Druga analitička grupa katjona

Druga analitička grupa katjona u analitičkoj hemiji je grupa sledećih katjona: Hg²⁺, Pb²⁺, Cu⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Bi³⁺, As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺.

Opšte karakteristike

Talože se sa vodonik-sulfidom u obliku sulfida iz rastvora koji sadrži i hlorovodoničnu kiselinu. U odnosu na rastvorljivost dobijenih sulfida, dele se na:

• sulfobaze: Hg²⁺, Pb²⁺, Cu⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Bi³⁺
• sulfokiseline: As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺

Sulfidi sulfobaza su praktično nerastvorni u alkalijama i alkalnim sulfidima, za razliku od sulfokiselina, a nerastvorni su i u amonijum-polisulfidu, što se i koristi za njihovo odvajanje od sulfida sulfokiselina.

Većina jedinjenja ove grupe katjona je različito obojena i slabo rastvorna u vodi. U odnosu prema redukcionim sredstvima svi su nepostojani, izuzev kadmijuma. Katjoni sulfokiselina imaju promenljiv stepen oksidacije i u jedinjenjima sa većim stepenom oksidacije pokazuju izrazita nemetalna svojstva (posebno arsen). Po tome su sulfidi sulfokiselina sličniji anhidridima pa se nazivaju i tioanhidridi. Sa alkalnim sulfidima i hidroksidima grade soli tiokiselina (tiosoli).

Opšte reakcije

• Sa vodonik-sulfidom u kiseloj sredini grade taloge sulfida: crni talog živa(II)-sulfida, olovo(II)-sulfida, bakar(I)-sulfida i bakar(II)-sulfida, smeđi talog bizmut(III)-sulfida i kalaj(II)-sulfida, žuti talog kadmijum(I)-sulfida, arsen(III)-sulfida i arsen(V)-sulfida, svetložuti talog kalaj(I)-sulfida i narandžastocrveni talog antimon(III)-sulfida i antimon(V)-sulfida.

2H₃AsO₃ + 3H₂S → As₂S₃ + 6H₂O

• Alkalni hidroksidi sa katjonima ove grupe talože okside i hidrokside. Izuzetak je arsen.

Bi³⁺ + 3OH^- → Bi(OH)₃

• Amonijak reaguje sa:

• solima žive(II) stvarajući beli talog živa(I)-amidohlorida;
• rastvorima soli kadmijuma, kalaja i antimona stvarajući bele taloge odgovarajućih hidroksida;
• solima bizmuta i bakra i talože se odgovarajuće bazne soli.

• Sa alkalnim karbonatima daju taloge karbonata, baznih karbonata i hidroksida.

Sn²⁺ + CO₃^2- + H₂O → Sn(OH)₂ + CO₂

• Kalijum-jodid sa katjonima sulfobaza izdvaja taloge odgovarajućih jodida. Izuzetak je kadmijum.

Hg²⁺ + 2I^- → HgI₂

Kalijum-jodid reaguje i sa katjonima sulfokiselina u jako kiseloj sredini.

• Sa amonijum-sulfidom talože se sulfidi žive(II), bakra, bizmuta, bakra i kalaja(II). Izdvojeni sulfidi u prisustvu amonijum-sulfida obrazuju koloide čiji se talozi teško odvajaju ceđenjem.

• Jaka redukciona sredstva redukuju katjone ove grupe sa većim stepenom oksidacije u niži ili elementarno stanje. Izuzetak je kadmijum. Na primer:

3Zn + 2Bi³⁺ → 3Zn²⁺ + 2Bi

• Jaka oksidaciona sredstva oksiduju arsen, antimon i kalaj sa nižim stepenom oksidacije u viši.

AsO₃^3- + I₂ + H₂O → AsO₄^3- + 2HI

Dokazivanje Hg²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
kalijum-jodid	živa(II)-jodid	crveni talog	Hg2+ + 2I- → HgI2
kalaj(II)-hlorid	živa(I)-hlorid	beli talog	2Hg2+ + 2Cl- + Sn2+ → Hg2Cl2 + Sn4+ Hg2Cl2 + Sn2+ → 2Hg + 2Cl- + Sn4+
bakar ili mesing	elementarna živa	siva mrlja	Hg2+ + 2Cu → 2Cu+ + Hg

Dokazivanje Cu²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
amonijak	kompleksno jedinjenje	rastvor azurnoplave boje	2Cu2+ + SO42- + 2NH3 + 2H2O → Cu2SO4(OH)2+ 2NH4+  Cu2SO4(OH)2 + 6NH3 + 2NH4+ → 2[Cu(NH3)4]2++ 2H2O
kalijum-heksacijanoferat(II)	bakar(II)-heksacijanoferat(II)	crveni talog	2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6]
kalijum-rodanid ili amonijum-rodanid	bakar(II)-rodanid	crni talog	Cu2+ + 2NCS- → CuNCS + 1/2(NCS)2

Veće koncentracije bakarne soli u oksidacionom plamenu boje boraksovu i fosfornu biserku zeleno, a manje koncentracije plavo. Veće koncentracije u redukcionom plamenu daju neprozirno crvenu boju, ali se kod manjih koncentracija boja gubi.

Dokazivanje Cd²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
vodonik-sulfid	kadmijum-sulfid	žuti talog	Cd2+ + S2- → CdS

Dokazivanje Bi³⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
voda	bizmutil-hlorid	beli talog	Bi3+ + 3Cl- + HOH → Bi(OH)2Cl+ 2H+ + 2Cl- Bi(OH)2Cl+ → BiOCl+ H2O
alkalni stanit	elementarni bizmut	crni talog	2Bi(OH)3 + 3Sn(OH)42- → 2Bi + 3[Sn(OH)6]2-

Dokazivanje As³⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
srebro-nitrat	srebro-arsenit	žuti talog	AsO33- + 3Ag+ → Ag3AsO3

Dokazivanje As⁵⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
srebro-nitrat	srebro-arsenat	smeđi talog	AsO43- + 3Ag+ → Ag3AsO4
amonijum-molibdat	amonijum-tetra- trimolibdato-arsenat	žuti kristalni talog	H3AsO4 + 12MoO42- + 3NH4+ + 21H+ → (NH4)3[As(Mo3O10)4] + H2O
magnezijumova mikstura	magnezijum- amonijum-arsenat	beli kristalni talog	AsO43- + Mg2+ + NH4+ → MgNH4AsO4

Zajedničko dokazivanje As³⁺ i As⁵⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
redukciono sredstvo	AsH3	gas koji je moguće detektovati	H3AsO3 + 6H+ → AsH3 + 3H2O H3AsO4 + 8H+ → AsH3 + 4H2O
redukciono sredstvo	elementarni arsen	crni talog	2AsO3+ + 3Sn2+ + 18Cl- → 2As + 3(SnCl2)2- 2AsO5+ + 5Sn2+ + 30Cl- → 2As + 5(SnCl2)2-

Dokazivanje Sb⁵⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
kalijum-jodid	elementarni jod	jod boji benzol ljubičasto	(SbCl6)- + 2I- → Sb3+ + I2 + 6Cl-

Sb³⁺ jon se može dokazati tako što se prethodno oksiduje do Sb⁵⁺ jona.

Zajedničko dokazivanje Sb³⁺ i Sb⁵⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
voda (reakcija hidrolize)	oksi-hlorid antimona	beli talog	Sb3+ + Cl- + H2O → SbOCl + 2H+ Sb5+ + Cl- + 2H2O → SbO2Cl + 4H+
gvožđe	elementarni antimon	crni talog	2Sb3+ + 3Fe → 2Sb + 3Fe2+ 2Sb5+ + 5Fe → 2Sb + 5Fe2+

Dokazivanje Sn²⁺ i Sn⁴⁺ jona

• Sn²⁺ se najčešće dokazuje tako što njegova jedinjenja redukuju mnoge metale do elementarnog stanja.
• Sn⁴⁺ se najpre redukuje do Sn²⁺, a potom se i dokazuje redukcijom nekih metala, kao što je bizmut.
• Joni antimona se mogu dokazati na plamenu, jer u jako kiseloj sredini i sa čistim cinkom, soli antimona boje plamen bunzenove grejalice svetloplavo.

Literatura

• Rondović, D. 1991. Kvalitativna hemijska analiza. Naučna knjiga: Beograd.