Кип’ятіння солей амонію з натрію карбонатом

Під дією натрію карбонату солі амонію розкладаються з утворенням газоподібного аміаку. Нагрівання прискорює дану реакцію:

2NH₄Cl + Na₂CO₃ → 2NH₃↑ + 2NaCl + H₂O + CO₂↑.

У фарфорову чашку із досліджуваною рідиною додають розчин натрію карбонату, ставлять на піщану ванну і нагрівають. Аміак, який виділяється, виявляють за почервонінням змоченого водою і піднесеного до чашки фенолфталеїнового папірця.

 

Завдання 2. Характерні реакції катіонів другої

Аналітичної групи

а) Реакції виявлення катіонів другої аналітичної групи

(Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺)

 

Груповим реагентом є розбавлена (2М) хлоридна кислота.

Дія групового реагенту (HCl)

Йони Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ утворюють з груповим реагентом білі осади хлоридів PbCl₂, Hg₂Cl_2, AgCl, які є слабо розчинними у воді та розбавлених мінеральних кислотах.

Виконання реакцій:

До 0,5 см³ розчинів солей Ag⁺, Hg₂²⁺і Pb²⁺ (в окремих пробірках) додають 3-4 краплі розбавленої HCl.

Властивості PbCl₂

Плюмбуму хлорид осаджується не повністю, оскільки він частково розчиняється у воді при кімнатній температурі. Він добре розчинний у гарячій воді і CH₃COONH₄, в розчинах NaOH та концентрованій HCl. PbCl₂ утворює добре розчинні комплексні сполуки:

PbCl₂ + 4NaOH = Na₂[Pb(OH)₄] + 2NaCl

PbCl₂ + 2CH₃COONH₄ = (CH₃COO)₂Pb + 2NH₄Cl

PbCl₂ + 2HCl = H₂[PbCl₄]

Розчинність PbCl₂ в гарячій воді використовують для відділення йонів Pb²⁺ від Ag⁺ та Hg₂²⁺.

Властивості AgCl

Аргентуму хлорид розчиняється в концентрованій HCl та в амонію гідроксиді (NH₄OH) з утворенням комплексних сполук:

AgCl + HCl = H[AgCl₂]

AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

Розчинення AgCl в NH₄OH з наступним виділенням осаду дією HNO₃ або KI використовується в аналізі для відділення Ag⁺ від Hg₂²⁺ і виявлення його в розчині.

Властивості Hg₂Cl₂ (каломелі)

Каломель розчиняється в концентрованій HNO₃ при нагріванні. При дії NH₄OH на осад Hg₂Cl₂ утворюється суміш білого осаду хлориду меркурамонію та дрібнодисперсної металічної ртуті, внаслідок чого весь осад забарвлюється в чорний колір.

Hg₂Cl₂ + 2NH₄OH = NH₂HgCl ↓ + Hg ↓ + NH₄Cl + 2H₂O

білий чорний

осади

Ця реакція застосовується для виявлення йонів Hg₂²⁺ в присутності Ag⁺ та Pb²⁺.

 

Дія загальних реагентів

Всі реакції з загальними реагентами виконують таким чином: в ряд пробірок поміщають по 0,5 см³ розчинів солей і додають по 3-4 краплі відповідного реагенту.

Дія лугів

Луги NaOH або KOH в еквівалентних кількостях утворюють з Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ нерозчинні у воді осади гідроксидів:

Pb(NO₃)₂ + 2NaOH = Pb(OH)₂↓ + 2NaNO₃

Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH = Hg₂(OH)₂↓ + 2NaNO₃

AgNO₃ + NaOH =AgOH↓ + NaNO₃

Осади Hg₂(OH)₂ і AgOH відразу розкладаються, утворюючи осади Hg₂O – чорного та Ag₂O – бурого кольору.

При дії надлишку NaOH розчиняється тільки осад Pb(OH)₂ з утворенням комплексу:

Pb(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Pb(OH)₄].

 

Дія амонію гідроксиду

Амонію гідроксид в еквівалентних кількостях утворює з йонами Pb²⁺ та Ag⁺ осади: Pb(OH)₂ і AgOH. В надлишку NH₄OH повністю розчиняється тільки AgOH:

AgOH + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]OH + 2H₂O

З йонами Hg₂²⁺ взаємодія NH₄OH відбуваються за схемою:

2Hg₂²⁺ + 4NH₄OH + NO₃^- = [NH₂Hg₂O]NO₃↓ + 2Hg↓ + 3NH₄⁺ + 3H₂O

білий чорний

осади

Як і у випадку дії лугів, утворюється білий осад нітрату меркурамонію, який маскується чорним осадом дрібнодисперсної металічної ртуті. Осад незначно розчиняється в NH₄OH.

 

Дія калію йодиду

Калію йодид в еквівалентних кількостях утворює з йонами з Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ осади йодидів: PbI₂ - жовтого, Hg₂I₂ - ясно-зеленого, AgI - ясно-жовтого кольорів.

Всі осади слабо розчинні у воді при нагріванні, в розбавлених мінеральних кислотах і не розчинні у розчині амонію гідроксиду. PbI₂ розчинний у воді при нагріванні, після охолодження осад PbI₂ виділяється у формі блискучих пластинок (“золотий дощ”).

Осади Hg₂I₂, PbI₂ розчиняються в надлишку КІ, утворюючи майже безбарвні комплексні сполуки:

PbI₂ + 2КІ = K₂[PbI₄]

Hg₂I₂ + 2КІ = K₂[HgI₄] + Hg↓

(розчинення осаду супроводжується виділенням металічної ртуті).

Аргентуму йодид розчиняється в надлишку КІ лише частково:

AgI +KI = K[AgI₂]

Дія натрію карбонату і амонію карбонату

Реактиви утворюють з йонами Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺ білі осади аргентуму карбонату (Ag₂CO₃), плюмбуму дигідроксокарбонату (Pb₂(OH)₂CO₃) і жовтий осад меркурію (І) карбонату: (Hg₂CO₃).

Ці осади розчиняються в кислотах. Ag₂CO₃ розчиняються також у надлишку (NH₄)₂CO₃:

Ag₂CO₃ + (NH₄)₂CO₃ = [Ag₂(NH₃)₂]CO₃ + H₂CO₃

 

Дія натрію гідрофосфату

Реактив утворює з Pb²⁺ і Hg₂²⁺ білі осади фосфату Pb₃(PO₄)₂ та гідрофосфату Hg₂HPO₄ відповідно. З Ag⁺ утворюється жовтуватий осад Ag₃PO₄ або Ag₂HPO₄. Осади розчинні в мінеральних кислотах. Pb₃(PO₄)₂ розчиняється також у надлишку (NH₄)₂CO₃.

2Ag⁺ + HPO₄^- = Ag₂HPO₄↓

 

Дія калію хромату та калію дихромату

Дані сполуки з йонами Ag⁺, Pb²⁺ і Hg₂²⁺ утворюють осади хроматів відповідно жовтого, червоного і цегляно-червоного кольорів.

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ (або K₂Cr₂O₇) = PbCrO₄↓ + …

Hg₂(NO₃)₂ + K₂CrO₄ (або K₂Cr₂O₇) = Hg₂CrO₄↓ + …

2AgNO₃ + K₂CrO₄ (або K₂Cr₂O₇) = Ag₂CrO₄↓ + …

PbCrO₄ слабо розчинний у розбавленій HNO₃, але добре розчинний у NaOH і CH₃COONH₄. Hg₂CrO₄ нерозчинний у розбавленій HNO₃, Ag₂CrO₄ добре розчинний у розбавленій HNO₃ та NH₄OH.

 

Дія сульфатної кислоти та сульфатів лужних металів

Реактиви утворюють з Pb²⁺ білий осад PbSO₄, який розчинний в розчинах NaOH, CH₃COONH₄, а також у концентрованій H₂SO₄ з утворенням кислої солі:

PbSO₄ + 4NaOH = Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄

PbSO₄ + 2CH₃COONH₄ = Pb(CH₃COO)₂ + (NH₄)₂SO₄

PbSO₄ + H₂SO₄ (конц.) = Pb(HSO₄)₂

З йонами Нg₂²⁺ і Аg⁺ білі осади Нg₂SО₄ і Аg₂SO₄ утворюються тільки з концентрованих розчинів.

 

Дія сірководню та натрію тіосульфату при нагріванні

(фармакопейна на йони Pb²⁺)

Реактиви утворюють з йонами чорні осади сульфідів РbS, Нg₂S₂ та Аg₂S, нерозчинні в хлоридній кислоті. РbS і Аg₂S розчинні в нітратній кислоті при нагріванні; Нg₂S₂ - в царській воді.

Pb²⁺ + S^2- → PbS↓

Плюмбуму сульфід розчиняється тільки в нітратній кислоті при нагріванні за наступним рівнянням реакції:

3PbS + 8HNO₃ → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO↑ + 3S↓ + 4H₂O

Дія дитизону

Розчиняють 5 г дитизону в 10 см³ ССl₄, приливають 20 см³ води і 0,5-1 см³ амонію гідроксиду. Струшують, відділяють органічний шар фільтрувальним папером і висушують. Капають 1-2 краплі розчину, що містить йони Pb²⁺ або Аg⁺. У випадку їх присутності появляється червона пляма. Перешкоджають виявленню майже всі катіони важких металів.

 

2.3. Реакції катіонів Pb²⁺

2.3.1. Дія калію йодиду (фармакопейна)

Калію йодид утворює з йонами Pb²⁺ жовтий осад. Реакцію проводятьвнейтральному або слабокислому середовищі:

Рb(NО₃)₂ + 2КІ = РbI₂↓ + 2КNО₃

Виконання досліду:

До 0,5-1 cм³ розчину солі Плюмбуму додають 2-3 краплі розчину КІ. Спостерігають утворення жовтого осаду. Потім додають 4-5 см³ води і 3-4 краплі СН₃СООН. Вміст пробірки нагрівають до повного розчинення осаду, повільно охолоджують. Спостерігається утворення "золотого дощу". Аg⁺, Нg₂²⁺ та інші йони, що утворюють осади з калію йодидом, перешкоджають виявленню Рb²⁺.

 

2.3.2. Дія сульфатної кислоти (фармакопейна)

Сульфатна кислота утворює з йонами Pb²⁺ білий дрібнокристалічний осад, який нерозчинний у розведених кислотах, але помітно розчиняється в концентрованих кислотах з утворенням гідросульфату та в розчині надлишку лугу з утворенням тетрагідроксоплюмбату, чим відрізняється від осаду барію сульфату. Реакцію проводять у нейтральному або слабокислому середовищі:

Pb(NO₃)₂ + H₂SO₄ = PbSO₄↓ + 2HNO₃,

PbSO₄ + H₂SO₄ = Pb²⁺ + 2HSO₄^-

PbSO₄ + 6OH^- = [Pb(OH)₆]^4- + SO₄^2-

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Плюмбуму додають 3-4 краплі H₂SO₄ (або Na₂SO₄). Йони Аg⁺, Нg₂²⁺ (якщо їх концентрація не дуже велика) не перешкоджають виявленню Рb²⁺. Перешкоджають йони III-ї аналітичної групи, які утворюють з Н₂SO₄ такі самі за виглядом осади.

2.3.3. Дія калію хромату або калію дихромату (фармакопейна)

Дані сполуки утворюють з Рb²⁺ осади жовтого кольору.

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Реакцію проводять в нейтральному або ацетатнокислому середовищі. Осад нерозчинний в ацетатній кислоті, водному розчині аміаку, але розчиняється в лугах:

PbCrO₄ + 6OH^- = [Pb(OH)₆]^4- + CrO₄^2-

Виконання реакції:

До 0,5-1 см³ розчину солі Плюмбуму додати 3-4 краплі K₂Cr₂O₇ чи K₂CrO₄. Аg⁺ і Нg₂²⁺ та інші йони, що утворюють осади, перешкоджають виявленню Рb²⁺.

 

2.4. Реакції йонів Нg₂²⁺

2.4.1. Дія амонію гідроксиду (фармакопейна)

Амонію гідроксид NH₄OH у присутності солей Нg₂²⁺ утворює чорний осад.

2Hg₂²⁺ + NO₃^- + 4NH₃•H₂O → [Hg₂ONH₂]NO₃ + 3NH₄⁺ + 3H₂O + 2Hg↓

Виконання реакції:

Одну краплю розчину Hg₂(NO₃)₂ поміщають на кусок фільтрувального паперу і додають 1-2 краплі розчину NН₄ОН. Йони Аg⁺ у великій концентрації, та деякі йони V і VI аналітичних груп перешкоджають виявленню Hg₂²⁺.

 

Дія стануму (II) хлориду

Стануму (II) хлорид відновлює Hg₂²⁺ до металічної ртуті, утворюючи чорний осад:

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = 2Hg↓ + SnCl₄

Реакція протікає в середовищі хлоридної кислоти.

Виконання досліду:

До 0,5 см³ солі Меркурію (І) додають 4-5 крапель розчину SnСl₂ в НС1. Йони Аg⁺ та інших металів, що відновлюються SnСl₄ до вільного металу, перешкоджають виявленню Hg₂²⁺.

 

2.4.3. Реакція на мідній пластинці (фармакопейна)

Поверхня мідної пластинки вкривається тонким шаром ртуті і стає блискучою:

Hg₂(NO₃)₂ + Cu = 2Hg↓ + Cu(NO₃)₂

Виконання досліду:

На мідну пластинку поміщають 1-2 краплі досліджуваного розчину. Через 1-2 хв. пластинку промивають протічною водою і насухо витирають фільтрувальним папером. У присутності Нg₂²⁺ утворюється біла з металічним блиском пляма. Йони Нg²⁺ і Аg⁺ перешкоджають виявленню Нg₂²⁺.

 

2.5. Реакції йонів Аg⁺

2.5.1. Йони Аg⁺ в розчині виявляють за допомогою трьох

Наступних реакцій

(фармакопейна з хлоридною кислотою)

а) AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃ (утворення білого осаду). Аргентуму хлорид під впливом світла розкладається і при цьому виділяється дрібнодисперсне металічне срібло і осад чорніє. Реакцію осадження проводять у кислих розчинах при рН менше 7;

б) AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O (розчинення осаду з утворенням безбарвного розчину);

в) [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O + KI = AgI↓ + КCl + 2NH₄OH (утворення жовтого осаду).

Або:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃(конц.) → AgCl ↓ + 2NH₄NO₃

 

2.5.2. Реакція "срібного дзеркала”

(фармакопейна)

У чисту пробірку, попередньо добре вимиту хромовою сумішшю і водою, поміщують 4-5 крапель розчину AgNO₃ і 3-4 краплі NH₄OH до розчинення утвореного осаду, уникаючи надлишку аміаку. Додають декілька крапель розчину формальдегіду (формаліну) або розчину глюкози і занурюють пробірку в теплу воду. На стінках пробірки утворюється блискуче дзеркало металічного срібла:

2[Ag(NH₃)₂]OH + HCОH = 2Ag↓ + HCOONH₄ + 3NH₃ + H₂O