Опыт 2. Обнаружение катионов свинца

Катион свинца в водных растворах бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Разбавленная соляная кислота (а также растворы хлоридов) осаждает катион свинца в виде белого осадка PbCl₂. Этот осадок растворим в избытке кислоты и хлоридов щелочных металлов. Он также хорошо растворим в горячей воде. Этим обстоятельством пользуются для отделения хлорида свинца от хлоридов серебра и ртути.

Довольно значительна растворимость хлорида свинца и в холодной воде, поэтому свинец отделяется соляной кислотой неполно, оставшийся в растворе свинец осаждается вместе с катионами IV группы в виде черного сульфида.

Б) Реакция с сильными основаниями и гидроксидом аммония

Гидроксиды калия, натрия и аммония образуют с ионом свинца белый осадок гидроксида свинца

Рb²⁺ + 2ОН^– = Рb(ОН)₂

Обладая амфотерностью, гидроксид свинца растворяется как в кислотах, так и в избытке сильных оснований

Pb(OH)₂ + 2Н⁺ = Рb²⁺ + 2Н₂О

Рb(ОН)₂+ 2ОН^– = РbО₂^2– + 2Н₂О

В избытке NН₄ОН гидроксид свинца нерастворим.

К 5 - 6 каплям раствора соли свинца прибавьте 2 - 3 капли раствора гидроксида натрия (или калия). Белый осадок Рb(ОН)₂ разделите на две части.

Испытайте растворимость его в избытке сильного основания и в азотной или уксусной кислоте.

В) Реакция с иодидом калия

Иодид калия выделяет из растворов солей свинца желтый осадок иодида свинца PbI₂.

К 4 - 5 каплям раствора соли свинца прибавьте столько же капель раствора иодида калия. Если к образовавшемуся осадку добавить несколько капель воды и нагреть, то осадок растворяется. При охлаждении раствора образуются блестящие золотистые кристаллы. Эта характерная для катиона свинца реакция является в то же время одной из наиболее красивых аналитических реакций.

При проведении анализа следует иметь в виду, что с избытком иодида калия осадок дает растворимое комплексное соединение

PbI₂ + 2KI = K₂[PbI₄]

Г) Реакция с хроматом калия

Хромат калия K₂CrO₄ образует с ионом свинца Pb²⁺ осадок хромата свинца желтого цвета. Такой же осадок образуется и при действии на раствор бихромата калия K₂Сr₂О₇

2Pb²⁺ + Сr₂О₇^2– + Н₂О = 2PbCrO₄ + 2Н⁺

Он практически нерастворим в гидроксиде аммония и уксусной кислоте,

трудно растворяется в разбавленной азотной кислоте, но легко - в растворах сильных оснований

РbCrO₄ + 4NaОН = Na₂CrO₄ + Na₂PbO₂ + 2Н₂О

К 4 - 5 каплям раствора соли свинца прибавьте 3 - 4 капли раствора хромата (или бихромата) калия (натрия).

Д) Реакция с серной кислотой и растворимыми сульфатами

Сульфат-анион в присутствии в растворе катиона свинца образует белый осадок сульфата свинца. Полное осаждение свинца из раствора возможно лишь при отсутствии в растворе сильных кислот, которые переводят осадок сульфата в растворимый гидросульфат свинца.

Сульфат свинца растворяется также в концентрированном (30%-ном по массе) растворе ацетата аммония

2NH₄CH₃COO + 2PbSO₄ = (NH₄)₂SO₄ + [Pb(СН₃СОО)₂PbSO₄]

и сильных оснований

PbSO₄ + 4КОН = К₂PbO₂ + K₂SO₄ + 2Н₂О

Е) Реакция с бензидином

Смочив фильтровальную бумагу 3%-ным аммиачным раствором H₂O₂, наносят на увлажненное место каплю исследуемого раствора. Бумагу выдерживают над кипящей водой. При этом гидроксид аммония переводит катион свинца в осадок гидроксида свинца, который, в свою очередь, окисляется пероксидом водорода до диоксида свинца. Параллельно происходит разрушение избытка Н₂О₂. Если затем влажное пятно обработать каплей раствора бензидина, пятно синеет вследствие окисления бензидина диоксидом свинца. Предельное разбавление реакции - 1:33 000.

Опыт 3. Обнаружение катионов [Hg₂]²⁺

Соли ртути (I) содержат группировку -Нg-Нg-. При их диссоциации получается сложный ион [Нg₂]²⁺, в котором ртуть формально одновалентна. Катион ртути (I) в растворах бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Разбавленная соляная кислота, а также растворы хлоридов осаждают

ртуть (I) в виде белого осадка Нg₂С1₂, несколько растворимого в избытке НС1с образованием комплексного соединения. В отличие от хлорида серебра при действии гидроксида аммония осадок хлорида ртути (I) не растворяется, а чернеет. При этом вначале образуется комплексное соединение ртути (I)

Нg₂С1₂+ 2NH₄ОН = [NH₂Hg₂]С1 + NH₄Cl + 2Н₂О

Соединение [NH₂Hg₂]С1 по составу отвечает NH₄Cl, в котором два атома водорода замещены двумя атомами одновалентной ртути. Оно неустойчиво и

быстро распадается

[NH₂Hg₂]С1 = NН₂HgС1 + Нg

Оба амидосоединения - [NH₂Hg₂]С1и NН₂HgС1 - белого цвета. Почернение осадка происходит вследствие образования металлической ртути. Это важнейшая реакция иона [Нg₂]²⁺, которую обычно используют для обнаружения ртути (I).

Б) Реакция с сильными основаниями

Щелочи NаОН и КОН выделяют из растворов солей ртути (I) черный осадок оксида ртути Нg₂O.

К 4 - 5 каплям раствора соли ртути (I) прибавьте 3 - 4 капли раствора щелочи.

Осадок оксида ртути растворяется в азотной и концентрированной уксусной кислотах.

В) Реакция с гидроксидом аммония

Гидроксид аммония выделяет из растворов солей ртути (I) белый осадок амидного соединения, содержащий катион [NH₂Hg₂]⁺. Последнее легко разлагается с выделением свободной ртути, вследствие чего осадок чернеет (см. опыт 3а).

Для проведения реакции к 4 - 5 каплям раствора нитрата ртути (I) прибавьте 3 - 4 капли NН₄ОН.

Г) Восстановление до металлической ртути

Более активные металлы вытесняют ртуть из ее соединений.

На очищенную медную пластинку нанесите каплю раствора нитрата рту-ти (1). Наблюдайте появление серого пятна металлической ртути. Если протереть поверхность пластинки фильтровальной бумагой, то пятно станет блестящим.

Ионы одновалентной ртути восстанавливаются до свободной ртути также под действием хлорида олова (II)

Нg₂(NО₃)₂ + SnС1₂ = Нg₂С1₂ + Sn(NO₃)₂

и далее

Нg₂Cl₂ + SnС1₂ = 2Нg + SnCl₄

К 4 - 5 каплям раствора нитрата ртути (I) прибавьте 3 - 4 капли раствора хлорида олова (II). Наблюдайте появление темно-серого осадка.

Д) Реакция с иодидом калия

Иодид калия КI дает с катионом ртути (I) грязно-зеленый осадок иодида ртути Нg₂I₂, который растворяется в избытке реактива с образованием комплексного соединения и выделением свободной ртути

Hg₂I₂ = 2KI = Hg + K₂[HgI₄].

К 4 - 5 каплям раствора соли ртути (I) осторожно прибавьте несколько капель реактива до появления грязно-зеленого осадка. Затем добавьте избыток реактива.

Е) Реакция с хроматом калия

Хромат калия К₂CrO₄ осаждает одновалентную ртуть в виде осадка Hg₂CrO₄ красного цвета, который нерастворим в разбавленной азотной кислоте и щелочах.

К 4 - 5 каплям раствора соли ртути (I) прибавьте столько же капель реактива и содержимое пробирки хорошо нагрейте на водяной бане.

Действие основных реагентов на катионы V группы приведено в табл. 4.3.

Лабораторная работа № 8