Друга аналитичка група катјона

Друга аналитичка група катјона у аналитичкој хемији је група следећих катјона: Hg²⁺, Pb²⁺, Cu⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Bi³⁺, As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺.

Опште карактеристике

Таложе се са водоник-сулфидом у облику сулфида из раствора који садржи и хлороводоничну киселину. У односу на растворљивост добијених сулфида, деле се на:

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

Сулфиди сулфобаза су практично нерастворни у алкалијама и алкалним сулфидима, за разлику од сулфокиселина, а нерастворни су и у амонијум-полисулфиду, што се и користи за њихово одвајање од сулфида сулфокиселина.

Већина једињења ове групе катјона је различито обојена и слабо растворна у води. У односу према редукционим средствима сви су непостојани, изузев кадмијума. Катјони сулфокиселина имају променљив степен оксидације и у једињењима са већим степеном оксидације показују изразита неметална својства (посебно арсен). По томе су сулфиди сулфокиселина сличнији анхидридима па се називају и тиоанхидриди. Са алкалним сулфидима и хидроксидима граде соли тиокиселина (тиосоли).

Опште реакције

• Са водоник-сулфидом у киселој средини граде талоге сулфида: црни талог жива(II)-сулфида, олово(II)-сулфида, бакар(I)-сулфида и бакар(II)-сулфида, смеђи талог бизмут(III)-сулфида и калај(II)-сулфида, жути талог кадмијум(I)-сулфида, арсен(III)-сулфида и арсен(V)-сулфида, светложути талог калај(I)-сулфида и наранџастоцрвени талог антимон(III)-сулфида и антимон(V)-сулфида.

2H₃AsO₃ + 3H₂S → As₂S₃ + 6H₂O

• Алкални хидроксиди са катјонима ове групе таложе оксиде и хидроксиде. Изузетак је арсен.

Bi³⁺ + 3OH^- → Bi(OH)₃

• Амонијак реагује са:

• солима живе(II) стварајући бели талог жива(I)-амидохлорида;
• растворима соли кадмијума, калаја и антимона стварајући беле талоге одговарајућих хидроксида;
• солима бизмута и бакра и таложе се одговарајуће базне соли.

• Са алкалним карбонатима дају талоге карбоната, базних карбоната и хидроксида.

Sn²⁺ + CO₃^2- + H₂O → Sn(OH)₂ + CO₂

• Калијум-јодид са катјонима сулфобаза издваја талоге одговарајућих јодида. Изузетак је кадмијум.

Hg²⁺ + 2I^- → HgI₂

Калијум-јодид реагује и са катјонима сулфокиселина у јако киселој средини.

• Са амонијум-сулфидом таложе се сулфиди живе(II), бакра, бизмута, бакра и калаја(II). Издвојени сулфиди у присуству амонијум-сулфида образују колоиде чији се талози тешко одвајају цеђењем.

• Јака редукциона средства редукују катјоне ове групе са већим степеном оксидације у нижи или елементарно стање. Изузетак је кадмијум. На пример:

3Zn + 2Bi³⁺ → 3Zn²⁺ + 2Bi

• Јака оксидациона средства оксидују арсен, антимон и калај са нижим степеном оксидације у виши.

AsO₃^3- + I₂ + H₂O → AsO₄^3- + 2HI

Доказивање Hg²⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
калијум-јодид	жива(II)-јодид	црвени талог	Hg2+ + 2I- → HgI2
калај(II)-хлорид	жива(I)-хлорид	бели талог	2Hg2+ + 2Cl- + Sn2+ → Hg2Cl2 + Sn4+ Hg2Cl2 + Sn2+ → 2Hg + 2Cl- + Sn4+
бакар или месинг	елементарна жива	сива мрља	Hg2+ + 2Cu → 2Cu+ + Hg

Доказивање Cu²⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
амонијак	комплексно једињење	раствор азурноплаве боје	2Cu2+ + SO42- + 2NH3 + 2H2O → Cu2SO4(OH)2+ 2NH4+  Cu2SO4(OH)2 + 6NH3 + 2NH4+ → 2[Cu(NH3)4]2++ 2H2O
калијум-хексацијаноферат(II)	бакар(II)-хексацијаноферат(II)	црвени талог	2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6]
калијум-роданид или амонијум-роданид	бакар(II)-роданид	црни талог	Cu2+ + 2NCS- → CuNCS + 1/2(NCS)2

Веће концентрације бакарне соли у оксидационом пламену боје бораксову и фосфорну бисерку зелено, а мање концентрације плаво. Веће концентрације у редукционом пламену дају непрозирно црвену боју, али се код мањих концентрација боја губи.

Доказивање Cd²⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
водоник-сулфид	кадмијум-сулфид	жути талог	Cd2+ + S2- → CdS

Доказивање Bi³⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
вода	бизмутил-хлорид	бели талог	Bi3+ + 3Cl- + HOH → Bi(OH)2Cl+ 2H+ + 2Cl- Bi(OH)2Cl+ → BiOCl+ H2O
алкални станит	елементарни бизмут	црни талог	2Bi(OH)3 + 3Sn(OH)42- → 2Bi + 3[Sn(OH)6]2-

Доказивање As³⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
сребро-нитрат	сребро-арсенит	жути талог	AsO33- + 3Ag+ → Ag3AsO3

Доказивање As⁵⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
сребро-нитрат	сребро-арсенат	смеђи талог	AsO43- + 3Ag+ → Ag3AsO4
амонијум-молибдат	амонијум-тетра- тримолибдато-арсенат	жути кристални талог	H3AsO4 + 12MoO42- + 3NH4+ + 21H+ → (NH4)3[As(Mo3O10)4] + H2O
магнезијумова микстура	магнезијум- амонијум-арсенат	бели кристални талог	AsO43- + Mg2+ + NH4+ → MgNH4AsO4

Заједничко доказивање As³⁺ и As⁵⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
редукционо средство	AsH3	гас који је могуће детектовати	H3AsO3 + 6H+ → AsH3 + 3H2O H3AsO4 + 8H+ → AsH3 + 4H2O
редукционо средство	елементарни арсен	црни талог	2AsO3+ + 3Sn2+ + 18Cl- → 2As + 3(SnCl2)2- 2AsO5+ + 5Sn2+ + 30Cl- → 2As + 5(SnCl2)2-

Доказивање Sb⁵⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
калијум-јодид	елементарни јод	јод боји бензол љубичасто	(SbCl6)- + 2I- → Sb3+ + I2 + 6Cl-

Sb³⁺ јон се може доказати тако што се претходно оксидује до Sb⁵⁺ јона.

Заједничко доказивање Sb³⁺ и Sb⁵⁺ јона

реагенс	производ	детектовање промене	реакције
вода (реакција хидролизе)	окси-хлорид антимона	бели талог	Sb3+ + Cl- + H2O → SbOCl + 2H+ Sb5+ + Cl- + 2H2O → SbO2Cl + 4H+
гвожђе	елементарни антимон	црни талог	2Sb3+ + 3Fe → 2Sb + 3Fe2+ 2Sb5+ + 5Fe → 2Sb + 5Fe2+

Доказивање Sn²⁺ и Sn⁴⁺ јона

• Sn²⁺ се најчешће доказује тако што његова једињења редукују многе метале до елементарног стања.
• Sn⁴⁺ се најпре редукује до Sn²⁺, а потом се и доказује редукцијом неких метала, као што је бизмут.
• Јони антимона се могу доказати на пламену, јер у јако киселој средини и са чистим цинком, соли антимона боје пламен бунзенове грејалице светлоплаво.

Литература

• Рондовић, Д. 1991. Квалитативна хемијска анализа. Научна књига: Београд.