Все соли ртути ядовиты!

1. Гидроксиды образуют с катионом Hg₂²⁺ черный осадок оксида ртути(I):

Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH → Hg₂O↓ + 2NaNO₃ + H₂O

Hg₂²⁺ + 2OH^ → Hg₂O + H₂O

Раствор аммиака с катионом Hg₂²⁺ образует хлорид димеркураммония Hg₂NH₂Cl.

2. Хромат калия К₂СrO₄ дает с катионом Hg₂²⁺ красный осадок Hg₂CrO₄, нерастворимый в гидроксидах и в разбавленной азотной кислоте.

3. Восстановление Hg₂²⁺ до металлической ртути. При действии на каплю раствора соли ртути(I) 2-3 каплями свежеприготовленного раствора хлорида олова SnCl₂ образуется белый осадок, который при стоянии темнеет вследствие восстановления ионов Hg₂²⁺ до металлической ртути:

Hg₂²⁺ + 2Сl^ → Hg₂Cl₂↓

Hg₂Cl₂+Sn²⁺ → 2Hg↓ +Sn⁴⁺ + 2Cl^

4. На медную пластинку поместите каплю раствора соли ртути (I) и дайте постоять. Через некоторое время на пластинке образуется серое пятно – металлическая ртуть. Обмойте пластинку водой и протрите тряпочкой или фильтровальной бумагой, оно становится блестящим:

Hg₂(NO₃)₂+ Сu → Cu(NO₃)₂ + 2Hg↓

Условия проведения опыта:

1. Медная пластина должна быть предварительно очищена наждачной бумагой.

2. Через 2-3 минуты после нанесения раствора оксида ртути(I) на пластинку, полученное серое пятно надо протереть фильтровальной бумагой.

3. Сильные окислители мешают проведению опыта.

4. Ионы Hg²⁺, восстанавливающиеся этой реакцией, должны быть удалены.(Работа проводится в вытяжном шкафу!)

5. Дифенилкарбазон с катионом ртути Hg_2²⁺ дает соединение фиолетового или синего цвета.

Опыт: Поместите на предметное стекло каплю исследуемого раствора и прибавьте туда каплю 2н раствора азотной кислоты и каплю дифенилкарбазона. Если в растворе имеются катионы Hg₂²⁺, то капля окрашивается в синий или фиолетовый цвет. Такую же окраску дают катионы ртути (II) и ионы СrО₄^2.

Условия проведения опыта:

1. Катионы Нg²⁺ и анионы СrO₄^2 должны быть удалены.

2. В нейтральных и уксуснокислых растворах катионы Cu²⁺, Fe²⁺, Fе³⁺, Cr³⁺, Co²⁺ так же дают окрашенные соединения.

Контрольная задача

ТЕМА: Анализ катионов второй группы

Ход анализа: практически нет ни одного реактива, которым можно было бы открыть тот или иной катион второй группы в присутствии других катионов. Поэтому необходимо применить систематический ход анализа, т.е. последовательно выделить каждый катион из смеси и затем открыть их.

В коническую колбу поместите 20-30 капель исследуемого раствора и, помешивая, добавьте 2н раствор хлороводородной кислоты. Через 1-2 минуты осадок отцентрифугируйте и промойте холодной водой, содержащей несколько капель 2н раствора хлороводородной кислоты. Центрифугат и промывные воды не используются. Осадок обработайте 2-3 раза горячей водой и центрифугируйте. При этом хлорид свинца переходит в раствор, а хлорид серебра AgCl и хлорид ртути Hg₂Cl₂ остается в осадке. В центрифугате открывают катион Pb²⁺, а в осадке катионы Ag⁺, Hg₂²⁺.

1. Открытие катионов Pb²⁺. К 2-3 каплям центрифугата добавьте такое же количество раствора иодида калия – образуется осадок иодида свинца PbI₂, который при нагревании растворяется, а при охлаждении вновь выпадает в виде золотисто-желтых кристаллов.

2. Открытие катиона Hg₂²⁺. К оставшемуся осадку в пробирке или на фильтре прилейте 5-7 капель раствора аммиака и перемешайте. Если присутствует катион Hg₂²⁺, то осадок чернеет. Хлорид серебра под действием раствора аммиака переходит в раствор в виде комплексной соли, с соль Hg₂NH₂Cl и ртуть остается. Отделите осадок.

3. Открытие катиона Аg⁺. Центрифугат разделите на две части и к одной из них прилейте раствор иодида калия, а к другой – азотной кислоты. При наличии катиона Аg⁺ в первой пробирке выпадет желтый осадок иодида серебра, а во второй – белый осадок хлорида серебра. В том и другом случае происходит разрушение комплекса:

Ag(NH₃₂ Cl ↔ Ag(NH₃₂⁺ + Cl^

Ag(NH₃₂⁺ ↔ 2NH₃ + Ag⁺

2NH₃ + Ag⁺ + 2H⁺ +Cl^  AgCl +2NH₄⁺

Ag(NH₃₂ Cl + 2HNO₃  AgCl + NH₄NO₃

Еще более чувствительной реакцией является реакция с (NH₄)₂S.

Лабораторная работа №3

ТЕМА: Третья аналитическая группа катионов (анализ катионов группы серной кислоты)

К третьей группе относятся катионы щелочноземельных металлов бария, стронция, кальция. Они имеют законченные 8 электронные внешние слои. Химическая активность их возрастает от кальция к барию. В таком же направлении изменяются и другие свойства, например растворимость солей, основные свойства гидроксидов и др. Ионы этих элементов в водных растворах бесцветны.

Ион SO₄^2c катионами Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, Pb²⁺ образует осадки, а с катионами других аналитических групп осадка не дает. Разбавленная серная кислота – групповой реагент.

Соли, образованные сильными кислотами, практически не подвергаются гидролизу.

Поскольку произведение растворимости CaSO₄ равно 9,110^-6, то осаждение катионов Са²⁺ разбавленной серной кислотой происходит полностью. Чтобы не “потерять” катион Са²⁺ при анализе, необходимо проводить проверочные реакции на этот катион после осаждения катионов третьей группы групповым реагентом или вести осаждение катионов этой группы смесью серной кислоты с этанолом.

Опыт: Возьмите три центрифужные пробирки, прибавьте по 3-5 капель растворов солей: в первую - хлорида бария, во вторую – хлорида стронция, в третью – хлорида кальция. Добавьте в каждую из них по 3 капли раствора серной кислоты, нагрейте на водяной бане и наблюдайте за образованием осадков.

С повышением температуры растворимость солей BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄ изменяется мало, более полное осаждение происходит при стоянии в течение 20 минут. Обратите внимание на скорость выпадения осадков при комнатной температуре. Проверьте растворимость в соляной и азотной кислотах.

После осаждения в пробирку, содержащую сульфат кальция добавьте 5 капель ацетона или этилового спирта и проверьте, увеличивается ли количество осадка. Дайте объяснение.

Карбонат натрия и другие растворимые соли угольной кислоты дают с катионами Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ белые осадки, растворимые в соляной, азотной и уксусной кислотах. Проверьте действие раствора карбоната натрия Na₂CO₃ или карбоната аммония (NH₄)₂CO₃ на катионы Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ и исследуйте растворимость образовавшихся осадков в соляной и уксусной кислотах.

Частные реакции катиона Ва²⁺

1. Хромат калия К₂CrO₄ дает с катионом Ва²⁺ желтый осадок хромата бария ВаСrO₄, нерастворимый в уксусной кислоте, но растворимый в сильных кислотах:

BaCl₂ + K₂CrO₄  BaCrO₄ + 2KCl

Ba²⁺ + CrO₄^2 BaCrO₄

Опыт: Возьмите в пробирку 3 капли раствора хлорида или нитрата бария, добавьте 3 капли раствора хромата калия и 3 капли раствора уксусной кислоты. Нагрейте на водяной бане. При нагревании выпадет желтый осадок - кристаллический хромат бария ВаСrО₄.

Условия проведения опыта.

1. Реакция проводится в нейтральной или слабокислой среде.

2. Выпадению осадка способствует нагревание.

3. Катионы Pb²⁺ и др., дающие с хромат ионом осадки, мешают проведению реакции.

2. Дихромат калия К₂Cr₂O₇ дает с катионом бария также желтый осадок хромата бария:

К₂Cr₂O_{7 +} BaCl₂ + Н₂О  BaCrO₄ + 2КСl + 2НСl

Cr₂O₇^2 + H₂O ↔ 2CrO₄^2 + 2H⁺

2CrO₄^2 + 2Ba²⁺ ↔ 2BaCrO₄

В осадок выпадает BaCrO₄ , а не BaCr₂O₇, так как в растворе протекает взаимодействие ионов Cr₂O₇^2 c водой. Концентрация образующихся при этом ионов CrO₄^2 вполне достаточна для осаждения иона Ва²⁺ в виде BaCrO₄. Кроме того, эта реакция частично смещается справа налево ацетатной буферной смесью. При взаимодействии дихромат аниона с водой образуются ионы Н⁺, придающие раствору кислую реакцию. Для связывания ионов Н⁺ добавляют ацетат натрия:

CH₃COONa + H⁺  CH₃COOH + Na⁺

В образовавшейся уксусной кислоте хромат бария не растворяется.

Опыт. Возьмите в пробирку 3 капли раствора хлорида бария или нитрата бария, добавьте 3 капли раствора дихромата калия и 4-5 капель раствора ацетата натрия CH₃COONa, нагрейте на водяной бане. При этом выпадает кристаллический осадок хромата бария BaCrO_4.

Условия проведения опыта:

1. Реакцию следует проводить при избытке ацетата натрия.

2. Ионы Sr²⁺, Ca²⁺ в присутствии ацетатного буферного раствора не мешает открытию иона Ва²⁺.

Следовательно, для осаждения иона Ва²⁺ и отделения его от катионов стронция и кальция можно применять как хромат ионы, так и дихромат ионы. Проверьте растворимость хромата бария, стронция и кальция следующим опытом.

Опыт: Возьмите три пробирки и поместите в каждую по 3 капли растворов хлорида бария, хлорида стронция, хлорида кальция и добавьте в каждую по капле раствора хромата калия и по капле раствора уксусной кислоты. Жидкости в пробирках перемешайте стеклянной палочкой и наблюдайте за результатами реакции. Проделайте такой же опыт, но вместо уксусной кислоты добавьте 2-3 капли соляной кислоты.

3. Окрашивание пламени. Летучие соли бария окрашивают бесцветное пламя в желто-зеленый цвет.

Частные реакции катиона Sr²⁺

Катионы Sr²⁺ не имеют специфических реакций.

1. Гипсовая вода (насыщенный водный раствор гипса (CaSO₄2H₂O) образует с катионом Sr²⁺ осадок стронция.

Опыт: В пробирку налейте 4 капли раствора нитрата стронция Sr(NO₃)₂, добавьте 5-6 капель гипсовой воды, нагрейте на водяной бане и наблюдайте образование осадка.

Условия проведения опыта:

1. Реакция с гипсовой водой может применяться при отсутствии катионов Ва²⁺, а также катионов, которые дают труднорастворимые осадки с анионом SO₄^2.

2. Нагревание ускоряет образование осадка.

3. Так как осадок SrSO₄ появляется не сразу, то следует дать постоять смеси 10 -15 мин.

2. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ осаждает катион Sr²⁺ в виде белого осадка:

Sr(NO₃)₂ + (NH₄)₂C₂O₄  SrC₂O₄ + 2NH₄NO₃

Sr²⁺+ C₂O₄^2 SrC₂O₄

3. Окрашивание пламени. Соли стронция окрашивают бесцветное пламя в карминово-красный цвет.

Частные реакции катиона Са²⁺

1. Оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄ (и другие растворимые соли щавелевой кислоты) образуют с катионом Са²⁺ белый кристаллический осадок:

CaCl₂ + (NH₄)C₂O₄  CaC₂O₄ + 2NH₄Cl

Ca²⁺ + C₂O₄^2 CaC₂O₄

Опыт: В пробирку налейте 3 капли раствора СaCl₂ и добавьте каплю раствора уксусной кислоты, затем прилейте 3 капли оксалата аммония и 1-2 капли раствора аммиака. Выпадает белый кристаллический осадок.

Условия проведения опыта.

1. Вначале осаждение лучше вести пи рН 5-6, а затем при рН 7-8.

2. Катионы Ва²⁺ и Sr²⁺ мешают проведению реакции.

Катионы Ва²⁺ и Sr²⁺ дают так же белые кристаллические осадки с оксалатом аммония, но произведения растворимости этих соединений различны: ПР(СаС₂О₄) =2,5710^9; ПР(SrС₂О₄) =5,610^8; ПР(ВаС₂О₄)= 1,610^7. Следовательно, осадок оксалата кальция можно считать практически нерастворимым в воде. Растворимость оксалатов в уксусной кислоте различна. Оксалат кальция нерастворим, оксалат бария растворяется в уксусной кислоте несколько в большей степени, чем оксалат стронция.

Оксалаты бария, стронция, кальция растворимы в сильных минеральных кислотах (соляной и азотной).

Опыт: Возьмите три пробирки, в каждую налейте по 3 капли растворов хлорида бария, хлорида стронция, хлорида кальция и прилейте в каждую по 3-4 капли раствора оксалата аммония. Наблюдайте образование осадка. После этого добавьте в каждую пробирку по 6 капель раствора уксусной кислоты и посмотрите, где будет происходить частичное растворение осадка. Затем повторите опыт, но вместо уксусной кислоты добавьте 6 капель раствора соляной кислоты. Отметьте, что происходит с осадками.

2. Микрокристаллоскопическая реакция. Образование осадка сульфата кальция СаSО₄  2Н₂О при взаимодействии катиона Са²⁺ с серной кислотой можно легко заметить, если проводить реакцию на предметном стекле, наблюдая выпавшие кристаллы под микроскопом.

Опыт: Одну каплю раствора соли кальция поместите на предметное стекло, добавьте каплю 2Н раствора серной кислоты и осторожно нагрейте на маленьком пламени газовой горелки до появления белой каймы. По краям капли образуются игольчатые кристаллы в виде пучков или звездочек.

При наличии в растворе катионов Ва²⁺ и Sr²⁺ поступают следующим образом: в пробирку вносят 3-4 капли испытуемого раствора, добавляют 4 капли 2Н раствора серной кислоты, нагревают 5-6 минут на водяной бане, при этом ионы Ва²⁺ и Sr²⁺ переходят в осадок, а ионы Са²⁺ остаются в растворе. Осадок отделяют фильтрованием. Каплю фильтрата помещают на предметное стекло и упаривают до появления белой каймы, а затем рассматривают полученные кристаллы под микроскопом.

3. Окрашивание пламени. Летучие соли кальция окрашивают бесцветное пламя горелки в кирпично-красный цвет.