Question

Действие группового реактива Ca2+, Ba2+, Sr2+

Answer 1

Для открытия катионов 3-ей группы применяется групповой реактив – разбавленная серная кислота и ее соли. При взаимодействии катионов 3-ей группы с сульфат-ионом в в растворах образуются белые кристаллические осадки:
Ca2++SO42-→CaSO4↓
Ba2++SO42-→BaSO4↓
Sr2++ SO42-→SrSO4↓
Наименьшую растворимость имеет сульфат бария. Сульфат стронция и кальция растворяются в воде лучше, особенно сульфат кальция, который выделяется в осадок из концентрированных солей кальция. Поэтому при проведении реакции осадок сульфата бария образуется практически мгновенно, сульфат стронция – после стояния, сульфат кальция – только из концентрированных растворов. Благодаря высокой растворимости в воде сульфат кальция образует насыщенный раствор, который может служить реактивом на катионы бария:
CaSO4+BaCl2→BaSO4↓+CaCl2
CaSO4+SrCl2→SrSO4↓+CaCl2
Насыщенный раствор сульфата стронция соответственно является реактивом на катионы бария:
SrSO4↓+BaCl2→BaSO4↓+SrCl2
Эти особенности сульфатов катионов 3-ей группы объясняются различием из произведений растворимости (ПРBa= 1,1*10-10; ПРSr=2,8*10-7; ПРСа=6,1*10-5). Наименьшую величину произведения растворимости имеет сульфат бария, наибольшую сульфат стронция. В осадок, прежде всего, выпадает соль, имеющая наименьшую величину произведения растворимости.
Осадки сульфатов катионов 3-ей группы нерастворимы в кислотах и щелочах, лишь сульфат кальция растворим в растворе сульфата аммония (NH4)2SO4 с образованием комплексной соли:
CaSO4+(NH4)2SO4→(NH4)2[Ca(SO4)2]
Эту реакцию иногда используют для отделения ионов кальция от остальных. В виду высокой растворимости сульфата кальция в воде его осаждение следует проводить из спирто-водных растворов (50º), растворимостьCaSO4 в них значительно снижается.
При отделении катионов 3-ей группы от других катионов с помощью сульфат-ионов образующиеся осадки нерастворимы в кислотах или щелочах. С целью улучшения их растворимости сульфаты переводят в карбонаты. Для перевода сульфатов бария, стронция и кальция в карбонаты осадок обрабатывают при нагревании многократно раствором Na2CO3:
BaSO4+Na2CO3→BaCO3↓+Na2SO4
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
SrSO4+Na2CO3→SrCO3↓+Na2SO4
При этом образуются осадки карбонатов бария, стронция и кальция, растворимые в кислотах:
BaCO3+2HCl→BaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑
SrCO3+2HCl→SrCl2+H2O+CO2↑
Полученный раствор затем используют для качественного открытия отдельных ионов 3-ей группы.