Систематичний хід аналізу суміші катіонів І-VI аналітичних груп у розчині

Катіони NH₄⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, As^v, [Hg₂]²⁺, Sn²⁺ можна виявити з окремих проб досліджуваного розчину за характерними реакціями за умови видалення з проби йонів, що заважають визначенню даного катіона за певною реакцією.

До досліджуваного розчину додають розчин хлоридної кислоти (с( HCl)=2,0моль/дм³). При цьому в осаді(І) будуть міститися катіони другої аналітичної групи у вигляді AgCl, Hg₂Cl₂, PbCl₂. Причому, катіони Pb²⁺ при їх незначній концентрації можуть повністю не осадитись зважаючи на досить значну розчинність у воді PbCl₂.

Осад(1) відділяють від розчину центрифугуванням. У центрифугаті (1) будуть катіони І, ІІІ, ІV, V, VI аналітичних груп та частково йони Pb²⁺.

Осад(1) обробляють гарячою водою, центрифугують. У центрифугат (2) переходять при цьому катіони Pb²⁺, які визначають за реакціями з K₂Cr₂O₇ або з КІ.

Осад(2) містить AgCl та Hg₂Cl₂. До нього додають концентрований розчин NH₃·H₂O, перемішують, центрифугують. У центрифугаті (3) буде комплексний аргентум амоніакат [Ag(NH₃)₂]Cl. Цей комплекс руйнують діючи розчином HNO₃ або КІ. За цими реакціями виявляють катіони Ag⁺.

Осад (3) містить [НgNH₂]Cl+Нg чорного кольору.

До центрифугату(1) додають етанол та такий же об’єм розчину сульфатної кислоти (с( H₂SO₄)=2,0моль/дм³), центрифугують. В осаді(4) будуть сульфати катіонів третьої аналітичної групи та PbSO₄.

У центрифугаті (4) будуть катіони I, IV, V, VI та частково СаSO₄ зважаючи на його досить значну розчинність у воді.

До осаду(4) додають розчин амоній ацетату (w=30%), перемішують, центрифугують.

У центрифугат(5) переходять йони Pb²⁺, які виявляють за характерними реакціями.

Осад (5) містить BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄. Його обробляють 3-4 рази по 5-7хв. насиченим розчином Na₂CО₃ при кип’ятінні та перемішуванні, а потім центрифугують. У центрифугаті (6) будуть йони Na⁺, SO₄^2–. Його відкидають.

Осад (6) містить BaСO₃, SrСO₃, CaСO₃. Його промивають у воді і розчиняють в оцтовій кислоті. Потім додають розчин CH₃COONa+K₂Cr₂O₇. У осад(7) випадає барій хромат BaCrO₄. Центрифугують. Центрифугат (7) містить йони Sr²⁺, Ca²⁺, Cr₂O₇^2–. До нього додають насичений розчин Na₂CО₃. Випадає осад(8) SrCO₃+CaCO₃. Центрифугують. Центрифугат(8) містить йони Na⁺, CrO₄^–. Його відкидають.

Осад (8), що містить SrCO₃+CaCO₃, розчиняють в оцтовій кислоті (с( CH₃COOH)=2,0моль/дм³). Катіни Sr²⁺ виявляють з окремої частини отриманого розчину дією гіпсової води. При цьому дуже повільно після нагрівання розчину випадає осад SrSO₄. З другої частини цього розчину виявляють йони Ca²⁺ при додаванні розчинів К₄[Fe(CN)₆]+NH₃·H₂O(c=2,0моль/дм³)+NH₄Cl або за мікрокристалоскопічною реакцією при взаємодії катіонів Ca²⁺ з SO₄^2– з утворенням кристалів CaSO₄·2H₂O.

Центрифугат (4), що містить катіони І, IV, V, VI аналітичних груп та частково Ca²⁺ випаровують наполовину і ділять на три частини.

До однієї частини центрифугату(4) додають півторакратний надлишок NaOH (с( NaOH)=2,0моль/дм³) та розчин Н₂О₂, нагрівають. При цьому утворюється осад (9), що містить гідроксиди катіонів V та VI аналітичних груп Mg(OH)₂, MnO(OH)₂, Fe(OH)₃, SbO(OH)₃, Bi(OH)₃, Co(OH)₃, Ni(OH)₃, Cu(OH)₃, Cd(OH)₃, HgO. Центрифугують. Центрифугат(9) містить катіони IV аналітичної групи у формі [Al(OH)₆]^3–, CrO₄^2–, [Zn(OH)₄]^2–, [Sn(OH)₆]^2–, AsO₄^3–.

Осад (9) розчиняють у нітратній кислоті, додають розчин Н₂О₂, нагрівають і розбавляють у 2 рази, центрифугують.

У осаді (10) буде SbO(OH)₃. Його розчиняють у концентрованій HCl, отриманий розчин розбавляють водою та виявляють Sb⁵⁺ за реакцією з H₂S – утворення характерного забарвлення осаду Sb₂S₅.

Центрифугат (10) містить катіони V та VI аналітичних груп. Mg²⁺, Mn²⁺, Fe³⁺, Bi³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺. До нього додають потрійний надлишок концентрованого розчину амоніаку, нагрівають. Утворюється осад (11), що містить гідроксиди Mg(OH)₂, Mn(OH)₂, Fe(OH)₃, Bi(OH)₃. Центрифугують.

Центрифугат (11) містить комплексні амоніакати [Со(NH₃)₆]²⁺, [Ni(NH₃)₆]²⁺, [Сu(NH₃)₄]²⁺, [Сd(NH₃)₄]²⁺, [Hg(NH₃)₄]²⁺.

Осад (11) обробляють насиченим розчином NH₄Cl+H₂O₂, центрифугують. В осаді (12) містяться MnO(OH)₂, Fe(OH)₃, Bi(OH)₃. У центрифугаті (12) містяться катіони Mg²⁺. Їх виявляють за реакцією з Nа₂HPO₄+NH₃·H₂O (c=2,0моль/дм³)+NH₄Cl.

Осад (12) розчиняють у концентрованій нітратній кислоті. У осаді (13) залишається MnO(OH)₂. Центрифугують. У центрифугаті (13) містяться катіони Fe³⁺ та Bi³⁺. Катіони Fe³⁺ виявляють за реакцією з К₄[Fe(CN)₆] – утворення синього кольору берлінської лазурі Fe₄[Fe(CN)₆]₃ або за реакцією з NH₄SCN – утворення комплексу [Fe(SCN)₃] інтенсивного червоного забарвлення.

Катіони Bi³⁺ виявляють за реакцією їх відновлення до металічного бісмуту Na₂SnO₂ у середовищі NaOH.

До осаду (13) додають PbO₂. У середовищі нітратної кислоти відбувається окиснення Мангану зі ступенем окиснення 4+ до HMnO₄ зі ступенем окиснення Мангану 7+. Аніони MnO₄^– мають фіолетове забарвлення, а при їх незначній концентрації – рожеве забарвлення розчину.

Центрифугат (11), що містить комплексні амоніакати катіонів VI аналітичної групи, обробляють розчином сульфатної кислоти (с( H₂SO₄)=6,0моль/дм³), додають кілька кристаликів Na₂S₂O₃, нагрівають до кипіння. В осаді (14) містяться Cu₂S, HgS, S. Цей осад обробляють розчином нітратної кислоти (с( HNO₃)=3,0моль/дм³) при нагріванні, центрифугують.

В осаді (15) залишається HgS. Меркурій(ІІ) сульфід розчиняють у царській горілці і виявляють йони Hg²⁺ за реакцією їх відновлення до металічної ртуті Na₂SnO₂ у лужному середовищі.

У центрифугаті (14) місяться катіони Co²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺. Йони Со²⁺ виявляють за реакцією з NH₄SCN; йони Ni²⁺ – за реакцією з диметилгліоксимом; йони Cd²⁺ – за реакцією з H₂S.

У центрифугаті (15) після обробки осаду (14) містяться катіони Cu²⁺. Їх виявляють за реакцією з розчином амоніаку – утворення [Cu(NH₃)₄]²⁺ інтенсивно синього забарвлення.

До центрифугату (9), що містить йони [Al(OH)₆]^3–, CrO₄^2–, [Zn(OH)₄]^2–, [Sn(OH)₆]^2–, AsO₄^3–, додають розчин хлоридної кислоти (с( HCl)=2,0моль/дм³). В отриманому розчині будуть йони Al³⁺, Cr₂O₇^2–, Zn²⁺, AsO₄^3–, Sn^IV. До нього додають такий же об’єм розчину амоніаку (с=2,0моль/дм³) та розчин Н₂О₂, нагрівають. Утворюється осад(18), що містить Al(OH)₃ та Sn(OH)₄. Центрифугують. У центрифугаті (18) містяться йони CrO₄^2–, [Zn(NH₃)₄]²⁺.

Осад (18) розчиняють у хлоридній кислоті (с( HCl)=2,0моль/дм³). Йони Al³⁺ виявляють за реакцією з алізарином у амоніачному середовищі. Йони Sn^IV відновлюють за реакцією з порошком Fe, а йони Sn²⁺ виявляють за реакцією відновлення Hg²⁺ до металічної ртуті.

До центрифугату(18) додають розчин оцтової кислоти (с( СH₃CООН)=2,0моль/дм³), кип’ятять до видалення СH₃CООН. В отриманому розчині будуть міститися йони Cr₂O₇^2–, Zn²⁺, AsO₄^3–. До нього додають насичений розчин Na₂CO₃, нагрівають, центрифугують.

Осад (19) буде містити Zn₂(OH)₂CO₃. Цей осад розчиняють у хлоридній кислоті (с( HCl)=2,0моль/дм³). В утвореному розчині виявляють йони Zn²⁺ за реакцією з (NH₄)₂S.

Центрифугат(19) містить йони CrO₄^2–, AsO₄^3–. Йони CrO₄^2– окиснюють до надхромової кислоти H₂O₂+H₂SO₄. Екстрагують H₂CrO₆ в органічний шар з діетиловим етером та ізоаміловим спиртом. Органічний шар забарвлюється у синій колір.

Йони AsO₄^3– виявляють за реакцією з (NH₄)₂MoO₄ у середовищі концентрованої H₂SO₄. Утворюється жовтий кристалічний осад (NH₄)₃AsO₄·12MoO₃.

До другої частини центрифугату (4), що містить катіони I, IV, V, VI аналітичних груп, додають розчин K₂CO₃ до лужної реакції середовища, кип’ятять до повного зникнення NH₃. Утворюється осад (20), що містить карбонати, основні солі, гідроксиди катіонів IV, V, VI аналітичних груп. Центрифугують. Осад (20) відкидають. Центрифугат (20) містить йони Na⁺ та надлишок йонів К⁺. Його нейтралізують розчином оцтової кислоти (с( СH₃CООН)=2,0моль/дм³). Виявляють йони Na⁺ мікрокристало-скопічною реакцією з цинк-ураніл ацетатом.

До третьої частини центрифугату (4) додають розчин Na₂CO₃ до лужної реакції середовища і кип’ятять до повного зникнення NH₃. Утворюється осад(21), що містить карбонати, основні солі, гідроксиди катіонів IV, V, VI аналітичних груп. Центрифугують. Осад (21) відкидають. У центрифугаті будуть катіони К⁺ та надлишок Na⁺. Центрифугат (21) нейтралізують розчином оцтової кислоти (с( СH₃CООН)=2,0моль/дм³). Виявляють катіони K⁺ за реакцією з Na₃[Co(NO₂)₆] або з NaHC₄H₄O₆.