Аналитическая химия

Аналитические реакции катиона калия К⁺. Наиболее часто катионы калия открывают реакциями с гексанитрокобальтатом (III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆], с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца Nа₂Рb[Сu(NO₂)₆], с гидротартратом натрия NaHC₄H₄O₆ и по фиолетовому окрашиванию пламени газовой горелки.
Катионы аммония NH₄⁺, как правило, мешают открытию катионов калия, поэтому перед открытием катионов калия их необходимо предварительно удалить, если они присутствуют в анализируемом растворе.
Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия. Катионы калия в достаточно концентрированных растворах в уксуснокислой (рН ≈ 3) или нейтральной среде образуют с растворимым в воде Na₃[Co(NO₂)₆] желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) натрия и калия NaK₂[Co(NO₂)₆]:
2 K⁺ + Na₃[Co(NO₂)₆] = NaK₂[Co(NO₂)₆] + 2 Na⁺.
Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно при стоянии раствора. В сильно кислой среде образуется нестойкая, быстро разлагаю­щаяся кислота H₃[Co(NO₂)₆]. В щелочной среде выпадает бурый осадок гидроксида кобальта (III) Со(ОН)₃.
Для проведения реакции используют свежеприготовленный водный раствор Na₃[Co(NO₂)₆], так как со временем этот реагент разлагается. Потирание стеклянной палочкой стенок пробирки ускоряет формирование осадка (NаК₂[Со(NO₂)₆] склонен к образованию пересыщенных растворов).
В присутствии катионов серебра Ag⁺ выпадает еще менее растворимый осадок состава K₂Ag[Co(NO₂)₆], поэтому наличие катионов серебра в растворе повышает чувствительность реакции.
Предел обнаружения 4 мкг; предельное разбавление 13∙10³, мл/г.
Мешают катионы Li⁺, NH₄⁺, также образующие желтые осадки.
Методика. В пробирку вносят 2 капли концентрированного раствора соли калия и 2 капли свежеприготовленного концентрированного раство­ра Na₃[Co(NO₂)₆]. Выпадает желтый осадок NaK₂[Co(NO₂)₆]. Если осадок не образуется, то потирают стенки пробирки стеклянной палочкой.
Микрокристаллоскопическая реакция с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца. Катионы калия в нейтральной среде образуют с гексанитрокупратом (II) натрия и свинца Na₂Pb[Cu(NO₂)₆] черные кристаллы гексанитрокупрата (II) калия и свинца К₂Рb[Сu(NO₂)₆] кубической формы, хорошо видимые под микроскопом:
2 K⁺ + Nа₂Рb[Сu(NO₂)₆] = K₂Рb[Сu(NO₂)₆] + 2 Na⁺.
Реакция высокочувствительна: открываемый минимум 0,15 мкг, предельное разбавление 6,6∙10³ мл/г. Мешают катионы NH₄⁺, Rb⁺, Cs⁺, также дающие черный осадок с реактивом.
Методика. На предметное стекло наносят каплю раствора соли калия, осторожно упаривают над пламенем газовой горелки до образования белой каемки по краям капли, охлаждают до комнатной температуры и прибавляют каплю раствора Na₂Pb[Cu(NO₂)₆]. Через 1–2 мин наблю­дают под микроскопом образование в жидкости черных кубических кристаллов.
Реакция с гидротартратом натрия . Катионы калия при реакции с гидротартратом натрия NaHC₄H₄O₆ (или с винной кислотой Н₂С₄Н₄О₆ в присутствии ацетата натрия СН₃СОONа) в нейтральной среде образуют малорастворимый в воде гидротартрат калия КНС₄H₄O₆, выпадающий в виде белого кристаллического осадка:
K⁺ + NaHC₄H₄O₆ = KHC₄H₄O₆ + Na⁺.
Образование осадка ускоряется при потирании стенок пробирки стеклянной палочкой.
Осадок растворяется в кислотах с образованием винной кислоты и в щелочах – с образованием средних тартратов, например, среднего тартрата калия К₂С₄Н₄О₆.
Предел обнаружения 50 мкг, предельное разбавление 10³ мл/г. Мешают катионы NH₄⁺, образующие осадок состава NH₄HC₄H₄O₆, а также катионы Rb⁺, Cs⁺.
Реакцию можно проводить микрокристаллоскопически.
Методика. В пробирку вносят 2–3 капли раствора соли калия, 2 капли раствора гидротартрата натрия и потирают стенки пробирки стеклянной палочкой. Через некоторое время выделяется белый кристаллический осадок.
Окрашивание пламени газовой горелки . Соли и другие соединения калия при внесении их в пламя газовой горелки окрашивают его в фиолетовый цвет.
Методика. На кончике графитового стержня (или нихромовой либо платиновой проволочки) вносят в пламя газовой горелки кристаллики хлорида калия (или другой соли калия). Наблюдается окрашивание пламени в фиолетовый цвет.
Другие аналитические реакции катионов калия.
С гексахлороплатинатом (IV) натрия Na₂[РtCl₆)] и соответствующей кислотой H₂[PtCl₆] катионы калия образуют желтый кристаллический осадок гексахлороплатината (IV) калия К₂[Р1Сl₆]:
2K⁺ + [PtCl₆]^2- = K₂[PtCl₆].
Предел обнаружения 25 мкг. Мешают катионы NH₄⁺, также дающие желтый осадок гексахлороплатината аммония (NH₄)₂[PtCl₆].
С хлорной кислотой НСlO₄ катионы К⁺ выделяют белый кристаллический осадок перхлората калия КСlO₄:
K⁺ + HClO₄ = KClO₄ + H⁺.
С кремнефтороводородной кислотой H₂SiF₆ в нейтральной среде катионы К⁺ образуют студенистый осадок гексафторосиликата калия K₂SiF₆:

2K⁺ + H₂SiF₆ = K₂SiF₆ + 2H⁺.

Катионы аммония не мешают этой реакции.

С дипикриламином катионы калия образуют красно-оранжевый осадок соли калия

Мешают катионы аммония, также дающие осадок с дипикриламином. Катионы Li⁺, Na⁺, Mg²⁺ не мешают открытию катионов калия.

С тетрафенилборатом натрия Nа[В(С₆Н₅)₄] катионы калия образуют белый мелкокристаллический осадок тетрафенилбората калия К[В(С₆Н₅)₄], нерастворимый в кислотах:
.
Реакция высокочувствительна. Предел обнаружения 1 мкг, предельное разбавление равно 5∙10⁴ мл/г. Мешают катионы аммония, также образующие осадок с реактивом.
С тритиосулъфатовисмутатом (III) натрия Na₃[Bi(S₂O₃)₃] катионы калия образуют в водно-этанольном растворе кристаллический осадок тритиосульфатовисмутата (III) калия K₃[Bi(S₂O₃)₃]:
.
Реакция высокочувствительна. Мешают катионы NH₄⁺ Sr²⁺, Ba²⁺.