ПЕРВАЯ ГРУППА КАТИОНОВ

 

Хорошая растворимость большинства солей натрия, калия, аммония обуславливает отсутствие для них общих реакций с групповым реагентом. Нерастворимы только те соли, в которые входят крупные анионы, типа гексанитрокобальта (III), уранилацетата и другие. Все соли этих металлов и катиона аммония бесцветны, если они не являются производными окрашенных анионов. Наиболее характерное свойство атомов щелочных металлов – лёгкость возбуждения свечения. Их летучие соединения окрашивают пламя в характерный цвет: натрий даёт жёлтую окраску, калий – фиолетовую.

 

Реакции катиона КАЛИЯ

 

1. Реакция с гидротартратом натрия.

Гидротартрат натрия NaHC4H4O6 и винная кислота H2C4H4O6 образуют с солями калия белый мелкокристаллический осадок:

 

K+ + HC4H4O6– = ↓ KHC4H4O6

 

Осадок растворим в горячей воде, сильных кислотах и щелочах, нерастворим в уксусной кислоте, поэтому реакцию проводят на холоду, в нейтральном или слабокислом растворе (рН 5-7). В случае применения винной кислоты для предотвращения растворения осадка выделяющиеся ионы водорода связывают добавлением ацетата натрия:

 

K+ + H2C4H4O6 = ↓ KHC4H4O6 + Н+;

Н+ + СН3СОО– D СН3СООН

 

Образование осадка можно ускорить, создавая центры кристаллизации.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К трём каплям раствора соли калия прибавить равный объём раствора NaHC4H4O6. Если осадок выпадает не сразу, то перемешать содержимое пробирки стеклянной палочкой и слегка потереть ею о стенки пробирки. Изучить действие на осадок нагревания, НCl, NaOH и СН3СООН. Результаты занести в таблицу.

2. Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия.

Na3[Co(NO2)6] с растворами солей калия при рН 4-5 образует жёлтый кристаллический осадок двойной соли гексанитрокобальтат (III) калия-натрия по уравнению:

 

2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3– = ↓K2Na[Co(NO2)6].

 

Раствор реагента Na3[Co(NO2)6] должен быть свежеприготовленным, так как при стоянии он разрушается. Реакция имеет более низкий предел обнаружения, чем предыдущая. Осадок растворим в сильных кислотах, разлагается при действии щелочей с образованием тёмно-бурого осадка:

↓K2Na[Co(NO2)6] + 12Н+ = 2K+ + Na+ + Co2+ + 3NO2 + 3H2O + 3NO;

↓K2Na[Co(NO2)6] + 3OH– = ↓Co(OH)3 + 6NO2– + 2K+ + Na+

 

Ионы натрия проведению реакции не мешают. Ионы аммония образуют аналогичный жёлтый осадок. Катионы других аналитических групп также мешают открытию катионов калия этой реакцией.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К 2-3 каплям раствора соли калия добавить 2-3 капли разбавленного раствора уксусной кислоты до рН 4-5 и 2-3 капли реагента. Наблюдать образование жёлтого осадка. Изучить действие HCl, CH3COOH, NaOH. Результаты наблюдений и уравнения реакций занести в таблицу.

3. Окрашивание пламени.

Летучие соли калия (KCl, KNO3) окрашивают бесцветное пламя горелки в фиолетовый цвет. В присутствии даже небольших количеств натрия фиолетовый цвет маскируется жёлтым, поэтому наблюдать надо через синее стекло, поглощающее жёлтую окраску.

 

Реакции катиона НАТРИЯ

 

1. Реакция с гексагидроксостибатом (V) калия.

K[Sb(OH)6] при рН 7 образует с солями натрия белый кристаллический осадок гексагидроксостибата (V) натрия:

 

Na+ + [Sb(OH)6] – = ↓ Na[Sb(OH)6]

 

Осадок разлагается под действием кислот, переходя в аморфный осадок метасурьмяной кислоты:

 

↓ Na[Sb(OH)6] + Н+ = ↓HSbO3 + Na+ + 3H2O

 

При действии щёлочи осадок растворяется с образованием средней соли:

↓ Na[Sb(OH)6] + 2OH– = Na+ + SbO43– + 4H2O.

При выполнении реакции должны соблюдаться следующие условия: достаточно большая концентрация соли натрия, нейтральная среда, ведение реакции при комнатной температуре, поскольку растворимость сильно возрастает с повышением температуры.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К 2-3 каплям раствора соли натрия добавить равный объём реагента. Если осадок не выпадает, охладить пробирку под краном и потереть стенки пробирки стеклянной палочкой. Оставить раствор на некоторое время, затем, закрыв пробирку пробкой, перевернуть её. На стенках будут заметны крупные кристаллы. Изучить отношение осадка к действию NaOH и нагреванию.