Опыт 2. Обнаружение катионов кадмия

Катион кадмия (II) в водных растворах бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Групповой реагент осаждает кадмий из его солей в виде характерного ярко-желтого осадка сульфида кадмия, образование которого является самой важной качественной реакцией Cd²⁺. Наиболее растворимый из всех сульфидов IV группы СdS растворяется не только в азотной, но и в достаточно концентрированных растворах соляной кислоты. Это связано как с высокой концентрацией ионов водорода в растворе, так и с образованием комплексного иона [СdCl₄]^2–. Таким образом, при проведении анализа следует учитывать тот факт, что кадмий может не осаждаться групповым реагентом из раствора, если рН его будет меньше 0,5 или в растворе будет содержаться в значительных количествах анион С1^–.

В) Реакция с сильными основаниями

Сильные основания образуют с растворами солей кадмия белый аморфный осадок Сd(ОH)₂, растворимый в кислотах и в гидроксиде аммония.

К 4 - 5 каплям раствора соли кадмия прибавьте 2 - 3 капли раствора гидроксида натрия. Испытайте отношение осадка к соляной кислоте и гидроксиду аммония.

Особенностью данной реакции является тот факт, что образование осадка гидроксида происходит даже в присутствии в растворе глицерина, в то время как в этих условиях гидроксиды меди, висмута и свинца не осаждаются из-за образования прочных комплексов – глицератов соответствующих элементов. Данное свойство гидроксида кадмия используется для отделения этого элемента от меди, свинца и висмута при их совместном присутствии в растворе.

В) Реакция с гидроксидом аммония

Гидроксид аммония даст с ионами кадмия белый осадок Сd(ОН)₂, растворимый в избытке реактива с образованием бесцветного комплексного аммиаката

Cd²⁺ + 2OH^– = Cd(OH)₂

Cd(OH)₂ + 4NH⁴⁺ + 2OH^– = [Сd(NH₃)₄]²⁺ + 4H₂O

К 4 - 5 каплям раствора соли кадмия прибавьте несколько капель NH₄OH до появления белого осадка гидроксида кадмия. Убедитесь, что осадок растворяется в избытке реактива.

В ходе анализа смеси катионов IV группы образование растворимых комплексных аммиакатов используют для отделения ионов кадмия и меди от катиона висмута, который при действии на раствор гидроксида аммония дает осадок основной соли, нерастворимой в избытке реактива.

Г) Реакция с сероводородом

Сероводород в слабокислых, а также в нейтральных и щелочных раство-

рах (при рН > 0,5) образует желтый осадок сульфида кадмия, нерастворимый в сильных основаниях и сульфиде натрия (в отличие от SnS₂ и сульфидов мышьяка). Избыток кислоты, а также галогенидов мешает течению этой самой характерной реакции катиона кадмия. В отличие от СdS, сульфид меди, имеющий гораздо меньшую величину произведения растворимости, образуется в сильнокислой среде и даже в присутствии большого избытка NH₄С1. Этим можно воспользоваться для отделения катионов меди от ионов кадмия, которые мешают определению кадмия этой реакцией и с которыми они по ходу анализа оказываются вместе в виде комплексных аммиакатов. Отделение ведется различными способами.

I. Аммиачный раствор, содержащий ионы [Сu(NH₃)₄]²⁺ и [Сd(NH₃)₄]²⁺ слегка подкисляют 2 н раствором НС1 до перехода темно-синей окраски в голубую. После этого к нему прибавляют равный объем того же раствора соляной кислоты или 1 каплю концентрированной НС1 на каждые 10-11 капель анализируемого раствора. Полученный раствор (1н по содержанию НС1) нагревают почти до кипения и сразу же добавляют несколько капель сероводородной воды до полного осаждения сульфида меди, осадок которого отделяют центрифугированием и отбрасывают. Центрифугат в 3 - 4 раза разбавляют водой и добавляют сероводородную воду. Желтый осадок СdS указывает на присутствие катионов кадмия в растворе.

2. К аммиачному раствору прибавляют 2 н раствор соляной кислоты до кислой реакции и твердый NН₄С1 до насыщения. Нагрев раствор, добавляют сероводородную воду до полного осаждения сульфида меди, который затем отделяют.

3. Аммиачный раствор слегка подкисляют до перехода темно-синей окраски в голубую, нагревают и действием сероводородной воды добиваются полного осаждения сульфидов меди и кадмия. Осадок отделяют и нагревают с 1 н раствором соляной кислоты. При этом сульфид кадмия переходит в раствор, а сульфид меди остается в осадке. Отцентрифугировав осадок, центрифугат в 3 раза разбавляют водой и действуют на него сероводородной водой.