I grupa analityczna kationów

Podczas zajęć z chemii analitycznej starałem się robić zdjęcia każdej grupie i reakcji z każdym odczynnikiem. Różnej natury przyczyny sprawiły, że wszystkiego sfotografować się mi nie udało, ale coś tam zawsze można pokazać.

Klasyczna analiza nieorganicznych soli polega na przetestowaniu prostych reakcji dających osady o charakterystycznych właściwościach, tylko dla niektórych stosuje się dodatkowe odczynniki specyficzne. Rozpoznanie kationu opiera się na zgodności obserwowanych przemian z opisanymi w literaturze - musi powstać lub nie osad, o odpowiednim kolorze, rozpuszczający się lub nie w odpowiednim odczynniku.
 Metody te mają znaczenie przede wszystkim dydaktyczne, bo w praktyce w analizie próbek na obecność metali używa się innych metod. Wymagają ona stosunkowo dużych ilości soli (aczkolwiek dużą ilość tych reakcji można przeprowadzać na pojedynczych kroplach, dzięki czemu możliwe staje się zbadanie pojedynczych okruchów).
Zależnie od tego jak sole reagują z pewnymi podstawowymi odczynnikami, pogrupowano je i podzielono. Dziś omówię grupę I, czyli jony metali, które dają osady po dodaniu kwasu solnego.

Ag, Hg(I),Pb(II)
+ Cl^-
Po dodaniu odczynnika grupowego, czyli kwasu solnego lub roztworu chlorku sodu, wszystkie kationy wytrącają się w formie białych chlorków:

Od lewej Hg₂²⁺ ,Ag⁺ ,Pb²⁺ .

Powstające chlorki srebra, ołowiu i rtęci (I) to białe, nieco kłaczkowate osady. Chlorek srebra jest światłoczuły i po pewnym czasie ciemnieje, najpierw stając się szaro-fioletowy aż w końcu czarny. Zanim to jednak nastąpi, można go odróżnić od pozostałych za sprawą ciągu reakcji - po dodaniu roztworu amoniaku rozpuszcza się, tworząc kompleks chlorku aminasrebra, po dodaniu rozcieńczonego kwasu azotowego, osad chlorku pojawia się ponownie.
Zarówno chlorek srebra jak i ołowiu mogą rozpuścić się w nadmiarze odczynnika, dlatego powinno się używać raczej rozcieńczonego. Chlorek ołowiu rozpuszcza się na gorąco, przy ochłodzeniu tworząc białe igiełkowate kryształki.
+ NH3*H2O
Po dodaniu rozcieńczonego amoniaku do roztworów, wytrącają się różne osady:

Niestety ujawnia się tu złośliwość substancji - w próbówce prawej, zawierającej sól srebra, osad powstał podczas nalewania odczynnika i po chwili się rozpuścił. Szary osad tlenku srebra jest rozpuszczalny w nadmiarze i stąd takie efekty.
W próbówce po lewej wyraźny ciemnoszary osad, o skomplikowanym składzie. W reakcji z jonami amonowymi i hydroksylowymi zamiast oczekiwanego wodorotlenku, rtęć (I) tworzy sól aminortęciową oraz rtęć metaliczną, która zabarwia osad na szaro.
+ KJ (jodek potasu)
W tym przypadku pojawiają się osady o wyraźniejszych kolorach:

Od lewej: Hg₂²⁺, Pb²⁺, Ag⁺ . Osad jodku rtęci jest zielonkawy i dosyć ciemny, zawiera prawdopodobnie domieszki metalicznej rtęci. Nadmiar odczynnika powoduje rozpuszczenie jodku rtęci (I) z równoczesną dysproporcjonacją w wyniku której do roztworu przechodzi kompleks tetrajodku rtęci (II) a wytrąca się koloid metalicznej rtęci. Taki roztwór mógłby stanowić w zasadzie odczynnik Nesslera, używany do oznaczania jonów amonowych, ale zazwyczaj otrzymuje się go inną metodą..
Jodek ołowiu jest żółty. Rozpuszcza się w wodzie na gorąco, po ochłodzeniu wykrystalizowuje w formie żółtych blaszek o połysku podobnym do płatków złota, stąd też był kiedyś używany w żółtych farbach. Rozpuszcza się też w nadmiarze odczynnika.

Jodek srebra jest lekko żółtawy, z czasem ciemnieje od światła.
+ dichromian potasu
Intensywne kolory wywołuje także reakcja z dichromianem:

Chromian srebra jest czerwonym, drobnym osadem, rozpuszczalnym w amoniaku lub rozcieńczonym kwasie azotowym. Pośrodku widzicie intensywnie żółty chromian ołowiu, dawniej używany jako pigment malarski "żółcień ołowiana" obecnie rzadko używana ze względu na toksyczność. Chromian rtęci jest ciemnobrunatny, choć podobno podczas dłuższego gotowania zmienia się w czerwony.
+AKT
AKT to często stosowana, wygodniejsza w użyciu forma siarczków. Związek organiczny, amid kwasu tiooctowego, który w środowisku kwaśny i podczas ogrzewania ulega hydrolizie z wydzieleniem siarkowodoru. Strąca siarczki z roztworów soli metali

Z badanymi solami daje odpowiednie osady:

Osad siarczku srebra jest raczej szarawy i kłaczkowaty. Z nieznanych mi przyczyn czarny siarczek ołowiu się nie wytrącił, stąd pusta próbówka. W przypadku rtęci (I) zachodzi dysproporcjonacja, strąca się osad będący mieszanką metalicznej rtęci i siarczku rtęci (II).

Oprócz wymienionych podstawowych prób, istnieją też próby charakterystyczne, na przykład reakcja soli srebra z reduktorami może spowodować powstanie lustra na ściankach próbówki. Ołów reaguje z rodizonianem potasu dając ciemnofioletowy osad. Rtęć (I) tworzy z difenylokarbazydem charakterystyczny niebiesko-fioletowy kolor; reakcja jest bardzo czuła i wykorzystuje się ją do kolorymetrycznego oznaczania śladowych ilości rtęci.

----------