REAKCJE CHARAKTERSYSTYCZNE

ANALIZA KATIONÓW IIA GRUPY Hg²⁺ Pb²⁺ Bi³⁺ Cu²⁺

Nr	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcje
1	Hg(NO3)2 0,15M	HCl 2M AKT (H2S)	2kr. Hg(NO3)2 + 1cm^3 HCL + 0,5 cm^3 AKT ogrzewać pod wyciągiem, roztwór zdekantować, osad podzielić na dwie części, pozostawić do doświadczenia 2 i 3.	2 Hg^2+ + H2S + 2Cl^- = HgS * HgCl2 + 2 H^+ HgS * HgCl2 + H2S = 2 HgS + 2 Cl^- + 2 H^+
2	HgS	HNO3 2M	Osad HgS (część I) + 0,5 cm^3 HNO3, ogrzewać
3	HgS	HNO3 stęż. + HCl stęż.	Osad HgS (część II) + 1kr. HNO3 + 3kr. HCl, ogrzewać pod wyciągiem do roztworzenia osadu	3 HgS + 6 HCl + 2 HNO3 = 3 HgCl2 + 2 NO2 + 3 S + 4 H2O
4	Hg^2^+	NaOH	2kr. Hg(NO3)2 + 2kr. NaOH	Hg^2+ + 2 OH^- = HgO + H2O
5	Hg^2^+	NH3aq 1M	2kr. Hg(NO3)2 + 2kr. NH3aq	2 Hg^2+ + NO3^- + 4NH3*H2O = [Hg(NH2)(O)Hg]NO3 + 3 NH4^+ + 3 H2O
6	Hg^2^+HgI2	KI 0,1M KI 0,1M	2kr. Hg(NO3)2 + KI dodawać, po wytrąceniu osadu, dodawać KI kroplami do roztworzenia osadu	Hg2+ + 2 I^- = HgI2 HgI2 + 2 I^- = HgI4^2-
7	Hg^2^+Hg2Cl2	SnCl2 0,15M SnCl2 0,15M	2kr. Hg(NO3)2 + 2kr. SnCl2, po wytrąceniu osadu dodawać kroplami SnCl2 do ściemnienia osadu	2 Hg^2+ + Sn^2+ + 2Cl^- = Hg2Cl2 + Sn^4+ Hg2Cl2 + Sn2+ = 2 Hg + Sn^4+ + 2 Cl^-

Numer	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcje
1	Pb(NO3)2 0,1 M PbCl2	HCl 1M H2O	2kr. PbNO3)2 + 2kr. HCl, wytrącony osad podzielić na 3 części, osad PbCl2 (cześć I) + 2cm^3 H2O, ogrzać do wrzenia, po czym ostudzić roztwór	Pb^2++ 2Cl^- PbCl2
2	PbCl2	NaOH 1M	osad PbCl2 (część II) + NaOH kroplami do roztworzenia osadu	PbCl2 + 4OH^- PbO2^2- + 2Cl^- + 2H2O
3	PbCl2	HCl stęż.	osad PbCl2 (część III) + HCl stęż. Do roztworzenia osadu	PbCl2 + 2 Cl^- [PbCl4]^2-
4	Pb^2+	KI 0,1 M	1kr. Pb(NO3)2 + 5kr. KI, osad zachować do doświadczenia 5.	Pb^2+ + 2I^- PbI2
5	PbI2	H2O	Osad PbI2 + 2cm^3 H2O, ogrzać do wrzenia, po czym ostudzić
6	Pb^2+ PB(OH)2 PbO2^2-	NaOH 1M NaOH 1M HNO3 1M	2kr. Pb(NO3)2 + 1kr. NaOH, następnie dodawać NaOH kroplami do roztworzenia osadu, dodawać kroplami HNO3 do wytrącenia osadu	Pb^2+ + OH^- Pb(OH)2 Pb(OH)2 + 2OH^- PbO2^2- + 2H2O PbO2^2- + 2H^+ Pb(OH)2
7	Pb^2+	H2SO4 1M	2kr. Pb(NO3)2 + 2kr. H2SO4, wytrącony osad podzielić na 2 części	Pb^2+ + SO4^2- PbSO4
8	PbSO4 PbSO4 Pb(CH3COO)2	NaOH 1M CH3COONH4 30% K2Cr2O7 0,15 M	Osad PbSO4 (część I) + NaOH, dodawać kroplami do roztworzenia osadu Osad PbSO4 (część II) + kroplami CH3COONH4, ogrzewać do roztworzenia dodawać kroplami K2Cr2O7 do wytrącenia osadu	PbSO4 + 4OH^- PbO2^2- + SO4^2- +2H2O PbSO4 + 2CH3COONH4 Pb(CH3COO)2 + (NH4)2SO4 2Pb(CH3COO) + Cr2O7^2- + H2O 2PbCrO4 + 2CH3COOH + 2 CH3COO^-
9	Pb^2+	K2Cr2O7 0,15 M	2kr. Pb(NO3)2 + 2kr. K2Cr2O7	2PB^2+ + Cr2O7^2- + H2O 2PbCrO4 + 2H^+
10	Pb^2+	AKT (H2S)	2kr. Pb(NO3)2 + 1 cm^3 AKT, ogrzewać pod wyciągiem	Pb^2+ + H2S PbS + 2H^+

Numer	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcji
1	Bi(NO3)3 0,15M	HCl 2M AKT (H2S)	2kr. Bi(NO3)3 + 1cm^3 HCl + 0,5 cm^3 AKT ogrzewać pod wyciągiem, roztwór zdekantować, osad pozostawić do doświadczenia 2.	2 Bi^3+ + 3 H2S = Bi2S3 + 6 H^+
2	Bi2S3	HNO3 2M	Osad Bi2S3 + 0,5 cm^3 HNO3, ogrzewać do roztworzenia osadu	Bi2S3 + 8 HNO3 = 2 Bi(NO3)3 + 2 NO + 3 S + H2O
3	Bi^3+	NaOH 1M	2kr. Bi(NO3)3 + 2kr. NaOH	Bi^3+ + 3 OH^- = Bi(OH)3
4	Bi^3+	NH3aq 1M	2kr. Bi(NO3)3 + 4kr. NH3aq	Bi^3+ + 3 NH4OH = Bi(OH)3 + 3 NH4^+
5	Bi^3+BiOCl	NaCl 0,5M HCl 2M	2kr. Bi(NO3)3 + 1kr. NaCl + 3cm^3 H2O ogrzewać, po wytrąceniu osadu dodawać kroplami HCl do jego roztworzenia	Bi^3+ + Cl^- + H2O = BiOCl + 2 H^+ BiOCl + 2 HCl = BiCl3 + H2O
6	Bi(OH)3	Na2SnO2^*)	2kr. Bi(NO3)3 + 4kr. NH3aq + 4kr. Na2SnO2, który należy przygotować^*)	2 Bi(OH)3 + 3 SnO2^2- = 2 Bi + 3 SnO3^2^- + 3 H2O
7	Bi^3+	KI 0,1M	2kr. Bi(NO3)3 + 2kr. KI	Bi^3+ + 3 I^- = BiI3

*) patrz. P.4. „Uwagi do rozdziału IIa grupy”

Numer	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcje
1	Cu(NO3)2 0,15M	HCl 2M AKT (H2S)	2kr. Cu(NO3)2 + 1cm^3 HCl + 0,5 cm^3 AKT, ogrzewać pod wyciągiem, roztwór zdekantować, osad pozostawić do doświadczenia 2.	Cu^2+ + H2S = CuS + 2 H^+
2	CuS	HNO3 2M	Osad CuS + 0,5 cm^3 HNO3 ogrzać do roztworzenia osadu	3 CuS + 8 HNO3 = 3 Cu(NO3)2 + 3 S + 2 NO^ + 4 H2O
3	Cu^2+	NaOH 1M	2kr. CU(NO3)2 + 2kr. NaOH	Cu^2+ + 2 OH^- = Cu(OH)2
4	Cu^2+ Cu(OH)NO3	NH3aq 1M NH3aq 1M	2kr. Cu(NO3)2 + 2kr. NH3aq, do wytrąconego osadu dodawać NH3aq do jego roztworzenia	Cu(NO3)2 + NH4OH = Cu(OH)NO3 + NH4NO3 Cu(OH)NO3 + 4 NH3 = [Cu(NH3)4]^2+ + OH^- + NO3^-
5	Cu^2+	K4[Fe(CN)6] 0,2M	2kr. Cu(NO3)2 + 1cm^3 H2O + 2kr. K4Fe(CN)6	2 Cu^2+ + Fe(CN)6^4- = Cu2[Fe(CN)6]

Jony grupy IIa w zależności od środowiska

Pierwiastek	Jony w kwaśnym środowisku HNO3	Jony w amoniakalnym środowisku	Jony w silnie zasadowym środowisku
Hg	Hg^2+	osad	osad
Bi	Bi^3+	osad	osad
Cu	Cu^2+	[Cu(NH3)4]^2+	osad

Porównanie produktów reakcji kationów grupy IIa

Odczynnik	Hg^2+	Bi^3+	Cu^2+
AKT (H2S) HCl	HgS czarny	Bi2S3 brązowo - czarny	CuS czarny
NaOH	HgO żółty	Bi(OH)3 biały	Cu(OH)2 niebieski
NaOH nadmiar	HgO żółty	Bi(OH)3 biały	Cu(OH)2 niebieski
NH3aq	Hg(NH2)Cl biały	Bi(OH)3 biały	Cu(OH)2 niebieski
NH3aq nadmiar	Hg(NH2)Cl biały	Bi(OH)3 biały	[Cu(NH3)4]^2+ciemnoniebieski

Analiza kationów IIa grupy: Hg²⁺ Pb²⁺ Bi³⁺ Cu²⁺
Do probówki stożkowej odmierzyć 2cm3 p.p. i zobojętnić do pH=7 dodając kroplami stęż NH3aq (sprawdzić papierkiem wskaźnikowym). Następnie dodać HCl 2M w ilości ok. 1/6 objętości roztworu zobojętnionego, aby końcowe stężenie H+ wynosiło ok. 0,3M (pH=0,5). Dodać roztwór AKT (H2S) w ilości równej objętości badanej próbki, gotować na łaźni wodnej pod wyciągiem ok. 10 minut, Następnie dodać gorącej wody w ilości 1/6 objętości końcowej + 0,5cm3 roztworu AKT i ogrzewać jeszcze ok. 5 minut, po czym ostudzić roztwór z osadem do temp. Pokojowej, Y - [O/1] [P/1].

[O/1] PbS, HgS, Bi2S3, CuS (1) przemywać kilkakrotnie gorącą wodą z dodatkiem kilku kropli roztworu KNO3 0,1M, aż do zaniku reakcji na Cl- (próba: 1cm^3 przesączu + 3k. AgNO3 0,1M - brak osadu), przenieść do parowniczki + 5 cm^3 HNO3 2M (2) - ogrzać do wrzenia przez ok. 2 min. Y - [O/2] [P/2]				[P/1] sprawdzić na całkowitość strącenia kationów grupy IIa 1cm^3 [P/1] + 1 cm^3 H2O siarkowodorować, brak osadu świadczy o całkowitym strąceniu grupy IIa (5)
[O/2] HgS + S czarny lub Hg(NO3)2*2HgS biały osad, osad rozpuścić w wodzie królewskiej (1,5 cm^3 HCl stęż. + 0,5 cm^3 HNO3 stęż.). Roztwór rozcieńczyć 2 cm^3 H2O, oddzielić osad siarki. Do roztworu dodać 4kr. SnCl2 0,25M Hg2Cl2 biały osad lub Hg2Cl2 + Hg białoszary osad Hg^2+ ob.	[P/2] Bi^3+, Cu^2+ Pb^2+, w postaci azotanów przelać do parowniczki, dodać 2-3 krople stęż H2SO4 i ostrożnie odparowywać aż zaczną wydzielać się białe dymy SO3 (do obj. ok. 1cm^3). Następnie oziębić do temp. Pokojowej i ostrożnie rozcieńczyć 3cm^3 H2O (3) Y - [O/3][P/3]
		[O/3] PbSO4 biały osad przemyć gorącą wodą (3x3cm^3), następnie roztworzyć w 2 cm^3 CH3COONH4 30% + 5kr. CH3COOH 2M + kilka kropli K2Cr2O7 PbCrO4 żółty osad Pb^2+ ob.	[P/3] Bi^3+, Cu^2+ w postaci siarczanów + kroplami NH3aq stęż., aż do odczynu alkalicznego (papierek wskaźnikowy) Y - [O/4][P/4]
				[O/4] Bi(OH)3 biały osad przemywać 3x3cm^3 H2O z dodatkiem kilku kropli NH3aq. Podzielić [O/4] na 2 części I część: [O/4] + Na2SnO2 (4). czarny osad Bi Bi^3+ ob. II część: [O/4] + H2SO4 1M do roztworzenia osadu + 3kr. KI 0,1M BiI3 brązowy osad Bi^3+ ob.	[P/4] [Cu(NH3)4]^2+ niebieskie zabarwienie roztwór świadczy o obecności Cu^2+. Część roztworu przelać do probówki + CH3COOH 2M do odczynu kwaśnego (p. wskaźnikowy) + 1kr. K4[Fe(CN)6] Cu2[Fe(CN)6] ciemnobrązowy osad Cu^2+ ob.

Uwagi do rozdziału I grupy

1. Jeżeli osad siarczków pozostaje przez kilka dni na powietrzu może nastąpić częściowe utlenienie siarczków do siarczanów.

2. Gdy HNO3 jest zbyt stężone (np. zbyt długie ogrzewanie) może nastąpić częściowe utlenienie PbS do PbSO4.

3. Stężony H2SO4 wytrąca również siarczany bizmutu i miedzi, ale te ostatecznie rozpuszczają się po rozcieńczeniu roztworu wodą. Odparowywanie aż do ukazania się dymów SO3 ma na cel usunięcie bardziej lotnego HNO3, w którym PbSO4 częściowo roztwarza się.

4. Na2SnO2 sporządzić następująco:
   Do 0,5 cm3 SnCl2 0,25M dodawać kroplami NaOH 1M do chwili gdy powstały osad roztworzy się w nadmiarze NaOH. Roztwór powinien mieć odczyn alkaliczny (papierek wskaźnikowy).

Objaśnienia znaków w tabelach zawierających opis analizy danej grupy kationów:
p.p. - próbka pierwotna (analizowany roztwór)
(1), (2), … - patrz punkt 1., 2. … „Uwagi do rozdziału I grupy”
Y - oddzielenie osadu od roztworu przez sączenie, wirowanie lub dekantacje,
[O/1], [O/2], … - osad pierwszy, osad drugi, …
[P/1][P/2],… - przesącz pierwszy, przesącz drugi, …
stęż. - roztwór stężony
AKT (H₂S) - 5% roztwór tioacetamidu (amidu kwasu tiooctowego)

---