Характерные реакции катионов II аналитической группы
Ион серебра Ag+
1. С групповым реагентом – раствором HCl с образованием белого творожистого осадка хлорида серебра, растворимого в концентрированной хлороводородной кислоте, в концентрированном растворе аммиака, карбоната аммония, растворе тиосульфата натрия с образованием комплексных соединений:
AgNO3 +HCl = AgCl↓ + HNO3
AgCl↓ + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O (рис. 2)
AgCl↓ + (NH4)2CO3 = [Ag(NH3)2]Cl +H2O +CO2↑
AgCl↓ + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaCl
Рис. 2. Кристаллы [Ag(NH3)2]Cl
В аммиачном растворе ион серебра обнаруживают в виде AgI (желтый) и AgCl (белый) осадков.
[Ag(NH3)2]Cl + KI +2Н2О = AgI↓ + KCl + 2NH4OH
[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3конц = AgCl↓ + 2NH4NO3
2. С формальдегидом НСОН в аммиачной среде с образованием металлического серебра (реакция «серебряного зеркала».
2AgNO3 + НСОН + 3NH4OH = 2Ag↓ + HCOONH4 + 2NH4NO3 + 2Н2О
A
g+
+ 1e
= Ag 2
НСОН + 3ОН– – 2е = HCOO– + 2Н2О 1
Методика: к 6-8 каплям раствора соли серебра в хорошо промытой пробирке прибавляют по каплям 2 моль/дм3 раствор аммиака до растворения образующегося осадка, добавляют равный объем формальдегида и нагревают. На стенках пробирки образуется блестящий налет металлического серебра.
Мешающие ионы: Hg , Hg2+.
Ион свинца Pb2+
1. С групповым реагентом – раствором HCl
Pb(NO3)2 + 2HCl = PbCl2↓ + 2HNO3
Осаждение происходит неполное вследствие значительной растворимости хлорида свинца (II). Осадок растворим в горячей воде и в избытке концентрированной хлороводородной кислоты.
PbCl2↓ + 2HCl == Н2[PbCl4]
2. С разбавленной серной кислотой H2SO4 с образованием белого осадка, растворимого в щелочах, сильных кислотах и растворе ацетата аммония:
Pb(NO3)2 + H2SO4 = PbSO4↓ + 2HNO3
PbSO4↓ + 4NaOH = Na2[Pb(OH)4] + Na2SO4
PbSO4↓ + H2SO4 = Pb(HSO4)2
PbSO4↓ + 4CH3COONH4 = (NH4)2[Pb(CH3COO)4] + (NH4)2SO4
3. С иодидом калия KI (реакция «золотого дождя») с образованием желтого осадка (рис. 3), растворимого в горячей воде, уксусной кислоте и большом избытке реагента с образованием комплексного соединения:
Pb(NO3)2 + 2КI == РbI2↓ + 2 KNO3
РbI2↓ + 2КI == К2[РbI4]
Рис. 3. Кристаллы РbI2
Методика: в пробирку помещают по 3-4 капли раствора соли свинца (II) и раствора иодида калия и наблюдают выпадение желтого осадка. К осадку приливают немного воды и разведенной уксусной кислоты, нагревают до растворения осадка, охлаждают и наблюдают повторное выпадение осадка в виде искрящихся кристаллов. Мешающие ионы: Ag+, Hg , Нg2+, Fe3+, Bi3+, Cu2+.
Ион ртути (I) Hg
С групповым реагентом – раствором HCl с образованием белого осадка, нерастворимого в кислотах и щелочах.
Hg2(NO3)2 + 2HCl = Hg2Cl2↓ + 2HNO3
При действии на белый осадок хлорида ртути (I) раствора аммиака образуется белый осадок хлорида моноамминртути (II) и черный осадок металлической ртути
Hg2Cl2↓ + 2NH4OH = [HgNH2]Cl↓ + Нg↓ + NH4Cl + 2Н2О
Третья (сульфатная) аналитическая группа катионов
Са2+, Sr2+, Ba2+
Катионы кальция, стронция и бария являются простыми катионами s-элементов главной подгруппы II группы периодической системы Д. И. Менделеева. Они имеют постоянный заряд 2+ и устойчивую 8-электронную оболочку внешнего уровня. Электронные формулы ионов:
Ca2+ 3s23p6, Sr2+ 4s24p6, Ва2+ 5s25p6.
Их радиусы (нм) меньше, а ионные потенциалы больше, чем у катионов I аналитической группы: Са2+ (0,104; 0,192), Sr2+ (0,120; 0,167), Ва2+(0,138; 0,143), что определяет большую поляризующую способность и появление большего числа малорастворимых соединений (карбонаты, сульфаты, оксалаты и др.). Катионы III аналитической группы бесцветны, окрашенные соединения образуют лишь с окрашенными анионами. Их гидроксиды являются сильными основаниями, растворимые соли сильных кислот (хлориды, нитраты) не гидролизованы. Катионы этой группы устойчивы к действию восстановителей, комплексообразующие свойства для них мало характерны.