Identyfikacja 2 grupy kationów: As, Bi, Cd, Cu, Hg, Sb, Sn
Odczynnikiem drugiej grupy kationów (As3+, As5+, Bi3+, Cd2+, Cu2+, Hg2+, Sb3+, Sb5+, Sn2+, Sn4+) jest kwas siarkowodorowy. Reakcje strącania siarczków prowadzi się w środowisku słabo kwaśnym. Niektóre reakcje pozwalające na identyfikację kationów przedstawiono poniżej.
REAKCJE 2 grupy
Bi3+: Strącanie jodku bizmutu(III) i roztwarzanie go
Jony bizmutu(III) reagują z jonami jodkowymi z utworzeniem brunatnego jodku bizmutu(III). Po dodaniu nadmiaru jodku osad się roztwarza i powstaje ciemnopomarańczowy roztwór – kompleks K[BiI4].
strącanie osadu: Bi3+ + 3I– → BiI3
kompleksowanie: BiI3 + I– → BiI4–
Bi3+: Strącanie wodorotlenku bizmutu(III)
Wodorotlenki sodu, potasu i amonu strącają z roztworów zawierających jony Bi3+ biały osad Bi(OH)3. Osad nie rozpuszcza się w nadmiarze wodorotlenku, co pozwala na odróżnienie bizmutu od ołowiu, cyny i antymonu oraz w amoniaku (w odróżnieniu od miedzi i kadmu).
Bi3+ + 3OH– → Bi(OH)3
Bi3+: Strącanie siarczku bizmutu(III)
Siarkowodór oraz sole siarczkowe strącają z roztworów zawierających jony Bi3+ ciemnobrunatny osad Bi2S3. Osad nie rozpuszcza się w kwasach na zimno (dopiero w gorącym rozcieńczonym HNO3 i gorącym stężonym HCl) ani nadmiarze siarczków.
2Bi3+ + 3S2- → Bi2S3
Bi3+: Strącanie chromianu(VI) i dichromianu(VI) bizmutu(III)
Chromiany(VI) i dichromiany(VI) strącają z roztworów zawierających jony Bi3+ żółty osad (BiO)2CrO4 oraz (BiO)2Cr2O7 . Osad rozpuszcza się w kwasie azotowym.
Cd2+: Kompleksowanie amoniakiem
Roztwór wodny amoniaku strąca z jonami Cd2+ biały osad wodorotlenku, który rozpuszcza się w nadmiarze amoniaku z utworzeniem bezbarwnej soli kompleksowej o kationie aminakobaltu(II) [Cd(NH3)4]2+.
Cd2+ + 2OH– → Cd(OH)2
Cd(OH)2 + 4(NH3∙H2O) ↔ [Cd(NH3)4]2+ + 2OH– + 4H2O
Cd2+: Strącanie siarczku kadmu
Siarkowodór oraz siarczki strącają z roztworów soli kadmu siarczek kadmu. W zależności od kwasowości roztworu, może być on jasnożółty, żółty, a nawet pomarańczowy czy czerwony. W nadmiarze kwasu HCl może się on nie wytrącić z uwagi na powstawanie kompleksu. Siarczek rozpuszcza się w nadmiarze chlorków (przedstawione na filmie), bromków i jodków z uwagi na kompleksowanie:
Cd2+ + H2S → CdS + 2H+
CdS + 4Cl– → CdCl42- + S2-
Cu2+: Strącanie siarczku miedzi(II)
Siarkowodór oraz siarczki strącają z roztworów soli miedzi(II) w środowisku słabo kwaśnym lub obojętnym czarny siarczek miedzi(II). Nie rozpuszcza się on w rozcieńczonych kwasach, ale reaguje z gorącym rozcieńczonym kwasem azotowym(V). CuS utlenia się na powietrzu do siarczanu(VI) oraz roztwarza w cyjanku KCN, tworząc kompleks.
Cu2+ + H2S → CuS + 2H+
Cu2+ + S2- → CuS
Cu2+: Strącanie jodku miedzi(II)
Jony jodkowe strącają z roztworów zawierających jony Cu2+ czarny osad CuI2, który rozkłada się na biały osad jodku miedzi(I) Cu2I2 i równocześnie wydziela się wolny jod, co nadaje roztworowi brązową barwę. Podczas strącania jodku zachodzi więc natychmiast proces redoks.
2Cu2++4I– → 2CuI2 → Cu2I2 + I2
Cu2+: Kompleksowanie amoniakiem
Roztwór wodny amoniaku strąca z jonami Cu2+ jasnoniebieski osad wodorotlenosoli, który rozpuszcza się w nadmiarze amoniaku z utworzeniem ciemnoniebieskiej soli kompleksowej o kationie aminamiedzi(II) [Cu(NH3)2]2+.
2Cu2+ + 2SO42- + 2(NH3∙H2O) → Cu2(OH)2SO4 + 2NH4+ + SO42-
Cu2(OH)2SO4 + 4(NH3∙H2O) ↔ 2[Cu(NH3)2]2+ + SO42- + 2OH– + 4H2O
Cu2+: Wypieranie przez aktywniejszy metal
Metale aktywniejsze od miedzi (ECu=0.34) wypierają ją z jej soli. Na filmie siarczan(VI) miedzi(II) i wata żelazna. Potencjał Fe2+/Fe wynosi -0.447, żelazo jest zatem silniejszym reduktorem i utleni się, redukując przy tym miedź. Szary drucik pokrywa się brązowym nalotem, a barwa roztworu przyjmuje zielonkawy odcień.
Cu2+ + Fe → Fe2+ + Cu
Cu2+: Amfoteryczność wodorotlenku
Wodorotlenek miedzi(II) to odczynnik mający bardzo szerokie zastosowanie w chemii analitycznej (zwłaszcza w wykrywaniu związków organicznych, np. aldehydów). Jest to jeden z wodorotlenków o właściwościach amfoterycznych – roztwarza się zarówno w kwasach (lewa probówka), jak i w stężonych roztworach NaOH i KOH (prawa probówka).
Cu2+ + 2OH– → Cu(OH)2
Cu(OH)2 + 2H+ → Cu2+ + 2H2O
Cu(OH)2 + 2OH– → [Cu(OH)4]2-
Cu2+: Nietrwałość wodorotlenku
Wodorotlenek miedzi(II) to odczynnik mający bardzo szerokie zastosowanie w chemii analitycznej (zwłaszcza w wykrywaniu związków organicznych, np. aldehydów). Jest on bardzo nietrwały, dlatego za każdym razem trzeba go przygotowywać „na świeżo”. Rozkłada się bowiem na czarny tlenek miedzi(II), a z cząsteczki usunięta zostaje woda tzw. konstytucyjna. Na nagraniu widać, jak po czasie pojawia się czarne zabarwienie. Proces można znacznie przyspieszyć, ogrzewając probówkę.
Cu2+ + 2OH– → Cu(OH)2
Cu(OH)2 → CuO + H2O
Sn2+: Redukcja jodu do jonów jodkowych
Cyna(II) może redukować jod. Reakcję prowadzi się na przykład w płynie Lugola. Na filmie przedstawiono odbarwienie niebieskiej zawiesiny utworzonej poprzez reakcję jodu w jodku potasu ze skrobią (tzw. próba jodoskrobiowa).
Sn2+ + I2 → Sn4+ + 2I–
Sn2+, Bi3+: Utlenianie Sn(II) do Sn(IV) za pomocą jonów Bi3+
Roztworzony w NaOH amfoteryczny wodorotlenek cyny w postaci Sn(OH)3– redukuje jony Bi3+. Powstaje czarny osad metalicznego bizmutu, a cyna utlenia się do +4 stopnia utlenienia.
Sn(OH)2 + OH– → Sn(OH)3–
2Bi3+ + 3Sn(OH)3– + 9OH– → 2Bi + 3Sn(OH)62-
Sn2+: Amfoteryczność wodorotlenku cyny(II)
Wodorotlenek cyny strącony za pomocą silnych zasad (KOH, NaOH) wykazuje właściwości amfoteryczne. Najpierw wytrąca się biały osad wodorotlenku, który następnie pod wpływem nadmiaru zasady przechodzi w kompleks tetrahydroksocynianu(II).
Liczba koordynacji dla jonu 2+ wynosi więc 4.
Sn(NO3)2 + 2KOH → Sn(OH)2↓ + 2KNO3
Sn(OH)2 + 2KOH → K2[Sn(OH)4]
jonowo: Sn(OH)2 + 2OH– → [Sn(OH)4]2-
Sn2+: Redukcja żelaza(III)
Jony cyny(II) redukują jony żelaza(III) do żelaza(II). Na nagraniu widać dodawanie pomarańczowego roztworu chlorku żelaza(III) oraz końcowe zielonkawe zabarwienie roztworu, pochodzące od jonów żelaza(II).
Potencjał standardowy reakcji redukcji cyny (IV-II) wynosi +0.151V, natomiast żelaza (III-II) – +0.771V. Żelazo jest zatem silniejszym utleniaczem, czyli się redukuje.
Sn2+ + Fe3+ → Fe2+ + Sn4+
Sn2+: Strącanie siarczków
Siarkowodór strąca brunatny osad SnS rozpuszczalny w stężonym HCl.
Sn2+ + H2S → SnS + 2H+