ЛЕКЦИЯ № 6.
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+
1. 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
2. Реакция с солями хромовой кислоты:
2AgNO3+K2CrO4→Ag2CrO4↓+2KNO3
Образуется красно-кирпичный осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте и гидроксиде аммония.
3. Реакция с тиосульфатом натрия:
2AgNO3+ Na2S2O3→ Ag2S2O3↓+2NaNO3
Образуется осадок белого цвета, растворимый в избытке реактива.
4. 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+
1. 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.
2. Реакция с едкими щелочами.
Hg2(NO3)2+2NaOH→Hg2O↓+H2O+2NaNO3
Образуется черный осадок оксида ртути (1)
3. 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↓
4. 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+
1. 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.
2. Реакция с хроматом калия:
Pb(NO3)2+ K2CrO4→PbCrO4↓+2KNO3
Образуется желтый осадок хромата свинца, растворимый в азотной кислоте и щелочах.
3. 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
4. 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.
5. Реакция с дитизоном. При добавлении к раствору соли свинца хлороформного раствора дитизона:
NH – HN – C6H5 C6H5 – NH – N – Pb – N – NH – C6H5
Pb(NO3)2+ 2S=C → C=S S=C +2HNO3
N=N – C6H5 C6H5 – N=N N=N – C6H5
Хлороформный слой окрашивается в красный цвет вследствие образования и экстракции из воды в хлороформ дитизона свинца. Проведению реакции мешают другие катионы, поэтому целесообразно отделить катионы свинца от остальных, используя хорошую растворимость в горячей воде хлорида свинца.