Качественные реакции на катионы и анионы

Классификация катионов

Аналитическая классификация рассчитана на использование 3–4 общих реактивов. Наибольшее распространение получили сульфидная, кислотно-основная и аммиачно-фосфатная классификации катионов, основанные на применении соответствующих групповых реагентов.

Сульфидный метод отличается высокой чувствительностью используемых реакций. Недостатком метода является применение сероводорода. вследствие его ядовитости необходимы специальные помещения, обеспеченные вентиляцией, использование индивидуальных средств защиты.

Рисунок 1. Сульфидная классификация катионов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

По сравнению с сульфидной, кислотно-основная классификация имеет ряд преимуществ:

• в ней отображаются кислотно-основные свойства элементов, способность к комплексообразованию, амфотерность;
• отсутствует токсическое воздействие сероводорода;
• снижается время на анализ.

Рисунок 2. Кислотно-основная классификация катионов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Качественные реакции на катионы

Качественные реакции первой аналитической группы.

Рисунок 3. Продукты качественных реакций первой аналитической группы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

• $\mathrm {Li^+}$

  $\mathrm {3Li^{+} +HPO_4^{2-} = Li_3PO_4\downarrow (белый) + H^+}$

  $\mathrm {2Li^{+} + CO_3^{2-} = Li_2СO_3\downarrow (белый)}$

  $\mathrm {Li^{+} + F{-} = Li_2F\downarrow (белый)}$

  $\mathrm {Li^{+} +K_2[FeIO_6] = LiK[FeIO_6]\downarrow + K^+}$

  Литий окрашивает пламя газовой горелки в карминово-красный цвет

  Катионы лития образуют в растворе с 8-оксихинолином $\mathrm {C_9H_6NOH}$ продукт реакции красного цвета (оксихинолинат лития $\mathrm {C_9H_6NOLi}$), который в УФ-излучении флуоресцирует голубым светом.

• $\mathrm {Na^+}$

  Соли натрия окрашивают пламя газовой горелки в желтый цвет

  $\mathrm {Na^{+} +[Sb(OH)_6]^{-} = Na[Sb(OH)_6]^{-}\downarrow (белый)}$

• $\mathrm {K^+}$

  $\mathrm {2K^{+} +Na_3[Co(NO_2)_6] = NaK_2[Co(NO_2)_6]\downarrow (жёлтый) + 2Na^+}$

  $\mathrm {2K^{+} +[PtCl_6]^{2-} = K_2[PtCl_6]^{2-}\downarrow (жёлтый)}$

  $\mathrm {K^{+} +HClO_4 = KClO_4\downarrow (белый) + H^+}$

  $\mathrm {2K^{+} +H_2SiF_6 = K_2SiF_6\downarrow (студенистый) + 2H^+}$

• $\mathrm {NH_4^{+}}$

  $\mathrm {NH_4^{+} + OH^{-} = NH_3 + H_2O}$

  $\mathrm {NH_4^{+} + HCl = NH_4Cl (белый дым)}$

Качественные реакции второй аналитической группы.

Рисунок 4. Продукты качественных реакций второй аналитической группы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Качественные реакции третьей аналитической группы.

• $\mathrm {Ca^{2+}}$

  $\mathrm {Ca^{2+} + SO_4^{2-} + 2H_2O = Ca_2SO_4\cdot 2H_2O (игольчатые \ кристаллы \ гипса)}$

  $\mathrm {CaSO_4 + (NH_4)_2SO_4 = (NH_4)_2[Ca(SO_4)_2]}$ - сульфат кальция растворяется в в насыщенном водном растворе сульфата аммония с образованием комплекса

  $\mathrm {Na_2C_6O_6 + 2Ca^{2+} + 2OH^{-} = Ca_2C_6O_6(OH)_2 + 2Na^{+}}$

  Окрашивает пламя в кирпично-красный цвет.

• $\mathrm {Sr^{2+}}$

  Катионы $\mathrm {Sr^{2+}}$ образуют с родизонатом натрия $\mathrm {Na_2C_6O_6}$ в нейтральной среде бурый осадок родизоната стронция $\mathrm {SrC_6O_6}$. В отличие от родизоната бария, растворим в хлороводородной кислоте, тогда как родизонат бария при взаимодействии с кислотой превращается в ярко-красный гидрородизонат бария.

  Соли стронция при внесении в бесцветное пламя газовой горелки окрашивают пламя в карминово-красный цвет

• $\mathrm {Ba^{2+}}$

  Соли и другие соединения бария окрашивают пламя газовой горелки в желто-зеленый цвет.

Качественные реакции четвертой, пятой и шестой групп представлены в таблицах.

Рисунок 5. Продукты качественных реакций четвертой аналитической группы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 6. Продукты качественных реакций пятой аналитической группы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 7. Продукты качественных реакций шестой аналитической группы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Классификация анионов

Одна из наиболее распространенных классификаций – это разделение анионов на три аналитические группы по растворимости солей бария и серебра.

Рисунок 8. Классификация анионов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Качественные реакции на анионы

Качественные реакции на анионы первой аналитической группы.

Все соли бария анионов первой аналитической группы растворимы в уксусной и минеральных кислотах.

$\mathrm {BaSO_3 + H_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + SO_2\uparrow + H_2O}$

$\mathrm {BaSO_3 +2HCl = BaCl_2 + SO_2\uparrow + H_2O}$

$\mathrm {BaCO_3 + 2HCl = BaCl_2 + CO_2\uparrow + H_2O}$

$\mathrm {Ba_3(PO_4)_2 + 2HCl = 2BaHPO4\downarrow + BaCl_2}$

$\mathrm {BaS_2O_3 + 2HCl = BaCl_2 + SO_2\uparrow + S\downarrow + H_2O}$

$\mathrm {2BaSiO_3 + 4HCl = 2BaCl_2 + H_2SiO_3\downarrow + H_2O}$

Анионы первой аналитической группы образуют малорастворимые в воде соли серебра:

$\mathrm {Ag_2SO_3, Ag_2CO_3 - белого \ цвета}$, $\mathrm {Ag_2SiO_3, Ag_3PO_4 - жёлтые \ осадки}$

Качественные реакции на анионы второй аналитической группы.

$\mathrm {Ag^{+} + Cl^{-} = AgCl\downarrow}$ - белый осадок

$\mathrm {Ag^{+} + Br^{-} = AgBr\downarrow}$ - желтоватый осадок

$\mathrm {Ag^{+} + I^{-} = AgI\downarrow}$ - желтый осадок

$\mathrm {Pb^{2+} + I^{-} = PbI_2\downarrow}$ - жёлтый осадок

$\mathrm {Pb^{2+} + S^{2-} = PbS\downarrow}$ - чёрный осадок

$\mathrm {S^{2-} + 2H^{+} = H_2S\uparrow}$ - чёрный осадок

$\mathrm {2I^{-} + 2NO^{2-} +4H^{+} = I_2 + 2NO\uparrow +2H_2O}$