Naukowców Dwóch Blog Analiza kationów I grupy

Analiza kationów I grupy

Analityczny podział kationów według R. Freseniusa

GrupaKationy Odczynnik grupowy
IAg+, Hg22+, Pb2+HCl
IIHg2+, Pb2+ , Cu2+ , Bi3+ , Cd2+ ,
As3+, As5+, Sb3+, Sb5+, Sn2+ , Sn4+
AKT w środowisku HCl
IIIZn2+ , Ni2+ , Co2+ , Mn2+ , Fe2+ , Fe3+ , Al2+ , Cr3+AKT w środowisku NH4Cl i NH3(aq)
IVCa2+ , Sr2+ , Ba2+(NH4)2CO3 w środowisku NH3(aq)
VMg2+ , K+, Na+, NH4+brak odczynnika grupowego

Do pierwszej grupy kationów zaliczamy jony srebra, ołowiu i rtęci(I). Grupę tą możemy wykryć poprzez zastosowanie odczynnika grupowego 2-3 molowego kwasu solnego (HCl), który strąca białe osady, w przeciwieństwie do kationów grup II-V. Kwas solny koniecznie musi być rozcieńczony ze względu na to, że roztwór stężony powoduje roztworzenie chlorków z utworzeniem związków kompleksowych.


Reakcje charakterystyczne jonu Pb2+

Dodawany odczynnikRównanie reakcji chemicznejObserwacje w trakcie doświadczeniaFotografia strąconego osadu / roztworu
HClPb2+ + 2Cl→ PbCl2Wytrąca się biały osad rozpuszczalny w
gorącej wodzie. Po ostudzeniu roztworu
wydzielają się błyszczące igły.
Zobacz obraz źródłowy
NaOHPb2+ + 2OH →Pb(OH)2
Pb(OH)2 + 2OH → [Pb(OH)4]2-
Wytrąca się biały osad, który w nadmiarze
wodorotlenku ulega roztworzeniu.
Zobacz obraz źródłowy
NH3 · H2Pb2+ + 2NH3 · H2O → Pb(OH)2↓ + 2NH4+Wytrąca się biały osad.Zobacz obraz źródłowy
KIPb2+ + 2I → PbI2
PbI2 + 2I → [PbI4]2-
Wytrąca się żółty osad częściowo
rozpuszczalny w gorącej wodzie, który
w roztwarza się w nadmiarze odczynnika.
Po ostudzeniu roztworu wydzielają się
złociste, błyszczące blaszki.
H2SO4Pb2+ + SO42- → PbSO4Wytrąca się biały osad nierozpuszczalny
w wodzie. Roztwarza się w stężonym
H2SO4, HCl, octanie sodu, winianie oraz 
cytrynianie amonu (w odróżnieniu
do BaSO4 i SrSO4).
K2CrO4Pb2+ + CrO42- → PbCrO4Wytrąca się żółty osad nieroztwarzalny
w kwasie azotowym(V) i amoniaku.
Zobacz obraz źródłowy
Ditiozon – difenylotiokarbazonW reakcji jonami przeszkadzającymi są jony srebra,
miedzi(II), cynku i kadmu, które należy zamaskować
za pomocą roztworu KCN.
Pod wpływem jonów Pb2+ ditiozon w 
roztworze CCl4 zmienia zielone
zabarwienie na ceglastoczerwone.

Reakcje charakterystyczne jonu Ag+

Dodawany odczynnikRównanie reakcji chemicznejObserwacje w trakcie doświadczeniaFotografia strąconego osadu / roztworu
HClAg+ + Cl → AgCl↓Wytrąca się biały serowaty osad
nierozpuszczalny w wodzie. Pod wpływem
światła ciemnieje w wyniku rozpadu osadu
na metaliczne srebro.
NaOH i NH3 · H2Ag+ + OH → AgOH↓
2AgOH → Ag2O↓ + H2
Ag2O + 4NH3 · H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH + 3H2
Wytrąca się brunatny osad tlenku srebra(I).
Po dodaniu wody amoniakalnej następuje
roztworzenie osadu z utworzeniem
bezbarwnego kompleksu.
Zobacz obraz źródłowy
KBrAg+ + Br → AgBr↓Wytrąca się jasnożółty (słomkowy) osad.
KIAg+ + I→ AgI↓Wytrąca się jasnożółty osad.
K2CrO42Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4Wytrąca się czerwonobrunatny osad
nieroztwarzalny w kwasie octowym, lecz
roztwarzalny w wodzie amoniakalnej.
Zobacz obraz źródłowy
Ditiozon – difenylotiokarbazon XPod wpływem jonów Ag+ ditiozon w 
roztworze CCl4 w środowisku kwaśnym
zmienia zielone zabarwienie na żółte, a 
w środowisku zasadowym – fioletowe.

Reakcje charakterystyczne jonu Hg22+

Dodawany odczynnikRównanie reakcji chemicznejObserwacje w trakcie doświadczeniaFotografia strąconego osadu / roztworu
HClHg22+ + 2Cl → Hg2Cl2
Hg2Cl2 + 2NH3 · H2O → HgNH2Cl↓ + Hg↓ +NH4++ Cl + 2H2O
Wytrąca się biały osad (kalomel) nierozpuszczalny
w wodzie. Roztwarza się w amoniaku
wytrącając biały osad chlorku amidortęci(II)
oraz rtęć metaliczną.
Hg11a.gifHg11b.gif
NaOHHg22+ + 2OH → Hg2O↓ + H2O
Hg2O  → HgO↓ + Hg↓
Wytrąca się czarny osad, składający się z rtęci
metalicznej i tlenku rtęci(II).
Hg14ppt.gif
NH3 · H22Hg22+ + 4NH3 · H2O + NO3→[OHg2NH2]NO3↓ + 2Hg↓ + 3NH4+ + 3H2Wytrąca się czarny osad, składający się z
metalicznej rtęci i azotanu(V) amidooksodirtęci(II).
Hg13ppt.gif
KIHg22+ + 2I → Hg2I2
Hg2I2 + 2I → [HgI4]2- + Hg↓
Wytrąca się żółtozielony osad, który 
roztwarza się w nadmiarze odczynnika z
wydzieleniem rtęci metalicznej i utworzeniem
bezbarwnego kompleksowego jonu
tetrajodortęcianu(II).
K2CrO4Hg22+ + CrO42- → Hg2CrO4Wytrąca się brunatny osad, który podczas
ogrzewania przechodzi w czerwony osad
krystaliczny.
SnCl2Hg22+ + 2Cl → Hg2Cl2
Hg2Cl2 + Sn2+ + 4Cl → 2Hg↓ + [SnCl6]2-
Wytrąca się biały osad, który ciemnieje na skutek
redukcji do miedzi metalicznej.
Hg25a2.gif

Rozdział mieszaniny kationów I grupy

1. Wykrycie obecności kationów I grupy za pomocą odczynnika grupowego, czyli HCl. Do roztworu dodajemy rozcieńczony roztwór kwasu solnego. Wytrącają się białe osady.
Roztwór zawiera kationy grup II – V, więc nie będzie nam potrzebny w tej analizie, a osad stanowią chlorki srebra, ołowiu i rtęci(I). Osad odwirowujemy.
Pb2+ + 2Cl→ PbCl2
Ag+ + Cl → AgCl↓
Hg22+ + 2Cl → Hg2Cl2

2. Do osadu dodajemy wodę destylowaną i ogrzewamy w łaźni wodnej. Osad chlorku ołowiu rozpuszcza się.
PbCl2 → Pb2+ + 2Cl
Roztwór zawiera jony ołowiu Pb2+, a osad stanowią chlorki srebra i rtęci(I). Osad odwirowujemy, a roztwór znad osadu zlewamy do drugiej probówki.

3. Do probówki z roztworem zawierającym jony ołowiu dodajemy roztwór jodku potasu. Wytrąca się żółty osad, który roztwarza się w nadmiarze odczynnika.
Pb2+ + 2I → PbI2
PbI2 + 2I → [PbI4]2-
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Pb2+

4. Do osadu zawierającego osady chlorków srebra i rtęci(I) dodajemy wodny roztwór amoniaku. Wytrąca się biały osad, który ciemnieje.
Roztwór zawiera jony [Ag(NH3)2]+ , a osad stanowi osad chlorku amidortęci(II) i metaliczna rtęć.
Hg2Cl2 + 2NH3 · H2O → HgNH2Cl↓ + Hg↓ +NH4++ Cl + 2H2
AgCl + 2NH3 · H2O → [Ag(NH3)2]+ + Cl + 2H2
Osad odwirowujemy, a roztwór znad osadu zlewamy do drugiej probówki.

5. Do osadu dodajemy roztwór wody królewskiej, czyli mieszaninę kwasu solnego i kwasu azotowego(V) w stosunku objętościowym 3:1.
2HgNH2Cl + 2NO3 + 4H+ + 6Cl → 2[HgCl4]2- + N2↑ + 2NO↑ + 4H2O
3Hg + 2NO3 + 8H+ + 12Cl → 3[HgCl4]2- + 2NO↑ + 4H2
W celu potwierdzenia obecności jonów Hg2+ należy dodać kilka kropel roztworu chlorku cyny(II). Jeśli roztwór zawiera jony rtęci(II) osad ciemnieje.
[HgCl4]2- + SnCl2 → Hg↓ + [SnCl6]2-
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Hg22+

6. Roztwór zawierający jony [Ag(NH3)2]+ dzielimy na dwie części. Do pierwszej probówki dodajemy roztwór kwasu azotowego(V), w wyniku czego wytrąca się biały osad.
[Ag(NH3)2]+ + Cl + 2H+ → AgCl↓ + 2NH4+
Do drugiej probówki dodajemy roztwór jodku potasu, w wyniku czego wytrąca się jasnożółty osad.
[Ag(NH3)2]+ + I + 2H2O → AgI↓ + 2NH3 · H2
WYKRYLIŚMY OBECNOŚĆ JONÓW Ag+


Sprawdź się!

Zadanie 1.

W probówce znajduje się bezbarwny roztwór jednego z kationów I grupy analitycznej. Po dodaniu do probówki jodku potasu wytrąca się jasnożółty osad.

Podaj wzór kationu znajdującego się w tym roztworze.

Zadanie 2.

W dwóch probówkach znajdują się jony Pb2+ i Hg22+.

Podaj wzór jednego odczynnika, który pozwoli na zidentyfikowanie kationu w obu probówkach. Napisz równania zachodzących reakcji i kolory powstających osadów.

Zadanie 3.

W kolbie znajdują się kationy Pb2+ i Ag+.

Podaj w krokach (z równaniami reakcji i kolorami osadów) postępowanie prowadzące do zidentyfikowania wszystkich czterech kationów.


Bibliografia

  • Z. Hubicki, Z. Rzączyńska, Ćwiczenia laboratoryjne z nieorganicznej chemii jakościowej, Lublin 2010
  • T. Lipiec, Z. S. Szmal, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Warszawa 1980
  • J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2012
  • B. Chmielewska – Bojarska, Chemia analityczna. Analiza jakościowa kationów i anionów, Łódź 2009
  • R. Kocjan, Chemia analityczna, Warszawa 2014
  • https://www.public.asu.edu
  • https://chem.libretexts.org
  • https://maestrovirtuale.com
  • http://igcsetuition.blogspot.com
  • https://fineartamerica.com
  • https://www.artefactoryimages.com

Autor posta

Jakub Misiurek
Student analityki chemicznej na Uniwersytecie Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie. Od lat zakochany w chemii. Przekazywanie wiedzy innym jest jego przeznaczeniem, a muzyka pozwala mu na odpoczynek i wyciszenie. Dlaczego warto wybrać zajęcia z Kubą? Zaraża pozytywną energią i chemicznym zapałem. Dla niego nie ma rzeczy, których nie da się nauczyć.
Zapisz się do newslettera

Otrzymuj powiadomienia o artykułach naukowców.



    Wysyłając formularz oświadczasz, że zapoznałeś się z naszą polityką prywatności i ją akceptujesz.
    Zapisz się do newslettera