Катионы второй аналитической группы (стр. 2 из 4)
Групповым реактивом является соляная кислота, при действии которой выпадают белые осадки хлоридов:
Ag++Cl- =>AgCl
Pb2++2Cl- =>PbCl2
Hg22++2Cl- =>HgCl2
Все они нерастворимы в азотной кислоте. Растворимость хлоридов в воде различна. При 20°С растворимость AgCl составляет 1,3*10-5моль/л, PbCl2 – 1.6*10-5 моль/л. При повышении температуры растворимость PbCl2 заметно растет, растворимость других хлоридов практически не изменяется. Таким путем можно отделить хлорид свинца от других хлоридов этой группы.
AgCl растворим в аммиаке, при этом образуется комплексная соль:
AgCl+2NH4OH =>[Ag(NH3)2]Cl+2H2O
Если к раствору этого комплекса добавить HNO3, выпадает осадок AgCl. При добавлении раствора KI можно наблюдать образование желтоватого осадка AgI.
Белый осадок Hg2Cl2 при действии аммиака чернеет – выделяются металлическая ртуть и нерастворимый амидохлорид ртути:
Hg2Cl2+2NH4OH =>Hg↓+NH2HgCl+NH4Cl+2H2O
Выполнение реакции. В отдельные пробирки помещают по 4-5 капель растворов солей Ag+, Pb2+ и Hg22+ и добавляют по 4-5 капель раствора HCl. Образовавшиеся белые осадки отфильтровывают, делят пополам и переносят в чистые пробирки, добавляют в одни по 8-10 капель воды, в другие – по 4-5 капель раствора NH4OH. Пробы разбавляют водой, нагревают до кипения и убеждаются, что PbCl2 растворился. В других пробирках AgCl растворился в аммиаке, а белый осадок HgCl2 почернел.
Общие и частные реакции катионов II аналитической группы
Некоторые общие реакции катионов второй аналитической группы представлены в таблице.
| Реагент | Катионы | ||
| Ag+ | Pb2+ | Hg22+ | |
| NaOH | Ag2O↓ - бурый, растворим в NH4OH | Pb(OH)2↓ - белый, растворим в щелочах | Hg2O↓ - черный |
| NH4OH | Ag2O↓ - бурый, растворим в избытке NH4OH | Pb(OH)2↓ - белый | Hg↓+NH2HgCl↓ - черный, растворим в «царской водке» |
| Na2CO3 | Ag2CO3↓ - желтый, растворим в NH4OH | Pb2(OH)2CO3↓ - белый, растворим в щелочах | Hg2CO3↓ - желтый, разлагается |
| H2SO4 | Ag2SO4↓ - белый (из концентрированных растворов), растворим в горячем воде | PbSO4↓ - белый, растворим в щелочах, в концентрированных H2SO4, HCl | Hg2SO4↓ - белый, растворим в «царской водке» |
| Na2HPO4 | Ag3PO4 – желтый, растворим в NH4OH, HNO3 | Pb3(PO4)2↓ - желтый, растворим в щелочах, HNO3 | Hg2HPO4↓ - белый, растворим в HNO3 |
| K2CrO4 | Ag2CrO4↓ - кирпично-красный, растворим в NH4OH, HNO3 | PbCrO4↓ - желтый, растворим в щелочах, HNO3 | Hg2CrO4↓ - красный |
| Окислители | Pb2+ | Hg2+ | |
| Восстановители | Ag | Pb | Hg |
| KI | AgI↓ - желтый, растворим в Na2S2O3, нерастворим в NH4OH | PbI2↓ - золотисто-желтые иглы, растворим в горячей воде, в избытке KI, в CH3COOH | Hg2I2↓ - зеленый; в избытке KI образуется [HgI4]2-+Hg |
Частные реакции катионов серебра Ag+.
Реакция с хроматом калия. При этом образуется кирпично-красный осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте и в растворе аммиака:
2Ag++K2CrO4- =>Ag2CrO4↓+2K+
Выполнение реакции. В пробирку помещают 3-4 капли раствора соли серебра, добавляют 5-6 капель воды, проверяют pH по универсальной индикаторной бумаге (он должен быть 6,5-7,5) и добавляют 1-2 капли раствора K2CrO4/
Восстановление Ag+ до металлического серебра (реакция серебряного зеркала). При действии формальдегида на аммиачный раствор соли серебра на стенках пробирки образуется тонкий блестящий слой серебра:
2[Ag(NH3)2]++HCHO+2H2O =>2Ag↓+3NH4++HCOO-+NH3↑
Ионы ртути мешают анализу и должны быть предварительно отделены.
Выполнение реакции. Пробирку промывают хромовой смесью и дистиллированной водой, затем помещают в нее по 3-4 капли раствора серебра и 20%-ного раствора NH4OH. Перемешивают, добавляют 5-6 капель 10%-ного раствора формальдегида и осторожно погружают пробирку в баню с горячей водой. Через несколько минут наблюдают образование на стенках пробирки блестящего зеркала металлического серебра.
Частные реакции катионов свинца Pb2+
Реакция с хроматом калия. При этом образуется желтый осадок хромата свинца, растворимый в концентрированной щелочи, в HNO3. В отличие от хромата серебра нерастворим в NH4OH.
Выполнение реакции. В пробирку помещают 2-3 капли раствора соли свинца, добавляют 2-3 капли раствора K2CrO4 и наблюдают образование желтого осадка. Осадок отделяют, делят на три части, переносят в разные пробирки и проводят реакции со щелочью, HNO3, NH4OH.
Реакция с иодидом калия. При комнатной температуре образуется желтый осадок PbI2:
Pb2++2KI =>PbI2↓+2K+
Эта соль довольно хорошо растворима в воде, при 25°С растворимость составляет 1,3*10-3моль/л. При охлаждении горячего раствора PbI2 выпадает в форме красивых золотисто-желтых кристаллов.
Выполнение реакции. В пробирку помещают 4-5 капель раствора соли свинца, добавляют 1-2 капли уксусной кислоты, 2-3 капли воды и нагревают до кипения, добавляя по капле воду, пока осадок не растворится. Содержимое пробирки медленно охлаждают, наблюдая образование кристаллов.
Реакция с дитизоном (дифенилтиокарбазоном):
 |
 |
-N=N-C-NH-NH-S
Этот реактив в виде раствора в хлороформе образует с ионами Pb2+ ярко окрашенное комплексное соединение кирпично-красного цвета. Реакция высокочувствительна. Катионы Ag+ мешают определению Pb2+.
Выполнение реакции. В пробирку помещают 4-5 капель раствора соли свинца, добавляют 2-3 капли раствора дитизона в хлороформе, взбалтывают и наблюдают окрашивание хлороформного слоя в красный цвет.
Частные реакции катионов ртути Hg22+
Реакции с иодидом калия. При этом образуется зеленый осадок иодида ртути:
Hg22++2KI=>Hg2I2+2K+
С добавлением избытка реактива он растворяется, и образуется комплексное соединение и металлическая ртуть, выпадающая в форме черного осадка:
Hg2I2+2K=>K2[HgI4]+Hg↓
Выполнение реакции. В пробирку помещают 3-4 капли раствора соли Hg22+, добавляют 3-4 капли раствора KI и наблюдают образование осадка грязно-зеленого цвета. Добавляют еще 5-6 капель реактива и наблюдают растворение зеленого и появление черного осадка.
Восстановление Hg22+ до металлической ртути. Многие восстановители, например SnCl2, Cu, восстанавливают ион Hg22+ до металлической ртути:
Hg22++Sn2+=>2Hg+Sn4+
Hg22++Cu=>2Hg+Cu2+
При этом из раствора выпадает черный осадок ртути. Если медь взята в виде пластинки или монеты, то на ее поверхности образуется амальгама меди.
Выполнение реакции. На полоску фильтровальной бумаги наносят каплю раствора соли Hg22+, рядом – каплю раствора SnCl2 и наблюдают появление черного пятна. На очищенную медную пластинку наносят 2-3 капли раствора соли Hg22+. Через 5 минут промывают водой, протирают образовавшееся серое пятно фильтровальной бумагой и наблюдают образование блестящей амальгамы меди. Вместо пластинки можно взять медную монету. Поверхность меди необходимо предварительно обработать азотной кислотой и промыть водой.
Систематический ход анализа катионов II аналитической группы катионов
При систематическом анализе смесь катионов второй группы анализируют после отделения от остальных катионов в форме хлоридов.
Выполнение реакции. С этой операции начинают анализ смеси катионов второй группы. К 3 мл исследуемого раствора добавляют в пробирке 3 мл 2 н. раствора HCl, осадок отфильтровывают, проверяют на полноту осаждения и затем промывают осадок холодной водой, подкисленной HCl. Фильтрат и промывки в дальнейшем анализе не используют. Осадок дважды обрабатывают горячей водой (по 1мл) и отфильтровывают. В этот фильтрат переходит PbCl2, растворимый в горячей воде; AgCl и Hg2Cl2 остаются в осадке. В фильтрате открывают Pb2+ реакциями с хроматом калия, иодидом калия или дитизоном. Остаток обрабатывают концентрированным раствором NH4OH. При этом AgCl переходит в раствор, образуя аммиачный комплекс. Hg2Cl2 взаимодействует с аммиаком, образуя черный осадок амидохлорида ртути и металлической ртути. Этот осадок отфильтровывают и в фильтрате определяют Ag+, добавляя HNO3 и KI.
Техника работы с ртутью, кислотами и щелочами
Техника работы с ртутью. Металлическая ртуть широко используется в лабораторной практике. Это вещество, которым заполняют термометры, вакуумметры при электрохимических исследованиях, как катализаторов различных химически реакциях.
Источники опасности:
1. Пары металлической ртути и большинство соединений обладают чрезвычайно высокой токсичностью. ПДК (предел допустимой концентрации) паров ртути в воздухе рабочей зоны составляет 0,01 мг/дм3.
2. Ртуть чрезвычайно подвижная жидкость и при неаккуратном обращении может быть пролита на пол или на рабочий стол, при этом мельчайшие шарики ртути раскатываются по всему помещению, попадая в самые незначительные щели и труднодоступные места. Собрать ее всю очень трудно. Мельчайшие капельки ртути интенсивно испаряются и быстро создают опасные для здоровья рабочих концентрации паров, поэтому если разбить всего один ртутный термометр и не провести тщательную демеркуризацию , то рабочий в этом помещении с течением времени получает ртутное отравление. Пары ртути активно поглощаются штукатуркой, деревом, некоторыми марками линолеума, стеклом и даже металлами. Поэтому стены, потолок, мебель, зараженные ртутью помещением становится дополнительными источниками выделения ее паров, особенно при повышении температуры воздуха. Опасны испарения не только пролитой ртути, негерметичность приборов со ртутью, тоже постоянные источники поступления паров ртути в атмосферу.