Peta analitička grupa katjona

Peta analitička grupa katjona u analitičkoj hemiji je grupa sledećih katjona: NH₄⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺.

Opšte karakteristike

Nemaju grupnog reagensa jer su njihovi hloridi, sulfidi, hidroksidi i karbonati rastvorni u vodi, sa izuzetkom hidroksida i baznog karbonata magnezijuma, koji se slabo rastvaraju u vodi.

Amonijačne soli, za razliku od soli drugih katjona ove grupe se lako razlažu pri zagrevanju, a lako i hidrolizuju. Kod litijuma, natrijuma i kalijuma hidrolizuju samo soli slabih kiselina. NH₄⁺ se za razliku od ostalih katjona koji su postojani prema oksido-redukcionim sredstvima, lako oksiduje.

Obojena jedinjenja ove grupe su: hromati, manganati, permanganati, heksacijano-ferati(II), kao i neka druga.

Opšte reakcije

Alkalni hidroksidi i amonijak ne deluju na soli litijuma, natrijuma i kalijuma. Reaguju sa amonijum- i magnezijum-solima:

NH₄⁺ + OH^- → NH₃ + H₂O

Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂

Sa alkalnim karbonatima soli natrijuma i kalijuma ne reaguju. Soli litijuma sa alkalnim karbonatima daju beli talog litijum-karbonata, soli magnezijuma smešu karbonata i baznog karbonata, a amonijum-soli pri zagrevanju- amonijak:

2Li⁺ + CO₃^2- → Li₂CO₃

2Mg²⁺ + 2CO₃^2- + H₂O → (MgOH)₂CO₃ + CO₂

2NH₄Cl + Na₂CO₃ → 2NH₃ + 2NaCl + CO₂ + H₂O

Amonijum-karbonat je jedina amonijumova-so koja iz koncentrovanih rastvora litijumovih soli u prisustvu amonijaka taloži litijum-karbonat. Sa solima magnezijuma, ova amonijačna so taloži (samo delimično) bazni magnezijum-karbonat. Ukoliko se doda amonijum-hlorid, bazni karbonat će se rastvoriti. Ova osobina baznog magnezijum-karbonata da se rastvara sa amonijačnim solima se koristi za odvajanje magnezijuma od katjona četvrte analitičke grupe:

2Mg²⁺ + 2(NH₄)₂CO₃ + H₂O → (MgOH)₂CO₃ + 4NH₄⁺ + CO₂

Dinatrijum-hidrogen-fosfat sa nekim solima daje taloge odgovarajućih fosfata, hidrogen-fosfata ili amonijum-fosfata:

3Li⁺ + HPO₄^2- + OH^- → Li₃PO₄ + H₂O

Mg²⁺ + HPO₄^2- → MgHPO₄

Kalijum-antimonat iz rastvora natrijumovih soli koji ne treba da budu kiseli taloži beli natrijum-antimonat. Slično je i sa rastvorima magnezijuma, sa tim da ako su ti rastvori bazni, pored magnezijum-antimonata, taloži se i magnezijum-hidroksid:

Na⁺ + [Sb(OH)₆]^- → Na[Sb(OH)₆]

Natrijum-hidrogen-tartarat iz neutralnih rastvora taloži beli kristalni kalijum- i amonijum-hidrogen-tartarat. Od ostalih katjona iz ove grupe reakciju ometaju samo amonijum-joni, pa se moraju prethodno ukloniti iz rastvora:

K⁺ + HC₄H₄O₆^- → KHC₄H₄O₆

Trinatrijum-heksanitro-kobaltat(III) od katjona ove grupe reaguje samo sa amonijum- i kalijum-solima, dajući žute taloge natrijum-heksanitro-kobaltata(III):

2K⁺ + Na⁺ + [Co(NO₂)₆]^3- → K₂[Co(NO₂)₆]

Dokazivanje NH₄⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
natrijum-hidroksid ili kalijum-hidroksid	amonijak	karakterističan miris ili boji lakmus	NH3 + H2O → NH4OH
Neslerov reagens	jodid	žuti ili smeđi talog	2(HgI4)2- + NH3 + 3OH- → O-Hg2-NH2-I + 7I- + 2H2O

Metode uklanjanja amonijačnih soli

Pošto u analitičkoj praksi amonijačne soli često ometaju odvajanje ili dokazivanje pojedinih katjona, potrebno ih je prethodno udaljiti. To se može postići različitim metodama:

1. Metoda termičkog razlaganja amonijačnih soli se postiže zagrevanjem, ali ono može biti različito u zavisnosti od toga koja so je u pitanju
2. Oksido-redukcione metode se izvode ili dejstvom jakih oksidacionih sredstava kao što su azotna kiselina, carska voda ili hipohloriti ili dejstvom elementarnog magnezijuma kao redukcionog sredstva. U prvom slučaju izdvaja se elementarni azot, a u drugom amonijak (gas).

Dokazivanje K⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
Trinatrijum- heksanitro-kobaltat(III)	Dikalijum-natrijum- heksanitro-kobaltat(III)	žuti talog	2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- → K2[Co(NO2)6]
Natrijum-hidrogen-tartarat	kalijum-hidrogen-tartarat	beli kristalni talog	K+ + HC4H4O6- → KHC4H4O6

Isparljive soli kalijuma boje plamen gasne grejalice ljubičasto.

Dokazivanje Li⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
kalijum-fluorid ili amonijum-fluorid	litijum-fluorid	beli amorfni talog	Li+ + F- → LiF

• Sa toronom joni litijuma obrazuju kompleksno jedinjenje žute boje, ali je priroda veze u kompleksu nepoznata.
• Isparljive soli litijuma boje plamen gasne grejalice karmincrveno.

Dokazivanje Na⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
kalijum-antimonat	natrijum-antimonat	beli kristalni talog	Na+ + [Sb(OH)6]- → Na[Sb(OH)6]

Isparljive soli natrijuma boje plamen gasne grejalice žuto.

Dokazivanje Mg²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
dinatrijum-hidrogen-fosfat	magnezijum-amonijum-fosfat	beli kristalni talog	Mg2+ + HPO42- + NH3 → MgNH4PO4

Sa nitro-benzol-azorezorcinom iz rastvora magnezijumovih soli izdvaja se talog plave boje.

Literatura

• Rondović, D. 1991. Kvalitativna hemijska analiza. Naučna knjiga: Beograd.