Общая характеристика катионов II группы
Тема: «Вторая аналитическая группа катионов по кислотно-основной классификации»
Цель: изучение свойств, частных реакций и анализа смеси катионов второй аналитической группы
Общая характеристика катионов II группы
Вторую аналитическую группу составляют катионы Ag+, Pb2+ Hg2+. Элементы, соответствующие этим катионам, находятся в разных группах периодической системы Д. И. Менделеева. Ag+и Hg2+ –катионы d-элементов имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня соответственно 4s24p'4d10 (Ag+) и 5s25p65dI0 (Hg+), т. е. устойчивый 18-электронный внешний энергетический уровень. Рb2+ – катион р-элемента, электронная формула внешнего энергетического уровня 6s2, предыдущий 5-й уровень имеет 18 электронов.
Эти катионы образуют нерастворимые в воде хлориды, поэтому групповым реактивом II группы является хлороводородная кислота НС1. Растворимость хлоридов различна. У РbС12 она наибольшая и значительно увеличивается при повышении температуры и при температуре 373 К достигает 1,2-10–1 моль/л. Это свойство хлорида свинца дает возможность отделять РbС12 от AgCl и Hg2Cl2.
Большая растворимость РbС12 не позволяет практически полностью осадить катионы Рb2+ из раствора при действии НС1. Поэтому при анализе смеси катионов нескольких групп ион Рb2+ осаждается серной кислотой и частично попадает во IIгруппу.
Большинство солей катионов II группы нерастворимы в воде. Растворимы лишь нитраты этих катионов и ацетаты серебра и свинца. Все растворимые соединения свинца и ртути ядовиты.
Катионы Ag+, Pb2+, Hg22+ бесцветны, поэтому большинство их соединений не окрашено. Однако поляризующее действие этих ионов и их способность поляризоваться приводит в ряде случаев к образованию окрашенных продуктов реакции из бесцветных ионов (PbS, PbI2, Hg2I2, AgBr, AgI и др.).
Как и все катионы d-элементов Ag+ и Hg2+ способны к комплексообразованию. Это свойство характерно и для катионов Рb2+.
Катионы Ag+ и Hg22+ при действии щелочей дают неустойчивые гидроксиды, которые разлагаются с образованием оксидов Ag2O и Hg2O. Катиону Рb2+ соответствует гидроксид Рb(ОН)2, проявляющий амфотерные свойства, что используют для определения и растворения различных соединений свинца. При диссоциации гидроксида свинца по типу кислоты образуется комплексный ион. При добавлении к гидроксиду свинца кислоты возрастает концентрация ионов водорода, поэтому, диссоциация гидроксида по типу кислоты подавляется, а по типу основания усиливается. В итоге осадок гидроксида свинца растворяется, и образуется соль, в которой свинец является катионом:
Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + 2H2O
При добавлении к гидроксиду свинца щёлочивозрастает концентрация ионов ОН-. Равновесие в системе опять нарушается, но терь преобладает диссоциация гидроксида по типу кислоты. Тогда реакция взаимодействия с щёлочью проходит с образованием гидоксолей:
Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2[Pb(OH)4]
Катионы I группы подвергаются гидролизу, водные растворы этих солей имеют кислую реакцию. Эти катионы способны изменять степень окисления, вступая в окислительно-восстано-вительные реакции. Так, Рb2+ окисляется до Pb4+, a Hg22+ до Hg2+.
Соединения катионов второй группы широко применяются в медицине и фармации. Ионы серебра в очень низкой концентрации стерилизуют воду и подавляют развитие бактерий. Нитрат серебра используют при лечении глазных заболеваний. Коллагол(коллоидное серебро) применяют при промывании гнойных ран. Протаргол - препарат серебра – применяют как антисептическое средство. Оксид свинца применяется для изготовления свинцового пластыря.
Частные аналитические реакции ионов Pb2+
1) Pb(NO3)+2HCI – PbCl2¯ + 2HNO3
Групповой реактив –раствор НС1 – дает скатионом, Pb2 + осадок белого цвета
Выполнении реакции: К 1–2 каплям раствора Pb(NO3)2 прибавить 1–2 капли хлороводородной кислоты. К полученному раствору с осадком прибавить 0,5 мл воды, нагревать на воцяной бане до растворения осадка.
2) Pb(NO3)+ 2KOH = Pb( OH)2¯ + 2KNO3
Едкие щелочи из растворов солей свинца осаждают гидроксид свинца - осадок белого цвета, обладающий амфотерными свойствами, растворяется в разбавленной уксусной и азотной кислотах в избытке щелочи:
Pb( OH)2 + 2KOH = K2[Pb(OH)4]
Выполнении реакции: К 2 каплям раствора Pb(NO3)2 прибавить сначала 1 каплю раствора щелочи, а затем её избыток; далее наблюдается выпадение осадка.
3)Pb(OH)2 + H2SO4 = PbSO4¯ + 2HNO3
Серная кислота и растворимые сульфаты выделяют из свинцовых солей труднорастворимый сульфат свинца – осадок белого цвета, растворяющийся при нагреваний в растворах шелочей:
PbSO4 + 4NaOH = Na2[Pb(OH)4] + Na2 SO4
Выполнении реакции: к 2 каплям раствора свинца прибавить2 капли разбавленной серной кислоты; далее наблюдается выпадение осадка.
4) Иодид калия KI дает с ионами Рb2+ желтый осадок:
Pb(NO3) + 2KI = PbI2¯ + 2КNO3
Выполнение реакции: к 1–2 каплям раствора Pb(NO3)2 прибавить 1–2 капли раствора KI. К полученному осадку прибавить несколько капель воды, 2 мл раствора СН3СООН и нагревать на водяной бане в течение 1–2 мин до растворения осадка. При резком охлаждении раствора под струей холодной воды наблюдать образование блестящих золотистых кристаллов.
Условия проведения реакции – слабокислая среда, рН = 3÷5; реактив нельзя брать в избытке во избежание растворения осадка вследствие образования комплексного иона РbI42–. Реакция является специфической на ион Рb2
5) Реакция с хроматом калия, K2CrO4. Хромат калия с катионами свинца Pb2+ образует осадок хромата свинца PbCrO4 желтого цвета, растворимый в сильных кислотах и щелочах, но нерастворимый в уксусной кислоте:
Pb2+ + CrO42- ® ¯ PbCrO4
¯ 2 PbCrO4 + 2 H+ ® 2 Pb2+ + Cr2O72- + H2O
¯ PbCrO4 + 3 OH- ® [Pb(OH)3]- + CrO42 -
Выполнение реакции:в пробирку взять 2-3 капли раствора соли свинца, добавить к нему 2-3 капли раствора хромата калия. Полученный осадок разделить на две части. В первую пробирку с осадком добавить 4-5 капель 2 мл раствора NaOH или КОН. Во вторую пробирку с осадком добавить 4-5 капель 2 мл раствора уксусной кислоты, СН3СООН.
Частные аналитические реакции ионов Ag+
1)Реакция с хлоридами. Соляная кислота и растворимые в воде хлориды с катионом серебра образуют белый творожистый осадок AgCl:
Ag+ + Cl- ® ¯ AgCl
Осадок AgCl растворяется в избытке раствора аммиака с образованием бесцветного комплексного соединения [Ag(NH3)2]Cl:
¯ AgCl + 2 NH3 ® [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Полученное комплексное соединение устойчиво только в присутствии избытка аммиака и может быть разрушено сильными кислотами (HNO3, H2SO4) с образованием осадка AgCl:
[Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2 H+ ® ¯ AgCl + 2 NH4+
Выполнение реакции: поместить в центрифужную пробирку (короткая коническая пробирка) 2-3 капли раствора соли серебра и прибавть к нему 2-3 капли 2 мл раствора HCl.
Отделить осадок от раствора центрифугированием.
К осажденному хлориду серебра по каплям добавить раствор аммиака до полного растворения осадка. К полученному раствору добавить 1-2 капли фенолфталеина, а затем действием (по каплям) 2 мл раствора HNO3 нейтрализовать избыток основания и разрушить комплекс. Помутнение раствора указывает на образование осадка AgCl.
2)Реакция с иодидом калия,KI. Иодид калия образует с катионом Ag+ светло-желтый осадок иодида серебра, практически нерастворимого в воде и концентрированном растворе аммиака:
Ag+ + I- ® ¯ AgI
Выполнение реакции:поместить в пробирку 2-3 капли раствора соли серебра и прибавить к нему 2-3 капли раствора иодида калия.
3) Хромат калия из растворов солей серебра осаждает кирпично-красный хромат серебра:
2AgNO3+K2CrO4=Ag2CrO4¯ +2KNO3
Осадок растворяется в растворе аммиака и азотной кислоте
Выполнение реакции: к 2 каплям раствора нитрата прибавить2 капли раствора хромата калия; далее наблюдается выпадение осадка.
4) Едкие щелочи из растворов солей серебра осаждают грязно-коричневый осадок оксида серебра:
AgNO3 + 2KOH = AgO2¯ + H2O + 2KNO3
Выполнение реакции: к 2 каплям раствора нитрата прибавить2 капли раствора щелочи; далее наблюдается выпадение осадка.
5) Тиосульфат натрия из растворов солей серебра выделяет белый осадок, который быстро желтеет затем буреет и переходит в черный:
2AgNO3 + Na2S2O3 = Ag2S2O3¯ + NaNO3
Ag2S2O3 + H2O = Ag2S¯ + H2SO4
Осадок Ag2S2O3 растворяется в избытке тиосульфата с образованием комплексных солей, поэтому осадок образуется при избытке ионов серебра
Выполнение реакции: к 2 каплям раствора нитрата прибавить 1 каплю раствора тиосульфата натрия; далее наблюдается изменение цвета осадка
Частные аналитические реакции ионов Hg22+
1) Реакция с хлоридами. Соляная кислота и растворимые в воде хлориды с катионом ртути (I) образуют белый осадок хлорида ртути (I) - Hg2Cl2 (каломель), при взаимодействии которого с раствором аммиака образуется белый осадок соединения [HgNH2]Cl и выделяется металлическая ртуть черного цвета.
Hg22+ + 2 Cl- ® ¯ Hg2Cl2
¯ Hg2Cl2 + 2 NH3 ® ¯ [HgNH2]Cl + ¯ Hg + NH4+
Выполнение реакции:поместить в пробирку 2-3 капли раствора соли ртути (I) и добавить к нему 3-4 капли 2 мл раствора HCl. К образовавшемуся осадку добавить 5-10 капель концентрированного раствора аммиака.
2) Иодид калия из растворов солей ртути осаждает иодид ртути(I) – осадок болотно-зеленого цвета:
Hg(N03)2 + 2КI = Нg2I2 + 2КNОз,
Осадок легко распадается на иодид ртути(II) и металлическую ртуть; при этом цвет осадка меняется:
Нg2I2 = НgI2¯ + Нg¯
Выполнение реакции: к 2 каплям раствора нитрата ртути(I) прибавить 2 капли раствора иодида калия; далее наблюдается выпадение и изменение цвета осадка
3) Хромат калия образует с солями ртути(I) при нагревании красно-бурый осадок:
Hg(N03)2 + K2CrO4= HgCrO4¯ + 2KN03
Осадок не растворяется в щелочах и разбавленной уксусной кислоте.
Выполнение реакции: 2 капли раствора, помещенные в пробирку, нагревают на водяной бане и добавляют 2 капли хромата калия
Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 2621 | Нарушение авторских прав
1 | 2 |
|