Общая характеристика группы

Из солей этих катионов хорошо растворимыми в воде являются лишь нитраты. Оксиды и гидроксиды трудно растворимы. Cеребра (I) гидроксид неустойчив: в момент образования большая часть молекул разлагается по схеме:

2 AgOH ↔ Ag₂O↓ + H₂O

Серебра (I) гидроксид – сильное основание и поэтому растворимые его соли (например, нитрат) гидролизу практически не подвергается, т.к. является солью сильного основания и сильной кислоты.

Свинца (II) гидроксид – слабое основание, проявляющее амфотерные свойства. Отсюда следует, что свинца (II) нитрат гидролизу подвергается, и раствор этой соли имеет кислую реакцию.

Соляная кислота с ионами серебра, свинца, ртути (I) образует трудно растворимые осадки хлоридов. Так как остальные катионы, изучаемые нами, не дают нерастворимых хлоридов, соляная кислота может быть использована в качестве группового реактива на катионы II группы.

Химический анализ катионов II группы имеет большое значение в определении качества изделий из стекла, пищевых продуктов и т.д., поэтому при изучении реакций катионов II группы и при проведении анализа смеси катионов этой группы, следует быть очень внимательными и вдумчиво относиться к условиям проведения тех или иных реакций.

РЕАКЦИИ ОБНАРУЖЕНИЯ КАТИОНОВ СВИНЦА (Pb²⁺)

1. Калия иодид KI – дает с ионами свинца осадок ярко-желтого цвета:

Pb(NO₃)₂ + 2 KI → PbI₂↓ + 2 KNO₃

Pb²⁺ + 2 I‾ → PbI₂↓

Осадок растворим в горячей воде в уксусной среде. После охлаждения выпадают красивые золотистые кристаллы свинца (II) иодида. Предел обнаружения свинца – 100 мкг.

Реакция неселективна: Ag⁺, Hg₂²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺ взаимодействуют с KI. Поэтому для обнаружения свинца предварительно выделяют осадок хлоридов свинца, серебра и ртути (I). При обработке этого осадка горячей водой растворяется только свинца хлорид. К полученному водному раствору после охлаждения прибавляют калия иодид и наблюдают выпадение желтого осадка.

2. Серная кислота и растворимые сульфаты образуют с ионами свинца белый кристаллический осадок свинца (II) сульфата. Осадок растворим при нагревании в едких щелочах с образованием натрия тетрагидроксоплюмбата (II):

Pb(NO₃)₂ + H₂SO₄ → PbSO₄↓ + 2 HNO₃

Pb²⁺ + SO₄²‾ → PbSO₄↓

_t

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

PbSO₄ + 4 OH‾ → [Pb(OH)₄]²‾ + SO₄²‾

Осадок растворим также в растворе аммония ацетата при нагревании.

3. При добавлении калия дихромата или калия хромата к нейтральному или уксуснокислому раствору соли свинца образуется осадок ярко-желтого цвета PbCrO₄:

2 Pb(NO₃)₂ + K₂Cr₂O₇ + 2 CH₃COONa + H₂O →

2 PbCrO₄↓ + 2 CH₃COOH + 2 KNO₃ + 2 NaNO₃

2 Pb²⁺+ Cr₂O₇²‾ + 2 CH₃COO‾ + H₂O → 2 PbCrO₄↓ + 2 CH₃COOH

Осадок PbCrO₄ малорастворим в разбавленных HNO₃ или HCl; практически нерастворим в аммиаке, уксусной кислоте, ацетате и тартрате аммония. Растворяется в NaOH и концентрированной HNO₃. Например:

PbCrO₄↓ + 4 NaOH → Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂CrO₄

Эта реакция позволяет отличить PbCrO₄ и BaCrO₄, который не растворяется в NaOH.

Предел обнаружения свинца – 20 мкг. Мешают Ba (II), Sr (II), Bi (III), Hg (II), Ag (I), образующие с хромат-ионами окрашенные осадки.

Реакции обнаружения катионов ртути (I) (Hg₂²⁺)

1. Наиболее характерной, достаточно чувствительной и в то же время, по существу, специфической реакцией на катионы одновалентной ртути является рассмотренное выше взаимодействие ртути (I) хлорида с раствором аммиака (образование черного осадка, состоящего из смеси хлорида меркураммония и металлической ртути). Этой реакцией, как правило, и пользуются в аналитических лабораториях для открытия катионов Hg₂²⁺.

2. Характерной реакцией для катиона Hg₂²⁺ является также взаимодействие их с калия иодидом, при которой образуется темно-зеленый осадок Hg₂I₂. Однако в присутствии катионов Ag⁺ и Pb²⁺ открывать ионы Hg₂²⁺ этой реакцией нельзя, так как они с калия иодидом образуют осадки AgI и PbI₂, желтый цвет которых будет маскировать окраску осадка ртути (I) иодида. Из катионов других групп открытию Hg₂²⁺ этой реакцией мешают Cu²⁺ и при значительных концентрациях – Bi³⁺ и Fe³⁺. При наличии примеси катиона Hg²⁺ с недостатком KI сначала образуется осадок HgI₂ морковного цвета, а при добавлении избытка калия иодида HgI₂ растворяется, а в осадок выпадает Hg₂I₂ темно-зеленого цвета, растворимый в избытке реактива c образованием черного осадка металлической ртути:

Hg₂(NO₃)₂ + 2 KI → Hg₂I₂↓ + 2 KNO₃

Hg₂²⁺ + 2 I‾ → Hg₂I₂↓

Hg₂I₂ + 2 KI → K₂[HgI₄] + Hg↓

Hg₂I₂ + 2 I‾ → [HgI₄]²‾ + Hg↓

Таким образом, если в растворе отсутствуют катионы Ag⁺, Pb²⁺, Cu²⁺ и в значительных концентрациях Bi³⁺ и Fe³⁺, то калия иодид будет специфическим реактивом на катионы одновалентной ртути, так как все остальные катионы не будут мешать открытию Hg₂²⁺ этим реактивом.

3. Металлическая медь восстанавливает ртуть из ее солей в виде металлической ртути (осадок черного цвета). Эту реакцию рекомендуют проводить капельным методом. При очень малых концентрациях Hg₂²⁺ пятно получается светло-серого цвета, так как на поверхности медной пластинки образуется амальгама меди.

Cu + Hg₂(NO₃)₂ → 2 Hg↓ + Cu(NO₃)₂

Cu + Hg₂²⁺ → 2 Hg↓ + Cu²⁺

4. Калия хромат дает при нагревании с солями ртути (I) кирпично-красный осадок Hg₂CrO₄, растворимый в азотной кислоте.

Hg₂(NO₃)₂ + K₂CrO₄ → Hg₂CrO₄↓ + 2 KNO₃

Hg₂²⁺ + CrO₄²‾ → Hg₂CrO₄↓

Реакции обнаружения катионов серебра (Ag⁺)

1. Калия иодид KI – дает с ионами серебра осадок бледно-желтого цвета:

AgNO₃ + KI → AgI↓ + KNO₃

Ag⁺ + I‾ → AgI↓

Осадок нерастворим в растворе аммиака, кислотах. Открытию катиона Ag⁺ данной реакцией мешают катионы Hg₂²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺.

2. Калия хромат при взаимодействии с солями серебра образует кирпично-красный осадок Ag₂CrO₄, растворимый в азотной кислоте и NH₄OH, но нерастворимый в уксусной кислоте: Ag₂(NO₃)₂ + K₂CrO₄ → Ag₂CrO₄↓ + 2 KNO₃

2 Ag⁺ + CrO₄²‾ → Ag₂CrO₄↓

Реакции обнаружения катионов III аналитической группы

Дата добавления: 2015-07-20