Оптимальные условия осаждения катионов II группы

Осаждение катионов II группы групповым реагентом (NH₄)₂CO₃ надо проводить:

1) в присутствии NH₄OН и NH₄Cl (аммиачного буфера);

2) при значении рН = 9,0–9,2;

3) из горячего раствора (t⁰ = 50–70⁰С).

Эти условия осаждения являются оптимальными и создаются с целью полного отделения катионов II группы от катионов I группы.

Присутствие NH₄OН необходимо для:

ü нейтрализации кислоты, которая может находиться в пробе;

ü подавления гидролиза группового реагента (NH₄)₂CO₃;

ü создания буферного раствора с рН = 9,0–9,2;

ü перевода NH₄НCO₃ в (NH₄)₂CO₃ (гидрокарбонат аммония содержится в карбонате аммония как примесь), иначе образуются растворимые соли Ме(НCO₃)₂.

Присутствие NH₄Cl необходимо для:

ü создания буферного раствора с рН = 9,0–9,2;

ü удержания ионов Mg²⁺ в растворе. Когда к анализируемому раствору добавляют NH₄OН, то создается такое значение рН, при котором ионы Mg²⁺ осаждаются. После введения NH₄Cl образуется аммиачный буфер с меньшим, чем у слабого основания, значением рН. В результате полученный осадок Mg(OH)₂ растворяется и ионы Mg²⁺ остаются в растворе вместе с другими катионами I группы.

Роль значения рН:

ü при рН < 9,0 катионы II группы осаждаются неполно, поскольку растворимость солей слабых кислот увеличивается при понижении рН раствора;

ü при рН > 9,2 ионы Mg²⁺ осаждаются в виде основной соли (MgOH)₂CO₃ или гидроксида Mg(OH)₂ и остаются в осадке вместе с катионами II группы.

Таким образом, необходимо проводить осаждение в узком интервале значений рН, поддерживая кислотность среды с помощью аммиачного буферного раствора.

Нагревание необходимо для:

ü перевода аморфного осадка в кристаллический;

ü смещения влево равновесия побочной реакции с участием группового реагента, в результате которой образуется карбаминат аммония:

(NH₄)₂CO₃ « NH₂COONH₄ + H₂O.

Систематический ход анализа катионов I–II групп

При изучении реакций катионов II аналитической группы можно сделать следующие выводы:

ü присутствие иона Ва²⁺ мешает открытию иона Са²⁺;

ü присутствие иона Са²⁺ не мешает открытию иона Ва²⁺;

ü ионы Ва²⁺ можно удалить из раствора осаждением в виде BaCrO₄.

Исходя из этого, систематический ход анализа катионов II группы должен включать следующие операции, которые выполняются в строго определенной последовательности:

1) обнаружение иона Ва²⁺;

2) осаждение иона Ва²⁺ (если обнаружен);

3) обнаружение иона Са²⁺.

Катионы II группы мешают обнаружению катионов I группы, поскольку ионы Са²⁺ и Ва²⁺ образуют осадки с некоторыми реагентами, применяемыми при анализе катионов I группы. Следовательно, при проведении систематического анализа смеси катионов I и II аналитических групп необходимо, в первую очередь, разделить катионы на группы действием группового реагента (NH₄)₂СО₃.

Схема разделения ионов I и II аналитических групп и отделения ионов друг от друга внутри II группы при проведении систематического анализа смеси катионов I и II групп представлена на рис. 3.

Раствор: NH₄⁺ Na⁺ К⁺ Mg²⁺ Са²⁺ Ва²⁺