Характерные реакции катионов серебра

1. Для отделения катионов серебра от катионов свинца и ртути пользуются характерными свойствами хлорида серебра растворяться в избытке раствора аммиака с образованием комплексного иона [Ag(NH₃)₂]⁺:

↓AgCl + 2NH₃ ⇆ [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-.

2. Восстановление катионов серебра до металлического.

Катионы серебра восстанавливаются в щелочной среде ионами Mn²⁺ до свободного серебра:

2[Ag(NH₃)₂]⁺ + Mn²⁺ + 3H₂O ⇆ 2Ag↓ + MnO(OH)₂↓ + 4NH₄⁺.

Реакцию можно провести капельным методом.

Выполнение реакции. Приготовить в пробирке несколько капель аммиаката серебра. На полоску фильтровальной бумаги нанести последовательно каплю раствора нитрата марганца и каплю приготовленного [Ag(NH₃)₂]⁺.

Ход анализа смеси катионов II группы

При систематическом ходе анализа разделение катионов II группы основано на различной растворимости в воде хлоридов катионов II группы при нагревании (отделение Pb²⁺) и различном отношении AgCl и Hg₂Cl₂ к действию раствора NH₃ (открытие Hg₂²⁺ и отделение Ag⁺).

Выполнение реакций.

1. Рассмотреть выданную аналитическую задачу, измерить рН раствора, сделать вывод.

2. Осадить катионы II группы в виде хлоридов, действуя на часть исследуемого раствора 1,5-кратным избытком раствора соляной кислоты. Рассмотреть образовавшийся осадок, указать его возможный состав, промыть на фильтре холодной водой.

3. Перевести хлорид свинца в раствор, промывая осадок на фильтре кипящей водой. К горячему фильтрату прилить несколько капель уксусной кислоты и раствор иодида калия. Охладить. Сделать вывод о присутствии катионов свинца.

4. Полностью отделить PbCl₂, промывая осадок горячей водой до отрицательной реакции раствора с KI.

5. Обработать осадок на фильтре раствором NH₃. Сделать вывод о наличии Hg₂Cl₂. Хлорид серебра при этом переходит в фильтрат в виде [Ag(NH₃)₂]⁺. Разрушить аммиакат серебра в фильтрате и открыть Ag⁺ в виде AgI или AgCl.

6. Описать решение экспериментальной задачи с уравнениями протекающих реакций разделения и обнаружения. Сделать вывод о катионном составе.

III группа катионов

К III аналитической группе относятся катионы щелочно-земельных металлов: Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺. Групповой реагент – раствор серной кислоты, осаждающий сульфаты, растворимость которых уменьшается с увеличением атомной массы элементов.

Фосфаты, оксалаты, силикаты, хроматы, карбонаты катионов Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ также малорастворимы.

Хлориды, нитраты, ацетаты хорошо растворимы в воде.

Общие реакции катионов Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺

1. Реакция с серной кислотой.

Серная кислота и растворимые в воде сульфаты образуют с ионами Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ белые кристаллические осадки по уравнению:

Me²⁺ + SO₄^2- ⇆ MeSO₄↓.

Все осадки не растворимы в кислотах и щелочах, но имеют различную растворимость в воде:

, , .

Наименее растворим BaSO₄, CaSO₄ – значительно растворяется в воде. Поэтому осадок ВаSO₄ определяется моментально даже из разбавленных растворов, SrSO₄ – через некоторое время, СаSO₄ – только из достаточно концентрированных растворов. Следует отметить, что растворимость CaSO₄ понижается при добавлении спирта или ацетона. В отличие от ВаSO₄ и SrSO₄ растворимость сульфата кальция в значительной степени повышается в присутствии сульфата аммония за счёт образования нестойкой соли:

↓CaSO₄ + (NH₄)₂SO₄ ⇆ (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂]↓.

Для перевода МеSO₄ в раствор их превращают в МеСО₃, которые легко растворяются в кислоте:

↓MeSO₄ + CO₃^2- ⇆ MeCO₃↓ + SO₄^2-.

Практически это превращение осуществляется путём многократной обработки осадка сульфатов насыщенным раствором Na₂CO₃ при нагревании (мокрый способ) или сплавлением его в тигле с 5–6-кратным избытком смеси Na₂CO₃ и К₂CO₃ (сухой способ).

Выполнение реакции. К растворам солей Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ добавить 1,5-кратный избыток раствора Н₂SO₄. Выпадают белые кристаллические осадки. Обратить внимание и отметить скорость образования и количество осадка. Если осадок CaSO₄ не выпадает, потереть палочкой о стенки пробирки. Отобрать раствор над осадком CaSO₄ в другую пробирку, добавить спирт или ацетон. Что происходит? Почему?