Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]
sobota, 03 grudnia 2011 23:58

Pierwsza grupa analityczna kationów

Oceń ten artykuł
(1 głos)

W artykule zostaną opisane krótkie właściwości związki srebra, rtęci oraz ołowiu, które mogą nam pomóc w identyfikacji substancji. Oczywiście zostanie też omówione wykrywanie kationów poprzez różne próby.

Do pierwszej grupy analitycznej należą kationy: Ag+, Hg22+ oraz Pb2+. Odczynnikiem grupowym jest tutaj kwas solny, a dokładniej jon chlorkowy Cl-. Daje on we wszystkich przypadkach trudno rozpuszczalny biały osad. Sole srebra, rtęci i ołowiu w większości przypadków są nierozpuszczalne w wodzie za wyjątkiem azotanów, fluorków, octanów, chloranów oraz nadchloranów.


Srebro


Srebro w związkach występuje przeważnie na +1 stopniu utleniania. Jego związki są trudno rozpuszczalne w wodzie i mogą krystalizować pod postacią soli bezwodnych. Rozpuszczalne są jedynie azotany, fluorki, octany, chlorany oraz nadchlorany. Siarczan i octan jest trudno rozpuszczalny. Do najbardziej znanych związków srebra należą: Ag2C2, AgNO3, Ag2S, Ag2O, AgF, Ag2SO4, Ag2CO3, AgOH oraz jego halogenki.

Acetylenek srebra(I) - otrzymuje się go poprzez przepuszczanie gazowego acetylenu poprzez amoniakalny roztwór azotanu srebra. Amatorzy pirotechniki znają ten związek bardzo dobrze gdyż ma właściwości wybuchowe i należy do grupy materiałów inicjujących (jest wrażliwy na bodźce mechaniczne oraz źródła ciepła).

Azotan(V) srebra(I) - otrzymuje się go poprzez rozpuszczanie metalicznego srebra w kwasie azotowym. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie (122g na 100g wody w temperaturze 0*C). Jest najbardziej popularną solą srebra. Rozkłada się na metaliczne srebro pod wpływem światła oraz związków organicznych. W kontakcie ze skórą pojawiają się czarne plamy, które są nie do zmycia (usuwają się same po około 2-3 tygodniach). Jest białą substancją.

Siarczek srebra(I) - otrzymuje się go poprzez przepuszczenie gazowego siarkowodoru przez roztwór np. azotanu srebra. Jest czarną substancją.

Tlenek srebra(I) - otrzymuje się go w skutek działania wodorotlenków litowców na sole srebra. Jest to ciemny osad praktycznie nierozpuszczalny w wodzie (0,01g/l). Ta minimalna ilość wystarcza do wytworzenia w roztworze reakcji słabo alkalicznej. Służy często do zmiany chlorków innych metali na wodorotlenki. Pod wpływem wodoru, tlenku węgla oraz związków organicznych redukuje się do metalicznego srebra.

Fluorek srebra(I) - jest rozpuszczalną solą srebra w wodzie (182g na 100g wody). Otrzymuje się go w wyniku działania fluoru na halogenki srebra. Jest nietrwały i łatwo rozkłada się dając fluor.

Siarczan(VI) srebra(I) - otrzymuje się go poprzez rozpuszczanie srebra lub tlenku srebra w kwasie siarkowym. Jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie (0,57g na 100g wody w temperaturze 0*C).

węglan srebra(I) - otrzymuje się go poprzez działanie węglanów alkalicznych na roztwory soli srebra. Jest żółtego koloru.

Wodorotlenek srebra(I) - jest to bardzo nietrwały związek i rozkłada się natychmiast dając tlenek srebra(I).


Występowanie srebra na +2 stopniu utleniania jest rzadkie. Jon Ag2+ możemy otrzymać poprzez utlenianie trwałych soli srebra na +1 stopniu utleniania ozonem, nadtlenodwusiarczanem lub fluorem. Jon ten jest trwały jedynie w kwaśnym środowisku. Znane są szczególnie trzy związki na tym stopniu utleniania, a mianowicie: AgF2, AgO oraz [Ag(C5H5N) 4](NO3)2.

Fluorek srebra(II) - reaguje z wodą z wydzieleniem ozonu. Otrzymuje się go poprzez działanie fluoru na srebro w temperaturze około 200*C.

Tlenek srebra(II) - otrzymuje się go poprzez utlenianie nadtlenodwusiarczanem Ag2O w roztworze alkalicznym. Drugim sposobem jest bezpośrednie działanie ozonu na metaliczne srebro.

[Ag(C5H5N)4](NO3)2 - powstaje on w wyniku anodowego utlenienia roztworu AgNO3 w obecności pirydyny.

 

Wykrywanie kationu Ag+

Wykrywanie za pomocą kwasu solnego

Charakterystyczne w tej reakcji jest wytrącenie białego, serowatego osadu chlorku srebra. Osad ten przybiera fioletową barwę pod wpływem światła.


Ag+ + Cl- -> AgCl

W celu dalszej identyfikacji związku rozpuszcza się ten osad w amoniaku, gdyż jest on w nim dobrze rozpuszczalny.


AgCl + 2 NH3*H2O <--> [Ag(NH3)2]Cl + 2 H2O

Jeśli do roztworu dodamy kwas azotowy wytrąci nam się chlorek srebra.


[Ag(NH3)2]Cl + 2 H+ <--> AgCl + 2 NH4+


Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do 3 kropel nieznanego roztworu dodajemy 3 krople kwasu solnego o stężeniu 2 mol/l. Powinien nam się wytrącić osad, który odwirowujemy. Całość dekantujemy i dodajemy do chlorku srebra wodę amoniakalną kroplami, aż do całkowitego rozpuszczenia osadu. Do roztworu dodajemy kroplami kwas azotowy o stężeniu 2 mol/l do zakwaszenia roztworu (sprawdzamy papierkiem lakmusowym). Całość powinna się nam zmętnieć w skutek ponownego wytrącenia chlorku srebra.

Wykrywanie za pomocą formaliny i wody amoniakalnej (próba Tollensa)

Charakterystyczne dla tej reakcji jest osadzenie metalicznego srebra na ściankach probówki dające nam w efekcie lustro srebrowe. Dzieje się to na skutek dodania formaliny do roztworu soli srebra w amoniaku.

2 [Ag(NH3)2]+ + HCHO + 3 OH- › 2 Ag + HCOO- + 4 NH3 + 2 H2O

Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do probówki wymytej wcześniej chromianką, a następnie wodą destylowaną wkraplamy 6 kropli badanego roztworu, 6 kropli wody amoniakalnej oraz 12 kropel formaliny. Probówkę ogrzewamy na łaźni wodnej. Po chwili powinniśmy otrzymać lustro srebrowe.




Rtęć


Rtęć w związkach występuje na +1 i +2 stopniu utleniania. Ich związki są bezbarwne. Kationu rtęci na +1 występują w postaci jonu dimerycznego Hg22+ oraz jonu Hg+.

Związki rtęci na +1 stopniu utleniania możemy łatwo otrzymać poprzez utlenienie rtęci oraz poprzez redukcje związków rtęci na +2 stopniu utleniania. Do najważniejszych związków rtęci(I) należą: HgCl, HgJ, HgOH, Hg2SO4, Hg2CO3 oraz związki autokompleksowe oraz kompleksowe.

Chlorek rtęci(I) - można go zapisywać w sposób prosty (HgCl) oraz podwojony (Hg2Cl2). Nazywa się go potocznie kalomelem. Jest to biały, nierozpuszczalny w wodzie osad. Otrzymuje się go w reakcji pomiędzy solami rtęciowymi i jonami chlorkowymi, poprzez redukcję chlorku rtęci(II) za pomocą dwutlenku siarki oraz ogrzewanie mieszaniny rtęci metalicznej z chlorkiem rtęci(II).

Jodek rtęci(I) - również możemy go zapisać w sposób podwojony (Hg2J2) lub prosty (HgJ). Jest trudno rozpuszczalny w wodzie. Łatwo rozkłada się na metaliczną rtęć i jodek rtęci(II).

Wodorotlenek rtęci - jest to związek niezwykle nietrwały - bardzo łatwo rozkłada się na metaliczną rtęć, tlenek rtęci(II) oraz wodę.

Siarczan(VI) rtęci(I) - trudno rozpuszcza się w wodzie. Otrzymuje się go poprzez dodanie jonów siarczanowych do roztworów soli związków rtęci(I).

Węglan rtęci(I) - jest to związek nietrwały i otrzymuje się go poprzez reakcje węglanów alkalicznych z solami rtęci(II) (powstaje zasadowy węglan rtęci).

Związki rtęci na +2 stopniu utleniania są trwalsze niż związki na +1 stopniu utleniania. Do najważniejszych należą: HgCl2, HgI2, HgO, Hg(NO3)2, Hg(CN)2, Hg(CNO)2, HgSO4 oraz HgS.

Chlorek rtęci(II) - zwany potocznie sublimatem. Otrzymuje się go poprzez ogrzewanie z chlorkiem sodu, po czym jak sama jego nazwa wskazuje opuszcza miejsce reakcji poprzez sublimacje. Jest rozpuszczalny w wodzie (7,4g na 100g wody), alkoholu i eterze. Jest to białe ciało stałe.

Jodek rtęci(II) - posiada zdolność tworzenia związków kompleksowych. Jest koloru żółto-czerwonego.

Tlenek rtęci(II) - można go otrzymać poprzez działanie zasadą litowców na roztwór soli ołowiu i wtedy przybiera kolor żółty. Podczas utleniania rtęci w tlenie atmosferycznym jest koloru czerwonego. Różnica barw wynika ze stopnia rozdrobnienia. W temperaturze 450*C rozkłada się na metaliczną rtęć i tlen.

Azotan(V) rtęci(II) - otrzymuje się poprzez rozpuszczenie rtęci w nadmiarze kwasu azotowego. Ulega hydrolizie w wodzie (nie ulega hydrolizy w kwaśnym roztworze). Łatwo rozpuszcza się w wodzie.

Cyjanek rtęci(II) - otrzymuje się go poprzez reakcję podwójnej wymiany pomiędzy solami rtęci(II) z cyjankami alkalicznymi. Jest rozpuszczalny w wodzie (8g na 100g wody w temperaturze 0*C). Nie wykazuje żadnej reakcji charakterystycznej oprócz reakcji z siarkowodorem, ponieważ występuje zbyt małe stężenie jonów Hg2+.

Piorunian rtęci(II) - otrzymujemy go poprzez dodanie do kwaśnego roztworu azotanu rtęci(II) alkoholu etylowego. Jest to typowy materiał wybuchowy inicjujący.

Siarczan(VI) rtęci(II) - otrzymuje się go poprzez rozpuszczenie rtęci w kwasie siarkowym. Ulega hydrolizie w wodzie tworząc sole zasadowe.

Siarczek rtęci(II) - jedyna nietoksyczna sól rtęci. Występuje w dwóch odmianach: czerwonej oraz czarnej. Odmiana czarna jest odmianą nietrwałą i od razu przechodzi w odmianę czerwoną. Otrzymuje się ją poprzez strącenie z roztworów soli rtęciowych przepuszczając gazowy siarkowodór. Rozpuszcza się w stężonych roztworach siarczków alkalicznych tworząc tak zwane tiosole. W przyrodzie występuje pod dwoma nazwami cynober (czerwona) oraz metacynabaryt (czarna).


Wykrywanie kationu Hg22+

Wykrywanie za pomocą kwas solnego

Kwas solny z rtęcią tworzy biały osad chlorku rtęci(I)

H22+ + Cl- -> Hg2Cl2

W celu dalszej identyfikacji wykorzystujemy jego rozpuszczalność w wodzie amoniakalnej która powoduje czernienie naszego osadu:

Hg2Cl2 + 2 NH3*H2O -> Hg + HgNH2Cl + Cl- + NH4+ + 2 H2O


Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do 3 kropel badanego roztworu dodajemy 4 krople kwasu solnego o stężeniu 2 mol/l. Wytrącony osad wkładamy do wirówki i odwirowujemy go. Następnie przeprowadzamy dekantacje. Do osadu dodajemy 4 krople rozcieńczonej wody amoniakalnej. Osad powinien czernieć.


Wykrywanie za pomocą chromianu potasu

Podczas tej metody analitycznej wytrąca się brunatny osad chromianu rtęci(I), który podczas ogrzewania zmienia swój kolor na czerwony. Dzieje się to dzięki obecności jonów CrO42-.

Hg22+ + CrO42- -> Hg2CrO4


Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do 3 kropel roztworu zawierającego jony rtęci dodajemy 3 krople roztworu chromianu potasu. Wytrącony brunatny osad ogrzewamy na łaźni wodnej. Osad zmienia barwę na czerwoną.

Wykrywanie za pomocą metalicznej miedzi

W roztworze który zawiera jony Hg22+ lub Hg2+ w obecności miedzi redukuje się do metalicznej rtęci. Reakcje przeprowadza się na miedzianej blaszce, więc powstaje amalgamat miedzi.

Hg2+ + Cu -> Hg + Cu2+
Hg22+ + Cu -> 2 Hg + Cu2+


Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Na odtłuszczonej blaszce miedzianej umieszczamy kroplę badanego roztworu uprzednio go zakwaszając. Po 5 minutach kawałkiem waty kosmetycznej przecieramy ową kroplę. Powinna pozostać srebrzysta plamka w przypadku obecności związków rtęci(I) lub rtęci (II).


Wykrywanie za pomocą chlorku cyny(II)

Podczas tej próby wytrąca się czarny lub szarawy osad rtęci na skutek redukcji jonów rtęci I lub II.

2 HgCl2 + [SnCl4]2- -> Hg2Cl2 + [ScCl6]2-
Hg2Cl2 + [SnCl4]2- -> 2 Hg + [SnCl6]2-

Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Na bibule filtracyjnej umieszczamy krople badanego roztworu oraz kroplę roztworu kwasu solnego o stężeniu 2 mol/l. Następnie nanosimy kroplę roztworu chlorku cyny(II). Powinna powstać czarna obrączka.


Ołów


Ołów występuje w związkach na +2 (bezbarwne związki) i +4 stopniu utleniania. Z reguły związki na +2 stopniu utlenienia są trwalsze niż te które występują na +4. Większość soli ołowiu jest nie rozpuszczalne w wodzie, oprócz azotanu oraz ołowiu. Chlorki, bromki oraz jodki ołowiu są słabo rozpuszczalne.

Do najważniejszych soli ołowiu na +2 stopniu utleniania należą: PbS, PbCO3, PbSO4, (CH3COO)2Pb, Pb(NO3)2, PbF2, PbCl2, PbJ2, PbBr2, PbO oraz Pb(OH)2.

Siarczek ołowiu(II) - zwyczajowo nazywa się go galeną (jako minerał, tworzy czarne błyszczące kryształy). Otrzymuje się go poprzez przepuszczanie gazowego siarkowodoru przez sole ołowiu(II). Posiada działanie detektorowe.

Węglan ołowiu(II) - otrzymuje się go poprzez przepuszczanie dwutlenku węgla z solami ołowiu(II). Drugim sposobem jest działanie węglanów na roztwory ołowiu(II). Reakcje zachodzą w temperaturze pokojowej. W podwyższonej temperaturze powstaje zasadowy węglan.

Siarczan(VI) ołowiu(II) - otrzymuje się poprzez działanie siarczanami na rozpuszczalne sole ołowiu(II). Jest trudno rozpuszczalny w wodzie. Rozpuszcza się w stężonych kwasach i ługach. Jego kryształy są przezroczyste.

Octan ołowiu(II) - otrzymuje się poprzez rozpuszczanie węglanu lub tlenku ołowiu(II) w kwasie octowym. Jego nazwa zwyczajowa to cukier ołowiany ze względu na jego słodki smak. Dobrze rozpuszcza się w wodzie (50g na 100g wody w temperaturze 0*C).

Azotan(V) ołowiu(II) - otrzymuje się go poprzez rozpuszczanie tlenku ołowiu(II) w kwasie azotowym. Łatwo rozpuszcza się w wodzie (56,5g w 100g wody w temperaturze 20*C). Jest solą bezwodną. W temperaturze około 250*C rozkłada się na tlenek ołowiu(II), tlen oraz dwutlenek azotu.

Fluorek ołowiu(II) - otrzymuje się go poprzez rozpuszczanie węglanu, zasadowego węglanu lub wodorotlenku ołowiu(II) w kwasie fluorowodorowym. Jest jedną z najtrudniej rozpuszczalnych soli ołowiu w wodzie. Jest koloru białego.

Chlorek ołowiu(II) - otrzymuje się go poprzez rozpuszczanie azotanu(V) ołowiu(II) w kwasie solnym. Jest trudno rozpuszczalny w wodzie.

Jodek ołowiu(II) - jest trudny rozpuszczalny w wodzie. Występuje pod postacią złocistych płatków.

Bromek ołowiu(II) - trudno rozpuszczalny w wodzie i występuje pod postacią białych igieł.

Tlenek ołowiu(II) - otrzymuje się go poprzez utlenianie ołowiu w powietrzu lub rozkład wodorotlenku ołowiu(II). Potocznie nazywa się go glejtą ołowianą. Jest to związek o żółtym kolorze (w wyniku utleniania w powietrzu) lub czerwonym (poprzez rozkład wodorotlenku ołowiu(II)). Bardzo słabo rozpuszcza się w wodzie (1,2mg na 100g wody) tworząc wodorotlenek ołowiu(II).

Wodorotlenek ołowiu(II) - otrzymuje się go poprzez reakcje alkaliów z rozpuszczalnymi solami ołowiu(II). Posiada słabe właściwości amfoteryczne. Związek słabo rozpuszczalny w wodzie o białej barwie.

Do najważniejszych związków ołowiu na +4 stopniu utlenienia należą: Pb(SO4)2, PbO2, PbCl4, PbH4.

Siarczan(VI) ołowiu(IV) - otrzymuje się go w wyniku elektrolizy 80% kwasu siarkowego stosując elektrody ołowiane. Jest związkiem o barwie żółto-białej. Jest nietrwały, ponieważ w kontakcie z wodą ulega rozkładowi na dwutlenek ołowiu i kwas siarkowy.

Tlenek ołowiu(IV) - otrzymuje się go poprzez utlenienie soli ołowiu chlorem, podchlorynami oraz poprzez elektrolizę. Jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie. Posiada brązową barwę i właściwości amfoteryczne.

Chlorek ołowiu(IV) - otrzymuje się go poprzez przepuszczanie gazowego chloru przez zawiesinę chlorku ołowiu(II). Należy do związków nietrwałych. Jest koloru żółtawego.

Wodorek ołowiu(IV) - otrzymuje się go poprzez elektrolizę kwasów, a dokładniej powstaje na katodzie ołowianej. Jest bardzo nietrwały.


Wykrywanie kationu Pb2+


Wykrywanie za pomocą kwasu solnego

Charakterystyczną oznaką na obecność ołowiu jest wytrącenie osadu chlorku ołowiu, który jest rozpuszczalny w gorącej wodzie.


Pb2+ + 2 Cl- -> PbCl2

Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do 3 kropel roztworu zawierającego jony ołowiu Pb2+ dodajemy 3 krople kwasu solnego o stężeniu 2 mol/l. Powinien wytrącić się nam osad chlorku ołowiu. W celu dalszej identyfikacji ogrzewa się probówkę, aż do rozpuszczenia osadu, a następnie studzimy probówkę w celu krystalizacji osadu. Wykrystalizowany osad chlorku ołowiu pod postacią igiełek informuje nas o obecności ołowiu Pb2+.

Wykrywanie za pomocą chromianu potasu

Reakcją charakterystyczną dla tej próby jest wytrącenie się żółtego osadu chromianu ołowiu.

Pb2+ + CrO42- -> PbCrO4


Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do 3 kropel roztworu z jonami ołowiu Pb2+ dodajemy 4 krople rozcieńczonego kwasu octowego w celu zakwaszenia roztworu oraz 4 krople roztworu chromianu potasu. Powinien nam się wytrącić żółty osad chromianu ołowiu.


Wykrywanie za pomocą jodku potasu

W czasie tej próby wytrąca się żółty osad jodku ołowiu który jest rozpuszczalny w gorącej wodzie. Po przeprowadzeniu krystalizacji otrzymujemy go pod postacią złocistych blaszek.

Pb2+ + 2 I- -> PbI2


Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do 3 kropel badanego roztworu dodajemy 2 krople kwasu octowego oraz 4 krople roztworu jodku potasu. Wytrąci nam się żółty osad jodku potasu. Probówkę ogrzewamy do rozpuszczenia osadu, po czym poddajemy krystalizacji. Otrzymujemy jodek ołowiu pod postacią złocistych blaszek.

Wykrywanie za pomocą kwasu siarkowego

Charakterystyczne dla tej reakcji jest wytrącenie się białego osadu siarczanu ołowiu. W celu dalszej identyfikacji możemy go rozpuścić w stężonym kwasie siarkowym, octanie amonu lub ługu.

Pb2+ + SO42- -> PbSO4

Dokładny opis przeprowadzenia analizy

Do 2cm3 roztworu zawierającego jony ołowiu Pb2+ dodajemy 2cm3 kwasu siarkowego o stężeniu 2 mol/l. Odwirowujemy wytrącony biały osad, a ciecz dekantujemy. Osad rozpuszczamy w stężonym kwasie siarkowym, octanie amonu lub ługu. Rozpuszczenie się osadu w tych związkach świadczy o obecności jonów Pb2+.



Literatura:
- "Pracowania analizy chemicznej", Stanisław Rubel, Szczęsny Rosołowski,
- "Chemia nieorganiczna" TOM I i TOM II, W. Trzebiatowski,
- "Preparatyka nieorganiczna", J. Supniewski.


Artykuł napisał:
MaLuTkI

Czytany 17546 razy Ostatnio zmieniany wtorek, 06 grudnia 2011 00:40
Zaloguj się, by skomentować