Реакции катионов II аналитической группы.

Ко второй аналитической группе относятся катионы Ag⁺, Pb²⁺, [Hg₂]²⁺ .

Эти элементы находятся в разных группах периодической системы Д.И. Менделеева. Они имеют либо законченные 18–электронные внешние слои, либо оболочки, содержащие 18+2 электронов в двух наружных слоях, что обуславливает одинаковое отношение их галогенид ионам.

Групповым реагентом на катионы II аналитической группы является 2моль/л раствор хлороводородной кислоты. Катионы Ag⁺, Pb²⁺, [Hg₂]²⁺ при взаимодействии с ней образуют труднорастворимые в воде и в разбавленных кислотах осадки белого цвета:

Ag⁺ + Cl^- → AgCl

Pb²⁺ + 2Cl^- → PbCl₂

[Hg₂]²⁺ + 2Cl^- → Hg₂Cl₂

Следует избегать избытка реагента и использования концентрированной хлороводородной кислоты, так как могут образовываться растворимые комплексные соединения:

AgCl + 2 HCl → H₂[AgCl₃]

PbCl₂ + HCl → H[PbCl₃]

Растворимость хлоридов различна. При 20⁰ C: хлорид свинца – 11,0 г/л, хлорид серебра – 1,8·10^-3 г/л, хлорид ртути (I) - 2,0·10^-4 г/л. При увеличении температуры воды до 100⁰ С растворимость PbCl₂ увеличивается в 3 раза, в то время как растворимость AgCl и Hg₂Cl₂ практически остается прежней. Это свойство используется для отделения катионов Pb²⁺ от катионов [Hg₂]²⁺ и Ag⁺.

Хлорид ртути (I) при взаимодействии с раствором гидроксида аммония образует амидохлорид ртути (I), который неустойчив и разлагается на малорастворимый амидохлорид ртути (II) и металлическую ртуть, которая придает осадку черный цвет:

Hg₂Cl₂ + 2 NH₄OH → [Hg₂NH₂]Cl + NH₄Cl + 2H₂ O

[Hg₂NH₂]Cl → [HgNH₂]Cl + Hg

Это позволяет отделить катион [Hg₂]²⁺ от катиона Ag⁺.

Хлорид серебра растворим под действием раствора гидроксида аммония с образованием комплексного соединения хлорида диамминсеребра (I):

AgCl + 2 NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]Cl + 2 H₂O

Из выше изложенного следует, что наиболее растворимым является осадок хлорида свинца, вследствие чего он не полностью осаждается с этой группой катионов и частично остается в растворе.

Нитраты серебра, свинца и ртути (I) хорошо растворимы в воде. Растворимость сульфатов невелика и уменьшается в ряду Ag⁺ - [Hg₂]²⁺ - Pb²⁺. Карбонаты и сульфиды плохо растворимы в воде. Гидроксид серебра неустойчив, ртути – не существует (только оксид), а гидроксид свинца амфотерен. Соли ртути (I) не устойчивы и склонны к реакциям диспропорционирования с выделением свободной ртути и образованием соответствующих соединений ртути (II).

Действие группового реагента HCl на катионы II аналитической группы (Ag⁺, Pb²⁺, [Hg₂]²⁺).

Хлороводородная кислота образует со всеми катионами II группы малорастворимые осадки белого цвета. Реакция HCl с катионами Ag⁺ - ФАРМАКОПЕЙНАЯ. (Химизм реакции смотри выше, в общей характеристике группы).

Методика: Берут 3 пробирки. В первую помещают 3-4 капли раствора нитрата ртути (I), во вторую – 3-4 капли раствора нитрата серебра, в третью 3-4 капли раствора нитрата свинца. Во все три пробирки добавляют 3-4 капли 2моль/л раствора хлороводородной кислоты. Наблюдают образование белых осадков во всех трех пробирках. В первую и вторую пробирку добавляют (избыток) 6-8 капель раствора аммиака, в третью – 5 капель воды и нагревают.

Наблюдают за происходящими явлениями.

 

Аналитические реакции катиона (Ag⁺).

Внимание! Соли серебра ядовиты! Работать осторожно!

1. Реакция с иодидом калия.

Иодид калия с катионом Ag⁺ образует желтый осадок иодида серебра AgI, не растворимый в концентрированном растворе аммиака:

Ag⁺ + I^- → AgI

Методика: Помещают в пробирку 2-3 капли раствора нитрата серебра, добавляют 2-3 капли иодида калия или натрия. Наблюдают образование осадка желтого цвета.

 

2. Реакция с бромидом калия.

Бромид калия с катионами Ag⁺ образует бледно- желтый осадок бромида серебра AgBr, который частично растворим в концентрированном растворе аммиака:

Ag⁺ + Br^- → AgBr

Методика: Помещают в пробирку 2-3 капли нитрата серебра, добавляют 2-3 капли бромида калия. Наблюдают образование осадка бледно-желтого цвета.

 

3. Реакция с хроматом калия.

Хромат калия с катионами Ag⁺ в нейтральной или слабоуксусной среде образует осадок Ag₂CrO₄ кирпично –красного цвета:

Ag⁺ + CrO₄ ^2- → Ag₂CrO₄

Осадок растворяется в концентрированном растворе аммиака, в аммиачной, сильнокислой средах осадок не образуется.

Ионы Pb²⁺, Ba ²⁺ и др. дающие осадки с CrO₄ ^2- , мешают проведению данной реакции.

Методика: В пробирку помещают 2-3 капли раствора нитрата серебра и добавляют 1-2 капли раствора хромата калия. Наблюдают за образованием осадка. Проверяют растворимость осадка в уксусной кислоте и концентрированном растворе аммиака.

 

Аналитические реакции катиона [Hg₂]²⁺ .

Внимание! Все соли ртути ядовиты, требуют осторожного обращения!

Легко образуют амальгамы, не допускать попадания на золотые украшения!

 

1. Восстановление [Hg₂]²⁺ до Hg хлоридом олова (П).

При действии на раствор соли ртути (I) раствором хлорида олова (II) вначале образуется белый осадок Hg₂Cl₂ , который при стоянии постепенно темнеет вследствие восстановления ионов [Hg₂]²⁺ до металлической ртути

[Hg₂]²⁺ + 2Cl^- → Hg₂Cl₂

Hg₂Cl₂ + Sn²⁺ +2Cl^- → 2Hg + Sn⁴⁺ + 4Cl^-

Ионы ртути (II) мешают определению, так как дают аналогичный эффект.

Методика: В пробирку помещают 2- 3 капли раствора нитрата ртути (I), добавляют 2-3 капли раствора хлорида олова (II). Выделяется белый осадок, который постепенно темнеет.

 

2. Восстановление [Hg₂]²⁺ ионов металлической медью.

Методика: На очищенную наждаком медную пластинку наносят каплю раствора нитрата ртути (I). Через некоторое время появляется серое пятно амальгамы, которое после удаления раствора и протирания поверхности фильтровальной бумагой остановится блестящим:

[Hg₂]²⁺ + Cu → Cu²⁺ + 2 Hg

Соли ртути (II) дают аналогичный эффект.

 

3. Реакция с иодидом калия.

Иодид калия образует с катионами ртути (I) осадок Hg₂I₂:

[Hg₂]²⁺ + 2I^- → Hg₂I₂

Осадок растворим в избытке реактива с образованием тетраиодогидраргират (II) калия и черного осадка металлической ртути:

Hg₂I₂ + 2 I^- → [Hg I₄]^2- + Hg

Методика: В пробирку помещают 2-3 капли раствора нитрата ртути (I) и добавляют 2-3 капли раствора иодида калия. Выделяется грязно-зеленый осадок Hg₂I₂. К полученному осадку добавляют избыток реактива. Наблюдают за происходящими явлениями.

 

4. Реакция с хроматом калия.

Хромат калия K₂CrO₄ образуют с катионами [Hg₂]²⁺ красный осадок хромата ртути (I), растворимый в азотной кислоте:

[Hg₂]²⁺ + CrO₄ ^2- → Hg₂CrO₄

Методика: в пробирку помещают 2-3 капли раствора нитрата ртути (I) Hg₂(NO₃)₂. Добавляют 2-3 капли хромата калия. Выпадает осадок красного цвета.

 

5. Реакция с раствором гидроксида аммония.

Нитрат ртути (I) реагирует с раствором гидроксида аммония с образованием темного осадка смеси металлической ртути и [OHg₂NH₂]NO₃

2 Hg₂²⁺ + NO₃^- + 4 NH₃ + H₂O → [OHg₂NH₂]NO₃ + 2 Hg + 3 NH₄⁺

Методика: К 2-3 каплям раствора нитрата ртути (I) помещают в пробирку, добавляют 6 капель раствора гидроксида аммония. Выпадает осадок черного цвета.

 

Аналитические реакции катиона Pb²⁺.

1. Реакция с серной кислотой или растворимыми сульфатами.

Серная кислота или растворимые сульфаты осаждают катионы свинца в виде белого осадка сульфата свинца. Осадок растворяется при нагревании в растворах гидроксидов щелочных металлов с образованием гидроксокомплексов:

Pb²⁺ + SO₄^2- → PbSO₄

PbSO₄ + 4 NaOH → Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄

Сульфат свинца так же растворим в 30 % растворе ацетата аммония:

PbSO₄ + CH₃COO^- → [PbCH₃COO]⁺ + SO₄^2-

Методика: В пробирку помещают 5 капель раствора нитрата свинца, добавляют равный объем раствора сульфата натрия или сульфата калия, выпадает белый осадок. Разделяют осадок на 2 части. К одной добавляют гидроксид натрия или калия, к другой – 30 % раствор ацетата аммония. Осадок в обоих случаях растворяется.

 

2. Реакция с хроматом калия.

Хромат калия с катионами свинца образует желтый кристаллический осадок PbCrO₄, растворимый в гидроксидах щелочных металлов, но не растворимый в уксусной кислоте:

Pb²⁺ + CrO₄^2- → PbCrO₄

PbCrO₄ + 4OH^- → [Pb(OH)₄]^2- + CrO₄ ^2-

Методика: В пробирку помещают 2-3 капли раствора соли свинца, добавляют 3 капли раствора хромата калия. Выпадает желтый кристаллический осадок. Проверяют его растворимость в уксусной кислоте и гидроксиде натрия или калия.

 

3. Реакция с иодидом калия или натрия, реакция «золотого дождя», (ФАРМАКОПЕЙНАЯ).

Иодид натрия или калия с катионами свинца образует кристаллический осадок PbI₂ желтого цвета, растворимый в избытке реактива с образованием комплексного соединения тетраиодоплюмбат (II) калия:

Pb²⁺ + 2 I^- → PbI₂

PbI₂ + 2I^- → [PbI₄]^2-

Иодид свинца растворим в горячей воде и в уксусной кислоте. Растворимость осадка в горячей воде используют как дополнительную реакцию обнаружения катионов свинца, так как при охлаждении раствора осадок иодида свинца выпадает в виде золотистых чешуек. Реакция специфична.

Методика: В пробирку помещают 3-5 капель раствора соли нитрата свинца, добавляют 3 капли раствора иодида калия или натрия. Выпадает осадок желтого цвета. Прибавляет несколько капель воды и нагревают. Осадок растворяется. Быстро охлаждают пробирку под струей водопроводной холодной воды. Вновь выделяется осадок в виде блестящих золотистых кристаллов.

Аналитические реакции катионов II группы

 

Реагенты	Ag+	[Hg2]2+	Pb2+
HCl или хлориды	AgCl Белый осадок, растворимый в избытке NH3·H2O	Hg2Cl2 Белый осадок	PbCl2 Белый осадок, растворимый в горячей воде
H2SO4 или сульфаты	Ag2SO4 Белый осадок, из конц. растворов	Hg2SO4 Белый осадок, из конц. растворов	PbSO4 Белый осадок, растворимый в избытке щелочи
NaOH	Ag2O Бурый осадок	Hg2O Черный осадок	Pb(OH)2 Белый осадок, растворимый в избытке реактива
NH3 водный раствор	Ag2O Бурый осадок, раств. в избытке реактива	Hg + HgNH2Cl Черный осадок	Pb(OH)2 Белый осадок
KI	AgI Желтый осадок	Hg2I2 Желто-зеленый осадок Hg черный осадок HgI2 красный осадок	PbI2 Золотисто-желтый осадок
Растворимы в избытке KI
K2Cr2O7 + CH3COOH	Ag2Cr2O4 Кирпично-красный осадок, растворимый в NH3·H2O	Hg2CrO4 Красный осадок	PbCrO4 Желтый осадок
H2S или Na2S	Ag2S Черный осадок	Hg2S Черный осадок HgS + Hg черный черный осадок осадок	PbS Черный осадок
Восстановители, сильные	Ag Черный осадок	Hg Черный осадок	Pb Черный осадок

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: