Основи аналітичної хімії (стр. 3 из 26)
Реактив Неслера (K2[HgI4]+KOH) з іонами NH4+ утворює червоно-бурий осад йодиду дийододимеркурамонію NH2Hg2I3:
| I I |
| 2 |
+-
NH4NO3 + 2K2[HgI4] + 2KOH =NHI+ 5KI + KNO3 + 2H2O
Hg
Виконання реакції
На скляну пластинку помістити 1-2 краплини досліджуваного розчину і додати 2-3 краплини розчину реагенту. Утворюється червоно-бурий осад.
Визначенню NH4+ заважають іони, що утворюють з лугом забарвлені та нерозчинні у воді гідроксиди (Fe3+, Cr3+, Ni2+ тощо), а також іони Sb3+, Sn3+,
Hg2+, які при взаємодії з йодид-іоном руйнують реактив.
Видалення іонів NH4+
Іони NH4+ заважають виявленню іонів К+, тому перед виявленням калію треба повністю видалити з розчину іони амонію. При прожарюванні будь-якої солі амонію вона розкладається.
Солі амонію, утворені кислотами-неокисниками, розкладаються з виділенням аміаку:
NH4Cl + NH3↑ + HCl
(NH4)3PO4 = 3NH3↑ + H2O + HPO3
Солі амонію з аніонами-окисниками розкладаються з утворенням сполук азоту, в яких він має різний ступінь окиснення:
3(NH4)2SO4 = N2↑ + 4NH3↑ + 3SO2↑ + 6H2O
NH4NO3 = N2O↑ + 2H2O
NH4NO2 = N2↑ + 2H2O
(NH4)2Cr2O7 = N2↑ + 4H2O + Cr2O3
Тема 2. Вивчення реакцій на катіони ІІ аналітичної групи
До катіонів ІІ аналітичної групи належать Pb2+, Hg22+, Ag+. Груповий реагент - розведена хлороводнева кислота НСl (CHCl=0,3 моль/л).
Дія групового реагенту HCl
Іони Pb2+, Hg22+ та Ag+ при взаємодії з хлороводневою кислотою утворюють білі осади PbCl2 (кристалічний), Hg2Cl2 (у вигляді порошку), AgCl (аморфний, сироподібний). Осади погано розчиняються у воді та розведених мінеральних кислотах:
Pb(NO3)2 + 2HCl = PbCl2↓ + 2HNO3;
Hg2(NO3)2 + 2HCl = Hg2Cl2↓ + 2HNO3;
AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3;
Виконання реакції
До 0,5-1 мл розчинів Ag+, Pb2+, Hg22+ (в окремих пробірках) додати 3-4 краплини розведеної HCl. Випадають білі осади.
PbCl2 осаджується не повністю через те, що він частково розчиняється у воді при кімнатній температурі; PbCl2 добре розчиняється в гарячій воді, а також у розчинах NaOH і СH3COONH4 та в концентрованій HCl з утворенням комплексних сполук:
PbCl2↓ + 4NaOH = Na2[Pb(OH)4] + 2NaCl,
PbCl2↓ + 2CH3COONH4 = (CH3COO)2Pb + 2NH4Cl,
PbCl2↓ + 2HCl = H2[PbCl4]
Розчинність PbCl2 у гарячій воді використовують для відокремлення іонів Pb2+ від Ag+ та Hg22+.
AgCl розчиняється в концентрованій НСl та в гідроксиді амонію NH4OH з утворенням комплексних сполук: AgCl↓ + HCl + H[AgCl2],
AgCl↓ + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
Безбарвний комплекс [Ag(NH3)2]Cl руйнується при дії HNO3 або КІ, внаслідок чого випадають осади AgCl та AgI відповідно.
Розчинення AgCl в аміаку з наступним виділенням осаду при дії HNO3 або KI використовується в аналізі для відокремлення Ag+ від Hg22+ і виявлення його в розчині.
Hg2Cl2 (каломель) розчиняється в концентрованій HNO3 при нагріванні.
При дії NH4OH на осад Hg2Cl2 утворюється суміш білого осаду хлориду меркурамонію та дрібнодисперсної металевої ртуті, внаслідок чого осад забарвлюється в чорний колір:
Hg2Cl2 + 2NH4OH = NH2HgCl↓ + Hg↓ + NH4Cl + 2H2O
білий чорний
Цю реакцію застосовують для виявлення іонів Hg22+ у присутності Ag+ та Pb2+.
Дія загальних реагентів
Усі реакції із загальними реагентами виконуються таким чином: до 0,5 мл розчину солі досліджуваного іона в пробірці додати 3-4 краплини реагенту, дію якого вивчають.
Їдкі луги (NaON або KOH) в еквівалентних кількостях утворюють з іонами Pb2+, Hg22+ та Ag+ нерозчинні у воді гідроксиди:
Pb(NO3)2 + 2NaOH = Pb(OH)2↓ + 2NaNO3,
Нg2(NH3)2 + 2NaOH = Hg2(OH)2↓ + 2NaNO3,
AgNO3 + NaOH = AgOH↓ + NaNO3
Осади AgOH i Hg2(OH)2 швидко розкладаються з утворенням бурого Ag2O i чорного Hg2O осадів. 2AgOH = Ag2O + H2O
Hg2(OH)2 = Hg2O + H2O
При дії надміру їдкого лугу розчиняється тільки осад Pb(OH)2 з утворенням тетрагідроксоплюмбіту натрію : Pb(OH)2↓ + 2NaOH = Na2[Pb(OH)4],
Гідроксид амонію NH4OH в еквівалентних кількостях утворює з іонами Pb2+ i Ag+ осади Pb(OH)2 i AgOH. AgOH відразу ж темніє внаслідок утворення оксиду срібла Ag2O. У надмірі NH4OH розчиняється лише Ag2O: Ag2O + 4NH4OH = 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O
З іонами Hg22+ взаємодія відбувається за такою реакцією:
| 2 |
+-
2Hg2(NO3)2 + 4NH4OH → Hg↓ +3NH4NO3 + 3H2O +NH
Утворюється білий осад нітрату меркурамонію і металева ртуть.
Йодид калію КІ в еквімолярних кількостях утворює з іонами Hg22+, Ag+ i Pb2+ осади йодидів: PbI2 - жовтого, Hg2I2 - світло-зеленого, AgI - світложовтого кольорів.
Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2↓ + 2KNO3
Hg2(NO3)2 + 2KI + Hg2I2↓
AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3
Усі осади погано розчинні у воді, розведених мінеральних кислотах і нерозчинні в NH4OH. Йодид свинцю розчиняється у воді при нагріванні, після охолодження осад PbI2 виділяється знову, але вже у формі блискучих золотистих кристаликів, які називають "золотим дощем".
Осади PbI2 i Hg2I2 розчиняються в надмірі йодиду калію з утворенням комплексних сполук: PbI2↓ + 2KI = K2[PbI4]
Hg2I2↓ + 2KI = K2[HgI4] + Hg↓
(Розчинення осаду Hg2I2 супроводжується виділенням металевої ртуті).
Осад AgI розчиняється в надмірі КІ лише частково:
AgI + KI = K[AgI2]
Карбонати натрію Na2CO3 та амонію (NH4)2CO3 утворюють з іонами Pb2+,
Hg22+ i Ag+ білі осади карбонатів срібла Ag2CO3, основного карбонатy свинцю Pb2(OH)2CO3 i жовтий осад карбонатy ртуті (І) Hg2CO3. Ці осади розчинні в кислотах; Ag2CO3 розчиняється також у надмірі (NH4)2(CO3).
Гідрофосфат натрію Na2HPO4 утворює з іонами Pb2+ та Hg22+ білі осади фосфату Pb3(PO4)2 i гідрофосфату Hg2HPO4 відповідно; з іонами Ag+ утворюється жовтий осад фосфату срібла Ag3PO4. Усі ці осади розчинні в мінеральниих кислотах; Pb3(PO4)2 розчиняється також у NaOH, Ag3PO4 - y NH4ОН.
Хромат калію K2CrO4 і дихромат калію K2Cr2O7 утворюють з іонами Pb2+, Hg22+ i Ag+ осади хроматів (виняток: Ag+ утворює з K2Cr2O7 темночервоний осад Ag2Cr2O7) відповідно жовтого, червоного і цеглисто-червоного кольору:
Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4↓ + 2KNO3
2Pb(NO3)2 + K2Cr2O7 + H2O = 2PbCrO4 + 2HNO3 + 2KNO3
Hg2(NO3)2 + K2CrO4 = Hg2CrO4↓ + 2KNO3
2Hg2(NO3)2 + K2Cr2O7 + H2O = 2Hg2CrO4 + 2HNO3 + 2KNO3
2AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4↓ + 2KNO3
2AgNO3 + K2Cr2O7 = Ag2Cr2O7↓ + 2KNO3
PbCrO4 погано розчиняється в розведеній HNO3, але легко розчиняється в NaOH i CH3COONH4. Hg2CrО4 не розчиняється в розведеній HNO3; Ag2CrO4 добре розчиняється в розведеній HNO3 і NH4OH.
Сірчана кислота H2SO4 або сульфат натрію Na2SO4. Розведена сірчана кислота або розчинні сульфати з іонами Pb2+ утворюють білий осад PbSO4: Pb(NO3)2 + H2SO4 = PbSO4↓ + 2HNO3
Осад розчиняється при нагріванні в лугах внаслідок утворення тетрагідроксоплюмбіту натрію:
PbSO4↓ + 4NaOH = Na2[Pb(OH)4] + Na2SO4 а також в ацетаті амонію:
PbSO4 + 4CH3COONH4 = (NH4)2[Pb(CH3COO)4] + (NH4)2SO4 та концентрованій сірчаній кислоті з утворенням кислої солі: PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2
З іонами Hg22+ i Ag+ білі осади Hg2SO4 i Ag2SO4 утворюються тільки з концентрованих розчинів.
Фери- і фероціанід калію K3[Fe(CN)6] i K4[Fe(CN)6] взаємодіють з іонами Ag+, Hg22+ i Pb2+, утворюючи осади різного складу й кольору.
Сірководень H2S і тіосульфат натрію Na2S2O3 у середовищі розведеної хлороводневої кислоти та при нагріванні з іонами Pb2+, Hg22+ i Ag+ утворюють чорні осади сульфідів PbS, HgS, Ag2S, нерозчинні в хлороводневій кислоті; PbS i Ag2S розчиняються в азотній кислоті при нагріванні, а Hg - у царській водці.
Наприклад:
3PbS + 8HNO3(розв.) = 3Pb(NO3)2 + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O
3 S2- - 2e = S0
2 NO3- + 3e + 4H+ = NO + 2H2O
Характерні реакції на катіони II аналітичної групи
Pеакції іонів свинцю
Йодид калію КІ утворює з іонами Pb2+ жовтий осад (реакція "золотого дощу"):
Pb(NO3)2 + 2KI = PbI↓ + 2KNO3
Реакцію проводять у нейтральному або слабколужному середовищі. Виконання реакції
До 0,5-1 мл розчину солі свинцю в пробірці додати 2-3 краплини розчину йодиду калію. Утворюється жовтий порошкоподібний осад. Долити в пробірку 4-5 мл дистильованої води і 3-4 краплини оцтової кислоти. Суміш нагріти до повного розчинення осаду і поступово охолодити. Утворюється осад у вигляді золотистих блискучих кристаликів.
Ag+, Hg22+ та інші іони, які утворюють осади з йодидом калію, заважають виявленню Pb2+.
Сірчана кислота Н2SO4 або сульфат натрію Na2SO4 з іонами Pb2+ утворюють дрібнокристалічний осад:
Pb(NO3)2 + H2SO4 = PbSO4↓ + 2HNO3
Реакцію проводять у нейтральному або слабкокислому середовищі. Виконання реакції
До 0,5-1 мл розчину солі свинцю додати 3-4 краплини розведеної сірчаної кислоти (або сульфату натрію). Утворюється білий осад.
Іони Ag+ i Hg22+, якщо їх концентрація в розчині не дуже велика, не заважають виявленню Pb2+; заважають іони ІІІ аналітичної групи (Ba2+, Sr2+, Ca2+), які утворюють при взаємодії із сірчаною кислотою аналогічні осади.
Хромат калію K2CrO4 з іонами Pb2+ утворює жовтий порошкоподібний осад: