Анализ смеси катионов пятой аналитической группы:

Mg²⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Вi³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺

Анализ раствора, содержащего смесь катионов пятой аналитической группы, чаще всего проводят по следующей схеме.

Вначале в предварительных испытаниях дробным методом в отдельных пробах анализируемого раствора открывают катионы железа(II) Fe²⁺ и железа(Ш) Fe³⁺. Катионы железа(П) открывают реакцией с гексацианоферратом(Ш) калия К₃[Ре(СN)₆] по образованию синего осадка турнбулевой сини. Если цвет осадка иной, то это свидетельствует об отсутствии катионов Fe^2+.

Катионы железа(Ш) открывают реакцией с гексацианоферратом(П) калия K₄[Fe(CN)₆] (образуется синий осадок берлинской лазури), а также реакцией с тиоцианатом аммония NH₄NCS или калия KNCS — наблюдается окрашивание раствора в красный цвет вследствие образования тиоцианатных комплексов железа(Ш) состава [Fе(КСN)n(Н₂О)_6-n]^3-n (n = 1 - 6), имеющих красную окраску.

Иногда (но не всегда) в предварительных испытаниях открывают также катионы марганца(П) Мп²⁺ — реакцией с висмутатом натрия NaBiO₃, катионы висмута(Ш) — реакцией с солями олова(П) в щелочной среде, а также сурьму(Ш) и сурьму(У) — реакцией с металлическим железом. После предварительных испытаний проводят систематический анализ в соответствии с одним из следующих двух вариантов.

Первый вариант. Действием раствора 2 моль/л азотной кислоты при нагревании отделяют сурьму в виде осадка метасурьмяной киcлоты HSbO₃. Осадок отделяют, растворяют в концентрированном растворе хлороводородной кислоты и открывают сурьму реакцией с металлическим железом - выделяются черные хлопья свободной сурьмы. Оставшийся раствор, содержащий катионы магния Mg²⁺, марганца(II), железа(Ш) и висмут(III), обрабатывают смесью растворов щелочи NaOH (6 моль/л) и 3%-го пероксида водорода и кипятят для удаления избытка пероксида водорода. Получают осадок гидроксидов Mg(OH)₂, Bi(OH)₃, МnО(ОН)₂ и Fe(OH)₃, который отделяют и обрабатывают раствором

2 моль/л азотной кислоты. В раствор переходят катионы Fe³⁺, Mg (II) и висмут(III), а в осадке остается МnО(ОН)₂. Последний отделяют центрифугированием, растворяют в смеси азотной кислоты с пероксидом водорода при нагревании и в полученном растворе открывают марганец реакцией с диоксидом свинца РЬО₂ - раствор окрашивается в малиновый цвет вследствие образования перманганат-ионов МnО .

Раствор, полученный после отделения осадка МnО(ОН)₂, обрабатывают

2 моль/л раствором аммиака до щелочной реакции среды и прибавляют кристаллический хлорид аммония NH₄C1. Выпадают осадки гидроксидов железа(Ш) Fe(OH)₃ и висмута(Ш) Bi(OH)₃, а катионы магния Mg²⁺ остаются в растворе, в пробе которого их открывают в виде магнийаммонийфосфата NH₄MgPO₄. Осадок гидроксидов железа(Ш) и висмута(Ш) отделяют центрифугированием, растворяют в 2 моль/л азотной кислоте и в пробе полученного раствора открывают висмут реакцией с солью олова(П) - выделяется черный осадок металлического висмута.

Железо было открыто в предварительных испытаниях. При необходимости катионы Fe³⁺ открывают реакцией с тиоцианат-ионами - проба раствора окрашивается в красный цвет.

Второй вариант. Анализируемый раствор разбавляют пятикратным объемом дистиллированной воды и добавляют несколько капель раствора хлорида натрия. Сурьма (III), сурьма(У), висмут(Ш) подвергаются гидролизу, в результате чего образуются осадки оксохлоридов состава SbOCl, SbO₂Cl, BiOCl. Катионы магния, марганца, железа и оставшаяся часть сурьмы(Ш), сурьмы(У), висмута(Ш) остаются в растворе.

Осадок смеси оксохлоридов сурьмы и висмута обрабатывают раствором винной кислоты. Оксохлориды сурьмы растворяются, а оксохлорид висмута(Ш) остается в осадке. В пробах полученного раствора сурьму открывают реакциями с родамином Б (образуется продукт красного цвета) и с тиосульфатом натрия (образуется красный осадок оксосульфида сурьмы Sb₂OS₂).

Осадок оксохлорида висмута(Ш) отделяют, растворяют в разбавленной азотной кислоте (1:1) при нагревании и в полученном растворе открывают висмут(Ш) реакциями с иодидом калия (выпадает черный осадок иодида висмута, растворимый в избытке раствора иодида калия) и солями олова(II) в щелочной среде (образуется черный осадок металлического висмута).

К раствору, полученному после отделения оксохлоридов сурьмы и висмута, прибавляют 2 моль/л раствор гидроксида натрия NaOH, 3%-й раствор пероксида водорода и нагревают смесь.

Выпадают осадки гидроксидов MnO(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂ с примесью HSbO₃ и Bi(OH)₃. Осадок промывают дистиллированной водой, прибавляют к нему небольшое количество концентрированного раствора хлорида аммония NH₄C1. Гидроксид магния растворяется. В пробе полученного раствора открывают катионы Mg²⁺ по образованию магнийаммонийфосфата NH₄MgPO₄.

Оставшийся осадок (после отделения катионов магния) растворяют в 2 моль/л хлороводородной кислоте. В раствор переходят катионы Fe³⁺ и Bi³⁺, а в осадке остаются марганец и примеси HSbO₃. Этот осадок обрабатывают 2 моль/л раствором азотной кислоты с добавлением пероксида водорода и в полученном растворе открывают катионы марганца Мn²⁺ реакцией с диоксидом свинца РЬО₂.

Катионы железа были открыты в предварительных испытаниях.