Analiza I grupy kationów.pdf
(
205 KB
)
Pobierz
XIII
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-
63
tetrahydroksoołowian(II)
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
+
2Ag
+
+ 2NH
3
+ H
2
O = Ag
2
O¯ + 2NH
4
+
ciemnobrunatny
Hg
2Hg
2
(NO
3
)
2
+4NH
3
+H
2
O=
O
NH
2
NO
3
+
2Hg
+ 3NH
4
NO
3
Hg
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
biały
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+
.
¯
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
Pb
2+
+ 2I
-
= PbI
2
- 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
¾ ¾
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
Plik z chomika:
maharette
Inne pliki z tego folderu:
Analiza Żywności - Instrukcje do ćwiczeń.rar
(6968 KB)
Pracownia Katedry Analizy Środowiska - teoria do ćwiczeń laboratoryjnych.pdf
(2384 KB)
Analiza I grupy kationów.pdf
(205 KB)
Analiza III grupy kationów.pdf
(121 KB)
Inne foldery tego chomika:
Chromatografia
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin