Контрольна задача. Аналіз суміші катіонів першої аналітичної групи.

1. Виявлення катіонів NH₄⁺ та їх видалення

У досліджуваному розчині перш за все перевірте наявність йонів NH₄⁺. Для цього візьміть 3-4 краплі розчину в окрему пробірку і проведіть реакцію на йон NH₄⁺, додаючи 3-4 краплі реактиву Несслера. Можна провести іншу якісну реакцію: до 5-6 крапель досліджуваного розчину додати розчин лугу, нагріти і виявити амоніак по зміні кольору вологого червоного лакмусового папірця на синій. Якщо йон амонію в досліджуваному розчині є, то його треба видалити, оскільки він заважає виявленню йонів калію і натрію. Для цього візьміть 15-20 крапель досліджуваного розчину і випарте у фарфоровій чашечці (або тиглі). Потім осад прожарте доти, поки припиниться виділення білого „диму” (кристалики солі NH₄Сl).

Охолодіть сухий залишок і додайте краплями дистильовану воду до повного його розчинення (при ретельному перемішуванні). Відберіть декілька крапель цього розчину у чисту пробірку і перевірте наявність йонів NH₄⁺ реактивом Несслера. Якщо реакція позитивна, то розчин у фарфоровій чашечці знову випарте і прожарте, і так доти, доки проба з реактивом Несслера покаже відсутність йонів NH₄⁺ в розчині.

Після видалення йонів NH₄⁺ в охолодженому розчині перевірте наявність йонів K⁺ і Na⁺.

2. Виявлення катіонів К⁺

Візьміть 3-4 краплі розчину, одержаного за п. 1, додайте 3-4 краплі розчину Nа₃[Со(NO₂)₆], дайте постояти. Поява жовтого осаду К₂Na[Со(NО₂)₆] свідчить про наявність катіонів К⁺.

3. Виявлення катіонів Na⁺

Візьміть 3-4 краплі розчину, одержаного за п.1, додайте 3-4 краплі розчину К[Sb(ОН)₆], потріть скляною паличкою внутрішню стінку пробірки. Утворення кристалічного осаду білого кольору Nа[Sb(ОН)₆] свідчить про наявність катіонів Na⁺.

Якщо йони NH₄⁺ в контрольній задачі на суміш йонів першої аналітичної групи відсутні, тоді йони К⁺ і Na⁺ виявіть в окремих порціях досліджуваного розчину відповідними реагентами.

Катіони другої аналітичної групи Рb²⁺, Ag⁺ [Нg₂]²⁺

Загальна характеристика катіонів другої аналітичної групи

До другої аналітичної групи відносяться катіони Аg⁺, Рb²⁺, [Нg₂]²⁺. Ці елементи знаходяться в різних групах періодичної системи Д.І. Менделєєва і відносяться до р-елементів (Рb) та d-елементів (Аg, Нg). Груповим реагентом на йони II аналітичної групи є 2М розчин хлоридної кислоти. При взаємодії з нею катіони II аналітичної групи утворюють малорозчинні у воді і у розведених кислотах осади: АgСl, РbСl₂, Нg₂Сl₂. При надлишку концентрованої хлоридної кислоти ці осади частково розчиняються:

AgCl + Cl^–  [AgCl₂]^–,

Нg₂Сl₂+Сl^– [Нg₂Сl₃]^–,

PbCl₂ + Cl^–  [PbСl₃]^–

Тому при осадженні цих катіонів з метою їх відокремлення від інших, необхідно уникати надлишку хлоридної кислоти. Груповим реагентом можна відокремити катіони II аналітичної групи від катіонів І, ІІІ – VІ аналітичних груп.

Хлориди катіонів II аналітичної групи мають різну розчинність. Найбільшу розчинність має РbСl₂, при нагріванні до 100°С розчинність цієї солі суттєво збільшується, в той час як розчинність солей АgСl і Нg₂Сl₂ практично не змінюється. Цю властивість використовують для відокремлення йонів Рb²⁺ від інших.

Катіони II аналітичної групи утворюють і інші малорозчинні сполуки: сульфати, хромати, сульфіди, фосфати, гідроксиди, карбонати, броміди, флуориди (крім аргентум флуориду) і ін.

При взаємодії з амоніаком йони Аg⁺ і Нg²⁺ утворюють комплексні сполуки, що і використовується для їх розділення. При дії розчину амоніаку на хлориди катіонів другої аналітичної групи осад АgС1 розчиняється з утворенням комплексного йона:

АgСl +2NН₃^.Н₂O [Аg(NH₃)₂]+2Н₂О + Сl^–.

Осад Нg₂Сl₂ у розчині амоніаку чорніє внаслідок утворення металевої ртуті:

Нg₂Сl₂ +2NН₃^.Н₂O  [Нg₂NН₂]Сl + NH₄⁺ + Сl^– + Н₂О,

[Hg₂NH₂]Сl НgNH₂Cl + Hg.

Ця реакція використовується і для виявлення катіонів Hg за систематичним ходом аналізу.

Катіони Рb²⁺ утворюють з розчином амоніаку малорозчинний осад Рb(ОН)₂, який не розчиняється в надлишку амоніаку, але добре розчиняється у надлишку NaОН (або КОН).

При дії сульфатної кислоти на катіони II аналітичної групи утворюються білі осади сульфатів. Плюмбум (II) сульфат РbSО₄ при нагріванні з розчинами лугів розчиняється з утворенням гідроксокомплексу:

РbSО₄+ 3ОН^–  [Рb(ОН)₃]– + SО₄^2–.

РbSО₄ розчиняється також у 30% розчині амоній ацетату:

2РbSO₄ + 2СН₃СОONH₄  [Рb(СН₃СОО)₂] + 2NH₄⁺ + 2SО,

що використовується в систематичному ході аналізу катіонів І – ІІІ аналітичних груп та І –ІV аналітичних груп.

Для катіонів [Нg₂]²⁺ характерні реакції окиснення - відновлення. Так, при дії свіжоприготовленого розчину станум (II) хлориду утворюється білий осад Нg₂Сl₂, який при подальшому доливанні реактиву темніє внаслідок виділення металевої ртуті:

Нg₂Сl₂ + SnCl  2Нg + SnCl.

При взаємодії йонів Нg₂²⁺ з металевою міддю також утворюється металева ртуть:

Hg + Cu  2Hg + Cu²⁺.

Лабораторна робота 2. Реакції та аналіз катіонів другої аналітичної групи Рb²⁺, Аg⁺, [Нg₂]²⁺