Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.2: Поділ та підтвердження окремих іонів у осадах групи I

  • Page ID
    25100
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Поділ і підтвердження іона свинцю (II)

    Розчинність\(\ce{PbCl2}\) у воді при 20 о С становить близько 1,1 г/100 мл, що значно перевищує 1,9 х 10 -4 г/100 мл для\(\ce{AgCl}\) і 3,2 х 10 -5 г/100 мл для\(\ce{Hg2Cl2}\). Далі розчинність\(\ce{PbCl2}\) збільшується в три рази до приблизно 3,2 г/100 мл в окропі при 100 о С, при цьому розчинність\(\ce{AgCl}\) і\(\ce{Hg2Cl2}\) залишається незначною. Зразок із 15 крапель, який використовується для осадження катіонів I групи, відповідає приблизно 0,75 мл, який на основі молярної маси\(\ce{PbCl2}\) становить 278,1 г і концентрації кожного іона ~ 0,1 М, містить близько 0,02 г\(\ce{PbCl2}\) осаду. Для цього 0,02 г\(\ce{PbCl2}\) потрібно ~ 0,6 мл підігрітої води для розчинення. Осаджений повторно суспензіруют в ~2 мл води і нагрівають на киплячій водяній бані до вибіркового розчинення\(\ce{PbCl2}\), залишаючи будь-які\(\ce{AgCl}\) і\(\ce{Hg2Cl2}\) майже не розчинені, як показано на малюнку\(\PageIndex{1}\).

    \[\ce{ PbCl2 (s) <=>[Hot~water] Pb^{2+}(aq) + 2Cl^{-}(aq)}\nonumber\]

    Нагріту суспензію фільтрують за допомогою нагрітої гравітаційної фільтрації, встановленої для відділення залишку, що містить розчинений\(\ce{AgCl}\) і\(\ce{Hg2Cl2}\) з фільтрату, що містить\(\ce{PbCl2}\).

     

    Хлорид свинцю (II) селективно розчиняється з групи I, що осаджується гарячою водою
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): I групи осад повторно суспендують у воді і нагрівають на водяній бані до повторного розчинення\(\ce{PbCl2}\).

     

    \(\ce{PbCl2}\)Розчинність в три рази менше при кімнатній температурі, ніж в окропі. Тому фільтрат 2 мл охолоджують до кімнатної температури, щоб кристалізувати\(\ce{PbCl2}\):

    \[\ce{Pb^{2+}(aq) + 2Cl^{-}(aq) <=>[Cold~water] PbCl2(s)}\nonumber\]

    Якщо\(\ce{PbCl2}\) кристали спостерігаються в фільтраті при охолодженні до кімнатної температури, це є підтвердженням\(\ce{PbCl2}\) в досліджуваному розчині. Якщо\(\ce{PbCl2}\) концентрація в фільтраті низька, кристали можуть не утворюватися при охолодженні. Кілька крапель 5M\(\ce{HCl}\) змішуються з фільтратом, щоб змусити утворення кристалів на основі загального іонного ефекту Cl - в реагентах. Освіта\(\ce{PbCl2}\) кристалів підтверджує,\(\ce{Pb^{2+}}\) як показано на малюнку\(\PageIndex{2}\), і ніяке кристалоутворення на цьому етапі не підтверджує, що в досліджуваному розчині\(\ce{Pb^{2+}}\) було відсутнє.

     

    Підтвердження утворення кристалів хлориду свинцю (II) свинцю (II)
    Малюнок\(\PageIndex{2}\):\(\ce{PbCl2}\) перекристалізується при охолодженні гарячого розчину і додаванні двох крапель 6М\(\ce{HCl}\).

     

    Відокремлення іона ртуті (I) від іона срібла (I) та підтвердження іона ртуті (I)

    Залишок, що залишився після фільтрування\(\ce{Pb^{2+}}\) в гарячій воді, промивають додатково 10 мл гарячої води до залишкового змиву\(\ce{PbCl2}\). Потім 2 мл 6М водного\(\ce{NH3}\) розчину пропускають через залишок по краплях. Водний\(\ce{NH3}\) розчиняє\(\ce{AgCl}\) осад, утворюючи водорозчинний комплексний іон\(\ce{[Ag(NH3)2(aq)]^+}\) за допомогою наступних серій реакцій:

    \[\ce{AgCl(s) <=> Ag^{+}(aq) + Cl^{-}(aq)}\quad K_f = 1.8\times10^{-10}\nonumber\]

    \[\ce{Ag^{+}(aq) + 2NH3(aq) <=> Ag(NH3)2^{+}(aq)}\quad K_f = 1.7\times10^7\nonumber\]

    \[\text{Overall reaction:}~\ce{AgCl(aq) + 2NH3(aq) <=> Ag(NH3)2^{+}(aq) + Cl^{-}(aq)}\quad K = 3.0\times10^{-3}\nonumber\]

    Фільтрат 2 мл збирається в окрему пробірку для підтвердження\(\ce{Ag^+}\) іона. Хоча\(\ce{Hg2Cl2}\) осад нерозчинний у воді, він трохи дисоціює, як і всі іонні сполуки. \(\ce{Hg2^{2+}}\)Іони проходять реакцію автоокислення або диспропорції, утворюючи чорну рідину Hg та\(\ce{Hg2^{2+}}\) іони. \(\ce{Hg2^{2+}}\)Іони\(\ce{NH3}\) реагують з білим нерозчинним у воді\(\ce{HgNH2Cl}\) осадом і\(\ce{Cl^-}\) утворюють через наступний ряд реакцій:

    \[\ce{Hg2Cl2(s) <=> Hg2^{2+}(aq) + 2Cl^{-}(aq)}\nonumber\]

    \[\ce{Hg2^{2+}(aq) <=> Hg(l) + Hg^{2+}(aq)}\nonumber\]

    \[\ce{Hg^{2+}(aq) + 2NH3(aq) + Cl^{-}(aq) <=> HgNH2Cl(s) + NH4^{+}(aq)}\nonumber\]

    \[\text{Overall reaction:}\ce{~Hg2Cl2(s, white) + 2NH3(aq) <=> HgNH2Cl(s, white) + NH4^{+}(aq) + Cl^{-}(aq) + Hg(l, black)}\nonumber\]

    Суміш білої твердої\(\ce{HgNH2Cl}\) речовини і чорної рідини Hg має сірий колір. Повернення білого\(\ce{Hg2Cl2}\) осаду до сіруватого кольору при додаванні крапель\(\ce{NH3}\) розчину 6М підтверджує\(\ce{Hg2^{2+}}\) наявність іонів у досліджуваному розчині, як показано на рис\(\PageIndex{3}\). Якщо білий осад розчиниться, не залишаючи після себе сіруватих залишків, значить осад був\(\ce{AgCl}\) і\(\ce{Hg2^{2+}}\) був відсутній в тестовому розчині.

     

    Підтвердження випробування іона ртуті (I)
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Підтвердження\(\ce{Hg2^{2+}}\) того, що білі опади стають сірувато-чорними при додаванні 6М\(\ce{NH3}\) розчину.

     

    Підтвердження іона срібла (I)

    Хоча водорозчинний\(\ce{[Ag(NH3)2(aq)]^+}\) комплексний іон досить стабільний, він трохи розкладається на\(\ce{Ag^+}\) і\(\ce{NH3(aq)}\). Надлишки,\(\ce{NH3}\) додані для розчинення\(\ce{AgCl}\) осаду і те, що\(\ce{[Ag(NH3)2(aq)]^+}\) утворюється при дисоціації, видаляють, роблячи розчин кислим шляхом додавання 6М\(\ce{HNO3}\). \(\ce{Cl^-}\)Утворився від розчинення\(\ce{AgCl}\) осаду в більш ранніх реакціях все ще присутній в середовищі. Розпад\(\ce{[Ag(NH3)2(aq)]^+}\) в кислому середовищі виробляє достатню кількість\(\ce{Ag^+}\) іонів для повторного утворення білого\(\ce{AgCl}\) осаду наступним рядом реакцій рівноваги.

    \[\ce{[Ag(NH3)2]^{+}(aq) <=> Ag^{+}(aq) + 2NH3(aq)}\nonumber\]

    \[\ce{2NH3(aq) + 2H3O^{+}(aq) <=> 2NH4^{+}(aq) + 2H2O(l)}\nonumber\]

    \[\ce{Ag^{+}(aq) + Cl^{-}(aq) <=> AgCl(s, white)}\nonumber\]

    \[\text{Overall reaction:}\ce{~[Ag(NH3)2]^{+}(aq) + 2H3O^{+}(aq)  + Cl^{-}(aq) <=> AgCl(s, white) + 2NH4^{+}(aq) + 2H2O(l)}\nonumber\]

    Освіта білого\(\ce{AgCl}\) осаду на цій стадії в підкисленому фільтраті підтверджує, що в досліджуваному розчині присутній\(\ce{Ag^+}\) іон, як показано на малюнку\(\PageIndex{4}\), а його відсутність підтверджує відсутність\(\ce{Ag^+}\) іона в досліджуваному розчині.

     

    Підтвердження випробування іона срібла (I)
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Підтвердження\(\ce{Ag^+}\): утворення білого осаду при перетворенні\(\ce{[Ag(NH3)2(aq)]^+}\) розчину з лужного в кислотний шляхом додавання\(\ce{HNO3}\).