Аналіз катіонів шостої (амоніакатної) аналітичної групи

До шостої аналітичної групи відносять катіони Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺.

Електронна будова катіонів цієї аналітичної групи наступна: Cu²⁺ − [Ar]3d⁹; Co²⁺ − [Ar]3d⁷; Ni²⁺ − [Ar]3d⁸; Cd²⁺ − [Kr]4d¹⁰; Hg²⁺ − [Xe]4f¹⁴5d¹⁰.

Всі ці хімічні елементи схильні до комплексоутворення, особливо стійкими є ціанідні, роданідні та амоніакатні комплекси.

Так, наприклад,

Кнест[Co(CN)6]3– =1·10–64;	Кнест[Cd(CN)4]2– =1,76·10–18;
Кнест[Ni(CN)4]2– =1·10–31;	Кнест[Cu(NH3)4]2+ =9,33·10–13;
Кнест[Ni(NH3)6]2+ =1,23·10–8;	Кнест[Hg(CN)4]2– =3,09·10–42;
Кнест[Hg(SCN)4]2– =1,7·10–20

Груповим реагентом на катіони шостої аналітичної групи є концентрований розчин (w=25%) амоніаку у надлишку. Гідратовані катіони Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺ мають забарвлення відповідно блакитне, зеленувате та рожеве. Катіони Cd²⁺, Hg²⁺ – безбарвні.

При дії розчинів лугів NaOH, KOH на розчини, що містять катіони Cu²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺, утворюються аморфні осади гідроксидів:

Cu²⁺ + 2ОН⁻ → Сu(OH)₂↓ – блакитне забарвлення;

Ni²⁺ + 2ОН⁻ → Ni(OH)₂↓ – сіро-зелене забарвлення;

Cd²⁺ + 2ОН⁻→ Сd(OH)₂↓ – безбарвний.

У лужному середовищі Hg²⁺-іони утворюють осад HgO, а катіони Co²⁺ при дії лугів реагують з утворенням основної солі:

Hg²⁺ + 2ОН⁻ → HgO↓ + Н₂О;

Co²⁺ + ОН⁻ + Сl⁻ (або інший аніон) → Co(OH)Cl↓.

Всі ці осади розчинні у кислотах (HCl, HNO₃, H₂SO₄), а також у надлишку амоніаку, окрім HgО, який розчиняється в розчині амоніаку (w=25%) лише за наявності солей амонію.

Розчин амоніаку, взятий у надлишку, реагує з катіонами шостої аналітичної групи з утворенням різних сполук:

2Cu²⁺ + SO₄^2– + 2NH₃·H₂O→ Сu₂(OH)₂SO₄↓ + 2NH₄⁺;

Cd²⁺ + 2NH₃·H₂O → Сd(OH)₂↓ + 2NH₄⁺;

HgCl₂ + 2NH₃·H₂O → [NH₂Hg]Cl↓ + NH₄⁺ + Cl⁻ + 2Н₂О;

NiCl₂ + NH₃·H₂O → Ni(OH)Cl↓ + NH₄⁺ + Cl⁻;

CoCl₂ + NH₃·H₂O → Co(OH)Cl↓ + NH₄⁺ + Cl⁻.

При взаємодії катіонів шостої аналітичної групи з надлишком концентрованого розчину амоніаку утворюються добре розчинні у воді комплексні амоніакати:

Cu²⁺ + 4NH₃·H₂O → [Сu(NH₃)₄]²⁺ + 4Н₂О – забарвлення інтенсивне
синьо-фіолетове;

Ni²⁺ + 6NH₃·H₂O → [Ni(NH₃)₆]²⁺ + 6Н₂О – забарвлення синє;

Co²⁺ + 6NH₃·H₂O → [Co(NH₃)₆]²⁺ + 6Н₂О – забарвлення блакитне;

Cd²⁺ + 4NH₃·H₂O → [Сd(NH₃)₄]²⁺ + 4Н₂О – розчин безбарвний;

Hg²⁺ + 4NH₃·H₂O → [Hg(NH₃)₄]²⁺ + 4Н₂О – розчин безбарвний;

Ni²⁺ + 6NH₃·H₂O → [Ni(NH₃)₆]²⁺ + 6Н₂О – забарвлення темно-синє.

Утворення амоніакатів Меркурію та Кобальту відбувається при нагріванні і додаванні до суміші NH₄Cl.

Амоніакат [Co(NH₃)₆]²⁺ під дією кисню повітря, а особливо під дією більш сильних окисників, перетворюється на амоніакат [Co(NH₃)₆]³⁺, який має червоно-вишневе забарвлення.

Сульфід-іони з нейтральних розчинів катіонів шостої аналітичної групи осаджують їх у вигляді відповідних сульфідів:

Cu²⁺ + S^2– → СuS↓;

Ni²⁺ + S²⁻ → NiS↓; забарвлення

Co²⁺ + S²⁻ → CoS↓; чорне

Hg²⁺ + S²⁻ → HgS↓;

Cd²⁺ + S²⁻ → СdS↓ – забарвлення жовте..

ДР(СuS)=6,3·10^–46; ДР(HgS)=1,6·10^–52; ДР(NiS)=3,2·10^–19;

ДР(СdS)=1,6·10^–28; ДР(β-СоS)=1,9·10^–27.

У кислих розчинах осади CoS та NiS не утворюються. CdS випадає в осад тільки в слабкокислому середовищі, а CuS − тільки у присутності хлоридної та сульфатної кислот, але розчиняється при нагріванні в розведеній нітратній кислоті. HgS не розчиняється в розведених кислотах, але розчиняється при нагріванні в концентровані нітратній кислоті або суміші концентрованих нітратної та сульфатної кислот.

Для отримання сульфідів катіонів шостої аналітичної групи можна взяти розчини Na₂S або H₂S. Слід пам’ятати, що H₂S надзвичайно отруйний, тому всі досліди з ним або Na₂S необхідно проводити у витяжній шафі.

4.7.1. Реакції виявлення катіонів Cu²⁺

Дослід 1. При взаємодії катіонів Cu²⁺ з концентрованим водним розчином амоніаку спочатку утворюється блакитний осад купрум гідроксиду, який у надлишку амоніаку розчиняється і утворюється розчин комплексного купрум амоніакату інтенсивного синьо-фіолетового забарвлення:

Сu²⁺ + 2NH₃·H₂O → Cu(OH)₂↓ + 2NH₄⁺;

Cu(OH)₂ + 4NH₃·H₂O → [Сu(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O.

Дослід 2. Відновлення катіонів Сu²⁺ до Сu⁺ тіосульфатом. Ця реакція застосовується в систематичному аналізі для відділення Сu²⁺ від інших катіонів, зокрема Cd²⁺, Hg²⁺.

До підкисненого розчину, що містить йони Сu²⁺, додають розчин Na₂S₂O₃ і нагрівають. Утворюється темно-бурий осад Cu₂S.

В залежності від кількості взятого натрій тіосульфату реакція катіонів Сu²⁺ з цим реагентом відбувається з утворенням різних продуктів.

При надлишку Na₂S₂O₃:

2CuSO4 + 2Na2S2O3 → Na2SO4 + Na2S4O6 + Cu2SO4; Cu2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + Cu2S2O3; Cu2S2O3 + Na2S2O3 → Na2[Cu2(S2O3)2]; Na2[Cu2(S2O3)2] + H2SO4 → Na2SO4 + H2[Cu2(S2O3)2]; H2[Cu2(S2O3)2] → H2SO4 + SO2↑ + S↓ + Cu2S↓.

Підсумкове рівняння реакцій:

2CuSO₄ + 4Na₂S₂O₃ → 3Na₂SO₄ + Na₂S₄O₆ + SO₂↑ + S↓ + Cu₂S↓.

При еквівалентних співвідношеннях або недостачі реагенту:

CuSO₄ + Na₂S₂O₃ → CuS₂O₃ + Na₂SO₄;

CuS₂O₃ + H₂O →CuS ↓+ H₂SO₄.

Застосування тіосульфату для розділення катіонів Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺ засновано на тому, що катіони Cd²⁺ тіосульфатом не осаджуються. Купрум(ІІ) сульфід розчиняється у розведеній нітратній кислоті, а меркурій(ІІ) сульфід не розчиняється. При додаванні до розчину, що містить йони Cu²⁺, натрій тіосульфату (кристалічного) у надлишку суміш спочатку знебарвлюється внаслідок утворення комплексної солі, яка при нагріванні розкладається з утворенням Cu₂S та S.

При проведенні реакції відновлення Cu²⁺ до Cu⁺ у розчині не повинно бути окисників, зокрема нітратної кислоти, яка окиснює тіосульфат:

Na₂S₂O₃ + 2HNO₃ → Na₂SO₄ + 2NO₂↑ + S + H₂O.

Дослід 3. Активні метали – алюміній, цинк, залізо – відновлюють катіони Cu²⁺ до вільної міді.

Для проведення цієї реакції на очищену пластинку цих металів наносять краплю розчину солі Купруму, підкисненого сульфатною кислотою до рН=1−2. Через деякий час на місці нанесення краплі з’являється червонувата пляма вільної міді:

Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺.

Якщо підкиснювати розчин солі Купруму розчином нітратної кислоти, то відновлення Cu²⁺ до Cu не відбувається . Окисник нітратна кислота перешкоджає відновленню катіонів Cu²⁺:

Zn + 4HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.

Дослід 4. Дуже чутливою реакцією на катіони Cu²⁺ є їх взаємодія з K₄[Fe(CN)₆]:

2Cu²⁺ + [Fe(CN)₆]^4– → Сu₂[Fe(CN)₆]↓.

Утворений осад має червоно-буре забарвлення. Реакцію слід проводити в оцтовокислому середовищі, оскільки осад Сu₂[Fe(CN)₆] руйнується під дією сильних кислот та амоніаку. За наявності у досліджуваному розчині катіонів Fe³⁺ дану реакцію проводити неможливо внаслідок утворення при цьому берлінської лазурі Fe₄[Fe(CN)₆]₃ інтенсивно синього забарвлення.

Щоб уникнути заважаючого впливу йонів Fe³⁺, їх необхідно або видалити з розчину, або перевести у малодисоційовану сполуку, яка б мала таку низьку константу дисоціації, щоб при дисоціації цієї сполуки кількість йонів Fe³⁺ була б недостатньою для утворення берлінської лазурі. Такою сполукою може бути, наприклад, [FeF₆]^3–.

Проводячи реакцію на йони Cu²⁺ із [Fe(CN)₆]^3– у присутності йонів Fe³⁺, до декількох краплин кислого досліджуваного розчину додають 3-4 краплі розчину NaF, 2-3 краплі розчину CH₃COONa, а потім 1-2 краплі розчину К₄[Fe(CN)₆]. Утворення червоно-бурого осаду свідчить про наявність у досліджуваному розчині катіонів Cu²⁺. Якщо у розчині цих йонів мало, то спостерігається забарвлення розчину у рожевий колір.

Інші катіони шостої аналітичної групи із К₄[Fe(CN)₆] теж дають осади, але інших забарвлень, ніж Сu₂[Fe(CN)₆]: Сd₂[Fe(CN)₆] та Hg₂[Fe(CN)₆] – білого кольору; Со₂[Fe(CN)₆] – сіро-зеленого забарвлення; Ni₂[Fe(CN)₆] – блідо-зеленого забарвлення.

Реакція катіонів Cu²⁺ із К₄[Fe(CN)₆] більш чутлива ніж реакція утворення комплексного купрум амоніакату.

Дослід 5. При взаємодії катіонів Cu²⁺ з йодид-іонами утворюється осад CuI та виділяється вільний йод:

Cu²⁺ + 2I⁻ → CuI₂;

2СuI₂ → 2CuI↓ + I₂.

Утворений вільний йод можна екстрагувати в органічну фазу (наприклад, бензен), внаслідок чого органічний шар набуде характерного забарвлення йоду.

Дослід 6. Рубеановоднева кислота при взаємодії в амоніачному або слабкокислому середовищі з катіонами Cu²⁺ утворює чорний осад внутрішньокомплексної солі:

.

Дослід 7. Амоній тетрародано(ІІ) меркурат з катіонами Cu²⁺ утворює оливково-зелений кристалічний осад Cu[Hg(SCN)₄]·Zn[Hg(SCN)₄].

З катіонів шостої аналітичної групи цій реакції заважають катіони Cо²⁺, які з (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] утворюють синьо-блакитний осад Со[Hg(SCN)₄] або у присутності йонів Zn²⁺ – нерозчинну подвійну сіль Cо[Hg(SCN)₄]·Zn[Hg(SCN)₄] теж синьо-блакитного кольору. Катіони Cd²⁺ з цим реактивом теж утворюють білий осад Сd[Hg(SCN)₄]. Даній реакції заважають катіони Fe³⁺, оскільки вони забарвлюють розчин у червоний колір, який буде маскувати забарвлення осаду Cu[Hg(SCN)₄].

4.7.2. Реакції виявлення катіонів Cо²⁺

Гідратовані йони Cо²⁺ мають рожево-фіолетове забарвлення.

Дослід 1. Катіони Cо²⁺ з роданід-аніонами утворюють роданідний комплекс [Со(SCN)₄]^2–:

Cо²⁺ + 4SCN^– → [Со(SCN)₄]^2–.

Тетрародано(ІІ) кобальтат-іон має блакитне забарвлення. Він не стійкий, легко розпадається у водних розчинах. Але якщо екстрагувати амоній тетрародано(ІІ) кобальтат (NH₄)₂[Со(SCN)₄] у аміловий спирт або суміш амілового спирту з діетиловим етером, то органічна фаза забарвлюється у синій колір. Комплекс краще розчиняється в такому органічному розчиннику, ніж у воді. При виконанні цієї реакції слід додавати надлишок роданід-іонів для пригнічення дисоціації комплексного аніона:

[Со(SCN)₄]^2– Co²⁺ + 4SCN^–.

У пробірку вносять декілька крапель розчину, що містить катіони Co²⁺, додають 8-10 крапель насиченого розчину амоній або калій роданіду, 5-6 крапель суміші діетилового етеру з аміловим спиртом та збовтують. Після розшарування верхній органічний шар забарвлюється у синій колір, що свідчить про наявність у розчині катіонів Co²⁺.

Виявленню катіонів Co²⁺ за реакцією з роданід-іоном заважають катіони Cu²⁺, Fe³⁺, Bi³⁺, які теж утворюють з роданід-іонами забарвлені комплекси.

Для задовільного виявлення катіонів Co²⁺ у присутності катіонів, що заважають, доцільно аналіз виконати наступним способом. На смужку фільтрувального паперу наносять краплю досліджуваного розчину, краплю концентрованого розчину NH₄SCN або KSCN, потім тримають папір над шийкою склянки із концентрованим розчином амоніаку. При цьому йони, що заважають, зв’язуються у нерозчинні гідроксиди. Смужку паперу підсушують над полум’ям пальника. Якщо є катіони Co²⁺, то периферійна частина плями забарвлюється у інтенсивно синій колір.

Дослід 2. При дії на катіони Cо²⁺ амоній тетрародано(ІІ) меркуратом (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] утворюється синій осад комплексної солі Cо[Hg(SCN)₄]. Йони Zn²⁺ сприяють утворенню осаду:

2(NH₄)₂[Hg(SCN)₄] + Zn²⁺ + Cо²⁺ → Cо[Hg(SCN)₄]·Zn[Hg(SCN)₄]↓ + 4NH₄⁺.

Виявленню катіонів Со²⁺ за цією реакцією заважають катіони Cu²⁺, Fe³⁺, Ni²⁺ та інші, оскільки вони з реагентом теж утворюють забарвлені сполуки.

Для проведення цієї реакції у пробірку вносять 2-3 краплі розчину (NH₄)₂[Hg(SCN)₄], додають 2 краплі розчину сульфатної кислоти (с( H₂SO₄)=2,0моль/дм³), 2 краплі розчину ZnSO₄ та 2 краплі досліджуваного на наявність катіонів Со²⁺ розчину. Перемішують скляною паличкою. Випадає осад синього або блакитного кольору.

Дослід 3. Катіони Cо²⁺ можна виявити за реакцією із KNO₂.

Для цього досліджуваний розчин підкиснюють оцтовою кислотою, додають невелику кількість розчину KNO₂ (w=20%), нагрівають. Через деякий час за наявності у розчині катіонів Cо²⁺ вони зразу ж окиснюються у процесі коплексоутворення до Со³⁺ і випадає жовтий кристалічний осад K₃[Co(NO₂)₆]:

Cо²⁺ + 7KNO₂ + 2СН₃СООН → K₃[Co(NO₂)₆]↓ + NO↑ + H₂O + 2CH₃COO^– + 4K⁺

або у випадку наявності у досліджуваному розчині йонів Cо³⁺:

Cо³⁺ + 6KNO₂ → K₃[Co(NO₂)₆]↓ + 3K⁺.

З катіонами Cо³⁺ ця реакція відбувається порівняно легко; з катіонами Cо²⁺ вона проходить повільніше. Тому перед виявленням у розчині катіонів Cо²⁺ за цією реакцією доцільно спочатку їх окиснити до Cо³⁺ додаванням невеликої кількості розчину H₂O₂ та нагріванням до кипіння.

При малих концентраціях йонів Cо²⁺ осад K₃[Co(NO₂)₆] з’являється через 20-30 хвилин.

Виявленню катіонів Cо²⁺ або Cо³⁺ за цією реакцією заважають катіони Ni²⁺ у присутності катіонів Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺, оскільки при цьому також утворюється жовтий осад подвійної солі Ме₂[Ni(NO₂)₆], де Ме – Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺.

Дослід 4. Co²⁺-іони можна виявити за реакцією з нітрозо-R-сіллю (динатрієва сіль 3-окси-4-нітрозонафталін-2,7-дисульфокислоти).

У перебігу рееакції йони Со²⁺ окиснюються киснем повітря у йони Со³⁺ . Со³⁺-іони з нітрозо-R-сіллю в оцтовокислому середовищі при рН ≈5,5 взаємодіють з утворенням комплексної сполуки, яка має червоне забарвлення:

4.7.3. Реакції виявлення катіонів Ni²⁺

Гідратовані катіони Ni²⁺ мають зеленувате забарвлення.

Дослід 1. Найбільш характерною реакцією на катіони Ni²⁺ є їх взаємодія з диметилгліоксимом (реактивом Чугаєва) у амоніачному середовищі. При цьому утворюється хелатний комплекс, який має світло-червоне забарвлення:

Ni²⁺ + 6NH₃·Н₂O → [Ni(NH₃)₆]²⁺ + 6H₂O;

Для проведення цієї реакції у пробірку вносять декілька крапель розчину солі Ніколу, додають 1-2 краплі розчину Н₂О₂ для окиснення Fe²⁺ у Fe³⁺ та 5-6 крапель концентрованого розчину амоніаку. Якщо при цьому утвориться осад, то його відділяють від розчину центрифугуванням. Одну краплю центрифугату наносять на порцелянову пластинку або в чашку і додають краплю спиртового розчину диметилгліоксиму. Утворюється осад світло-червоного забарвлення.

Цю реакцію треба проводити в амоніачному розчині при рН близько 9.

Проведенню цієї реакції заважають катіони Fe²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, які з реактивом Чугаєва теж утворюють забарвлені комплекси і вони мають бути видалені перед виявленням катіонів Ni²⁺ за цією реакцією. Катіони Cu²⁺ та Co²⁺, крім того, в амоніачному середовищі утворюють забарвлені у синій колір відповідні амоніакатні комплекси, які будуть маскувати забарвлення нікол гліоксамату.

Для виявлення катіонів Ni²⁺ замість диметилгліоксиму можна застосувати також дифенілгліоксим, диацетилмонооксим, ортоциклогексилдіондиоксим і деякі інші органічні реагенти.

Для видалення з розчину йонів Cu²⁺ , що заважають, до розчину додають розчин лугу. При цьому утворюється осад Cu(OH)₂, який при подальшому нагріванні перетворюється на купрум(ІІ) оксид чорного кольору, що у розчині амоніаку практично нерозчинний. Осад відфільтровують, промивають і на фільтрі два-три рази обробляють розчином амоніаку. При цьому основна частина Ni(OH)₂ та Cd(OH)₂ переходить у розчин у формі відповідних амоніакатів [Ni(NH₃)₄]²⁺ та [Cd(NH₃)₄]²⁺, а СuO залишається на фільтрі.

Крім того, катіони Cu²⁺ та Hg²⁺ можна видалити з розчину у вигляді нерозчинних СuS та HgS.

З диметилгліоксимом катіони Fe²⁺ теж утворюють комплекс, забарвлений у червоний колір, але їх можна легко окиснити до Fe³⁺ за допомогою Н₂О₂. Катіони Fe³⁺ з даним реагентом комплекс не утворюють.

Дослід 2. Катіони Ni²⁺ з К₄[Fe(CN)₆] утворюють зеленуватий осад Ni₂[Fe(CN)₆]:

2Ni²⁺ + [Fe(CN)₆]^4– → Ni₂[Fe(CN)₆]↓.

Дослід 3. З Na₂HPO₄ катіони Ni²⁺ реагують з утворенням зеленого осаду нікол фосфату:

3Ni²⁺ + 2HPO₄^2– → Ni₃(PO₄)₂↓ + 2Н⁺.

Дослід 4. NH₄SCN з катіонами Ni²⁺ утворюють світло-зелений осад нікол роданіду, який розчиняється у надлишку реагенту:

Ni²⁺ + 2SCN^– → Ni(SCN)₂↓.

Ni(SCN)₂ + 2NH₄SCN → [Ni(SCN)₄]^2– + 2NH₄⁺.

4.7.4. Реакції виявлення катіонів Hg²⁺

При роботі зі сполуками Меркурію необхідно строго дотримуватись правил техніки безпеки зважаючи на їх високу токсичність.

Дослід 1. У кислому середовищі при взаємодії катіонів Hg²⁺ з сульфідною кислотою утворюється чорний осад меркурій(ІІ) сульфіду, який нерозчинний у розведеній нітратній кислоті:

Hg²⁺ + H₂S → HgS↓ + 2H⁺.

Меркурій(ІІ) сульфід розчиняється у розчині натрій сульфіду:

HgS + Na₂S → Na₂HgS₂↓,

або у суміші хлоридної та нітратної кислот:

3HgS + 6HCl + 2HNO₃ → 3HgCl₂ + 2NO↑ + 3S↓ + 4H₂O.

При цьому утворюється одна з небагатьох солей – HgCl₂ – яка дуже погано дисоціює і є слабким електролітом.

Також утворюється осад HgS при взаємодії йонів Hg²⁺ з тіосульфатом:

Hg²⁺ + S₂О₃^2– → HgS↓ + SO₃^2–.

Дослід 2. При взаємодії катіонів Hg²⁺ з йодид-іонами утворюється червоний осад меркурій(ІІ) йодиду:

Hg²⁺ + 2І^– → HgІ₂↓,

який розчиняється у надлишку реагенту з утворенням безбарвної дуже стійкої комплексної солі:

HgІ₂ + 2КІ → К₂[HgІ₄]; К_нест[HgІ₄]^2– = 5·10^–31.

За цією реакцією можна виявити катіони Hg²⁺ у присутності катіонів всіх аналітичних груп, окрім катіонів Ag⁺ та Pb²⁺, які також утворюють забарвлені осади йодидів. Для видалення катіонів, що заважають, до досліджуваного розчину додають суміш розчинів калій хлориду та калій сульфату. При цьому в осад випадають AgCl та PbSO₄.

Реакцію виявлення йонів Hg²⁺ з йодид-іонами слід проводити при рН<6.

Зважаючи на те, що К_нест[HgІ₄]^2– = 5·10^–31, а ДР(HgІ₂)=6,8·10^–13, з розчинів солей Hg²⁺ при дії на них розчином KI отримати осад HgІ₂ практично неможливо, оскільки в момент свого утворення меркурій(ІІ) йодид миттєво переходить у більш стійкий комплексний йон [HgІ₄]^2–.

Проте, виявити катіони Hg²⁺ за цією реакцією можна непрямим методом. На смужку фільтрувального паперу наносять послідовно краплю досліджуваного розчину, на неї – краплю розчину КІ. При цьому відбуваються реакції:

Hg²⁺ + І₂ → HgІ₂;

HgІ₂ + 2КІ → К₂[HgІ₄].

Потім на це місце наносять краплю концентрованого розчину КОН. Суміш К₂[HgІ₄] та КОН є реактивом Неслера. Після того, як отримана пляма цілком розійдеться на папері, папір з плямою поміщають над шийкою склянки з розчином амоніаку. При цьому пляма набуває чорного забарвлення внаслідок виділення металічної ртуті.

Дослід 3. Йони Hg²⁺ можна виявити відновивши їх до металічної ртуті за участі Sn²⁺-іонів:

2HgCl₂ + SnCl₂ → Hg₂Cl₂↓ + SnCl₄;

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ → 2Hg↓ + SnCl₄.

Розчин SnCl₂ має бути свіжоприготовленим у розчині хлоридної кислоти з гранулами олова на дні посудини. Реакцію проводять при рН<5.

Сильні окисники заважають проведенню реакції окиснюючи Sn²⁺ до Sn^IV.

Дослід 4. Відновити катіони Hg²⁺ до металічної ртуті можна металічною міддю.

На очищену мідну пластинку наносять краплю досліджуваного на катіони Hg²⁺ розчину. Через декілька хвилин на поверхні пластинки з’являється сіра або чорна пляма металічної ртуті:

Hg²⁺ + Сu → Hg↓ + Cu²⁺.

Виявленню катіонів Hg²⁺ у такий спосіб заважають катіони Ag⁺, Bi³⁺, [Hg₂]²⁺, Sb³⁺, які також відновлюються до металічного стану у вигляді темних плям.

За наявності в досліджуваному розчині Sb³⁺ та Bi³⁺ реакція може відбуватися у присутності аніліну.

Дослід 5. Мікрокристалоскопічна реакція виявлення катіонів Hg²⁺.

На предметне скло мікроскопа наносять краплю розчину, що містить катіони Hg²⁺, обережно випарюють досуха. До сухого залишку додають краплинами концентровані розчини Co(NO₃)₂ та NH₄SCN. Утворюються сині кристали Со[Hg(SCN)₄] у вигляді або призм, або трикутників, або розеток з голок. Ці кристали розглядають під мікроскопом.

Рис. …Кристали Co[Hg(SCN)₄]

Дослід 6. Люмінесцентна реакція виявлення катіонів Hg²⁺ з СаО.

На платинову петельку набирають кашку з кальцій оксиду, розмішаного з водою, і сильно прожарюють у полум’ї газового пальника. Утворюється перлина СаО. Після того, як перлина охолоне, розглядають її в ультрафіолетовому світлі, яке відфільтроване за допомогою ультрафіолетових світлофільтрів УФС-1 або УФС-3. Переконавшись, що світіння на перлині СаО відсутнє, наносять на неї піпеткою з тонким отвором краплю досліджуваного на катіони Hg²⁺ розчину і прожарюють у полум’ї газового пальника. Після охолодження перлини її розглядають в ультрафіолетовому світлі. В залежності від вмісту катіонів Hg²⁺ спостерігають світіння від білого до блакитного кольору.

Дослід 7. Виявлення катіонів Hg²⁺ за реакціями з дифенілкарбазидом або дифенілкарбазоном.

На порцелянову пластинку наносять краплю досліджуваного розчину і на неї – краплю розчину нітратної кислоти та краплю розчину дифенілкарбазиду або дифенілкарбазону. За наявності у досліджуваному розчині катіонів Hg²⁺ утворюється синьо-фіолетове забарвлення комплексного меркурій дифенілкарбазонату:

4.7.5. Реакції виявлення катіонів Cd²⁺

Дослід 1. Гідроген сульфід H₂S в оцтовокислому середовищі з катіонами Cd²⁺ утворює жовтий осад кадмій сульфіду CdS:

Cd²⁺ + H₂S → СdS↓ + 2H⁺.

Виявленню катіонів Cd²⁺ за цією реакцією заважають інші катіони шостої аналітичної групи, які також утворюють забарвлені нерозчинні сульфіди.

Для видалення йонів, що заважають, поступають наступним чином.

У пробірку вносять 3-4 краплі розчину, що містить катіони Cd²⁺, додають 6 крапель розчину сульфатної кислоти, 2-3 кристалика Na₂S₂O₃ та нагрівають. При цьому в осад випадають HgS та Cu₂S. У розчині залишаються катіони Co²⁺, Ni²⁺, Cd²⁺. Осад відділяють від розчину центрифугуванням. У іншу пробірку вносять 5-6 крапель розчину H₂S та додають 2-3 краплі центрифугату. Випадає жовтий осад CdS, який розчиняється в розчині хлоридної кислоти і не розчиняється в оцтовій.

Окисники заважають проведенню даної реакції, оскільки окиснюють сульфід-іони.

Дослід 2. Тіосечовина утворює з солями Кадмію легкорозчинні комплексні солі:

.

Комплексні солі Кадмію не стійкі, легко розкладаються при дії H₂S, оскільки К_нест[Cd(CSN₂H₄)₃]²⁺=1,2·10^–3, а ДР(CdS)=3.6·10^–29. Процес відбувається в бік утворення більш стійкої сполуки:

[Cd(CSN₂H₄)₃]²⁺ + H₂S → CdS↓ + 3CSN₂H₄ + 2Н⁺.

Комплекси з тіосечовиною інших катіонів більш стійкі.

Для проведення цієї реакції у пробірку вносять 3-4 краплі досліджуваного на Cd²⁺-іони розчину, додають 3-4 кристалика тіосечовини, перемішують, дають постояти 2-3хв., потім додають 5-6 крапель свіжоприготовленого розчину H₂S. Випадає жовто-оранжевий осад. Ця реакція дозволяє виявляти йони Cd²⁺ у присутності катіонів Cu²⁺, які з тіосечовиною дають стійкий комплекс.

Дослід 3. Виявлення катіонів Cd²⁺ за реакцією з розчином амоніаку та КІ:

Cd²⁺ + 4NH₃·H₂O + 2I^– → [Cd(NH₃)₄]І₂↓ + 4H₂O.

Катіони Cd²⁺ з надлишком КІ та NH₃·H₂O утворюють білий осад комплексного кадмій амоніакату.

До розчину, що містить катіони Cd²⁺, додають розчин амоніаку до повного розчинення утвореного спочатку осаду Cd(OH)₂, а потім – невелику кількість свіжоприготовленого розчину КІ (w=40%). Через деякий час з розчину виділяється білий осад [Cd(NH₃)₄]І₂.

Виявленню катіонів Cd²⁺ таким способом не заважають інші катіони шостої аналітичної групи, а також катіони інших аналітичних груп, оскільки після додавання розчину амоніаку більшість з них випадає в осад у вигляді гідроксидів або оксидів, який перед додаванням розчину КІ відділяють від розчину, що містить [Cd(NH₃)₄](ОН)₂. Ця реакція на катіони Cd²⁺ специфічна, але дуже малочутлива.