Предварительные испытания.

1. Открытие катионов алюминия Al³⁺

Катионы алюминия открывают капельным методом реакцией с ализарином. Открытию катионов алюминия с помощью этой реакции мешают катионы хрома, цинка, олова. Поэтому капельную реакцию с ализарином проводят на фильтровальной бумаге, пропитанной раствором гексацианоферрата (II) калия. Мешающие катионы связываются в соответствующие малорастворимые гексацианоферраты (II) и образуют на бумаге темное пятно, а катионы алюминия перемещаются с водным раствором к периферии пятна, где при последующей реакции с ализарином в парах аммиака образуют комплекс с ализарином розового цвета - бумага окрашивается в розово-красный цвет.

Для проведения реакции 2-3 капли анализируемого раствора наносят в центр листа фильтровальной бумаги, пропитанной раствором гек-сацианоферрата (II) калия. Лист выдерживают в парах аммиака. Мешающие катионы дают темное пятно смеси гексацианоферратов (II), а катионы алюминия образуют гидроксид алюминия Al(ОН)_3. На влажное пятно наносят 1-2 капли раствора ализарина и снова выдерживают бумагу над парами аммиака. Образуется розовый комплекс алюминия с ализарином. Пятно смачивают несколькими каплями уксусной кислоты (2 моль/л) и дают возможность растворителю самопроизвольно (за счет действия капиллярных сил) переместиться от центра пятна к периферии. Вместе с растворителем перемещаются катионы алюминия, образующие комплекс алюминия с ализарином, окрашивающий периферийный участок бумаги в розово-красный цвет на слабо-фиолетовом фоне (цвет ализарина). При высушивании бумаги фиолетовый фон свободного ализарина исчезает, а розово-красная окраска комплекса остается, поскольку комплекс устойчив в уксуснокислой среде.

2. Открытие катионов хрома (III) Cr³⁺

Катионы Сг³⁺ предварительно открывают, окисляя их пероксидом водорода до хромат-ионов CrO₄^2- в присутствии щелочи. Если при прибавлении к пробе анализируемого раствора нескольких капель пероксида водорода и щелочи раствор окрашивается в желтый цвет, то это указывает на присутствие катионов Сг³⁺, которые окислились до хромат-ионов, придающих раствору желтую окраску.

Для дальнейшего подтверждения наличия катионов Сг³⁺ проводят реакцию образования надхромовой кислоты H₂CrО₆. Для этого к отдельной порции раствора (5-6 капель) прибавляют по 3-4 капли 3 % раствора пероксида водорода и 2 моль/л раствора гидроксида натрия. Смесь нагревают несколько минут на водяной бане, охлаждают до комнатной температуры, прибавляют еще 5 капель раствора пероксида водорода той же концентрации, 0,5 мл смеси амилового спирта и эфира (экстрагент). Тщательно перемешивают полученную смесь двух жидких фаз (верхняя органическая и нижняя водная) и медленно прибавляют к ней 5 капель серной кислоты (1 моль/л). Если органический слой окрашивается в интенсивный синий цвет, то это указывает на присутствие надхромовой кислоты H₂CrО₆ в органической фазе.

3. Открытие катионов олова (II) Sn²⁺

Присутствие олова (II) доказывают реакциями с солью висмута (III) в щелочной среде и с солью ртути (II).

1) При реакции олова (II) с солью висмута (III) последний восстанавливается до металлического висмута, выпадающего в виде черного осадка. При реакции олова (II) с солью ртути (II) происходит восстановление ртути (II) вначале до ртути (I), а затем - до металлической ртути. При этом олово (II) окисляется до олова (IV).

Для проведения первой реакции к 3-5 каплям анализируемого раствора медленно прибавляют раствор 2 моль/л гидроксида натрия до сильно щелочной реакции и затем 1-2 капли раствора нитрата висмута (III) Вi(NО₃)_3. В присутствии олова (II) появляется черный осадок металлического висмута.

2) Для проведения второй реакции к нескольким каплям анализируемого раствора прибавляют 2-3 капли раствора хлорида ртути (II) HgCl₂. В присутствии олова (II) вначале происходит восстановление ртути (II) до ртути (I) и выделяется белый осадок каломели Hg₂Cl₂, постепенно чернеющий вследствие образования тонкодисперсной металлической ртути при дальнейшем восстановлении ртути (I) оловом (II) до металлической ртути.

4. Открытие катионов цинка Zn²⁺

1) Катионы цинка открывают реакцией с сульфидом аммония (NH₄)₂S по выпадению белого осадка сульфида цинка ZnS. Открытию катионов цинка этой реакцией мешает олово (II), образующее черный осадок сульфида олова (II) SnS. Поэтому если олово (II) присутствует в растворе, то его предварительно окисляют пероксидом водорода до олова (IV) в щелочной среде, после чего открывают катионы цинка.

Для проведения реакции к 0,5 мл анализируемого раствора прибавляют 10 капель раствора пероксида водорода и 10 капель концентрированного раствора гидроксида натрия. Полученный раствор кипятят 1-2 минуты, охлаждают до комнатной температуры и прибавляют к нему 2-3 капли раствора сульфида аммония. В присутствии катионов цинка образуется белый осадок сульфида цинка ZnS.

2) Если олово (II) отсутствует в анализируемом растворе, то реакцию проводят в уксуснокислой среде, поскольку в данной среде остальные катионы четвертой группы не мешают открытию катионов цинка.

В этом случае к 0,5 мл анализируемого раствора прибавляют по каплям 2 моль/л раствор гидроксида натрия до сильнощелочной реакции. К образовавшемуся раствору прибавляют 2 моль/л раствор уксусной кислоты до кислой реакции (определяем с помощью лакмуса), после чего - несколько капель раствора сульфида аммония. В присутствии катионов цинка выпадает белый осадок сульфида цинка.

Рекомендуется открывать катионы цинка также реакцией с дитизоном - образуется дитизонатный комплекс цинка красного цвета. Однако целый ряд катионов также образует дитизонатные комплексы, что необходимо учитывать при проведении реакции.

5. Открытие мышьяка

Мышьяк открывают реакциями с сероводородной водой (или сульфидом аммония), с нитратом серебра и с молибдатом аммония.

1) Действие сероводородной воды или раствора сульфида аммония на кислые растворы, содержащие мышьяк (III) или мышьяк (V), приводит к образованию сульфидов мышьяка As₂S₃ и As₂S₅ желтого цвета. Сульфиды остальных катионов четвертой группы растворимы в растворах минеральных кислот.

К нескольким каплям анализируемого раствора, подкисленного раствором хлороводородной кислоты, прибавляют 2-3 капли сероводородной воды или раствора сульфида аммония. В присутствии мышьяка (III) или мышьяка (V) выделяется желтый осадок.

2) С нитратом серебра AgNО₃ арсенит-ионы AsO^3- образуют желтый аморфный осадок Ag₃AsО₃, а арсенат-ионы AsO₄^3- - аморфный осадок Ag₃AsО₄ шоколадного цвета. Оба осадка растворимы в азотной кислоте и в концентрированном растворе аммиака.

Для проведения реакции к 3-5 каплям анализируемого раствора прибавляют по каплям раствор нитрата серебра до выделения осадка.

3) С молибдатом аммония (NH₄)₂MoO₄ в азотнокислой среде арсенат-ионы образуют желтый осадок аммонийной соли мышьяково-молибденовой гетерополикислоты (NH₄)₃[AsO₄(MoO₃)₁₂.

Для проведения реакции несколько капель анализируемого раствора выпаривают досуха в микротигле. К остатку прибавляют 3 капли концентрированной азотной кислоты и упаривают смесь до влажного состояния остатка. К последнему прибавляют 5 капель раствора молибдата аммония, перемешивают смесь и центрифугируют или фильтруют. В присутствии мышьяка (V) образуется желтый кристаллический осадок.