KVALITAN - virtuálne chemické lagoratóriumOddeľovanie / Katióny V. triedy / Katióny / Teória

Oddeľovanie katiónov V. triedy

Vo filtráte po IV. triede zisťujeme najprv horčík tým, že k časti filtrátu pridáme amoniak a fosforečnan amónny. V prítomnosti horčíka vznikne kryštalická zrazenina fosforečnanu horečnato-amónneho. Vylučovanie zrazeniny urýchlime, keď roztok chvíľku miešame sklenou tyčinkou. Zrazeninu odfiltrujeme a po premytí vodou, ku ktorej pridáme trocha amoniaku, pokropíme na filtri roztokom dusičnanu strieborného; po jeho pridaní vznikne za prítomnosti horčíka žlté sfarbenie.

Keby pri zrážaní vznikla namiesto kryštalickej klkovitá zrazenina, zapríčiňujú to prítomné vápenaté soli, ktoré pred dokazovaním horčíka musíme z roztoku odstrániť. Preto vzniknutú klkovitú zrazeninu rozpustíme kyselinou octovou a vápnik vyzrážame oxalátom amónnym. Vzniknutú zrazeninu odfiltrujeme dvojitým filtrom a vo filtráte zisťujeme horčík, resp. katióny V. triedy.

Fosforečnan amónny reaguje podobne aj s katiónom lítia, preto musíme zistiť, či v zrazenine fosforečnanu horečnato-amónneho nie je aj lítium, resp. či to nie je len samotný fosforečnan lítny. Zrazeninu preto spláchneme do kadičky a povaríme s hydroxidom bárnatým; jeho účinkom lítium prejde do roztoku vo forme hydroxidu lítneho.

 2 Li₃PO₄ + 3 Ba(OH)₂ ⇔ Ba₃PO₄ + 6 LiOH

Zrazeninu odfiltrujeme a vo filtráte po okyslení HCl dokazujeme lítium plameňovou skúškou. Zrazeninu na filtri rozpustíme v zriedenej HCl alebo octovej a nadbytočné bárium vyzrážame zriedenou kyselinou sírovou a vo filtráte znova zisťujeme horčík.

Na dokazovanie horčíka môžeme použiť namiesto fosforečnanu amónneho aj 2% alkoholický roztok oxychinolínu, s ktorým Mg(II) poskytuje žltú kryštalickú zrazeninu.

Filtrát po odstránení horčíka odparíme do sucha a zvyšok rozpustíme v malom množstve vody. Ak sme zrážali fosforečnanom, roztok povaríme a pridáme k nemu hydroxid bárnatý až do úplného vyzrážania fosforečnanového iónu. Zrazeninu odfiltrujeme za horúca a z horúceho filtrátu vyzrážame báryum nadbytkom kyseliny sírovej alebo uhličitanu amónneho. Zrazeninu odfiltrujeme za horúca, filtrát odparíme na vodnom kúpeli do sucha, vysušíme a mierne vyžíhame, Tým odstránime amónne soli a v roztoku zisťujeme draslík, sodík a lítium. Či sú amónne soli vypudené, presvedčíme sa Nesslerovým činidlom. Vyžíhaný zvyšok rozpustíme v malom množstve HCl a s takto pripraveným roztokom urobíme plameňové skúšky.

Draselné soli farbia bezfarebný plameň na fialovo, sodné soli na žlto, kým soli lítne na karmínovočerveno.

Pri zisťovaní draslíka musíme eliminovať nepriaznivý vplyv sodných solí, pretože pri plameňovej skúške by žltá farba zakryla fialovú. Aby sme dokázali draslík aj za prítomnosti sodíka, farbu plameňa pozorujeme kobaltovým sklom, pričom plameň za prítomnosti draselných solí je červený.

Draslík dokazujeme takto: K časti roztoku pridáme trochu zriedenej kyseliny octovej, ak treba filtrujeme a k filtrátu pridáme hexanitritokobaltitan sodný. Za prítomnosti kália vznikne žltá zrazenina.

K inej časti roztoku pridáme koncentrovaný roztok kyseliny chloristej a dvojnásobný objem alkoholu. Za prítomnosti kália vznikne biela zrazenina. Ďalším dôkazom je reakcia s kyselinou vínnou s prídavkom octanu sodného. Keďže s týmto činidlom draslík reaguje veľmi pomaly, musíme vylučovanie urýchliť trením tyčinky o stenu nádoby.

Draselné soli reagujú veľmi výrazne s kyselinou chloroplatičitou, s ktorou poskytujú v alkohole nerozpustnú žltú zrazeninu.

Prítomnosť sodíka okrem plameňovej skúšky dokazujeme takto: Malú časť odparku rozpustíme vo vode, pridáme amoniak až do alkalickej reakcie a potom čerstvo pripravený antimoničnan draselný, čím sa vylúči biela zrazenina antimoničnanu sodného.

Sodík môžeme dokazovať aj mikroreakciou, keď ku kvapke skúmanej látky pridáme na podložnom skielku kvapku nasýteného roztoku uranylacetátu. Po úplnom odparení roztoku ako dôkaz prítomnosti sodíka vzniknú ihličky, dobre viditeľné pod mikroskopom.

Lítium farbí plameň na karmínovočerveno, no táto farba pri pozorovaní kobaltovým sklom na rozdiel od farby draselných solí zmizne.

K jednej časti odparku pridáme kvapku HCl, potom amoniak až do alkalickej reakcie a fosforečnan sodný, ktorý vylúči z koncentrovaných roztokov fosforečnan lítny.

Oddeľovanie lítia, rubídía a cézia za prítomnosti draslíka a sodíka

Roztok, ktorý musí obsahovať uvedené katióny v podobe chloridov, odparíme do sucha, zvyšok rozotrieme tyčinkou, vylúhujeme 90% alkoholom a filtrujeme. Odparovanie a vylúhovanie alkoholom zopakujeme ešte dva razy, čím odstránime sodík a hlavnú časť draslíka, ktorých chloridy sú veľmi ťažko rozpustné v alkohole. Zvyšok po vysušení pokropíme koncentrovanou HCl, aby sa prípadne vzniknutý hydroxid Iítny premenil na chlorid, znovu odparíme do sucha a mierne vypálime. Zvyšok vylúhujeme éterovo-alkoholickou zmesou a filtrujeme cez kvantitatívny filter navlhčený éterovo-alkoholickou zmesou. Zo zmesi je rozpustný chlorid lítny, ktorý prejde do filtrátu. Rozpúšťadlo oddestilujeme a lítium dokazujeme plameňovou skúškou.

Na filtri rozpustíme prítomné chloridy draslíka, cézia a rubídia v malom množstve vody a z filtrátu ich vylúčime prídavkom kyseliny chloroplatičitej. Vzniknutú zrazeninu odfiltrujeme, spláchneme do porcelánovej misky, kde ju podrobíme frakcionovanému rozpúšťaniu v horúcej vode. Najprv sa rozpustí draselná soľ, ktorú oddelíme filtrovaním, a vo filtráte zisťujeme draselný katión. Nerozpustný zvyšok vysušíme, vložíme do porcelánovej lodičky a vyžíhame v ťažko taviteľnej sklenej rúrke v prúde suchého vodíka. Pri žíhaní sa chloroplatičitany rozpadnú na chloridy alkalických kovov a platinu:

X₂[PtCl₆] + 2 H₂ ⇔ 2 XCl + Pt+4 HCl

Obsah lodičky po vychladnutí vylúhujeme vodou, do ktorej prejdú chloridy alkalických kovov, ktoré odfiltrujeme od nerozpustnej platiny. Vo filtráte zisťujeme spektroskopicky cézium a rubídium.

Kyselinami nerozložiteľné kremičitany, v ktorých zisťujeme uvedené katióny, rozložíme kyselinou fluorovodíkovou a kyselinou sírovou. Sírany vyzrážame octanom olovnatým a nadbytok olova sírovodíkom. Železo, hliník, vápnik a horčík odstránime uhličitanom amónnym a amoniakom. Zvyšok odparíme niekoľko razy s HCl, čím vzniknú chloridy skúmaných katiónov. Ďalší postup sa zhoduje s predošlým.

Alkalické kovy môžeme zisťovať aj takto:

K pôvodnému roztoku pridáme nadbytok hydroxidu bárnatého a povaríme až do úplného vypudenia amoniaku. Tým odstránime všetky anióny, ktoré sa zrážajú hydroxidom bárnatým, ako aj všetky katióny okrem katiónov alkalických kovov. Vzniknutú zrazeninu sfiltrujeme a z filtrátu vyzrážame uhličitanom amónnym nadbytočný hydroxid bárnatý. Vylúčený uhličitan bárnatý za studena odfiltrujeme, filtrát odparíme na vodnom kúpeli do sucha a po vysušení mierne vyžíhame, aby sme odstránili amónne soli; zvyšok rozpustíme v zriedenej HCl a ďalej postupujeme tak, ako sme už uviedli.

Pripomienky k oddeľovaniu katiónov V. triedy

Katióny V. triedy zisťujeme len v tom prípade, keď po vypudení amónnych solí ostane viditeľný zvyšok. Pravda, tento zvyšok nemusí celý pochádzať od alkalických solí, pretože sa doň môžu dostať aj soli katiónov predošlých tried, z ktorých ani jedna nie je absolútne nerozpustná. Látky, ktoré svojou povahou a vlastnosťami nepatria do V. triedy, musíme pred jej oddeľovaním odstrániť z reakčného prostredia. Preto najprv vyberieme zvyšok vodou, výluh prefiltrujeme a filtrát odparíme do sucha. Keď aj za týchto okolností ostane dajaký odparok, sú pravdepodobne prítomné katióny V. triedy.

Za prítomnosti jodidov nesmieme pri oddeľovaní katiónov V. triedy používať na dokazovanie draslíka a amónia kyselinu chloroplatičitú, pretože za týchto okolností vzniknú hnedočervené roztoky kyseliny jodoplatičitej. Ak chceme použiť ako činidlo kyselinu chloroplatíčitú, musíme najprv odstrániť prítomné jodidy. Preto vyzrážame z roztoku všetky halové prvky nadbytkom dusičnanu strieborného, zrazeninu odfiltrujeme, z filtrátu vyzrážame nadbytočné striebro HCl a do fíltrátu prejdú všetky katióny V. triedy v podobe chloridov.

Okrem opísaných metód môžeme pri oddeľovaní katiónov V. triedy postupovať aj takto:

Zo zmesi najprv odstránime horčík tak, že roztok chloridov odparíme s oxidom ortuťnatým (žltým), odparok rozpustíme vo vode a filtrujeme. Filtrát odparíme do sucha, rozpustíme v malom množstve vody a hľadáme v ňom katióny V. triedy.

Prítomnosť horčíka môžeme dokázať aj takto:

K roztoku zbavenému amónnych solí pridáme niekoľko kvapiek nasýteného alkoholického alizarínového roztoku sfarbeného na bordó červeno a trocha hydroxidu sodného až do alkalickej reakcie. Za prítomnosti horčíka vznikne v roztoku modrofialové sfarbenie. Súčasne si pripravíme s použitými reagenciami aj slepý pokus, v ktorom má vzniknúť červené, prípadne červenofialové sfarbenie. Túto skúšku možno použiť, len ak nie sú prítomné hlinité soli, amónne soli a kyselina fosforečná.