Лекция "Катионы II аналитической группы"

Лекция

Катионы 2-ой аналитической группы Ag+, Hg22+Pb2+

Общая характеристика катионов второй аналитической группы

К катионам второй аналитической группы относятся катионы, дающие осадки с соляной кислотой и ее солями, которые являются групповым реактивом. Этим свойством обладают катионы серебра, ртути (1), и свинца. Хлориды серебра и ртути (1) практически нерастворимы в воде, хлорид свинца плохо растворим. Поэтому при необходимости анализа смеси катионов добавлением соляной кислоты или ее солей осаждают катионы второй группы в виде хлоридов, отделяя их этой операцией от всех остальных групп катионов.

Катионы серебря, ртути (1) и свинца в водных растворах бесцветны. Степень окисления ионов серебра, ртути и свинца легко изменяется, так как они проявляют свойства окислителей.

Катионы 2-ой группы образуют при воздействии сероводорода в кислой среде остатки сульфидов, при воздействии солей фосфорной и угольной кислоты – осадки фосфатов и карбонатов. Катионы серебра, ртути и свинца обладают слабоосновными свойствами, поэтому их соли с сильными кислотами в воде легко подвергаются гидролизу и имеют кислую реакцию.

При действии щелочей на растворы солей серебра и ртути (1) образуются гидроксиды, которые сразу же разлагаются на воду и оксиды серебра и ртути (1). Из растворов солей свинца при действии щелочей выпадает осадок гидроксида свинца (2), обладающий амфотерными свойствами. Катионы 2-ой группы образуют растворимые в воде нитраты и ацетаты.

Соединения серебра, ртути (1) и свинца имеют широкое применение в науке и технике. Соли серебра используются в фотографии, соли ртути (1) – в ветеринарии, соли свинца – в лакокрасочной промышленности.

Применение в медицине и фармации солей катионов 2-ой аналитической группы

Соединения катионов второй аналитической группы нашли широкое применение в медицине и фармации. Нитрат серебра в виде глазных капель используется при лечении глазных заболеваний, для профилактики заболеваний глаз у новорожденных, в кристаллическом виде – для прижиганий. Нитрат серебра находит широкое применение как реактив при анализе многих лекарственных препаратов. Широко применяют как вяжущие, антисептические средства препараты коллоидного серебра – колларгол и протаргол. Дихлорид ртути(1) в виде мазей применяют при заболеваниях глаз.

Ацетат свинца в виде водных растворов обладает вяжущими свойствами и применяется наружно для примочек и компрессов при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек. Оксид свинца входит в состав свинцового пластыря, используемого как противовоспалительное, дезинфицирующее средство.

Соединения катионов 2-ой ан. группы , особенно ртути и свинца, обладают высокой токсичностью, поэтому при работе с ними надо соблюдать меры предосторожности – не касаться солей руками, тщательно мыть руки после окончания работы.

Действие группового реактива

Групповым реактивом на катионы 2-ой ан.группы являются соляная кислота и ее соли. При взаимодействии солей катионов второй группы с хлоридами образуются осадки, трудно растворимые в воде и кислотах:

Ag++Cl-→AgCl↓

Hg22++2Cl-→Hg2Cl2↓

Pb2++2Cl-→PbCl2↓

Осадок хлорида серебра чернеет на свету вследствие разложения и выделения металлического серебра. Осадок хлорида серебра растворяется в гидроксиде аммония с образованием растворимого в воде комплексного соединения – хлорида диаминсеребра (1) - [Ag(NH3)2]Cl:

AgCl+2NH4OH→[Ag(NH3)2]Cl+2H2O

Хлорид диаминсеребра (1) легко разлагается азотной кислотой до хлорида серебра, выпадающего в осадок:

[Ag(NH3)2]Cl+2HNO3→AgCl↓+2NH4NO3

Хлорид серебра способен растворяться в избытке хлоридов с образованием комплексных соединений:

AgCl↓+NaCl→Na[AgCl2]

Монохлорид ртути Hg2Cl2 взаимодействует с раствором аммиака, образуя хлорид меркураммония[HgNH2]Cl и металлическую ртуть, вследствие чего осадок чернеет:

Hg2Cl2+2NH4OH→[Hg2NH2]Cl↓+NH4Cl+2H2O

[Hg2NH2]Cl→→[HgNH2]Cl↓+Hg↓

Осадок хлорида свинца (2) PbCl2 слаборастворим в холодной и растворим в горячей воде. Это свойство используют для отделения катионов Pb2+ от остальных катионов 2-ой группы.

Реакции катионов серебра Ag+

Реакция с солями йодистоводородной кислоты:

KI+AgNO3→AgI↓+KNO3

Образуется желтый осадок йодида серебра, нерастворимый в гидроксиде аммония, кислотах, но ратворимый в тиосульфате натрия с образованием комплексного соединения

Na[AgS2O3]:

AgI+Na2S2O3→Na[AgS2O3]+NaI

Реакция с солями хромовой кислоты:

2AgNO3+K2CrO4→Ag2CrO4↓+2KNO3

Образуется красно-кирпичный осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте и гидроксиде аммония.

Реакция с тиосульфатом натрия:

2AgNO3+Na2S2O3→Ag2S2O3↓+2NaNO3

Образуется осадок белого цвета, растворимый в избытке реактива.

Реакция восстановления до металлического серебра. В присутствии восстановителей (формальдегид, Mn2+, Sn2+) ионы серебра легко восстанавливаются до металлического серебра:

Ag2O+HCOH→2Ag↓+HCOOH

При проведении реакции с формальдегидом в пробирке на ее стенках образуется блестящий налет – реакция «серебряного зеркала»

Реакции катионов ртути Hg22+

Реакция восстановления. Катион ртути способен восстанавливаться в присутствии восстановителей типа SnCl2:

Hg2Cl2+SnCl2→2Hg↓+SnCl4

Образуется осадок черного цвета

Hg2(NO3)2+Cu→2Hg↓+Cu(NO3)2

Если раствор соли ртути нанести на медную монету, то раствор через 2-3 мин. Монета покроется серым слоем амальгамы меди, который после растирания кусочком шерсти становится блестящим.

Реакция с едкими щелочами.

Hg2(NO3)2+2NaOH→Hg2O↓+H2O+2NaNO3

Образуется черный осадок оксида ртути (1)

Реакция с солями йодистоводородной кислоты:

Hg2(NO3)2+2KI→Hg2I2↓+2KNO3

Образуется грязно-зеленый осадок йодида ртути (1), растворимый в избытке реактива с образованием тетрайодо (2) меркурата калия и черного осадка металлической ртути:

Hg2I2+2KI→K2[HgI4]+Hg↓

Реакция с хроматом калия

Hg2(NO3)2+K2CrO4→Hg2CrO4↓+2KNO3

Образуется кирпично-красный осадок хромата ртути(1), растворимый в азотной кислоте.

Реакции катионов свинца Pb2+

Реакция с солями йодистоводородной кислоты:

Pb(NO3)2+2KI→PbI2↓+2KNO3

Образуется осадок дийодида свинца желтого цвета, растворимый в избытке реактива с образованием тетрайодо (2) плюмбата калия:

PbI2+2KI→K2[PbI4]

Осадок дийодида свинца растворим в горячей воде и уксусной кислоте.

Реакция с хроматом калия:

Pb(NO3)2+K2CrO4→PbCrO4↓+2KNO3

Образуется желтый осадок хромата свинца, растворимый в азотной кислоте и щелочах.

Реакция со щелочами:

Pb(NO3)2+NaOH→Pb(OH)2↓+NaNO3

Образуется белый осадок гидроксида свинца (2), растворимый в избытке реактива с образованием плюмбатов:

Pb(OH)2+NaOH→Na2PbO2+2H2O

Реакция с родизонатом натрия:

CO – CO – CO – Na CO – CO – CO

Pb(NO3)2+ │ ║ → │║ Pb↓+2NaNO3

CO – CO – CO – Na CO – CO – CO

В нейтральной среде образуется фиолетовый осадок родизонатом свинца. В кислой среде рН=3 осадок приобретает красный цвет. Проведению реакции мешают другие катионы 2-ой группы, поэтому ее следует предварительно отделив катион свинца от остальных с помощью хорошей растворимости хлорида свинца (2) в горячей воде.

Реакция с дитизоном. При добавлении к раствору соли свинца хлороформного раствора дитизона:

NH – HN – C6H5C6H5 – NH – N – Pb – N – NH – C6H5

Pb(NO3)2+ 2S=C →C=S S=C +2HNO3

N=N – C6H5C6H5 – N=N N=N – C6H5

Хлороформный слой окрашивается в красный цвет вследствие образования и экстракции из водыв хлороформ дитизона свинца. Проведению реакции мешают другие катионы, поэтому целесообразно отделить катионы свинца от остальных, используя хорошую растворимость в горячей водехлорида свинца.

Анализ смеси катионов второй аналитической группы

Анализ смеси катионов начинают с их отделения от остальных катионов. Для этого к раствору, содержащему смесь солей катионов, добавляют раствор соляной кислоты. Образовавшийся осадок промывают раствором разбавленной (0,1н) соляной кислоты. Промытый осадок обрабатывают горячей дистиллированной водой. В полученном фильтрате открывают катион свинца реакциями с хроматом калия и йодидом калия. В случае обнаружения в фильтрате катиона свинца осадок на фильтре обрабатывают горячей водой до полного удаления хлорида свинца. Полноту удаления определяют по реакции на катион свинца.

Промытый осадок на фильтре может содержать соли катиона ртути(1) и серебра. Для определения солей ртути осадок обрабатывают концентрированным раствором гидроксида аммония. Моментальное почернение осадка указывает на присутствие в нем солей ртути(1). Соли катиона серебра растворяются в избытке раствора аммиака, образуя комплексное соединение, растворимое в воде. При добавлении к фильтрату концентрированной азотной кислоты происходит разложение комплекса и выпадает белый осадок хлорида серебра.