АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

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 5s²5p⁶5d^I0 (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, Pb^{2 +} 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 РbI₄^2–. 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⁺ + CrO₄^2- ® ¯ PbCrO₄

¯ 2 PbCrO₄ + 2 H⁺ ® 2 Pb²⁺ + Cr₂O₇^2- + H₂O

¯ PbCrO₄ + 3 OH^- ® [Pb(OH)₃]^- + CrO₄^{2 -}

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: 2614 | Нарушение авторских прав