Общая характеристика катионов I группы

Первую 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 I 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 I группы нерастворимы в воде. Растворимы лишь нитраты этих катионов и ацетаты серебра и свинца.

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.

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⁺.

Действие группового реактива на катионы I группы

Групповой реактив – 2М раствор НС1 – дает скатионами Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺ осадки хлоридов белого цвета:

Ag⁺ + Cl^– → AgCl ↓;

Рb²⁺ + 2Cl^– → PbС1₂↓;

Hg₂²⁺ + 2Cl^– → Hg₂Cl₂↓.

1. Осадок AgClрастворяется в растворе аммиака. Эту реакцию используют для отделения AgCl от Hg₂Cl₂:

AgCl + 2NH₄OH → Ag(NH₃)₂⁺ + Cl^– + 2Н₂О.

При подкислении образовавшегося амминокомплекса азотной кислотой последний разрушается с образованием осадка AgCl:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ → AgCl ↓ + 2NH₄NO₃

Ag( NH₃)₂⁺ + Cl^– + 2H⁺ → AgCl ↓ + 2NH₄⁺.

Этот комплекс разрушается и иодидом калия KI, при этом выпадает светло-желтый осадок AgI:

Ag (NH₃)₂⁺ + I^–+ 2Н₂О → AgI ↓ + 2NH₄OH.

Эти реакции служат для обнаружения иона Ag+.

Выполнение реакции. Осадок AgCl взмутить и разделить на две части. К первой добавить 1–2 капли 2 Мраствора HNO₃, ко второй – по каплям и при перемешивании 2 Мраствор аммиака до растворения осадка. Полученный раствор разделить на две части. К одной прибавить 2 Мраствор HNO₃ до кислой реакции, ко второй – 2–3 капли раствора KI.

2. Осадок РbС1₂растворяется в горячей воде. Это свойство осадка используют для его отделения от AgCl и Hg₂Cl₂.

Выполнение реакции. К осадку РbС1₂ добавить 0,5 мл дистиллированной воды и нагреть при перемешивании. Наблюдать растворение осадка при нагревании и последующее осаждение при охлаждении.

Выводы: При систематическом ходе анализа катионы выделяют из сложной смеси не поодиночке, а целыми группами, пользуясь их одинаковым отношением к действию некоторых реагентов, называемых групповыми реагентами.

Применяя различные групповые реагенты катионы классифицируют по аналитическим группам. Наиболее распространенными являются сероводородная (сульфидная) и кислотно-основная классификации катионов, которым соответствуют сероводородный (сульфидный) и кислотно-основной методы качественного химического анализа.

Разделение начинают с выделения пятой аналитической группы действием хлористоводородной кислоты (групповой реагент на пятую аналитическую группу), в результате чего образуется нерастворимый в кислотах осадок хлоридов серебра, свинца и ртути(I).

Первую аналитическую группу составляют катионы Ag⁺, Pb²⁺Hg₂⁺..

Вопросы:

1. Требования к групповым реагентам

2. Кислотно-основная классификация на чем основана

3. Какой реактив является групповым на I аналитическую группу катионов?

4. Можно ли практически полностью осадить катион Рb²⁺ действием НС1?

5. Как выполняется реакция обнаружения Рb²⁺действием KI?

Лекция №3

Тема: Общая характеристика катионов второй аналитической группы.

Цель:

Обучающая– изучить общую характеристику катионов второй аналитической группы и ее значение;
Развивающая – развивать навыки устной и письменной речи, умении быстро выражать свои мысли четко и логично;

Воспитательная – воспитать умение слушать других, приобщать обучающихся к активности, самостоятельности

Ход урока: