Первая аналитическая группа катионов.

Общая характеристика катионов первой аналитической группы. Их значение в технохимическом контроле.

К первой аналитической группе катионов относятся К+, Na+, NН4+. Катионы этой группы не имеют группового реактива. Соли этих катионов хорошо растворимы в воде. Это отличает катионы первой группы от других. Катионы К+, Na+, NН4+ в растворе бесцветны и большинство соединений бесцветно, окрашенными являются соли, например, хроматы (CrО42- - желтая окраска), перманганаты (MnO4- - фиолетовая окраска). Гидроксиды калия КОН и натрия NaOН сильные щелочи, гидроксид аммония NH4OH слабое и неустойчивое основание, разлагается на аммиак NН3 и воду H2O, Аммонийные соли (NН4Cl, (NН4)2СО3 и др.) разлагаются и улетучиваются при прокаливании. Для катиона аммония NН4+ характерны специфические реакции и реактивы.

Катионы первой группы имеют большое значение в биохимических процессах. Гак, соединение катиона Na+ - поваренная соль - необходимая приправа к пище, а 0,9%-ный раствор хлорида натрия является физиологическим раствором, а также применяется как средство, предохраняющее от порчи многие пищевые продукты. Соли калия и натрия входят в состав важнейшего продукта питания - молока. Гидрокарбонат натрия NaНСО3 применяет в кондитерском и булочном производствах. Соли аммония и аммиак образуются при гниении белковых веществ, присутствие их в мясных полуфабрикатах говорил о несвежести продуктов.

Лабораторная работа № 1.

Проведение опытов частных реакций катионов I группы (натрии, калин, аммония).

Цель - изучение частных реакций катионов I группы (натрия, калии, аммония), - выполнение анализа смеси катионов I группы.

Ход работы.

Задание 1: Проделать частные реакции катионов I группы (натрия, калия, аммония). Результаты работы оформлять в виде таблицы.

Реакции катиона К+. Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия Na3[Co(NО2)6] - ка-чественная реакция. Катион К с гексапитрокобальтатом (III) натрия образует кристаллический осадок комплексной соли гексапитрокобальтатом (II) калия-натрия желтого цвета:

Реакцию не проводят в сильнокислой пли щелочной средах. Сильные кислоты разлагают комплексный ион

2[Co(NO2)6]3- + 10Н+ = 2Со2+ + 5NO + 7NO2 + 5H2O

В щелочной среде выпадает осадок Со(ОН)з бурого цвета

[Co(NO2)6]3- + 3OH- = Co(OH)3 v + 6NO2

Ион NH4+ мешает открытию иона К+, так как он с Na3[Co(NO2)6] дает осадок, сходный как по цвету, так и по форме с осадком, образуемым ионом калия.

Реакцию ведут в нейтральной среде или в присутствии разбавленной уксусной кислоты CH3COOН, предварительно удалив ионы NН4+ . Для проведения реакции следует применять свежеприготовленный раствор реактива, гак как при хранении он разлагается.

Проведение реакции: В пробирку прилить 2-3 капли исследуемого раствора и столько же раствора реактива Na[Co(NO2)6]. Появление кристаллического осадка желтого цвета указывает па присутствие иона К+ Реакции катиона Na+.

Реакция с дигидроантимонатом калия KН2SbO4 (К[Sb(OН)6]) - ка-чественная реакция.

Катион Na+ с дигидроантимонатом калия образует мелкокристаллический осадок белого цвета дигидроантимонатом натрия:

Осадок NaН2SbО4 растворяется в горячен воде и частично в щелочах. В кислой среде реактив разлагается с образованием белого аморфного осадка метасурьмчной кислоты

Ионы NН4+ и Mg2+ мешают обнаружению Na+, так как дают осадки, схожие по цвету и по форме с осадком, образуемым ионом натрия.

Катион Na+ можно открыть только в нейтральной среде и на холоду.предварительно удалив ионы NН4+ и Mg2+.

Проведение реакции. К 4-5 каплям исследуемого раствора (pН 7,5 - 8) прилить 4-5 капель раствора KH2SbO4. Пробирку с испытуемым раствором поместить под струю холодной воды и потирать стеклянной палочкой по внутренней стенке пробирки. Выпадение белого кристаллического осадка свидетельствует о присутствии, иона Na+. Хлопьевидный осадок не может служить доказательством присутствия иона натрия, так как это может быть осадок мегасурьмяной кислоты, если среда кислая. NaН2SbО4 тяжелый кристаллический осадок. Он хороню оседает на дно пробирки. Реакции катиона NН4+.

Реакция с реактивом Несслера K2(НgI4] + KOН качественная реакция (специфическая реакция).

Катион NН4+ с реактивом Несслсра образует осадок иодида оксидимеркураммония красно-бурого цвета

Проведение реакции: 1-2 капли исследуемого раствора помещают в пробирку и приливают 3-4 капли реактива Hесслера. В присутствии нона NH4+ выпадает осадок красно-бурого цвета. Если количество соли аммония невелико (следы), осадок не образуется, по раствор окрашивается в желтый или бурый цвет.

Реакция с сильными щелочами КОН и л и NaOН - специфическая реакция.

Щелочи при нагревании из солей аммония вытесняют аммиак:

Присутствие аммиака мокло обнаружить по запаху аммиака тми посинению красной лакмусовой бумажки, предварительно смоченной в дистиллирован! юй воде. Проведение реакции: В пробирку помести IT 3-5 капель исследуемою раствора и 4-5 капель раствора елкой щелочи. Нагреть содержимое пробирки на водяной бане. К отверстию пробирки поднести влажную индикаторную бумажку. Посинение лакмусовой бумажки указывает на присутствие иона NH4+.

Реакция разложения солей аммония.

Соли аммония при высоких температурах полностью разлагаются (термическое разложение) с образованием летучих продуктов реакции:

Эта реакция используется для удаления ионов NH4+.

Проведение реакции: В фарфоровую чашку прилить несколько капель исследуемого раствора и выпарить досуха. Сухой остаток прокалить до полного прекращения выделения белого «дыма». После охлаждения смачить 3-5 каплями дистиллированной воды и проверить полноту удаления ионов NH4+ реактивом Несслера.