Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
| Характеристика группы | Хлориды, не-растворимые в воде (хлоридная) | Сульфаты, не -растворимые в воде и кислотах (сульфатная) | Амфотерные гидроксиды, растворимые в избытке сильной щёлочи (амфолитная) | Гидроксиды, не- растворимые в избытке аммиака и сильной щелочи (гидроксидная) | Гидроксиды, растворимые в избытке аммиака (аммиакатная) | Хлориды, сульфаты и гидроксиды, растворимые в воде |
| Номер группы | I | II | III | IV | V | VI |
| Катионы | Ag+; Pb2+; Hg22+ | Ba2+; Ca2+; Sr2+; (Pb2+) | AI3+; Cr3+; Zn2+ | Fe2+; Fe3+; Mg2+; Mn2+; Bi3+ | Cu2+; Co2+; Ni2+ | K+; NH4+ |
| Групповой реактив | HCI 2н | H2SO4 2н | NaOH 6н избыток | NH4OH (NaOH) избыток | NH4OH (конц.) избыток | Не имеется |
| Характер получаемых соединений | белые осадки AgCI PbCI2 Hg2CI2 | белые осадки BaSO4 CaSO4 SrSO4 | фильтрат NaAIO2 NaCrO2 Na2ZnO2 или Na[AI(OH)4] Na[Cr(OH)4] Na2[Zn(OH)4] | осадки Fe (OH)2 Fe (OH)3 Mg (OH)2 Mn (OH)2 Bi (OH)3 | Фильтрат [Cu (NH3)4](OH)2 [Co (NH3)4](OH)2 [Ni (NH3)4](OH)2 | - |
5) вести в рабочем журнале запись уравнений реакций в молекулярной и ионной формах с описанием внешнего эффекта (цвет и форма осадка, изменение цвета раствора, быстрое или медленное появление осадка и т. д.);
6) подробно описывать ход анализа;
7) делать выводы о наличии тех или иных ионов.
Первая группа катионов
В первую, хлоридную, группу входят катионы Ag+, Pb2+, Hg22+, образующие с хлороводородной кислотой и её солями нерастворимые осадки хлоридов белого цвета AgCl, PbCl2, Hg2Cl2, и, таким образом, отделяются от сложной смеси катионов в первую очередь.
Общая характеристика катионов первой группы
Степень окисления
Серебро (d- элемент) (5s1 4d10) во всех соединениях имеет степень окисления +1. Ион Ag+ является довольно сильным окислителем (j0 Ag+/Ag0 = +0,7986 B).
Галогениды серебра светочувствительны и, если осадок AgCl долгое время стоит на свету, то он постепенно темнеет вследствие образования металлического серебра.
Свинец (p-элемент) (6s2 6p2) может проявлять степени окисления +2 и +4. В ходе анализа приходится встречать только соединения свинца (II).
Ртуть (d- элемент) (6s2 5d10) в первой аналитической группе имеет степень окисления +1, находится в виде двухвалентного иона. Этот ион имеет состав -Hg-Hg-, поэтому в формулах (Hg2(NO3)2; Hg2Cl2) индексы при химических знаках на два сокращать нельзя. Ион ртути (I) в щелочной среде легко вступает в реакции диспропорционирования:
Hg22+ + 2e ® 2Hg0
Hg22+ - 2e ® 2Hg2+
При этом образуется ион двухвалентной ртути и металлическая ртуть.
Тот факт, что ион ртути (I) является сильным окислителем, используется в анализе для его открытия в смеси катионов первой группы (j0 Hg22+/Hg0 = = + 0,86 B).
Свойства гидроксидов
Сильные щёлочи с катионами первой группы образуют нерастворимые в воде гидроксид Pb(OH)2 и оксиды Ag2O и Hg2O. Гидроксид свинца, имеющий амфотерные свойства, при избытке щёлочи легко переходит в раствор с образованием соответствующего плюмбита.
1) 2AgNO3 + 2NaOH ® Ag2O¯ + 2NaNO3 + H2O;
бурый
2) Hg2(NO3)2 + 2NaOH ® Hg2O¯ + 2NaNO3 +H2O;
чёрный
3) Pb(NO3)2 + 2NaOH ® 2NaNO3 + Pb(OH)2¯
при избытке NaОН
Pb(NO3)2 + 4NaOH ® Na2PbO2 + 2NaNO3 + 2H2O
или Pb(NO3)2 + 4NaOH ® Na2[Pb(OH)4] + 2NaNO3.
Гидролиз солей
Соли серебра и сильных кислот имеют нейтральную реакцию - гидролизу не подвергаются.
Соли ртути (I) и свинца в результате гидролиза по катиону имеют кислую реакцию:
Pb2+ + H2O « PbOH+ + H+ рН=4
Особенно сильно подвергаются гидролизу соли ртути:
Hg22+ + H2O « Hg2O + 2H+ рН=2
1.4. Комплексообразование
Ион серебра легко вступает в комплексообразование с различными лигандами.
В ходе анализа при действии избытка раствора аммиака на нитрат, хлорид или оксид серебра образуется комплекс – аммиакат серебра. Например:
AgCl ↓ + 2NH4OH ® [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
Ag2O + 4NH4OH ®2[Ag(NH3)2](OH) + 3H2O
Хлорид диаминсеребра устойчив только в аммиачной среде и разлагается с выпадением белого осадка AgCl при подкислении азотной кислотой:
[Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H+ ® AgCl¯ + 2NH4+
Эти реакции используют в анализе для отделения иона серебра из сложной смеси катионов и открытия его.
При взаимодействии хлорида диаминсеребра с KI образуется желтоватый осадок AgI. Так как произведение растворимости AgI очень маленькой величины (ПР=1·10-16), то в присутствии иона I- аммиакатный комплекс разлагается по реакции:
[Ag(NH3)2]Cl + KI ® AgI¯ + KCl + 2NH3
жёлтый
Свинец является р-элементом и образует комплекс с гидроксид-ионом в сильнощелочной среде.
Ртуть (I) образует комплекс с ионом иода и аммиаком. При этом происходят реакции диспропорционирования - образуются комплексы ртути (II) и выпадает металлическая ртуть в виде чёрного осадка:
Hg22+ + 4I- ® [HgI4]2- + Hg0¯
Hg2Cl2 + 2NH4OH ® [Hg2NH2]Cl¯ + 2H2O + NH4Cl
[Hg2NH2]Cl¯ ® [HgNH2]Cl¯ + Hg¯
белый чёрный
Все растворы катионов первой группы бесцветны.
Техника безопасности
Соединения ртути и свинца (особенно ртути) сильно ядовиты.Ядовиты также и пары металлической ртути. В процессе работы все растворы, содержащие соединения ртути, сливать в специальный слив. После работы тщательно мыть руки с мылом. Не принимать пищу в лаборатории.
Лабораторная работа №1
«Изучение свойств катионов I аналитической группы и анализ их смеси»
Цель работы: изучение свойств солей, гидроксидов ионов Ag+, Pb2+, Hg22+; знакомство с методами разделения и обнаружения.
1.6. Общие реакции катионов I группы
Пользуясь таблицей 2, проделать реакции с каждым катионом первой группы. Уравнения всех реакций записать в тетрадь, отмечая цвет раствора и осадка. Для выполнения каждой реакции в пробирку брать 1-3 капли раствора соли данного катиона и столько же капель реактива. Если необходим избыток реактива, то его надо приливать вдвое больше.
Таблица 2
Соли серебра и ртути сливать в отдельные сливные ёмкости.
| Реактив | Условия проведения реакций | Катионы | ||
| Ag+ | Pb2+ | Hg22+ | ||
| 1.* HCl 2н -групповой реактив | - | AgCl¯ белый творожистый (ПР=1,8∙10-10) | PbCl2¯ белый (ПР=2∙10-5) | Hg2Cl2¯ белый (ПР=1,3∙10-18) |
| 2. NH4OH | избыток | [Ag(NH3)2]+ + Cl- комплексная соль раствор | Pb(OH)2¯ белый | [HgNH2]Cl↓ + Hg¯ белый чёрный |
| 3. NaOH | недостаток | Ag2O¯ бурый | Pb(OH)2¯ белый | Hg2O¯ чёрный |
| 4. NaOH | избыток | Ag2O¯ бурый | Na2[Pb(OH)4] комплексная соль раствор | Hg2O¯ чёрный |
| 5. K2CrO4 или K2Cr2O7 | 2-3 капли | Ag2CrO4¯ или Ag2Cr2O7¯ кирпично-красный | PbCrO4¯ жёлтый осадок, растворяется в NaOH, HNO3 | HgCrO4¯ красный осадок, растворяется в HNO3 |
| 6. KI | 2-3 капли | AgI¯ желтоватый, растворяется в Na2S2O3 | PbI2¯ жёлтый растворяется в горячей воде, СН3СООН | Hg2I2¯ зелёный |
| 7. H2SO4 2H | 2 капли | Ag2SO4¯ белый, растворяется в горячей воде (ПР=7,7·10-5) | PbSO4¯ белый (ПР=1,8·10-8) | Hg2SO4¯ белый (ПР=6,2·10-7) |
*К осадкам хлоридов, полученным по пункту 1, добавить избыток раствора аммиака (пункт 2). Только AgCl перейдёт в раствор по реакции
AgCl + 2NH4OH « [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
избыток
Раствор аммиаката серебра [Ag(NH3)2]+ оставить для обнаружения иона серебра.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 226.