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⁺ + SbO₄^3–+ 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.