2. Реакция с гексацианоферратом (II) калия.

K₄[Fe(CN)₆] даёт возможность обнаружить Ca²⁺ в присутствии Sr²⁺. Взаимодействие идёт по уравнению:

Ca²⁺ + 2NH₄⁺ + [Fe(CN)₆]^4– = ↓Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆]

и сопровождается осаждением белого кристаллического осадка, нерастворимого в уксусной кислоте, в отличие от Sr²⁺. Реакцию ведут при рН~9, в присутствии аммонийной буферной смеси.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К нескольким каплям раствора соли кальция добавить по 2 капли растворов NН₄Cl и NH₃ и равный объём K₄[Fe(CN)₆]. Смесь перемешать и нагреть на водяной бане 2-3 минуты. Что образуется? Проверить растворимость осадка в уксусной кислоте. Сделать вывод. Ион Ва²⁺ при значительной концентрации может также дать осадок с K₄[Fe(CN)₆]. Поэтому в присутствии Ва²⁺ применять эту реакцию для обнаружения Са²⁺ не следует.

Ход анализа смеси катионов III группы

Отделение Ba²⁺, Sr²⁺ и Ca²⁺ основано на различной растворимости хроматов и сульфатов этих катионов.

Условия осаждения и разделения ионов Ba²⁺ и Sr²⁺.

При действии K₂Cr₂O₇ на раствор, содержащий ионы бария, установятся следующие равновесия:

Cr₂O₇^2– + H₂O  2CrO₄^2– + 2H+,

HCrO₄^– + H⁺  H₂CrO₄,

Cr₂O₇^2– + H₂O  HCrO^4–,

Ba²⁺ + CrO₄^2–  BaCrO₄.

Из приведённых уравнений следует, что в результате периодических реакций в растворе возможно существование различных хромсодержащих форм: H₂CrO₄, HCrO₄^–, CrO₄^2–,– концентрация которых будет определяться [H⁺] в растворе.

Ион считается полностью осаждённым, если его концентрация в растворе остаётся 1·10^–6 моль/л, поэтому для полного осаждения BaCrO₄ необходима [CrO₄^2–], равная:

.

Доля свободных хромат-ионов (α₂) в растворе определяется уравнением:

Решим это уравнение относительно [Н⁺], подставив полученную величину [CrO₄^2–], C_А = 0,1М и , .

моль/л.

При этом рН происходит полное осаждение хромата бария. Поскольку осаждение хромата бария ведут обычно в ацетатном буферном растворе при рН~5, путём обратных расчётов при [H⁺], равной 10^–5, получаем α₂ = 3,1·10^-2.

моль/л.

моль/л

Действительно, в ацетатном буфере хромат бария будет осаждаться полностью. Выпадет ли в этих условиях SrCrO₄?

г-ион/л,

т.е. ионы стронция практически останутся в растворе и в ацетатном буфере возможно разделение Ва²⁺ и Sr²⁺ в виде хроматов.

В ы п о л н е н и е а н а л и з а

1. Открытие и отделение катионов бария.

К 1,5 мл смеси добавить избыток раствора бихромата калия при рН~4-5 (регулируется с помощью ацетата натрия). Образование жёлтого осадка хромата бария укажет на наличие катионов бария в растворе. Отфильтровать осадок и проверить фильтрат на полноту осаждения ионов бария. После полного удаления Ва²⁺ фильтрат анализируют на Sr²⁺, Ca²⁺.

2. Осаждение Sr²⁺ и Ca²⁺ в виде карбонатов.

К полученному фильтрату добавить насыщенный раствор Na₂CO₃ до щелочной реакции. Осадок карбоната отфильтровать, промыть водой и растворить, обрабатывая осадок на фильтре раствором уксусной кислоты.

3. Открытие Sr²⁺.

В части уксуснокислого раствора определить содержание Sr²⁺ реакцией с гипсовой водой при нагревании на водяной бане.

4. Разделение Sr²⁺ и Ca²⁺.

Если в растворе есть ионы Sr²⁺, то их нужно удалить перед определением Ca²⁺. Для этого к оставшемуся уксуснокислому раствору добавить (NH₄)₂SO₄: ионы стронция в виде сульфата осаждаются, ионы кальция остаются в растворе в виде комплексной соли. Отфильтровать.

5. Открытие Са²+.

Фильтрат разделить на две части: к одной добавить оксалат аммония, ко второй – ацетон или спирт. Выпадение осадков укажет на присутствие катионов Са²⁺.

6. Сделать вывод о катионном составе исходной смеси и занести результаты в таблицу.