CHEMIA NIEORGANICZNA II  LABORATORIUM
II. KADM, Cd
WYBRANE REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW GRUPY IIIa
Kadm nale y do metali nieszlachetnych i z rozcie czonych kwasów HCl oraz H2SO4 wypiera wodór:
Cu2+ , Bi3+ , Hg2+ , Cd2+
Cd + 2H+ = Cd2+ + H2.
I. MIED , Cu
Kadm najlepiej roztwarza si w rozcie czonym HNO3 na gor co:
Mied w suchym powietrzu nie zmienia si , w obecno ci wilgoci i CO2 pokrywa si warstw
3Cd + 8HNO3 = 3Cd(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
zasadowych w glanów o zabarwieniu zielonym (patyna). W szeregu napi ciowym metali znajduje si
na prawo od wodoru. Mied nie roztwarza si w HCl i w rozcie czonym H2SO4 oraz nie wypiera
wodoru z kwasów. Najlepiej roztwarza si w rozcie czonym HNO3 na gor co:
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Cd2+
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
1. Reakcja kationu Cd2+ z AKT
St ony H2SO4, po ogrzaniu roztwarza mied z wydzieleniem SO2:
Cd2+ + S2- = CdS
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
1.1 Roztwarzanie wytr conego osadu w st onym HCl (co najmniej 6M)
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Cu2+
CdS + 4Cl- = [CdCl4]2- + S2-
1. Reakcja kationu Cu2+ z AKT
2. Reakcja kationu Cd2+ z NaOH
Cu2+ + S2- = CuS
Cd2+ + 2OH- = Cd(OH)2
Osad CuS nie roztwarza si w HCl, lecz roztwarza si w rozcie czonym HNO3 na gor co:
Osad ten nie roztwarza si w nadmiarze NaOH.
3CuS + 2NO3 + 8H+ = 3Cu + 3S + 2NO + 4H2O
2.1.Roztwarzanie wytr conego osadu w amoniaku
2. Reakcja kationu Cu2+ z nadmiarem amoniaku
Cd(OH)2 + 4(NH3Å"H2O) = [Cd(NH3)4]2+ + 2OH- + 4H2O
2Cu2+ + 2SO42- + 2(NH3Å"H2O) = [Cu2(OH)2]SO4 + 2NH4+ + SO42-
3. Reakcja kationu Cd2+ z K4[Fe(CN)6]
[Cu2(OH)2 ]SO4 + 8(NH3Å"H2O) = 2[Cu(NH3)4]2+ + SO42- + 2OH- + 8H2O
2Cd2+ + [Fe(CN)6]4- = Cd2[Fe(CN)6]
3. Reakcja kationu Cu2+ z (NH4)2Hg(SCN)4
4. Reakcja kationu Cd2+ z K3[Fe(CN)6]
Cu2+ + [Hg(SCN)4]2- = Cu[Hg(SCN)4]
3Cd2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Cd3[Fe(CN)6]2
4. Reakcja kationu Cu2+ z K4[Fe(CN)6]
5. Reakcja kationu Cd2+ z nadmiarem amoniaku
2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- = Cu2[Fe(CN)6]
Cd2+ + 2(NH3Å"H2O) = Cd(OH)2 + 2NH4+
W roztworach rozcie czonych miedzi roztwór zabarwia si na czerwono, a przy wi kszych st eniach
Cd(OH)2 + 4(NH3Å"H2O) = [Cd(NH3)4]2+ + 2OH- + 4H2O
miedzi wytr ca si czerwono-brunatny osad. Reakcja ta jest bardziej czuła ni reakcja jonów Cu2+ z
amoniakiem.
1 2
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Hg2+ IV. BIZMUT, Bi
Bizmut nie wypiera wodoru z roztworów kwasów mineralnych (le y na prawo od wodoru w szeregu
1. Reakcja kationu Hg2+ z AKT napi ciowym metali). Dobrze roztwarza si w kwasie azotowym(V) na gor co:
Podczas wytr cania siarczku rt ci(II) za pomoc AKT na gor co, wytr ci si mo e najpierw biały, Bi + 4HNO3 = Bi(NO)3 + NO + 2H2O
przechodz cy w ółty i ceglasty, a wreszcie czarny osad HgS. Te barwne osady to sole podwójne
rt ci(II), HgCl2 oraz HgS poł czone w ró nych stosunkach. oraz w st onym H2SO4:
Hg2+ + S2- = HgS 2Bi + 6H2SO4 = Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
HgS nale y do najtrudniej rozpuszczalnych osadów jakie znamy i roztwarza si w wodzie
królewskiej:
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Bi3+
3HgS + 12Cl- + 2NO3- + 8H+ = 3HgCl42- + 2NO + 4H2O + 3S
2. Reakcja kationu Hg2+ z nadmiarem KI 1. Hydroliza kationu Bi3+
Hg2+ + 2I- = HgI2 Bi3+ + H2O + Cl- = BiOCl + 2H+
HgI2 + 2I- = [HgI4]2- Powstaj cy osad nie rozpuszcza si w roztworze NaOH o st eniu 2M, czym ró ni si od podobnych
hydrolizuj cych soli antymonu i cyny.
3. Redukcja zwi zków rt ci(II) za pomoc SnCl2
2. Reakcja kationu Bi3+ z AKT
2Hg2+ + Sn2+ + 8Cl- = Hg2Cl2 + SnCl62-
2Bi3+ + 3S2- = Bi2S3
Hg2Cl2 + Sn2+ + 4Cl- = 2Hg + SnCl62-
Bi2S3 roztwarza si na gor co w rozcie czonym HNO3 i st onym HCl:
4. Redukcja zwi zków Hg(II) na płytce miedzianej
Bi2S3 + 2NO3- + 8H+ = 2Bi3+ + 2NO + 4H2O + 3S
Cu + Hg2+ = Cu2+ + Hg
3. Redukcja zwi zków bizmutu(III) za pomoc cyninu sodowego
Wykonanie: płytk miedzian (mo e by moneta 1,2,5  groszowa) starannie przemyt roztworem
amoniaku, a nast pnie wod destylowan umieszczamy na czas 1 minuty w roztworze soli rt ci(II). 2Bi3+ + 3[Sn(OH)3]- + 9OH- = 2Bi + 3[Sn(OH)6]2-
Wyjmujemy j , przemywamy wod destylowan i za pomoc szczypiec ogrzewamy ostro nie nad
palnikiem gazowym. Pod wpływem ogrzewania metaliczna rt ulatnia si ( w odró nieniu od Wykonanie: do probówki wla ok. 1 cm3 roztworu SnCl2 i dodawa ostro nie roztwór NaOH a
srebra). rozpu ci si wytr cony biały osad. Ok. 1 cm3 tak przygotowanego roztworu cyninu sodowego doda
do 0,5 cm3 roztworu zwi zku bizmutu(III).
5. Reakcja kationu Hg2+ z nadmiarem KSCN
4. Reakcja kationu Bi3+ z nadmiarem KI
Hg2+ + 2SCN- = Hg(SCN)2
Bi3+ + 3I- = BiI3
Hg(SCN)2 + 2SCN- = [Hg(SCN)4]2-
BiI3 + I- = [BiI4]-
6. Reakcja kationu Hg2+ z amoniakiem
5. Reakcja kationu Bi3+ z NaOH
Amoniak z roztworem HgCl2 wytr ca biały osad:
Bi3+ + 3OH- = Bi(OH)3
Hg2+ + 2Cl- + 2(NH3Å"H2O) = HgNH2Cl + NH4+ + Cl- + 2H2O
Wodorotlenek bizmutu(III), w odró nieniu od wodorotlenków cyny(II) i antymonu(III), nie roztwarza
si w nadmiarze NaOH i KOH.
Przy dziaÅ‚aniu amoniaku na roztwór Hg(NO3)2 powstaje biaÅ‚y osad azotanu(V) µ- amido-µ-
oksodirt ci(II):
2Hg2+ + NO3- + 4(NH3Å"H2O) = [Hg(NH2)(O)Hg]NO3 + 3NH4+ + 3H2O
3 4
WSKAZÓWKI DOTYCZ CE WYKONYWANIA REAKCJI CHARAKTERYSTYCZNYCH
CHEMIA NIEORGANICZNA II  LABORATORIUM
1. Wszystkie reakcje charakterystyczne, chyba e podano inaczej, nale y wykonywa w nast puj cy
sposób: pobieramy ok. 5 kropli roztworu wodnego danego kationu, dodajemy ok. 0,5 cm3 wody
WYBRANE REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW GRUPY IIIb
destylowanej a nast pnie ok. 0,5 cm3 roztworu odczynnika chemicznego, z którym wykonujemy
As3+, As5+, Sb3+, Sb5+
reakcj .
2. Je eli badamy roztwarzanie wytr conego osadu to post pujemy nast puj co:
wytr cony osad przemywamy dwukrotnie 1 cm3 wody destylowanej. Za ka dym razem zostawiamy
I. ARSEN, As
zawarto probówki na kilka minut w statywie aby osad opadł na dno probówki. Nast pnie zla
ostro nie roztwór nad osadem do drugiej czystej probówki. Dopiero do tak przemytego osadu
Arsen nie roztwarza si w rozcie czonym HCl I H2SO4, natomiast roztwarza si w st onym HNO3
dodajemy odczynnika za pomoc którego roztwarzamy osad.
(le y na prawo od wodoru w szeregu napi ciowym metali):
3As4 + 20HNO3 + 8H2O = 12H3AsO4 + 20NO
Sole kwasu arsenowego(V) s słabo rozpuszczalne z wyj tkiem soli metali alkalicznych. Ze wzgl du
na to, e wła ciwo ci kwasowe arsenu s o wiele silniejsze od zasadowych, kationy As3+ i As5+
wyst puj w bardzo niewielu zwi zkach ( AsCl3, As2S3, AsCl5 , As2S5), tote reakcje na kationy As3+
oraz As5+ nale y przeprowadza w rodowisku kwa nym:
AsO33- + 6H+ = As3+ + 3H2O
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU As5+
1. Reakcja kationów As5+ z AKT
2As5+ + 5H2S = As2S5 + 10H+
AsO43- + S2- + 8H+ = As3+ + S + 4H2O
1.1. Roztwarzanie wytr conego osadu w KOH
As2S5 + 6OH- = AsO3S3- + AsS43- + 3H2O
1.2. Roztwarzanie wytr conego osadu w (NH4)2CO3
As2S5 + 3CO32- = AsO3S3- + AsS43- + 3CO2
1.3. Roztwarzanie wytr conego osadu w kwasie azotowym(V)
3As2S5 + 40NO3- + 4H2O = 6AsO43- + 15SO42- + 8H+ + 40NO
2. Reakcja kationu As5+ z (NH4)2MoO4
Wytr ca si ółty osad tetrakis-trimolibdeniano(VI)arsenianu(V) amonu:
AsO43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24H+ = (NH4)3[As(Mo3O10)4] + 12H2O
Wykonanie: Do probówki szklanej wprowadzi ok. 0,5 cm3 roztworu molibdenianu amonowego i
dodawa ostro nie, kroplami st ony kwas azotowy(V) a roztworzy si , wytr cony biały osad. Do
tak sporz dzonego roztworu doda 2 lub 3 krople roztworu zwi zków arsenu(V) i nast pnie
5 6
ogrzewa zawarto probówki w ła ni wodnej. W temperaturze wrzenia wytr ca si ółty, WSKAZÓWKI DOTYCZ CE WYKONYWANIA REAKCJI CHARAKTERYSTYCZNYCH
krystaliczny osad tetrakis-trimolibdeniano(VI)arsenianu(V) amonu.
1. Wszystkie reakcje charakterystyczne, chyba e podano inaczej, nale y wykonywa w nast puj cy
sposób: pobieramy ok. 5 kropli roztworu wodnego danego kationu, dodajemy ok. 0,5 cm3 wody
3. Reakcja kationu As5+ z mieszanin magnezow
destylowanej a nast pnie ok. 0,5 cm3 roztworu odczynnika chemicznego, z którym wykonujemy
reakcj .
AsO43- + Mg2+ + NH4+ = MgNH4AsO4
2. Je eli badamy roztwarzanie wytr conego osadu to post pujemy nast puj co:
wytr cony osad przemywamy dwukrotnie 1 cm3 wody destylowanej. Za ka dym razem zostawiamy
4. Reakcja kationu As5+ z AgNO3
zawarto probówki na kilka minut w statywie aby osad opadł na dno probówki. Nast pnie zla
AsO43- + 3Ag+ = Ag3AsO4 ostro nie roztwór nad osadem do drugiej czystej probówki. Dopiero do tak przemytego osadu
dodajemy odczynnika, za pomoc którego roztwarzamy osad.
II. ANTYMON, Sb
Antymon nie wypiera wodoru z roztworów kwasów a najlepiej roztwarza si w st onym H2SO4 na
gor co:
2Sb + 6H2SO4 = Sb2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Sb3+
1. Reakcje charakterystyczne kationów Sb3+ z AKT
2Sb3+ + 3H2S = Sb2S3 + 6H+
1.1. Roztwarzanie wytr conego osadu w st onym HCl
Sb2S3 + 6H+ = 3H2S + 2Sb3+
1.2. Roztwarzanie wytr conego osadu w KOH (nie NaOH!)
Sb2S3 + 2OH- = SbS2- + SbOS- + H2O
Po zakwaszeniu roztworu zawieraj cego tiosole kwasem, wytr caj si ponownie siarczki antymonu.
2. Hydroliza kationów Sb5+, Sb3+
Sb3+ + Cl- + H2O = SbOCl + 2H+
3. Redukcja kationu Sb3+ metalicznym elazem
2Sb3+ + 3Fe = 3Fe2+ + 2Sb
4. Reakcja kationu Sb3+ z KOH
Sb3+ + 3OH- = Sb(OH)3
Sb(OH)3 + OH- = Sb(OH)4-
7 8
Osad III (HgS) przemy wod destylowan , doda 3 cm3 wody królewskiej i ogrzewa na ła ni wodnej (w
szklanej probówce). Roztwór po roztworzeniu HgS odparowa w parowniczce porcelanowej prawie do sucha
ANALIZA SYSTEMATYCZNA KATIONÓW III GRUPY
i dodawa kroplami roztwór SnCl2. Pojawienie si białego, szarzej cego osadu wiadczy o obecno ci kationu
Hg2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+, As5+, Sb3+
Hg2+.
Do roztworu 3 doda w nadmiarze st onego amoniaku i odwirowa . Do roztworu, w obecno ci nadmiaru
Do kwa nego roztworu po oddzieleniu kationów II grupy ( roztwór B) dodajemy około 2 cm3 AKT i
amoniaku przechodz jony Cu2+ oraz Cd2+ a w osadzie pozostaje Bi(OH)3.
ogrzewamy na Å‚a ni wodnej przez co najmniej 15 minut. Wytr cony osad odwirowujemy a w roztworze
wykonujemy prób na całkowite wytr cenie siarczków III grupy dodaj c now porcj AKT i ogrzewaj c na
Roztwór 3
Å‚a ni wodnej.
Cu2+, Cd2+, Bi3+
+
Hg2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+, As5+, Sb3+ nadmiar st onego NH3·H2O
+
AKT, ogrzewanie
Osad IV Roztwór 4
Osad I Roztwór C
Bi(OH)3 Cu(NH3)42+, Cd(NH3)42+
HgS, CuS, CdS, Bi2S3, As2S5, Sb2S3 Kationy grupy IV
Osad IV zawieraj cy Bi(OH)3 przemy wod destylowan i doda , uprzednio przygotowany roztwór cyninu
Osad I siarczków kationów III grupy przemywamy gor cym roztworem AKT i odwirujemy. sodowego Sn(OH)3-. Czerniej cy osad wiadczy o obecno ci jonów Bi3+.
Do tak przemytego osadu dodajemy 1-2 cm3 1,0 M KOH (nie NaOH!) i 1-2 cm3 3% H2O2 i ogrzewamy w
Å‚a ni wodnej. W osadzie II pozostaj HgS, CuS, CdS oraz Bi2S3. Do roztworu 2 przechodz kationy grupy
Je li roztwór 4 jest niebieski to zawiera jony Cu(NH3)42+ i ewentualnie Cd(NH3)42+.
IIIb, który b dzie analizowany zgodnie z analiz systematyczn kationów grupy IIIb.
Do tego roztworu w probówce szklanej dodajemy AKT i ogrzewamy na ła ni wodnej. Wytr cony osad
przemywamy wod destylowan i roztwarzamy w 6M HCl. W osadzie pozostaje CuS a w roztworze jony
Cd2+ (roztwór 5).
Osad I
HgS, CuS, CdS, Bi2S3, As2S5, Sb2S3
Roztwór 4
+
1M KOH, 3% H2O2, ogrzewanie
Cu(NH3)42+, Cd(NH3)42+
+
AKT, ogrzewanie
Osad II Roztwór D
Osad
HgS, CuS, CdS, Bi2S3 As5+, Sb3+
CuS, CdS
+
Osad II przemywamy dwa razy około 5 cm3 wody destylowanej i odwirowujemy.
6M HCl
Do probówki szklanej zawieraj cej przemyty osad II dodajemy ok. 5 cm3 6,0 M HNO3 i ogrzewamy na ła ni
wodnej ok. 5 minut i odwirowujemy. W osadzie zostaje HgS a w roztworze znajduj si jony Cu2+, Cd2+,
Bi3+.
Osad V Roztwór 5
Osad II
CuS [CdCl4]2-
HgS, CuS, CdS, Bi2S3
+
6M HNO3, ogrzewanie
Do roztworu 5 dodajemy amoniaku do odczynu lekko zasadowego, dodajemy AKT i ogrzewamy w Å‚a ni
wodnej. Wytr cenie si ółtego osadu CdS wiadczy o obecno ci kationu Cd2+.
Osad III Roztwór 3
HgS Cu2+, Cd2+, Bi3+
9 10
ANALIZA SYSTEMATYCZNA KATIONÓW GRUPY IIIb
As5+, Sb3+
Roztwór D zakwaszamy rozcie czonym HCl w obecno ci papierka uniwersalnego, dodajemy AKT
i ogrzewamy w ła ni wodnej. Po schłodzeniu oddzieli roztwór przez dekantacj . W roztworze
wykona prób na całkowite wytr cenie siarczków (przez dodanie nowej porcji AKT i ogrzewanie).
Po wykonaniu próby na całkowite str cenie, osad I siarczków przemy wod destylowan
i odwirowa . W osadzie I znajduj si siarczki As2S5, Sb2S3.
As5+, Sb3+
+
rozcie czony HCl, AKT, ogrzewanie
Osad I
As2S5, Sb2S3
Do tak przemytego osadu I w probówce szklanej doda 2 cm3 st onego HCl i ogrzewa w ła ni
wodnej. W osadzie II pozostaje As2S5 a w roztworze 2 znajduj si jony Sb3+.
Osad I
As2S5, Sb2S3
+
2,0 cm3 st onego HCl, ogrzewanie
Osad II Roztwór 2
As2S5 Sb3+
Osad II, As2S5, przemywamy wod destylowan i roztwarzamy na gor co w st onym HNO3.
Z cz ci tak otrzymanego roztworu, zawieraj cego jony As5+, wykonujemy reakcj
charakterystyczn z molibdenianem amonowym. Wytr caj cy si po ogrzaniu ółty osad wiadczy o
obecno ci jonów As5+.
Roztwór 2 ogrzewamy w ła ni wodnej w celu usuni cia H2S i po cz ciowym zoboj tnieniu
nadmiaru HCl za pomoc KOH wykonujemy reakcje charakterystyczne dla kationu Sb3+ (reakcje
hydrolizy, wytr canie pomara czowego osadu Sb2S3, reakcj z nadmiarem KOH).
11