Все соединения ртути (II) сильно ядовиты, поэтому при работе с ними следует принимать меры предосторожности!
Катионы шестой аналитической группы катионов
1. Общая характеристика группы.
2. Частные реакции катионов второй аналитической группы.
1) Реакции на катион меди.
2) Реакции на катион серебра.
3) Реакции на катион ртути (II).
К шестой аналитической группе катионов относятся катионы Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+. Cd 2+ Хлориды, сульфаты и нитраты этих катионов хорошо растворимы в воде. Растворы солей меди (II) окрашены в голубой цвет, кобальта (II) — в розовый, а никеля (II) — в зеленый.
Гидроксиды катионов этой группы являются труднорастворимыми слабыми электролитами, гидроксиды Сu(ОН)2 и Hg(OH)2 неустойчивы и разлагаются на соответствующий оксид и воду, Сu(ОН)2 при нагревании, a Hg(OH)2 при обычной температуре.
Соли катионов шестой аналитической группы подвергаются гидролизу в водных растворах.
Для катионов этой группы характерны реакции комплексообразования. Растворы аммиака осаждают Сu, Hg, Со, Ni, Cd в виде гидрооксидов. При избытке аммиака они растворяются, образуют комплексные соединения:
[Сu (NH3) 4]2+, [Hg (NH3) 4J2+, [Co (NH3) б]2+ , [Ni (NH3) 6 ]2+
Медь, ртуть и кобальт имеют переменную степень окисления, поэтому для них характерны окислительно-восстановительные реакции. Некоторые из этих реакций используются для открытия отдельных ионов. Например, ион Hg2+ открывают восстановлением его до Hg(I) и затем до свободной ртути действием SnС12.
Медь принадлежит к числу микроэлементов, очень малые количества которых необходимы для нормальной жизнедеятельности живых организмов. Удобрения, содержащие медь, способствуют росту растений на некоторых малоплодородных почвах, повышают их устойчивость против засухи и холода. В человеческом организме медь обнаружена в составе эритроцитов. Она оказывает заметное влияние на повышение сопротивляемости организма к вредному воздействию некоторых факторов внешней среды.
Частные реакции катионов шестой аналитической группы
Реакции катиона ртути (II) Hg2+
1. Гидроксиды щелочных металлов NaOH и КОН осаждают из растворов солей ртути (II) желтый осадок оксида ртути:
Hg(NO3)2+ 2КОН → HgO↓+ Н2О + 2KNO3
Hg2+ + 2ОН- → HgO↓+ Н2О.
Осадок легко растворим в кислотах. Реакция является фармакопейной.
2. Иодид калия KI с солями ртути (II) дает красный осадок иодида ртути (II):
Hg (NО3) 2 + 2KI → HgI2↓+ 2KNO3
Hg2+ + 2I - → HgI2↓
Осадок растворяется в избытке реактива с образованием бесцветной комплексной соли:
HgI2 + 2I- → [HgI2]2-
Реакция часто используется для обнаружения ионов Hg2+, хотя ионы Сu2+ мешают определению. Реакция является фармакопейной.
3. Хлорид олова (II) SnCl2 восстанавливает соли ртути (II) до нерастворимого хлорида ртути (I) белого цвета:
2HgCl2+ SnCl2 → Hg2Cl2 ↓+ SnCl4
2Hg2++ Sn2+ + 2Сl-→ Hg2Cl2↓ + Sn4+
Если реактив брать в избытке, то происходит дальнейшее восстановление ртути до металлической:
Hg2Cl2 + SnCl2 → 2Hg↓+ SnCl4
Hg2Cl2 + Sn2+ → 2Hg↓+ Sn4+ + 2Сl-
Этой реакцией пользуются для обнаружения иона ртути (II).
4. Реакция с сульфид - ионом. Реакция является фармакопейной. Катионы Hg2+ осаждаются из водных растворов сульфид – ионом в виде черно- коричневого осадка. Реакция протекает в несколько стадий. Вначале образуется белый осадок, постепенно изменяющий окраску через желто- красную и бурую на черно- коричневую при избытке сульфид – ионов.
HgCl2 +2H2S → 2HgS∙ HgCl2↓+ 4HCl
2HgS∙ HgCl2+2H2S → 3HgS+ 2HCl
Сульфид ртути (II) не растворяется в разбавленной азотной кислоте, но растворим в царской водке.
Реакции катиона меди (II) Сu2+
1. Гидроксиды щелочных металлов NaOH и КОН из растворов солей меди (II) выделяют на холоду голубой осадок гидроксида меди (II):
CuSО4 + 2КОН → Сu(ОН)2↓ + K2SO4
Cu2+ + 2ОН- → Сu(ОН)2↓
При кипячении смеси раствора с осадком гидроксид меди (II) разлагается, теряя воду:
Сu(ОН)2 → СuО + Н2О
Осадок растворим в концентрированном растворе аммиака:
Сu(ОН) 2 + 4NH3 → [Сu(NH3) 4](ОН) 2.
2. Водный раствор аммиака, взятый в избытке, образует с солями меди (II) комплексное соединение меди (II) ярко - синего цвета:
CuSО4+ 4NH3 → [Сu(NH3)4]SO4
Cu2++ 4NH3 → [Сu(NH3) 4] 2+
Реакция является наиболее характерной для иона Сu2+ и чаще всего применяется для его обнаружения. Проведению реакции мешают ионы Ni2+ и Со2+.
Реакция фармакопейная.
Схема анализа катионов I-VI аналитических групп представлена на рисунке 6
|
3. Гексацианоферрат (II) калия. K4Fe(CN)6] осаждает из нейтральных или слабокислых растворов солей меди(II) красно – бурый осадок
2CuCl2 + K4[Fe(CN)6] → Cu2[Fe(CN)6]↓ + 2К2SO4
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[(CN)6]↓
осадок не растворяется в разбавленных кислотах, но растворяется в 25% растворе аммиака.
Cu2[Fe(CN)6] + 12NH3+ 4Н2О→ (NH4)4[Fe(CN)6]+ 2[Сu(NH3)4](OH)4
4.Иодид калия или натрия окисляется солями меди (II) до свободного иода:
2СuSO4 + 4KI → 2CuI ↓ + 2К2SO4+ I2.
5. Реакция восстановления меди (II) до металлической меди. Реакция фармакопейная. Металлы, расположенные в ряду напряжений металлов леве меди, восстанавливают катион Cu2+ до металлической меди. Чаще для этой цели используют металлический алюминий, цинк, железо.
Cu2++ Zn → Cu + Zn2+
Cu2++ Fe → Cu + Fe 2+
Схема систематического анализа катионов всех шести аналитических групп представлена на рисунке 6.
Тема: «Анионы»
1. Общая характеристика анионов.
2. Классификация анионов
3. Частные реакции на анионы первой аналитической группы.
4. Частные реакции на анионы второй аналитической группы.
5. Частные реакции на анионы третьей аналитической группы.
Анионы образуются в основном p-элементами и некоторыми d- элементами (Cr, Mn). Высокой способностью к образованию анионов обладают p-элементы, расположенные в верхнем правом углу Периодической системы Д. И. Менделеева. Они имеют переменную степень окисления и способны к образованию кислот, причем сила кислот возрастает с увеличением степени окисления.
Классификация анионов основывается на различной растворимости солей бария и серебра соответствующих кислот, классификация анионов представлена в таблице 2
Первая группа анионов: фосфат-ион РО43- сульфат-ион SO42-, сульфит-ион SO32-, карбонат-ион СО32-, тиосульфат-ион S2O32-, метаборат-ион ВО2- (или тетраборат-ион В4О72-) и оксалат-ион С2О42-. Перечисленные ионы образуют с ионами бария Ва2+ труднорастворимые в воде соли. Групповым реагентом является ВаСl2 в нейтральной или слабощелочной среде.
Вторая группа анионов: хлорид-ион С1-, бромид-ион Вг-, иодид-ион I-, сульфид-ион S2-. Анионы второй группы образуют с ионами Ag+ труднорастворимые в воде и нерастворимые в разбавленной азотной кислоте соли. Групповым реагентом является AgNO3 в присутствии разбавленной азотной кислоты.
Третья группа анионов: нитрат-ион NO3-, нитрит-ион NO2- и ацетат-ион СН3СОО-. Серебряные и бариевые соли этих анионов хорошо растворимы в воде. Группового реагента нет.
Таблица 2