6.1. Аналитическая классификация катионов и анионов

В качественном анализе, в основном, исследуют растворы солей, кислот и оснований, которые в водных растворах находятся в диссоциированном состоянии. Химический анализ водных растворов электролитов сводится к открытию отдельных ионов, а не элементов или их соединений.

Таблица 6.1

Аналитическая классификация катионов

Номер

Групповой реактив

Катионы (Kt)

Примечания

группы

под-группы

I

1

нет

NH4+, K+, Rb+, Cs+, Fr+

Осаждаются реактивами Na3[Co(NO2)6] и NaHC4H4O6 в виде Kt2Na[Co(NO2)6] и KtHC4H4O6

2

Li+, Na+, Mg2+

Не имеют общего реактива

II

(NH4)2CO3

Ca2+, Ba2+, Sr2+, Ra2+

Осаждаются в виде KtCO3. Не осаждаются реактивами (NH4)2S и H2S в виде сульфидов

III

1

(NH4)2S

Be2+, Al3+, Ti4+, Cr3+, Zr4+, UO22+, Sc3+, Y3+, La3+, Hf4+, Ac3+, Th4+

Осаждаются из нейтральных или щелочных растворов в виде гидроокисей

2

Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Ga3+, In3+

Осаждаются из нейтральных или щелочных растворов в виде сульфидов

IV

1

H2S

Hg2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, Pd2+, Tl3+

Осаждаются из кислых растворов в виде сульфидов, которые нерастворимы в полисульфиде аммония (NH4)2Sn

2

Sn2+, Sn4+, As3+, As5+, Sb3+, Sb5+, Ge4+, Au3+, Re4+, Ir4+, Pt4+, V5+, W6+, Mo6+

Осаждаются из кислых растворов в виде сернистых соединений, которые растворимы в полисульфиде аммония (NH4)2Sn

V

HCl

Ag+, Pb2+, [Hg2]2+, Cu+, Au+, Tl+, Pt2+

Осаждаются в виде хлоридов

Наиболее употребляемая классификация катионов на пять аналитических групп (автор – профессор Н.А. Меншуткин) основана на применении следующих групповых реактивов: соляной кислоты HCl, сероводорода H2S, сульфида аммония (NH4)2S, карбоната аммония (NH4)2CO3, прибавляемых к анализируемой смеси катионов в представленной последовательности (табл. 6.1).

Таблица 6.2

Аналитическая классификация анионов

Групповой реактив

Анионы

Примечания

Ba(NO3)2

F-, VO3-, BO2-, CO32-, C2O42-, SO32-, S2O32-, SO42-, S2O82-, SiO32-, CrO42-, Cr2O72-, MoO42-, WO42-, GeO32-, PO3-, P2O74-, PO43-, AsO33-, AsO43-, IO3-, IO4-, C4H4O62-, SiF62-, SeO32-, SeO42-, TeO32-, TeO42-

Образуют малорастворимые соли бария

Продолжение табл. 6.2

Групповой реактив

Анионы

Примечания

AgNO3

Cl-, Br-, I-, CN-, SCN-, S2-, Se2-, Te2-, [Fe(CN)6]3-,  [Fe(CN)6]4-, VO3-, BO2-, CO32-, C2O42-, SO32-, S2O32-, SiO32-, CrO42-, MoO42-, WO42-, PO43-, AsO33-, AsO43-, C4H4O62-

Образуют малорастворимые соли серебра

Pb(NO3)2

F-, Cl-, Br-, I-, CN-, S2-, Se2-, Te2-, [Fe(CN)6]3-,  [Fe(CN)6]4-, VO3-, BO2-, CO32-, C2O42-, SO32-, S2O32-, SiO32-, CrO42-, WO42-, PO43-, AsO33-, AsO43-, GeO32-, IO3-, SeO32-, SeO42-, TeO32-, TeO42-

Образуют малорастворимые соли свинца

Магнезиальная смесь:

MgCl2 + NH4Cl + NH4OH

F-, SiO32-, WO42-, PO43-, AsO33-, AsO43-, GeO32-

Образуют малорастворимые соли магния

KMnO4 в растворе H2SO4

Анионы-восстановители

Обесцвечивание розового раствора

Раствор йода I2 или KI3

Обесцвечивают бурый раствор

HI или KI при рН < 7

Анионы-окислители

Окрашивают раствор в бурый цвет

HCl (разбавленная)

CO32-, SO32-, CN-, S2-, NO2-, ClO-, CH3COO-

Выделяют летучие кислоты

H2SO4 (концентрированная)

Cl-, Br-, I-, CO32-, C2O42-, SO32-, S2O32-, IO3-, CN-, NO2-, ClO-

Выделяют твердые (S, I2), жидкие (ClO2, Br2) или газообразные (CO, CO2, ClO2, NO, SO2) продукты реакций

Классификация анионов более сложна из-за многообразия степеней окисления элементов, она основана на растворимости солей бария, серебра, свинца, магния, а также на действии групповых окислителей и восстановителей (табл. 6.2).