Реакция стронция с гипсовой водой

Характерные реакции катионов III аналитической группы по кислотно-основной классификации.

Аналитические реакции катионов третьей аналитической группы по кислотно-основной классификации: Ca 2 +,Sr 2 +,Ba 2 +

При действии группового реагента (водного раствора серной кислоты ^SO.j) катионы третьей аналитической группы осаждаются в виде малорастворимых в воде сульфатов кальция CaSO₄,стронцияSrSO₄ и бария BaSO₄ (свинец осаждается в виде сульфата PbSO₄). Числовые значения произведений растворимости этих сульфатов при комнатной температуре равны: K_s°(CaSO₄) = 2,5 10 -5 ,K_s° (SrSO₄) = 3,2 10 -7 , K_s°(BaSO₄) = 1,110 -10 ,K_s°(PbSO₄) = 1,6 10 -8 . При действии группового реагента катионы кальция неполностью осаждаются из водного рас-творавформеосадкасульфата кальция — частьионов Ca 2 + остается в растворе. Для более полного осаждения катионов кальция в форме сульфата кальция при действии группового реагента к анализируемому раствору прибавляют этанол, в присутствии которого растворимость сульфата кальция уменьшается.

Сульфаты кальция, стронция и бария практически нерастворимы в разбавленных кислотах, щелочах. Сульфат бария заметно растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием кислой соли Ba(HSO₄)₂ Сульфат кальция растворим в водном растворе сульфата аммония (NH₄)₂SO₄ с образованием комплекса (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]; сульфаты стронция и бария — не растворяются.

Аналитические реакции катиона кальция Ca 2 +

Реакция с сульфат-ионами. Катионы кальция образуют с сульфат-ионами SO 2 » белый осадок малорастворимого в воде сульфата кальция, который при медленной кристаллизации выделяется в форме игольчатых кристаллов гипса — дигидрата сульфата кальция-CaSO₄2H₂O:

Для увеличения полноты осаждения к раствору прибавляют равный объем этанола — в водно-этанольной среде растворимость сульфата кальция уменьшается по сравнению с растворимостью в чистой воде.

Осадок сульфата кальция нерастворим в кислотах и щелочах, но растворяется в насыщенном водном растворе сульфата аммония с образованием комплекса (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]:

что позволяет отделить катионы Ca 2 + от катионов Sr 2 + иBa 2+ .

При нагревании с растворимыми карбонатами, например, с раствором соды Na₂CO₃, белый осадок сульфата кальция переходит в белый же осадок карбоната кальция:

Карбонат кальция растворим в кислотах, поэтому нагревание CaSO₄ с раствором соды с последующим растворением образующегося CaCO₃ используют для отделения катионов кальция (вместе с катионами стронция и бария) от других катионов и перевода их в раствор.

Реакцию катионов кальция с сульфат-ионами обычно проводят как микрокристаллоскопическую. Предельное разбавление равно 2,5-10 4 мл/г.

Методика. Каплю раствора хлорида кальция CaCl₂ наносят на предметное стекло, прибавляют каплю раствора серной кислоты и слегка упаривают смесь. Под микроскопом наблюдают образовавшиеся игольчатые кристаллы гипса CaSO₄•2H₂Oв виде красивых сросшихся пучков или звездочек.

Реакция с оксалатом аммония (фармакопейная). Катионы Ca 2 + образуют с оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄ белый кристаллический осадок оксалата кальция CaC₂O₄:

Реакцию проводят в слабокислой среде (рН « 6-6,5) в присутствии уксусной кислоты, в которой оксалат кальция не растворяется. В конце проведения реакции можно добавить аммиак.

Осадок CaC₂O₄ нерастворим в растворе аммиака, но растворяется в разбавленных минеральных кислотах с образованием щавелевой кислоты H₂C₂O₄, например:

Открываемый минимум — около 100 мкг, предельное разбавление — 6 10 4 мл/г (подругимданным

Мешают катионы Sr 2+ ,Ba 2+ ,Mg 2+ , дающие аналогичные осадки.

Методика. В пробирку вносят 3 капли раствора CaCl₂, прибавляют каплю раствора уксусной кислоты и 3 капли раствора оксалата аммония. Выпадает белый кристаллический осадок оксалата кальция.

Реакция с гексацианоферратом(П) калия. Катионы Ca 2 + образуют с гексацианоферратом(П) калия K₄[Fe(CN)₆] при нагревании раствора до кипения в присутствии катионов аммония белый кристалличе-

ский осадок смешанного гексацианоферрата(П) аммония и кальция

Осадок нерастворим в уксусной кислоте.

Открываемый минимум равен 25 мкг, предельное разбавление — 2-10 3 мл/г.

Мешают катионы Ba 2 + и другие катионы, образующие осадки фер-роцианидов.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли насыщенного водного раствора CaCl₂, 2-3 капли раствора аммиака. Нагревают раствор до кипения и прибавляют 5-6 капель свежеприготовленного насыщенного раствора K₄[Fe(CN)₆]. Выпадает белый кристаллический осадок.

Реакция сродизонатом натрия. Катионы Ca 2 + образуют со свежеприготовленным раствором родизоната натрия Na₂C₆O₆ вщелочнойсреде осадок фиолетового комплекса, состав которого, по-видимому, можно описать формулой Ca₂C₆O₆(OH)₂:

Реакция довольно чувствительна: предел обнаружения — 1 мкг, предельное разбавление — 5-10 4 мл/г. Катионы Sr 2 + иBa 2+ не мешают, так как в щелочной среде не образуют осадки с родизонатом натрия.

Реакцию можно проводить капельным методом на фильтровальной бумаге.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора CaCl₂,3-4 капли раствора NaOH и

2 капли свежеприготовленного 0,2 % раствора ро-дизоната натрия. Выпадает фиолетовый осадок.

При проведении реакции на фильтровальной бумаге поступают следующим образом. На лист фильтровальной бумаги наносят каплю щелочного раствора CaCl₂ и каплю свежеприготовленного 0,2 % раствора Na₂C₆O₆ Образуется пятно (или осадок) фиолетового цвета.

Окрашивание пламени газовой горелки (фармакопейный тест). Соли (или другие соединения) кальция окрашивают пламя газовой горелки в кирпично-красный цвет.

Методика. На кончике платиновой или нихромовой проволоки, смоченной раствором HCl, вносят в пламя газовой горелки несколько кристалликов соли кальция или каплю раствора CaCl₂ Пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Другие реакции катионов кальция. Катионы Ca 2 + образуют также осадки при реакциях в растворах: с растворимыми карбонатами — белый осадок CaCO₃ (растворяется в кислотах), с гидрофосфатом натрия

Na₂HPO₄ — белый CaHPO₄ (растворяется в кислотах), с хроматами — желтый CaCrO₄, с фторидами — белый студенистый CaF₂ (малорастворимый в кислотах и разлагающийся при нагревании с концентрированной серной кислотой).

Аналитические реакции катиона стронция Sr 2 +

Реакция с сульфат-ионами. Катионы Sr 2 + образуют с сульфат-ионами белый осадок сульфата стронция SrSO₄:

Осадок нерастворим в щелочах, в растворе сульфата аммония (NH₄)₂SO₄ (в отличие от сульфата кальция, который растворяется в этом реагенте).

Осадок сульфата стронция образуется и при прибавлении «гипсовой воды» (насыщенный водный раствор сульфата кальция) к растворам, содержащим соли стронция, поскольку растворимость в воде сульфата стронция ниже растворимости сульфата кальция. Добавление «гипсовой воды» приводит к образованию осадка SrSO₄ лишь при нагревании; без нагревания осадок SrSO₄ выделяется только при длительном стоянии. Мешают катионы Ba 2 +.

При нагревании осадка SrSO₄ с раствором соды он, как и сульфат кальция, переходит в карбонат стронция SrCO₃, также нерастворимый в кислотах.

а) Реакция с «гипсовой водой». В пробирку вносят 4 капли раствора хлорида стронция SrCl₂, прибавляют 5-6 капель «гипсовой воды», нагревают на водяной бане и оставляют на

10-15 минут. Постепенно выделяется белый осадок сульфата стронция.

б) Реакция с серной кислотой. В пробирку вносят 1-2 капли раствора SrCl₂, прибавляют 2-3 капли раствора серной кислоты. Выпадает белый кристаллический осадок сульфата стронция.

Реакция с карбонат-ионами. Катионы Sr 2 + образуют при нагревании с карбонат-ионами CO₃ 2- белый кристаллический осадок карбоната стронция:

Осадок растворяется в кислотах.

Методика. В пробирку вносят 3-5 капель раствора SrCl₂,прибавля-ют столько же капель раствора карбоната аммония (NH₄)₂CO₃ иосто-рожно нагревают пробирку с раствором. Выпадает белый осадок карбоната стронция.

Реакция с родизонатом натрия. Катионы Sr 2 + образуют с родизона-том натрия Na₂C₆O₆ в нейтральной среде бурый осадок родизоната стронция, по-видимому, состава SrC₆O₆:

Реакцию проводят капельным методом на фильтровальной бумаге. Предел обнаружения — 7 мкг.

Катионы бария также образуют бурый осадок с родизонатом натрия. Однако родизонат стронция, в отличие от родизоната бария, растворим в хлороводородной кислоте, тогда как родизонат бария при взаимодействии с HO превращается в ярко-красный гидрородизонат бария.

Методика. На лист фильтровальной бумаги наносят каплю раствора SrCl₂ и каплю свежеприготовленного 0,2 % раствора родизоната натрия. Наблюдается образование красно-бурого пятна.

На пятно наносят каплю раствора HO. Окраска пятна исчезает (в присутствии катионов бария окраска не исчезает, а переходит из бурой в ярко-красную).

Окрашивание пламени газовой горелки. Соли (и другие соединения) стронция при внесении в бесцветное пламя газовой горелки окрашивают пламя в карминово-красный цвет. Методика аналогична описанной выше для теста на другие катионы.

Другие реакции катионов стронция. Катионы Sr 2 + образуют также осадки при реакциях в растворах: c оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄ — белый SrC₂O₄ (частично растворяется в уксусной кислоте), с гидрофосфатом натрия Na₂HPO₄ — белый SrHPO₄ (растворяется в кислотах), с хроматом калия K₂CrO₄ — желтый SrCrO₄ (растворяется в уксусной кислоте; реакция высокочувствительна: предел обнаружения — 0,8 мкг).

Применяют также довольно чувствительную (предельное разбавление — 10 4 мл/г) микрокристаллоскопическую реакцию образования сине-зеленых кубических кристаллов K₂Sr[Cu(NO₂)₆].

Аналитические реакции катионов бария Ba 2 +

Источник

Химико-аналитические свойства ионов s-элементов

Химико-аналитические свойства ионов s-элементов

Ионы s-элементов IA группы

Катионы натрия и калия относятся к I аналитической группе, которая характеризуется отсутствием группового реагента, т. е. реактива, способного осаждать все катионы этой группы из их растворов.

Следует иметь в виду, что приведенные ниже реагенты, используемые для исследования растворов на содержание в них ионов калия и натрия, дают аналогичный эффект с катионом аммония. Поэтому использование этих реагентов возможно после предварительного испытания раствора на содержание в нем катиона аммония.

Реакция обнаружения катиона калия K +

Гексанитрокобальтат (III) натрия Nа 3 [Со(NO 2 ) 6 ] образует с ионами калия желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) калия-натрия:

2 КС l + Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ] = K 2 Na[Co(NO 2 ) 6 ] Ї + 2NaCl,

2 К + + Na + + [Co(NO 2 ) 6 ] 3- = K 2 Na[Co(NO 2 ) 6 ] Ї .

Обнаружение иона К + с помощью гексанитрокобальтата (III) натрия проводят в нейтральном и слабокислом растворах, так как в щелочной среде и в присутствии сильных кислот реагент разлагается.

Реакция обнаружения катиона натрия Na +

Гексагидроксостибиат (V) калия К[Sb(ОН) 6 ] образует с ионом натрия белый кристаллический осадок гексагидроксостибиата (V) натрия:

NaCI + К[Sb(ОН) 6 ] = Na[Sb(OH) 6 ] Ї + КСl,

Na + + [Sb(OH) 6 ] = Na[Sb(OH) 6 ] Ї .

Обнаружение иона Na + с помощью гексагидроксостибиата (V) калия проводят в нейтральном или слабощелочном растворе, так как кислоты разлагают реагент, а щелочи растворяют осадок Na[Sb(OH) 6 ] с образованием хорошо растворимой средней соли.

Ионы s-элemeнтов IIA группы

Катионы магния, кальция, (бария и стронция относятся ко II аналитической группе, которая характеризуется наличием группового реагента (NН 4 ) 2 СОз, осаждающего любой из приведенных катионов из его раствора.

Реакции обнаружения катиона магния Mg 2+

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NH 4 ) 2 СОз с раствором соли магния образует белый аморфный осадок основной соли (MgOH) 2 CO 3 , растворимый в избытке NH 4 Cl:

2MgCl 2 + 2(NH 4 ) 2 CO 3 + Н 2 О = (MgOH) 2 CO 3 Ї + СО 2 + 4NH 4 Cl,

2Mg 2+ + 2CO 3 2- + Н 2 О = (MgOH) 2 CO 3 Ї + CO 2 .

Реакция обнаружения. Едкие щелочи и гидроксид аммония образуют с растворами солей магния белый аморфный осадок Mg(OH) 2 , хорошо растворимый в кислотах и растворах аммонийных солей:

Mg 2+ + 2O Н — = Mg(OH) 2 Ї

Растворение в кислотах:

Mg(OH) 2 + 2H + = Mg 2+ + 2Н 2 O.

Растворение в растворах аммонийных солей:

Mg(OH) 2 + 2NH 4 + = Mg 2+ + 2NH 4 OH.

Реакции обнаружения катиона бария Ва 2+

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NН 4 ) 2 СО 3 осаждает катион Ва 2+ из растворов его солей в виде белого аморфного постепенно кристаллизующегося осадка ВаСО 3 :

BaCl 2 + (NH 4 ) 2 CO 3 = ВаСО 3 Ї + 2NH 4 Cl,

Ва 2+ + CO 3 2- = ВаСО 3 Ї.

Осадок хорошо растворим в кислотах, в том числе и слабых.

Реакция обнаружения. Дихромат калия К 2 Сг 2 O 7 образует с раствором соли бария желтый осадок ВаСгO4, нерастворимый в уксусной кислоте, в отличие от хромата стронция (хромат кальция хорошо растворяется в воде):

2Ba 2+ + Сг 2 O 7 2- + Н 2 O = 2ВаСгO 4 Ї + 2H + .

Реакцию проводят при избытке CH 3 COONa, который реагирует с образующимися ионами Н + , смещая равновесие вправо вследствие образования малодиссоциированной уксусной кислоты:

СН 3 СОС — + Н + = СН 3 СООН.

Реакции обнаружения катиона кальция Са 2+

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NН 4 ) 2 СО 3 осаждает из растворов солей кальция аморфный белый осадок СаСО 3 , который при нагревании переходит в кристаллический:

CaCl 2 + (NH 4 ) 2 CO 3 = СаСО 3 Ї + 2NH 4 C1,

Ca 2+ CO 3 2- = СаСО 3 Ї .

Осадок легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах.

Реакция обнаружения. Оксалат аммония (NH 4 ) 2 C 2 O 4 образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но не растворимый в уксусной кислоте:

CaCl 2 + (NH 4 ) 2 C 2 O 4 = СаС 2 O 4 Ї + 2NH 4 C1,

Ca2+ + С 2 O 4 2- = СаС 2 O 4 .

Аналогичный осадок дают ионы Ва 2+ и Sr 2+ . Поэтому этой реакцией можно обнаружить Са 2+ только при отсутствии ионов бария и стронция.

Реакции обнаружения катиона стронция Sr 2+

Действие группового реагента. Карбонат аммония (NH 4 ) 2 CO3 При взаимодействии с растворами солей стронция осаждает карбонат стронция белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах:

SrCl 2 + (NH 4 ) 2 CO 3 = SrCO 3 Ї + 2NH 4 C1.

Реакция обнаружения. Насыщенный раствор гипса CaSO 4 . 2H 2 O (гипсовая вода) образует с ионами Sr 2+ белый осадок сульфата стронция:

Sr 2+ + SO 4 2- = SrSO 4 Ї .

Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только помутнение, появляющееся не сразу из-за образования пересыщенного раствора. Появление осадка ускоряют нагреванием.

Реакция служит для обнаружения Sr 2+ только при отсутствии Ba 2+ , которой с гипсовой водой вызывает помутнение, появляющееся сразу, так как растворимость BaSO 4 меньше растворимости SrSO 4 (K s 0 (BaSO 4 ) = 1,1 . 10 -10 , K s 0 (SrSO 4 ) = 2,8 . 10 -7 ).

Гипсовая вода не образует осадков с растворами солей кальция ни на холоду, ни при нагревании. Этим ион Ca 2+ отличается от ионов Ba 2+ и Sr 2+ .

Источник