3.1.2.2. Реакції катіонів IV аналітичної групи

1. Груповий реактив H₂S. сірководень у сильнокислому середовищі (0,3 М HCl) осаджує (краще при нагріванні) катіони четвертої аналітичної групи у вигляді темно-забарвлених сульфідів:

Cu²⁺ + H₂S = 2H⁺ + CuS – чорний

Sn²⁺ + H₂S = 2H⁺ + SnS  – темно-коричневий

Виконання: у одну пробірку взяти 2 – 3 краплі розчину солі купруму

(Cu(NO₃)₂, CuSO₄ або CuCl₂), в іншу додати 2 - 3 краплі розчину SnCl₂ (стоїть окремо), додати у кожну 2 краплі 2н. розчину HCl, нагріти і додати 5 - 10 крапель розчину H₂S. Спостерігати утворення чорного і темно-коричневого осадів.

За допомогою цієї реакції можна відкрити і відокремити катіони четвертої групи від катіонів 1 - 3 груп. Катіони п’ятої групи вже при додаванні HCl (без H₂S) осаджуються у вигляді хлоридів білого кольору. Склянку з розчином H₂S треба добре закривати, тому що він швидко втрачає сірководень. Такий розчин не дає характерних осадів, реакцію треба повторити зі свіжим розчином.

Осади CuS та SnS розчиняються тільки у кислотах – окисниках (HNO₃) при нагріванні. Колір осаду не може однозначно вказати на те, який саме катіон четвертої групи присутній у невідомому розчині, оскільки чорний сульфід купруму у деяких випадках (наприклад, без нагрівання) утворюється у колоїдному стані і має червоно-коричневий відтінок. Тому треба виконати з окремими порціями невідомого розчину індивідуальні реакції на Cu²⁺ і Sn²⁺.

Катіони купруму (ІІ) – Cu²⁺

1. Розчин аміаку (гідроксид амонію) NH₄OH спочатку осаджує основні солі блакитно-зеленого кольору, які розчиняються у надлишку реактиву з утворенням інтенсивно синього розчину комплексної сполуки купруму (ІІ) з амоніаком:

2CuSO₄ + 2NH₄OH = (CuOH)₂SO₄  + (NH₄)₂SO₄

(CuOH)₂SO₄ + (NH₄)SO₄ + 6NH₄OH = 2 Cu(NH₃)₄ SO₄ + 8H₂O

Саме утворення синього розчину, який містить комплексний катіон тетрамін-купруму, є характерною ознакою реакції. Малорозчинний гідроксид купруму також розчиняється у надлишку гідроксиду амонію:

Cu(OH)₂ + 4NH₄OH = Cu(NH₃)₄²⁺ + 2OH^- + 4H₂O

CuS у NH₄OH не розчиняється.

Виконання: у чисту пробірку взяти 2 – 3 краплі розчину солі купруму

(Cu(NO₃)₂, CuSO₄ або CuCl₂), і поступово додати 5 - 10 крапель NH₄OH, перемішуючи до повного розчинення осаду основних солей. Спостерігати утворення інтенсивно синього забарвлення розчину.

Так уж реакцію з NH₄OH дають іони Ni²⁺, які належать до третьої аналітичної групи. Помилка можлива, якщо при аналізі досліджуваного розчину спочатку неправильно визначити аналітичну групу, до якої належить катіон. Перевірка виконується за допомогою реакції п. 2.

2. Гексаціаноферат (ІІ) калію K₄Fe(CN)₆ утворює з катіоном купруму червоно-коричневий осад:

2Cu²⁺ + Fe(CN)₆^4– = Cu₂Fe(CN)₆

який не розчиняється у розведених кислотах, але розчиняється у NH₄OH.

При малій концетрації купруму (ІІ) осад не утворюється, але розчин забарвлюється у рожевий колір. Ця реакція на купрум (ІІ) більш чутлива, ніж реакція з аміаком.

Катіони стануму (ІІ) – Sn²⁺

Sn²⁺ є сильним відновником, легко окиснюється до Sn (IV).

1. Хлорид меркурію (ІІ) HgCl₂ (безбарвний розчин) відновлюється розчином SnCl₂ спочатку до хлориду меркурію (І) Hg₂Cl₂, який дає білий осад (каломель):

2HgCl₂ + SnCl₂ = Hg₂Cl₂ + SnCl₄

При подальшому додаванні розчину SnCl₂ білий осад Hg₂Cl₂ починає темніти, відновлюючись до металічної ртуті:

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = 2Hg + SnCl₄

Виконання: у чисту пробірку взяти краплю розчину солі Hg(NO₃)₂ (не плутати з Hg₂(NO₃)₂), додати 5 крапель 2 М розчину HCl, перемішати. Розчин повинен залишитись безбарвним. При поступовому додаванні 5 - 6 крапель розчину SnCl₂ випадає білий осад, який поступово темніє. Розчин солі меркурію (ІІ) дуже отруйний, тому реакцію потрібно виконувати дуже обережно, після неї добре помити руки.