ у амоніачному розчині маскують інтенсивним забарвленням [Cu(NH₃)₄]²⁺ забарвлення нікол диметилгліоксимату. Для видалення з розчину йонів Fe²⁺ їх окиснюють додаванням до розчину H₂O₂, а йони Cu²⁺ осаджують у вигляді CuS або CuO.

Катіони Bi³⁺ за відсутності у досліджуваному розчині йонів Sb³⁺ та Hg²⁺ можна легко виявити за реакцією їх відновлення до металічного бісмуту йонами SnO₂^2– у лужному середовищі. За наявності у розчині йонів Sb³⁺ та Hg²⁺ катіони Bi³⁺ можна виявити наступним способом: у пробірку вносять 5-6 крапель досліджуваного розчину, додають стільки ж розчину сульфатної кислоти (с( H₂SО₄)=2,0моль/дм³), вносять 2-3 кристалика натрій тіосульфату, нагрівають майже до кипіння протягом близько 5 хв. До утвореного осаду додають близько 10 крапель розведеної нітратної кислоти, перемішують, центрифугують. У центрифугаті виявляють катіони Bi³⁺ за будь-якою реакцією на ці йони.

Катіони Со²⁺ легко виявляються крапельним методом на фільтрувальному папері концентрованим розчином NH₄SCN.

Для виявлення катіонів Cd²⁺ у пробірку вносять 2-3 краплі досліджуваного розчину, додають 3-4 краплі розчину сульфатної кислоти (с( H₂SО₄)=2,0моль/дм³), два кристалика Na₂S₂O₃, нагрівають протягом близько 5хв. на киплячій водяній бані, центрифугують. На смужку фільтрувального паперу наносять
2-3 краплі центрифугату і тримають над склянкою з розчином H₂S. Поява жовтого забарвлення плями свідчить про утворення CdS.

Осад, що утворився при дії на досліджуваний розчин розчином сульфатної кислоти і Na₂S₂O₃ при нагріванні, являє собою суміш HgS, Cu₂S, As₂S₃, Sb₂S₃, Bi₂S₃. До нього додають розведений розчин HNO₃, доводять до кипіння. Отриманий розчин відділяють від осаду центрифугуванням. До центрифугату, що містить катіони Cu²⁺, додають розчин амоніаку або К₃[Fe(CN)₆]. У першому випадку утворюється лазурно-синє забарвлення розчину за рахунок [Cu(NH₃)₄]²⁺ або коричневий осад Cu₂[Fe(CN)₆] у другому випадку.

Катіони Cu²⁺ виявляють із загального розчину у присутності всіх катіонів відновленням їх до металічної міді на цинковій, алюмінієвій або залізній пластинках. Утворюється пляма червоно-бурого кольору.

Для виявлення йонів As³⁺ та As^v до невеликої проби досліджуваного розчину додають розчин Na₂CO₃, утворений осад відділяють фільтруванням або центрифугуванням, фільтрат або центрифугат нейтралізують розчином хлоридної кислоти і кип’ятять для видалення СО₂. З нейтралізованого розчину, що містить тільки AsO₃^3– або AsO₄^3–, виявляють Арсен за реакцією з магнезіальною сумішшю (виявлення AsO₄^3– або з молібденовою рідиною у присутності невеликої кількості SnCl₂ (виявлення AsO₄^3–), або з H₂S у розчині хлоридної кислоти (виявлення AsO₃^3– або AsO₄^3– у вигляді As₂S₃ або As₂O₅), або з розчином КІ у розчині хлоридної кислоти (виявлення AsO₄^3–), або йоду (виявлення AsO₃^3–).