Определение катионов второй аналитической группы

Определение катионов второй аналитической группы

https://youtu.be/6Bzpvsl4lYA

Общая характеристика катионов второй аналитической группы Ag⁺, Hg₂²⁺ Pb²⁺

К катионам второй аналитической группы относятся катионы, дающие осадки с соляной кислотой и ее солями, которые являются групповым реактивом. Этим свойством обладают катионы серебра, ртути (1), и свинца. Хлориды серебра и ртути (1) практически нерастворимы в воде, хлорид свинца плохо растворим. Поэтому при необходимости анализа смеси катионов добавлением соляной кислоты или ее солей осаждают катионы второй группы в виде хлоридов, отделяя их этой операцией от всех остальных групп катионов.

Катионы серебря, ртути (1) и свинца в водных растворах бесцветны. Степень окисления ионов серебра, ртути и свинца легко изменяется, так как они проявляют свойства окислителей.

Катионы 2-ой группы образуют при воздействии сероводорода в кислой среде остатки сульфидов, при воздействии солей фосфорной и угольной кислоты – осадки фосфатов и карбонатов. Катионы серебра, ртути и свинца обладают слабоосновными свойствами, поэтому их соли с сильными кислотами в воде легко подвергаются гидролизу и имеют кислую реакцию.

При действии щелочей на растворы солей серебра и ртути (1) образуются гидроксиды, которые сразу же разлагаются на воду и оксиды серебра и ртути (1). Из растворов солей свинца при действии щелочей выпадает осадок гидроксида свинца (2), обладающий амфотерными свойствами. Катионы 2-ой группы образуют растворимые в воде нитраты и ацетаты.

Соединения серебра, ртути (1) и свинца имеют широкое применение в науке и технике. Соли серебра используются в фотографии, соли ртути (1) – в ветеринарии, соли свинца – в лакокрасочной промышленности.

Действие группового реактива

Групповым реактивом на катионы 2-ой ан. группы являются соляная кислота и ее соли. При взаимодействии солей катионов второй группы с хлоридами образуются осадки, трудно растворимые в воде и кислотах:

Ag++Cl-→AgCl↓

Hg₂²⁺+2Cl^-→Hg₂Cl₂↓

Pb²⁺+2Cl^-→PbCl₂↓

Осадок хлорида серебра чернеет на свету вследствие разложения и выделения металлического серебра. Осадок хлорида серебра растворяется в гидроксиде аммония с образованием растворимого в воде комплексного соединения – хлорида диаминсеребра (1) - [Ag(NH₃)₂]Cl:

AgCl+2NH₄OH→[Ag(NH₃)₂]Cl+2H₂O

Хлорид диаминсеребра (1) легко разлагается азотной кислотой до хлорида серебра, выпадающего в осадок:

[Ag(NH₃)₂]Cl+2HNO₃→ AgCl↓+2NH₄NO₃

Хлорид серебра способен растворяться в избытке хлоридов с образованием комплексных соединений:

AgCl↓+NaCl→Na[AgCl₂]

Монохлорид ртути Hg₂Cl₂ взаимодействует с раствором аммиака, образуя хлорид меркураммония [HgNH₂]Cl и металлическую ртуть, вследствие чего осадок чернеет:

Hg₂Cl₂+2NH₄OH→[Hg₂NH₂]Cl↓+NH₄Cl+2H₂O

[Hg₂NH₂]Cl→→[HgNH₂]Cl↓+Hg↓

Осадок хлорида свинца (2) PbCl₂ слаборастворим в холодной и растворим в горячей воде. Это свойство используют для отделения катионов Pb²⁺ от остальных катионов 2-ой группы.

Реакции катионов серебра Ag

1. Реакция с солями йодистоводородной кислоты:

KI+AgNO₃→AgI↓+KNO₃

Образуется желтый осадок йодида серебра, нерастворимый в гидроксиде аммония, кислотах, но ратворимый в тиосульфате натрия с образованием комплексного соединения

Na[AgS₂O₃]:

AgI+Na₂S₂O₃→Na[AgS₂O₃]+NaI

1. Реакция с солями хромовой кислоты:

2AgNO₃+K₂CrO₄→Ag₂CrO₄↓+2KNO₃

Образуется красно-кирпичный осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте и гидроксиде аммония.

1. Реакция с тиосульфатом натрия:

2AgNO₃+ Na₂S₂O₃→ Ag₂S₂O₃↓+2NaNO₃

Образуется осадок белого цвета, растворимый в избытке реактива.

Реакции катионов ртути Hg₂²⁺

1. Реакция восстановления. Катион ртути способен восстанавливаться в присутствии восстановителей типа SnCl₂:

Hg₂Cl₂+SnCl₂→2Hg↓+SnCl₄

Образуется осадок черного цвета

Hg₂(NO₃)₂+Cu→2Hg↓+Cu(NO₃)₂

Если раствор соли ртути нанести на медную монету, то раствор через 2-3 мин. Монета покроется серым слоем амальгамы меди, который после растирания кусочком шерсти становится блестящим.

1. Реакция с едкими щелочами.

Hg₂(NO₃)₂+2NaOH→Hg₂O↓+H₂O+2NaNO₃

Образуется черный осадок оксида ртути (1)

1. Реакция с солями йодистоводородной кислоты:

Hg₂(NO₃)₂+2KI→Hg₂I₂↓+2KNO₃

Образуется грязно-зеленый осадок йодида ртути (1), растворимый в избытке реактива с образованием тетрайодо (2) меркурата калия и черного осадка металлической ртути:

Hg₂I₂+2KI→K₂[HgI₄]+Hg↓

Реакции катионов свинца Pb²⁺

1. Реакция с солями йодистоводородной кислоты:

Pb(NO₃)₂+2KI→PbI₂↓+2KNO₃

Образуется осадок дийодида свинца желтого цвета, растворимый в избытке реактива с образованием тетрайодо (2) плюмбата калия:

PbI₂+2KI→K₂[PbI₄]

Осадок дийодида свинца растворим в горячей воде и уксусной кислоте.

1. Реакция с хроматом калия:

Pb(NO₃)₂+ K₂CrO₄→PbCrO₄↓+2KNO₃

Образуется желтый осадок хромата свинца, растворимый в азотной кислоте и щелочах.

1. Реакция со щелочами:

Pb(NO₃)₂+NaOH→Pb(OH)₂↓+NaNO₃

Образуется белый осадок гидроксида свинца (2), растворимый в избытке реактива с образованием плюмбатов:

Pb(OH)₂+NaOH→Na₂PbO₂+2H₂O

https://drive.google.com/file/d/1HV6aUIlISFqdeHZtVJHvZ0TD6PvDr1uB/view?usp=sharing

Задание. Проведите качественные реакции на обнаружение катионов второй аналитической группы при помощи видеоролика

https://youtu.be/6Bzpvsl4lYA (см. 0.55-6.10)

Результаты проведенных опытов занесите в таблицу.

Качественные реакции на катионы второй аналитической группы

Литература: О.Е. Саенко. Аналитическая химия.