Характеристика другої аналітичної групи катіонів

До другої аналітичної групи катіонів відносяться іони Pb^2+, Hg⁺, Ag⁺. Солі цих катіонів майже всі погано розчиняються у воді. Добре розчиняються тільки нітрати катіонів цієї групи, а також ацетат срібла і свинцю. Катіони Pb^2+, Hg⁺, Ag⁺. безбарвні.

Гідроксиди срібла та ртуті (I) є нестійкими сполуками і в момент утворення розпадаються на відповідний оксид і воду. Гідроксид свинцю Рb(ОН)₂ є важко розчинним слабким електролітом і має амфотерні властивості, тобто при дисоціації утворюють одночасно і іони водню Н⁺, і гідроксид-іони ОН^-:

Pb²⁺ + 2OH^-↔ Pb(OH)₂ + 2H₂O ↔ 2H⁺ + [Рb (ОН)₄]^2-

При дисоціації гідроксиду свинцю (II) за типом кислоти утворюється комплексний іон [Рb(ОН)₄]^2-. Цим і пояснюється взаємодія амфотерних гідроксидів з кислотами і лугами. При додаванні до гідроксиду свинцю (II) кислоти зростає концентрація іонів водню. Згідно з правилом Ле-Шательє, дисоціація Pb(OH)₂ по типу кислоти пригнічується, а за типом основи посилюється. У результаті осад Pb(OH)₂ розчиняється і утворюється сіль, в якій свинець є катіоном:

Pb(OH)₂ + 2HNO₃ = Pb(NO₃)₂ + 2Н₂O.

При додаванні до гідроксиду свинцю (II) лугу зростає концентрація іонів ОН^-. Рівновага в системі знову порушується, але тепер переважає дисоціація Рb(ОН)₂ по типу кислоти. Тоді реакція взаємодії з лугом проходить з утворенням комплексної солі:

Н₂[Рb(ОН)₄] + 2NaOH = Na₂[Pb(ОН)₄] + 2Н₂O

або

Рb(ОН)₂ + 2NaOH = Na₂ [Рb(ОН)₄]

Солі катіонів другої групи піддаються гідролізу і їх розчини мають кислу реакцію. Іони Pb²⁺, Ag⁺ і Hg₂²⁺ здатні утворювати комплексні сполуки. Катіон Ag ⁺ утворює комплексні іони з аміаком, CN^-, SO₃^2- та ін. Завдяки цій здатності можна переводити в розчин солі срібла (AgCl, AgBr тощо) у вигляді розчинних комплексних солей, що широко застосовується в якісному аналізі.

Груповим реактивом для другої аналітичної групи є розбавлена хлоридна кислота або її розчинні у воді солі. При дії групового реактиву утворюються білі сирнисті осади PbCl₂, AgCl, Hg₂Cl₂, причому іони Рb²⁺ повністю не осаджуються. Всі розчинні сполуки свинцю і ртуті отруйні. Сполуки катіонів другої групи знаходять широке застосування в медицині і фармації. Іони срібла в дуже низькій концентрації стерилізують воду і пригнічують розвиток бактерій. Нітрат срібла використовують при лікуванні захворювань очей. Колларгол (колоїдне срібло) застосовують для промивання гнійних ран, сечового міхура і при гнійних кон'юнктивітах. Протаргол - препарат срібла - застосовують як в'яжучий засіб для змащування слизових оболонок верхніх дихальних шляхів. Основний ацетат свинцю (II) застосовується для примочок і компресів, оксид свинцю (II) РbО - для виготовлення свинцевого пластиру.

II група катіонів

Характерні реакції катіонів Ag⁺

1. Реактив НCl, KCl.

З аніонами Cl¯ катіони Ag⁺ утворюють відповідно білий аморфний осад хлориду срібла AgCl. До 2 капель розчину AgNO₃ додають 2 краплі розведеної НСl. До розчину з осадом додають 5 капель концентрованого розчину аміаку і збовтують до розчинення, потім ще додають 6 капель концентрованої азотної кислоти:

AgCl + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = 2NH₄NO₃ + AgCl

2. Реактив KJ.

З аніонами J¯ катіони Ag⁺ утворюють жовтий аморфний осад йодиду срібла AgJ.

Напишіть рівняння реакції.

3. Реактив хромат калію K₂CrO₄.

Хромат іони CrO₄^2- утворюють з катіонами Ag⁺ осад цегляного кольору Ag₂CrO_4, розчинний в HNO₃ та NH₄OH .

Тому реакцію можна проводити в нейтральному або слабо лужному середовищі. Беруть в пробірку 2-3 краплі розчину

AgNO₃ і добавляють 3-4 краплі дистильованої води і 1-2 краплі розчину K₂CrO₄.

Напишіть рівняння реакції.

Характерні реакції катіонів Hg₂²⁺

1. Реактив NH₄OH.

При дії на хлорид ртуті утворюється чорний осад , за рахунок виділення металічної ртуті:

Hg

Hg₂Cl₂ + NH₄OH →[Hg₂NH₂ Cl] [HgNH₂]Cl

2. Реактив КІ.

З розчином КІ катіони Hg₂²⁺ утворюють осад брудно-зеленого кольору:

Hg₂²⁺ + 2І ^‾ → Hg₂I₂ ↓

3. Реактив К₂CrO₄ .

Іони CrO₄ ^{2 ‾} , при нагріванні, утворюють з Hg₂²⁺ осад червоно-бурого кольору:

Hg₂²⁺ + CrO₄^2‾ = Hg₂CrO₄↓

Осад нерозчинний в лугах і розведеній CH₃COOH, а розчинний в концентрованій HNO_3.

Характерні реакції катіонів Pb²⁺

1. Реактив КІ.

З аніонами І‾ утворюють яскраво-жовтий осад PbI₂ .

Pb(NO₃)₂ + 2KI = PbI₂↓+ 2KNO₃

Pb²⁺+ 2I ^‾ = PbI₂↓

До 2 капель розчину Pb(NO₃)₂ додають 2 краплі розчину KI . До отриманого розчину додають 0,5 мл води і 3-4 краплі розведеної CH₃COOH, нагрівають 2 хвилини, а потім охолоджують під холодною водою, з’являються золоті краплинки . (Реакція "золотого дощу").

2. Реактив H₂SO₄.

Іони SO₄²⁺ осаджують катіони Pb²⁺ у вигляді білого кристалічного осаду. Напишіть рівняння реакції. Осад розчиняється при нагріванні в лугах:

PbSO₄ + 4KOH = K₂[Pb(OH)₄] + K₂SO₄

3. Реактив К₂CrO₄ .

З аніонами CrO₄²⁻ утворюють осад жовтого кольору PbCrO₄ , який не розчиняється в оцтовій кислоті , але розчиняється в лугах та азотній кислоті.

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Pb²⁺ + CrO₄²⁻ = PbCrO₄↓

Хід аналізу катіонів ІІ групи.

До досліджуваного розчину (2-3 мл) додають рівний об’єм спирту або ацетону для зниження розчинності PbCl₂ та 2 н розчин хлороводневої кислоти. Осад хлоридів, який утворився, відфільтровують. У фільтраті роблять пробу на повноту осадження катіонів ІІ групи, додаючи до нього ще 1-2 краплі хлороводневої кислоти. Відсутність помутніння в пробі означає, що катіони ІІ групи осаджені повністю.

Осад хлоридів, не знімаючи з фільтра, промивають невеликими порціями (1-2 мл) гарячої води. Хлорид свинцю при цьому розчиняється і переходить в промивні води, де його відкривають реакцією з КІ. Якщо катіони Pb²⁺ відкриті, то осад промивають водою до повного усунення із нього PbCl_2.

Після цього осад, який залишився на фільтрі, обробляють невеликою кількістю (1-2 мл) розчину NH₄OH. Почорніння осаду при цьому є ознакою наявності в ньому катіонів ртуті Hg₂²⁺. В одержаному аміачному розчині відкривають катіони Ag⁺. Для цього розчин підкислюють розведеною азотною кислотою для розрушення аміачного комплексу [Ag(NH₃)₂]Cl , якщо він є в розчині. Помутніння розчину при підкисленні означає випадання осаду AgCl, тобто наявність в розчині катіонів Ag⁺.

Контрольні запитання

1. Які катіони відносяться до II аналітичної групи ? Назвати групові реактиви.

2. Чому до суміші катіонів II групи спочатку приливають розчин HCl, а потім NH₃?

3. За допомогою яких реакцій можна відкривати Ag⁺ ?

4. На чому базується відділення Pb²⁺ від Ag⁺, Hg₂²⁺?

5. Як відкрити Pb²⁺ ?

6. Чому при дії NH₄OH на суміш AgCl і Hg₂Cl₂ відбувається почорніння осаду? Що переходить при цьому в розчин ?

7. За допомогою яких реакцій можна відкрити іон Hg₂²⁺?

8. Яку роль відіграє HNO₃ при відкритті Ag⁺ ?

9. Який із катіонів II групи проявляє амфотерні властивості ?

10.Хід аналізу: а) Pb²⁺ і Ag⁺ ;

б) Pb²⁺ і Hg₂²⁺;

в) Ag⁺ і Hg₂²⁺