Аналитическая химия

2.4. Классификации катионов

Удобство применения групповых реагентов в том, что они позволяют сложную аналитическую задачу разделить на несколько более простых. На этой основе разработаны аналитические классификации катионов и анионов. Каждая из них рассчитана на использование 3–4 общих реактивов. Наибольшее распространение получили сульфидная, кислотно-основная и аммиачно-фосфатная классификации катионов, основанные на применении соответствующих групповых реактивов. Аналитические классификации катионов базируются на их свойствах и тесно связаны с положением элементов в периодической системе Д.И. Менделеева. Так, во всех классификациях есть группа катионов, не имеющая группового реактива – Li⁺, Na⁺, K⁺ (и близкий к К⁺ по радиусу ион NH₄⁺). Это катионы s¹- элементов с электронной структурой благородного газа, низкой электропроводностью, малым радиусом, малыми поляризующими свойствами и малой поляризуемостью. Большинство их солей растворимо в воде вследствие высокой полярности связи, близкой к ионной. В периодической системе они располагаются в главной подгруппе первой группы. В сульфидной классификации к этой группе также отнесен ион Mg²⁺, обладающий близкими свойствами с Li^+.

В табл. 2.1 приведена сульфидная классификация катионов.
Таблица 2.1
Сульфидная классификация катионов

Сульфиды растворимы в воде		Сульфиды не растворимы в воде (или разлагаются водой с образованием нерастворимых в ней гидроксидов)
Карбонаты растворимы в воде	Карбонаты нерастворимы в воде	Сульфиды растворимы в разбавленных кислотах (или разлагаются водой с образо­ванием растворимых в кис­лотах гидроксидов)	Сульфиды не растворимы в разбавленных кислотах
1-я группа	2-я группа	3-я группа	4-я группа	5-я группа
Na^+, K^+, NH4^+, Mg^2+ и др.	Ca^2+, Cr^2+, Ba^2+ и др.	Al^3+, Cr^3+, Fe^3+, Fe^2+, Mn^2+, Co^2+, Ni^2+, Zn^2+ и др.	1-я подгруппа – хлориды нерастворимы в воде: Ag^+, Pb^2+, Hg2^2+ 2-я подгруппа – хлориды растворимы в воде: Cu^2+, Cd^2+, Bi^3+	Сульфиды растворимы в Na2S: Hg^2+, As(III) , As (V), Sb (III), Sb(V), Sn (II), Sb (IV) и др.
Группового реагента нет	Групповой реагент (NH4)2CO3	Групповой реагент (NH4)2S	Групповой реагент H2S в присутствии HCl. Реагент, осаждающий 1-ю подгруппу HCl	Групповой реагент Na2S

Примечание. Карбонат магния, отнесенного к 1-й группе, растворяется только в присутствии солей аммония.
Сложную по составу систему разделяют предварительно с помощью групповых реагентов на группы и подгруппы, а затем проводят обнаружение ионов внутри каждой группы.
Сульфидный метод хорошо отработан, отличается большой строгостью разделения и высокой чувствительностью используемых реакций. Недостатком метода является применение сероводорода; вследствие его ядовитости необходимы специальные помещения, обязательна вентиляция, особые предосторожности. От этого недостатка свободны бессероводородные методы и, в частности, кислотно-основной метод, в основу которого положено отношение катионов к серной и соляной кислоте, щелочам и раствору аммиака. По данной классификации катионы делятся на 6 аналитических групп (табл. 2.2).

Таблица 2.2