Периодическая система Д.И. Менделеева. При разделении катионов на аналитические группы казалось бы естественным распределить их по группам периодической системы элементов Д.И.Менделеева. Однако такое деление менее удобно, чем размещение катионов по аналитическим группам, основанное на различии растворимости хлоридов, сульфидов, гидроксидов и карбонатов различных элементов. Но если разделить катионы по группам в соответствии с положением элементов в периодической системе возможно, то разместить по этому признаку анионы оказалось бы невозможно, так как один и тот же элемент, относящийся к группе неметаллов, дает по нескольку анионов, характеризующихся различными свойствами, как, например, аниона сернистой, серной, сероводородной, тиосерных кислот и т.п.

Некоторые элементы, относящиеся к металлам, образуют не одни, а несколько типов ионов (в том числе и анионов), отличающихся различными свойствами, например Cr2+, Cr3+, CrO42-, Cr2O72-, Mn2+, Mn3+. В периодической системе элементы делятся на группы в зависимости от их порядковых номеров, т.е. зарядов их ядер. В аналитической химии принято разделение ионов по аналитическим группам. Распределение ионов по аналитическим группам основано на отношении их к действию различных реактивов. Между аналитической классификацией ионов и периодической системой Менделеева существует определенная связь. Но аналитическая классификация ионов в принципе отличается от распределения химических элементов по группам периодической системы Менделеева.

катион аналитический реакция ртуть

Характеристика II аналитической группы катионов Ag+, Pb2+ и Hg22+

Во вторую аналитическую группу входят катионы Ag+, Pb2+ и Hg22+, образующие с хлороводородной кислотой и ее солями нерастворимые осадки хлоридов.

Катионы этой группы бесцветны. При взаимодействии с нитрат- и нитрит-ионами образуют растворимые соли. При взаимодействии с сульфат-, сульфид-, фосфат-, хромат-, карбонат-, бромид- и йодид-ионом образуют осадки, т.е. в воде растворимы нитраты и нитриты серебра, свинца и ртути, остальные соли этих металлов в воде не растворяются. При действии щелочей Ag+ и Hg2+ образуют гидроксиды, которые сразу разлагаются на воду и оксиды серебра и ртути; Pb2+ образует осадок гидроксида свинца. При действии восстановителей указанные катионы могут восстанавливаться до металла.

Групповым реактивом является соляная кислота, при действии которой выпадают белые осадки хлоридов:

Ag++Cl- =>AgCl

Pb2++2Cl- =>PbCl2

Hg22++2Cl- =>HgCl2

Все они нерастворимы в азотной кислоте. Растворимость хлоридов в воде различна. При 20°С растворимость AgCl составляет 1,3*10-5моль/л, PbCl2 – 1.6*10-5 моль/л. При повышении температуры растворимость PbCl2 заметно растет, растворимость других хлоридов практически не изменяется. Таким путем можно отделить хлорид свинца от других хлоридов этой группы.

AgCl растворим в аммиаке, при этом образуется комплексная соль:

AgCl+2NH4OH =>[Ag(NH3)2]Cl+2H2O

Если к раствору этого комплекса добавить HNO3, выпадает осадок AgCl. При добавлении раствора KI можно наблюдать образование желтоватого осадка AgI.

Белый осадок Hg2Cl2 при действии аммиака чернеет – выделяются металлическая ртуть и нерастворимый амидохлорид ртути:

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

Выполнение реакции. В отдельные пробирки помещают по 4-5 капель растворов солей Ag+, Pb2+ и Hg22+ и добавляют по 4-5 капель раствора HCl. Образовавшиеся белые осадки отфильтровывают, делят пополам и переносят в чистые пробирки, добавляют в одни по 8-10 капель воды, в другие – по 4-5 капель раствора NH4OH. Пробы разбавляют водой, нагревают до кипения и убеждаются, что PbCl2 растворился. В других пробирках AgCl растворился в аммиаке, а белый осадок HgCl2 почернел.

Общие и частные реакции катионов II аналитической группы

Некоторые общие реакции катионов второй аналитической группы представлены в таблице.

Частные реакции катионов серебра Ag+.

Реакция с хроматом калия. При этом образуется кирпично-красный осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте и в растворе аммиака: