XIII. ANALIZA KATIONÓW

XIII.1. I grupa kationów

Do I grupy należą kationy: Pb

2+

, Ag

+

i Hg

2

2+

. Odczynnikiem

grupowym jest rozcieńczony ( 3 molowy ) kwas chlorowodorowy , który

wytrąca na zimno białe osady chlorków.

Chlorki kationów I grupy należy wytrącać rozcieńczonym kwasem,

ponieważ pod wpływem stężonego kwasu rozpuszczają się one, tworząc

związki koordynacyjne ( kompleksowe ) :

PbCl

2

+ HCl

D H[PbCl

3

]

AgCl

+ HCl

D H[AgCl

2

]

Hg

2

Cl

2

+ 2HCl

D H

2

[HgCl

4

] + Hg

↓

Wytrącane chlorki charakteryzują się zróżnicowaną rozpuszczalnością w

wodzie, która maleje od najłatwiej rozpuszczalnego PbCl

2

( K

sO

1,7·10

-5

),

poprzez AgCl ( K

sO

1,7·10

-10

) do Hg

2

Cl

2

( K

sO

1,6·10

-18

).

Ze względu na pewną rozpuszczalność PbCl

2

w zimnej wodzie ( w

temperaturze 298 K wynosi ona ok. 40 mg/L ), jego wytrącenie w I grupie

kationów jest niecałkowite i dlatego wchodzi on również w skład II grupy

kationów.

XIII.1.1. Ogólna charakterystyka kationów I grupy

Reakcje z wybranymi odczynnikami

Mocne zasady NaOH, KOH Mocne zasady wytrącają wodorotlenki,

a w przypadku jonów Hg

2

2+

i Ag

+

- tlenki, na skutek szybkiej dehydratacji

powstałych wodorotlenków. Są to: biały Pb(OH)

2

, ciemnobrunatny Ag

2

O

( 2AgOH = Ag

2

O + H

2

O ) i żółty HgO z domieszką czarnej rtęci metalicznej.

Wszystkie rozpuszczają się w kwasie azotowym(V). Nadmiar mocnej zasady

rozpuszcza tylko amfoteryczny Pb(OH)

2

:

Pb(OH)

2

+ 2OH

-

D [Pb(OH)

4

]

2-

tetrahydroksoołowian(II)

63

Amoniak

Rozcieńczony roztwór amoniaku w reakcji z kationami I grupy

wytrąca osady o zróżnicowanym charakterze chemicznym:

Pb

2+

+ 2NH

3

·H

2

O = Pb(OH)

2

↓

+ 2NH

4

+

biały

2Ag

+

+ 2NH

3

+ H

2

O = Ag

2

O

↓

+ 2NH

4

+

ciemnobrunatny

azotan(V) amidooksortęci(II)

W nadmiarze amoniaku rozpuszcza się tylko Ag

2

O, tworząc związek

kompleksowy będący mocniejszą zasadą niż AgOH:

Ag

2

O + 4NH

3

+ H

2

O = 2[Ag(NH

3

)

2

]OH

wodorotlenek diaminasrebra(I)

Jodki

Rozpuszczalne w wodzie jodki wytrącają barwne osady: PbI

2

( żółty ), AgI ( jasnożółty ) i Hg

2

I

2

(żółtozielony). W obecności nadmiaru jodku

tworzą rozpuszczalne związki koordynacyjne, przy czym AgI rozpuszcza się

tylko w stężonych roztworach jodków:

PbI

2

+ 2I

-

= [PbI

4

]

2-

AgI + I

-

= [AgI

2

]

-

Hg

2

I

2

+ 2I

-

= [HgI

4

]

2-

+ Hg

↓

64

2 Hg

2

(NO

3

)

2

+4 NH

3

+ H

2

O = O

Hg

Hg

NH

2

NO

3

+ 2Hg + 3 NH

4

NO

3

XIII.1.2. Opis wykonania analizy systematycznej I grupy kationów

według schematu na rys. 2, str. 68

Z roztworu zawierającego kationy wszystkich grup ( I - V ) wytrąca

się 3 molowym kwasem chlorowodorowym kationy I grupy w postaci

chlorków. W tym celu, do ok. 1/3 objętości analizowanego roztworu dodaje się

kroplami 3 molowy roztwór kwasu chlorowodorowego, wytrącając biały osad

chlorków PbCl

2

, AgCl i Hg

2

Cl

2

( Osad I ). Osad ten należy odwirować,

sprawdzić całkowitość wytrącenia przez dodanie kropli 3 molowego HCl i

oddzielić od roztworu. Z kolei osad przemywa się rozcieńczonym kwasem ( 1

kropla 3 molowego HCl + 10 kropel wody ), odwirowuje i ciecz znad osadu

dołącza do roztworu ( Roztwór I ). Roztwór ten zachowuje się do analizy

kationów grup II - V.

Oddzielanie i identyfikacja jonu Pb

2+

Do osadu I dodaje się wody destylowanej, ogrzewa przez kilka minut

na łaźni wodnej, odwirowuje i osad przemywa lekko zakwaszoną (HCl) wodą.

W gorącym roztworze znajduje się PbCl

2

a AgCl i Hg

2

Cl

2

pozostają w osadzie

(Osad II). Zamiast ogrzewania z wodą, PbCl

2

można rozpuścić przemywając

osad I dwukrotnie 1 molowym roztworem octanu sodu, a następnie lekko

zakwaszoną wodą.

Gorący roztwór II (lub zimny w przypadku przemywania roztworem octanu

sodu) dzieli się na trzy części i przeprowadza reakcje charakterystyczne na jon

Pb

2+

, np. - do kilku kropli roztworu dodaje się kroplami roztwór KI. Powstanie

żółtego osadu, rozpuszczalnego w nadmiarze odczynnika, świadczy o obecności

jonu Pb

2+

.

Pb

2+

+ 2I

-

= PbI

2

↓

żółty

PbI

2

+ KI = K[PbI

3

]

bezbarwny

PbI

2

rozpuszcza się także w gorącej wodzie i po oziębieniu krystalizuje w

postaci złotych blaszek.- do roztworu dodać kilka kropel 3 molowego H

2

SO

4

:

Pb

2+

+ SO

4

2-

= PbSO

4

↓ (

biały)

65

- pozostałą część roztworu oziębić - wytrąci się biały osad PbCl

2

w postaci

igieł.

Oddzielanie jonów Hg

2

2+

od Ag

+

. Identyfikacja Hg

2

2+

Wariant A (p. rys. 2) dla porównywalnych stężeń obu jonów

Do osadu II, zawierającego AgCl i Hg

2

Cl

2

dodaje się 10 kropel stęż.

roztworu amoniaku i odwirowuje. AgCl przechodzi do roztworu (Roztwór III)

a w osadzie (Osad III) pozostaje HgNH

2

Cl i Hg:

AgCl + 2NH

3

= [Ag(NH

3

)

2

]

+

+ Cl

-

Hg

2

Cl

2

+ NH

3

= HgNH

2

Cl

↓

+ Hg

↓

+ HCl

Osad III odwirowuje się, oddziela od roztworu i przenosi do

parowniczki dodając ok. 6 kropel wody królewskiej ( 6 kropel stęż. HCl + 2

krople stęż. HNO

3

). Zawartość parowniczki należy ostrożnie ogrzewać do

rozpuszczenia się osadu i odparować prawie do sucha:

2HgNH

2

Cl + 6Cl

-

+ 2NO

3

-

+ 4H

+

= 2[HgCl

4

]

2-

+ N

2

↑

+ 2NO

↑

+ 4H

2

O

3Hg + 2NO

3

-

+ 12Cl

-

+ 8H

+

= 3[HgCl

4

]

2-

+ 2NO

↑

+ 4H

2

O

Do pozostałości w parowniczce dodać 5 -10 kropel wody destylowanej i po

rozpuszczeniu osadu dodać 2 - 3 krople SnCl

2

. Powstanie białego, a przy

dalszym dodawaniu SnCl

2

- czarnego osadu świadczy o obecności jonu Hg

2

2+

.

[HgCl

4

]

2-

D Hg

2+

+ 4Cl

-

2Hg

2+

+ 8Cl

-

+ Sn

2+

= Hg

2

Cl

2

↓

+ [SnCl

6

]

2-

biały

Hg

2

Cl

2

+ 4Cl

-

+ Sn

2+

= 2Hg

↓

+ [SnCl

6

]

2-

czarny

Identyfikacja Ag

Bezbarwny roztwór III, zawierający [Ag(NH

3

)

2

]Cl i nadmiar NH

3

,

zakwasza się 3 molowym HNO

3

do uzyskania odczynu kwaśnego wobec

papierka lakmusowego:

[Ag(NH

3

)

2

]Cl + HNO

3

= AgCl

↓

+ NH

4

NO

3

biały

Wytrącenie się białego osadu, lub zmętnienie roztworu pochodzące od

wydzielonego AgCl, świadczy o obecności jonów Ag

+

.

66

Osad AgCl po odsączeniu dzielimy na dwie części:

-

część osadu należy wystawić na działanie światła słonecznego, które

powoduje szybkie jego fioletowienie na skutek fotochemicznego rozpadu

AgCl.

-

drugą część osadu rozpuścić w roztworze Na

2

S

2

O

3

i

podgrzać. Powstanie czarnego osadu Ag

2

S świadczy o obecności Ag

+

.

AgCl + 2S

2

O

3

2-

= [Ag(S

2

O

3

)

2

]

3-

2[Ag(S

2

O

3

)

2

]

3-

t

 →



Ag

2

S

2

O

3

+ 3S

2

O

3

2-

Ag

2

S

2

O

3

+ H

2

O = Ag

2

S

↓

+ H

2

SO

4

Opis wykonania analizy systematycznej roztworu zawierającego duży, w

stosunku do jonów Ag

+

, nadmiar jonów Hg

2

2+

(Wariant B, rys. 2)

W normalnym toku analizy nie jest możliwe wykrycie małych ilości

jonów Ag

+

wobec dużej zawartości jonów Hg

2

2+

. Wydzielona pod wpływem

NH

3

duża ilość wolnej rtęci redukuje powierzchniowo wytrącony AgCl do

wolnego srebra, które wytrąca się razem z osadem HgNH

2

Cl + Hg. Tryb

postępowania wówczas jest następujący:

Osad II zawierający AgCl i Hg

2

Cl

2

( po uprzednim sprawdzeniu obecności

jonów Hg

2

2+

) ogrzewa się z małą ilością wody bromowej. Osad AgCl pozostaje

nierozpuszczalny ( część przechodzi w AgBr ) - osad IV a Hg

2

Cl

2

ulega

rozpuszczeniu (Roztwór IV) :

Hg

2

Cl

2

+ Br

2

aq. = HgCl

2

+ HgBr

2

Roztwór IV odparowuje się w celu usunięcia nadmiaru bromu i

odsącza osad IV zawierający AgCl ( AgBr ).

Osad ten, po kilkakrotnym przemyciu wodą, rozpuszcza się w NH

3

·H

2

O

(Roztwór V) i sprawdza na obecność jonów Ag

+

.

W roztworze IV, po oddzieleniu AgCl ( AgBr ), znajduje się HgCl

2

i HgBr

2

,

które identyfikujemy za pomocą SnCl

2

.

67

Rys. 2. Schemat analizy systematycznej I grupy kationów

Wariant A – dla porównywalnych stężeń kationów

Wariant B – dla dużego nadmiaru jonów Hg

2

2+

w stosunku do jonów Ag

+

68

XIII.1.3. Reakcje kationów I grupy

Ołów Pb

5d

10

6s

2

p

2

Ołów jest metalem leżącym w 14 ( IV A ) grupie układu okresowego.

Tworzy związki na +2 i +4 stopniu utlenienia, przy czym związki ołowiu(IV)

są nietrwałe i łatwo przechodzą w związki ołowiu(II), z tego względu są

silnymi utleniaczami.

Ołów i jego związki są silnie toksyczne. Wodorotlenek ołowiu(II)

wykazuje właściwości amfoteryczne, jednakże jego charakter zasadowy jest

zaznaczony znacznie silniej niż charakter kwasowy.

Do rozpuszczalnych soli ołowiu(II) zaliczamy: Pb(NO

3

)

2

i Pb(CH

3

COO)

2

.

Solami umiarkowanie rozpuszczalnymi są: PbCl

2

, PbBr

2

i PbI

2

.

Większość soli ołowiu(II) to sole trudno rozpuszczalne np: PbSO

4

,

PbS, PbCrO

4

, PbCO

3

.

Reakcje jonu Pb

2+

1. Kwas chlorowodorowy i rozpuszczalne chlorki

wytrącają biały osad chlorku ołowiu(II), który wytrąca się z zimnego i niezbyt

rozcieńczonego roztworu:

Pb

2+

+ 2Cl

-

= PbCl

2

↓

PbCl

2

rozpuszcza się:

- w gorącej wodzie. Po oziębieniu roztworu chlorek ołowiu(II) ponownie

wytrąca się w postaci charakterystycznych igieł.

- w stężonym kwasie chlorowodorowym i w stężonych roztworach chlorków

z utworzeniem kwasu chloroołowiowego(II) lub chloroołowianów (II):

PbCl

2

+ HCl = H[PbCl

3

]

PbCl

2

+ KCl = K[PbCl

3

]

Związki te rozkładają się po rozcieńczeniu wodą:

H[PbCl

3

] = PbCl

2

↓

+ HCl

69

2. Mocne zasady NaOH, KOH

wytrącają biały osad amfoterycznego wodorotlenku ołowiu(II), rozpuszczalny

w nadmiarze odczynnika z utworzeniem tetrahydroksoołowianu(II):

Pb

2+

+ 2OH

-

= Pb(OH)

2

↓

Pb(OH)

2

+ 2OH

-

D [Pb(OH)

4

]

2-

Osad Pb(OH)

2

nie rozpuszcza się w amoniaku.

Utleniacze, np. nadtlenek wodoru, utleniają Pb(OH)

2

tworząc ciemnobrunatny

PbO

2

:

Pb(OH)

2

+ H

2

O

2

= PbO

2

↓

+ 2H

2

O

3. Amoniak NH

3

wytrąca biały osad wodorotlenku ołowiu(II) nierozpuszczalny w nadmiarze

odczynnika:

Pb

2+

+ 2NH

3

+ 2H

2

O = Pb(OH)

2

↓

+ 2NH

4

+

4. Jodki

wytrącają żółty osad jodku ołowiu(II). Osad ten jest trudniej rozpuszczalny od

PbCl

2

.

Pb

2+

+ 2I

-

= PbI

2

↓

PbI

2

rozpuszcza się:

- w gorącej wodzie. Po oziębieniu roztworu, PbI

2

wytrąca się w postaci

żółto złocistych błyszczących kryształów,

- w nadmiarze HI i KI tworząc związki koordynacyjne kwasu

jodoołowiowego(II)

lub jodoołowian(II):

PbI

2

+ HI D H[PbI

3

]

PbI

2

+ KI D K[PbI

3

]

5. Chromian(VI) potasu i dichromian(VI) potasu , K

2

CrO

4

i K

2

Cr

2

O

7

wytrącają żółty osad chromianu(VI) ołowiu(II), nierozpuszczalny w kwasie

octowym i amoniaku, rozpuszczalny w kwasie azotowym(V) i mocnych

zasadach, tworząc tetrahydroksoołowian(II):

Pb

2+

+ CrO

4

2-

= PbCrO

4

↓

PbCrO

4

+ 4OH

-

D [Pb(OH)

4

]

2-

+ CrO

4

2-

70

Dichromian(VI) potasu wytrąca chromian(VI) ołowiu(II), przy czym wydziela

się mocny kwas, który częściowo rozpuszcza osad:

2Pb

2+

+ Cr

2

O

7

2-

+ H

2

O = 2PbCrO

4

↓

+ 2H

+

Dlatego reakcja z chromianem(VI) potasu jest czulsza.

Aby zapobiec rozpuszczaniu osadu dodaje się CH

3

COONa. Octan wiąże

powstający w reakcji kwas mineralny i tworzy się słabo zdysocjowany kwas

octowy.

6. AKT (CH

3

CSNH

2

)

i rozpuszczalne w wodzie siarczki

wytrącają z niezbyt kwaśnych ( HCl ) roztworów czarny osad siarczku ołowiu

(II). Z roztworów o dużym stężeniu HCl, wytrąca się najpierw pomarańczowy

osad dichlorosiarczku diołowiu(II) Pb

2

SCl

2

( PbS·PbCl

2

), który przy

nadmiarze H

2

S przechodzi w czarny PbS:

Pb

2+

+ S

2-

= PbS

↓

PbS rozpuszcza się w gorącym, rozcieńczonym kwasie azotowym(V):

3PbS + 2NO

3

-

+ 8H

+

= 3Pb

2+

+ 3S

↓

+ 2NO

↑

+ 4H

2

O

Przy użyciu bardziej stężonego HNO

3

tworzy się biały siarczan ołowiu(II):

3PbS + 8NO

3

-

+ 8H+ = 3PbSO

4

↓

+ 8NO

↑

+ 4H

2

O

7. Kwas siarkowy(VI) i rozpuszczalne siarczany(VI)

wytrącają biały, krystaliczny osad siarczanu(VI) ołowiu(II):

Pb

2+

+ SO

4

2-

= PbSO

4

↓

PbSO

4

rozpuszcza się:

- w stężonym kwasie siarkowym(VI):

PbSO

4

+ H

2

SO

4

= Pb(HSO

4

)

2

- w roztworze octanu amonu i winianu amonu:

PbSO

4

+ 2CH

3

COO

-

= Pb(CH

3

COO)

2

+ SO

4

2-

- w stężonych zasadach po podgrzaniu:

PbSO

4

+ 4OH

-

D [Pb(OH)

4

]

2-

+ SO

4

2-

8. Chlorek cyny(II) i jodek potasu

tworzy z jonami Pb

2+

pomarańczowoczerwoną sól podwójną: 2PbI

2

·SnI

2

.

Wykonanie: pasek bibuły filtracyjnej, zwilżony kwasem siarkowym(VI)),

71

zanurza się w badanym roztworze. Następnie umieszcza się na nim kroplę

kwasu siarkowego(VI), po czym pasek dokładnie spłukuje się wodą. Powstały

PbSO

4

przylega do bibuły i po dodaniu kropli odczynnika ( SnCl

2

+ KI ) -

powstaje czerwonopomarańczowa plama.

Srebro Ag

4d

10

5s

1

Srebro jest metalem leżącym w grupie 11 (I B) układu okresowego.

Ze struktury elektronowej atomu srebra wynika jego tendencja tworzenia jonów

Ag

+

przez oddanie jednego elektronu. Znane są jednak także związki srebra Ag

(II) i Ag(III) o silnych właściwościach utleniających.

Większość soli srebra to sole nierozpuszczalne w wodzie. Tworzą

one jednak łatwo związki koordynacyjne ( kompleksy ) z amoniakiem,

cyjankami, tiosiarczanami(VI) itp., które są rozpuszczalne.

Do rozpuszczalnych soli srebra zaliczamy: AgNO

3

, AgF, AgClO

3

,

AgClO

4

, AgMnO

4

i Ag

2

SO

4

.

Solami trudno rozpuszczalnymi są: CH

3

COOAg i AgNO

2

.

Do soli nierozpuszczalnych należą: Ag

2

S, Ag

2

CrO

4

, Ag

2

Cr

2

O

7

,

Ag

3

PO

4

, Ag

4

[Fe(CN)

6

], Ag

3

[Fe(CN)

6

] i sole o wzorze ogólnym AgX ( X = Cl,

Br, I, CN, SCN).

Większość soli srebra ulega rozkładowi pod wpływem światła ( fotolizie ).

Reakcje jonu Ag

+

1. Kwas chlorowodorowy i rozpuszczalne chlorki

wytrącają z obojętnych lub kwaśnych roztworów biały, serowaty osad chlorku

srebra(I):

Ag+ + Cl

-

= AgCl

↓

Osad ten pod wpływem światła fioletowieje wskutek fotochemicznego rozpadu

z wytworzeniem metalicznego srebra.

Osad AgCl jest trudno rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach.

AgCl rozpuszcza się:

- w amoniaku, tworząc chlorek diaminasrebra (I):

AgCl + 2NH

3

= [Ag(NH

3

)

2

]Cl

72

Z tego roztworu po dodaniu kwasu azotowego (V) ponownie wytrąca się

AgCl:

[Ag(NH

3

)

2

]

+

+ Cl

-

+ 2H

+

= AgCl

↓

+ 2NH

4

+

a po dodaniu KI, wytrąca się osad AgI:

[Ag(NH

3

)

2

]

+

+ I

-

= AgI

↓

+ 2NH

3

Podobnie rozłożyć można jon diaminasrebra(I) działaniem siarkowodoru:

2[Ag(NH

3

)

2

]

+

+ H

2

S + 2H

+

= Ag

2

S

↓

+ 4NH

4

+

- w roztworze tiosiarczanu(VI) sodu tworząc ditiosiarczano(VI)srebrzan(I):

AgCl + 2S

2

O

3

2-

= [Ag(S

2

O

3

)

2

]

3-

+ Cl

-

-

w roztworze cyjanku potasu tworząc dicyjanosrebrzan(I) :

AgCl + 2CN

-

= [Ag(CN)

2

]

-

+ Cl

-

Z tego roztworu po dodaniu kwasu azotowego(V) wydziela się cyjanek

srebra(I) i silnie trujący cyjanowodór:

[Ag(CN)

2

]

-

+ H

+

= AgCN

↓

+ HCN

↑

- w stężonym kwasie chlorowodorowym i w stężonych roztworach chlorków

z utworzeniem kwasu chlorosrebrowego(I)

AgCl + HCl D H[AgCl

2

]

2. Mocne zasady NaOH, KOH

wytrącają ciemnobrunatny osad tlenku srebra(I), nierozpuszczalny w nadmiarze

odczynnika:

2Ag + 2OH

-

= 2AgOH

↓

= Ag

2

O

↓

+ H

2

O

Osad rozpuszcza się w amoniaku z utworzeniem bezbarwnego wodorotlenku

diaminasrebra(I).

3. Amoniak NH

3

wytrąca ciemnobrunatny osad tlenku srebra(I) rozpuszczalny w nadmiarze

odczynnika z utworzeniem bezbarwnego wodorotlenku diaminasrebra(I):

2Ag

+

+ 2NH

3

+ H

2

O = Ag

2

O

↓

+ 2NH

4

+

Ag

2

O + 4NH

3

+ H

2

O D 2[Ag(NH

3

)

2

]OH

4. Bromki i jodki

wytrącają jasnożółty osad AgBr, słabo rozpuszczalny w amoniaku i

73

kremowożółty AgI, nierozpuszczalny w amoniaku:

Ag

+

+ Br

-

= AgBr

↓

Ag

+

+ I

-

= AgI

↓

Są one natomiast rozpuszczalne w KCN, Na

2

S

2

O

3

, w stężonych roztworach KI i

KBr:

AgI + 2CN

-

D [Ag(CN)

2

]

-

+ I

-

AgI + 2S

2

O

3

2-

D [Ag(S

2

O

3

)

2

]

3-

+ I

-

AgI + I

-

D [AgI

2

]

-

Odpowiednie związki powstają z AgBr. Żółty osad AgI, w wyniku reakcji

fotochemicznego rozkładu, zielenieje pod wpływem światła.

5. Chromian(VI) potasu K

2

CrO

4

wytrąca czerwonobrunatny osad chromianu(VI) srebra, nierozpuszczalny w

rozcieńczonym kwasie octowym, a rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie

azotowym(V) i amoniaku:

2Ag

+

+ CrO

4

2-

= Ag

2

CrO

4

↓

6. AKT (CH

3

CSNH

2

) i rozpuszczalne w wodzie siarczki

wytrącają czarny osad siarczku srebra(I) :

2Ag

+

+ S

2-

= Ag

2

S

↓

rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym(V) na gorąco i w stężonym

roztworze cyjanku potasu :

3Ag

2

S + 2NO

3

-

+ 8H

+

= 6Ag

+

+ 2NO

↑

+ 3S

↓

+

4H

2

O

Ag

2

S + 4CN

-

= 2[Ag(CN)

2

]

-

+ S

2-

7. Heksacyjanożelazian(II) potasu K

4

[Fe(CN)

6

] i heksacyjanożelazian(III)

potasu K

3

[Fe(CN)

6

]

wytrącają odpowiednio biały osad heksacyjanożelazianu(II) srebra(I) :

4Ag

+

+ [Fe(CN)

6

]

4-

= Ag

4

[Fe(CN)

6

]

↓

oraz pomarańczowy osad heksacyjanożelazianu(III) srebra(I) :

3Ag

+

+ [Fe(CN)

6

]

3-

= Ag

3

[Fe(CN)

6

]

↓

74

8. Metale

o mniejszym od srebra potencjale normalnym, takie jak : Fe, Zn, Al, Pb, Sn,

Cu, Cd i inne, redukują sole srebra(I) do wolnego metalu, który wydziela się w

postaci bardzo rozdrobnionego ciemnoszarego osadu, np.:

2Ag

+

+ Zn = 2Ag + Zn

2+

Wykonanie : blaszka metalu, zanurzona do roztworu soli srebra(I), pokrywa się

nalotem zredukowanego metalu.

9. Inne reduktory

np. FeSO

4

, SnCl

2

redukują sole srebra(I) do srebra metalicznego :

Ag

+

+ Fe

2+

= Ag + Fe

3+

2Ag + Sn

2+

= Sn

4+

+ 2Ag

Podobny efekt otrzymuje się w przypadku użycia reduktorów organicznych,

takich jak kwas mrówkowy, aldehyd mrówkowy, kwas winowy i inne. W

trakcie powolnego ogrzewania na łaźni wodnej amoniakalnego roztworu jonów

Ag

+

z kwasem winowym na ściankach probówki tworzy się lustro srebrne

( dokładnie opisano tę reakcję w III grupie anionów ).

Rtęć

5d

10

6s

2

Rtęć leży w grupie 12 (IIB) układu okresowego. Jest jedynym

metalem występującym w stanie ciekłym w temperaturze pokojowej.

Atom rtęci posiada dwa elektrony na zewnętrznej powłoce i przez

oddanie ich tworzy jon Hg

2+

, który w obecności rtęci metalicznej tworzy jon

dirtęci(II) - Hg

2

2+

. Ten układ nie jest trwały i jony Hg

2

2+

ulegają reakcji

dysproporcjonowania :

Hg

2

2+

D Hg

2+

+ Hg↓

Rtęć tworzy dwa szeregi związków: dirtęci(II) zawierające jon Hg

2

2+

,

zaliczane do I grupy kationów i związki rtęci(II) zawierające jon Hg

2+

,

zaliczane do II grupy kationów, gdzie omówiono ich reakcje analityczne.

Do rozpuszczalnych soli rtęci zaliczamy: Hg

2

(NO

3

)

2

, Hg(NO

3

)

2

, Hg

(CN)

2

, HgCl

2

( sublimat ) i HgSO

4

.

75

Do soli nierozpuszczalnych należą: Hg

2

Cl

2

( kalomel ) ,Hg

2

Br

2

, Hg

2

I

2

,

HgS, HgI

2

i Hg

2

SO

4

.

Reakcje jonu dirtęci(II) Hg

2

2+

1. Kwas chlorowodorowy i rozpuszczalne chlorki

wytrącają biały osad chlorku dirtęci(II) ( kalomel ), nierozpuszczalny w

rozcień-czonych kwasach :

Hg

2

2+

+ 2Cl

-

= Hg

2

Cl

2

↓

Rozpuszcza się :

- w wodzie królewskiej ( 3 obj. stęż. HCl i 1 obj. stęż. HNO

3

)

Hg

2

Cl

2

+ 2Cl = 2HgCl

2

- w wodzie bromowej ( Br

2

aq. )

Hg

2

Cl

2

+ Br

2

= HgCl

2

+ HgBr

2

-

w stężonym kwasie chlorowodorowym i w stężonych roztworach chlorków,

z utworzeniem jonu tetrachlorortęcianowego(II)

Hg

2

Cl

2

+ 2Cl

-

D [HgCl

4

]

2-

+ Hg↓

- słabo w stężonym kwasie azotowym(V)

Hg

2

Cl

2

+ 6HNO

3

= 2Hg(NO

3

)

2

+ 2NO

2

↑ + 2HCl + 2H

2

O

- słabo w stężonym kwasie siarkowym(VI)

Hg

2

Cl

2

+ 3H

2

SO

4

= 2HgSO

4

+ SO

2

↑ + 2HCl + 2H

2

O

Pod wpływem działania amoniaku na osad Hg

2

Cl

2

powstaje biały osad chlorku

amidortęci(II) - HgNH

2

Cl oraz rtęć metaliczna, powodująca zczernienie

osadu :

Hg

2

Cl

2

+ 2NH

3

= HgNH

2

Cl

↓

+ NH

4

Cl + Hg

↓

Osad HgNH

2

Cl i Hg rozpuszcza się w wodzie królewskiej :

2HgNH

2

Cl + 6Cl

-

+ 2NO

3

-

+ 4H

+

= 2[HgCl

4

]

2-

+ N

2

↑

+ 2NO

↑

+ H

2

O

3Hg + 12Cl

-

+ 2NO

3

-

+ 8H

+

= 3[HgCl

4

]

2-

+ 2NO

↑

+ 4H

2

O

2. Mocne zasady KOH, NaOH

wytrącają czarny osad złożony z tlenku rtęci(II) i rtęci metalicznej :

Hg

2

2+

+ 2OH

-

= HgO

↓

+ Hg

↓

+ H

2

O

76

3. Amoniak NH

3

wytrąca z azotanu(V) dirtęci(II) osad azotanu(V) amidooksortęci(II) i rtęci

metalicznej, która nadaje osadowi barwę szarą :

4. Jodki

wytrącają żółtozielony osad jodku dirtęci(II), rozpuszczalny w nadmiarze

odczynnika z utworzeniem bezbarwnego kompleksowego jonu –

tetrajodortęcianu(II) i meta-licznej rtęci :

Hg

2

2+

+ 2I

-

= Hg

2

I

2

↓

Hg

2

I

2

+ 2I

-

= [HgI

4

]

2-

+ Hg

↓

5. Chromian(VI) potasu K

2

CrO

4

wytrąca na gorąco czerwony osad chromianu(VI) dirtęci(II), nierozpuszczalny

w rozcieńczonym kwasie azotowym(V) oraz w roztworach zasad :

Hg

2

2+

+ CrO

4

2-

= Hg

2

CrO

4

↓

6. AKT (CH

3

CSNH

2

) i rozpuszczalne w wodzie siarczki

wytrącają z kwaśnych roztworów osad siarczku rtęci(II) z wydzieleniem

metalicznej rtęci :

Hg

2

2+

+ S

2-

= HgS↓ + Hg↓

Siarczek ten jest słabo rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach, rozpuszcza

się w wodzie królewskiej :

3HgS + 12Cl

-

+ 2NO

3

-

+ 8H

+

= 3[HgCl

4

]

2-

+ 2NO

↑

+ 3S

↓

+ 4H

2

O

7. Miedź metaliczna

redukuje związki dirtęci(II) do metalicznej rtęci :

Hg

2

2+

+ Cu = 2Hg

↓

+ Cu

2+

Wykonanie: wypolerowaną blaszkę miedzianą zanurzyć do roztworu soli dirtęci

(II). Po upływie 1 minuty przemyć wodą i przetrzeć miękką szmatką. Płytka

pokrywa się srebrzystym lustrem. Uwaga: rtęć jest silnie trująca !

77

2 Hg

2

(NO

3

)

2

+4NH

3

+ H

2

O = O

Hg

Hg

NH

2

NO

3

+ 2Hg + 3 NH

4

NO

3

8. Chlorek cyny(II) SnCl

2

i inne reduktory

wytrącają szary osad rozdrobnionej metalicznej rtęci:

Hg

2

2+

+ 2Cl

-

= Hg

2

Cl

2

↓

Hg

2

Cl

2

+ Sn

2+

+ 4Cl

-

= 2Hg

↓

+ [SnCl

6

]

2-

Inne reduktory, np. metale o mniejszym od rtęci potencjale normalnym ( Pb,

Sn, Cd, Al, Fe, Co, Zn ),wytrącają również ciemnoszary osad metalicznej rtęci.

XIII.1. Zagadnienia

1. Dlaczego do wytrącania chlorków kationów I grupy nie można stosować

stężonego kwasu chlorowodorowego ?

2. Jakie reakcje wykorzystuje się do rozdzielania chlorków kationów I grupy ?

3. Napisać reakcje rozpuszczania AgCl i nazwać powstałe związki.

4. Różnice w rozpuszczalności AgCl, AgBr, i AgI.

5. Który z kationów i dlaczego można oddzielić od dwu pozostałych przy

użyciu NH

3

?

6. Napisać reakcje kationów I grupy z jonami jodkowymi i ich nadmiarem,

oraz z nadmiarem mocnej zasady i amoniaku.

7. Za pomocą odpowiednich reakcji przeprowadzić przemiany :

AgNO

3

→

Ag

2

O →AgCl → [ Ag(NH

3

)

2

]

+

→AgBr → [Ag(S

2

O

3

)

2

]

3-

→AgI

→Ag

2

S

8. Podać sposób rozdzielania Ag

+

i Pb

2+

za pomocą nadmiaru amoniaku i

nadmiaru mocnej zasady.

9. Podać przykłady reakcji w których jon Hg

2

2+

ulega reakcji

dysproporcjonowania.

10.Jak reagują jony Pb

2+

z jonami CrO

4

2-

i Cr

2

O

7

2-

. Która z tych reakcji jest

bardziej czuła i dlaczego ?

11.

Napisać reakcje prowadzące do rozdzielania jonów Ag

+

od Hg

2

2+

w toku

analizy systematycznej.

12.Który z chlorków kationów I grupy jest najtrudniej rozpuszczalny ? Napisać

reakcje jego rozpuszczania.

13.Jakim reakcjom ulega jon Hg

2

2+

w trakcie analizy systematycznej ?

78

14.Dlaczego w obecności dużej ilości jonów Hg

2

2+

a małej ilości jonów Ag

+

nie

można w analizie systematycznej wykryć jonów Ag

+

?

15.Dlaczego jony Pb

2+

wykrywa się zarówno w I jak i w grupie II kationów ?

79