ное растворение образовавшегося осадка оксида серебра (I) Ag2O: Ag2O + 4NH3·H2O = 2[Ag(NH3)2]OH + 3H2O.

1.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ II A ПОДГРУППЫ

1.2.1. Получение и свойства гидроксида магния

Реактивы. Концентрированные водные растворы сульфата магния MgSO4 и хлорида аммония NH4Cl, водные растворы соляной кислоты HCl (4 моль/л) и гидроксида натрия NaOH (4 моль/л).

Посуда и приборы. Химические стаканы ёмкостью 500 мл, стеклян- ные палочки.

Описание опыта. В стакан наливаем около 100 мл раствора сульфа- та магния, затем добавляем порциями раствор гидроксида натрия. Об- разуется белая суспензия гидроксида магния:

MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2↓ + Na2SO4.

Суспензию разливаем равными порциями по трём стаканам. В пер- вый стакан добавляем избыток раствора гидроксида натрия — измене- ния отсутствуют. Гидроксид магния не проявляет амфотерных свойств, реакция с избытком щёлочи не идет.

Во второй стакан с суспензией добавляем раствор соляной кислоты до исчезновения суспензии из-за протекающей реакции:

Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O.

В третий стакан при перемешивании добавляем раствор хлорида аммония до полного перехода гидроксида магния в раствор.

Растворение в этом случае идёт за счёт связывания катионами ам- мония гидроксид-ионов из насыщенного раствора над осадком гидро- ксида магния в виде слабого основания — гидрата аммиака (гидрокси- да аммония):

Mg(OH)2(т) = Mg2+(р) + 2OH-(р),

Mg(OH)2(т) + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3·H2O.

Суммарное уравнение реакции в молекулярном виде таково: Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3·H2O.

1.2.2. Малорастворимые соли кальция, стронция и бария

Реактивы. Водные (10–15 %-ные) растворы хлоридов кальция CaCl2 и бария BaCl2, хромата натрия Na2CrO4 или калия K2CrO4, разбавленная уксусная кислота CH3COOH (10 %), разбавленная (1:5) соляная кислота HCl, разбавленная (10 %) серная кислота H2SO4, (5–10 %-ный) раствор карбоната натрия Na2CO3 или карбоната калия K2CO3, порошок карбо- ната стронция SrCO3, дистиллированная вода.

Посуда и приборы. Химические стаканы ёмкостью 250 мл, стеклян-

9

ные палочки, магнитная мешалка с электронагревателем.

Описание опыта. Хроматы щелочных металлов и магния являются хорошо растворимыми соединениями, а для щелочноземельных металлов растворимость настолько резко снижается в ряду CaCrO4 — SrCrO4 — BaCrO4 — RaCrO4, что на этом удалось построить лабораторный способ разделения указанных щёлочноземельных элементов. Хромат (VI) каль- ция СаСrО4 — жёлтые кристаллы; при 50°C становится красно-коричне- вым (при охлаждении окраска восстанавливается); растворимость в во- де достаточно велика и составляет 2,27 % при 19°С, 0,79 % при 70°С; из растворов кристаллизуются ди-, моно- и гемигидраты (СаСrО4·2H2O, СаСrО4·H2O, СаСrО4·0,5H2O соответственно), обладающие существенно большей растворимостью и полностью обезвоживающиеся при ~ 400°С, и растворимые в этаноле. Хромат кальция СаСrО4 можно получить взаи- модействием растворов Na2CrO4 или K2CrO4 с СаСl2 с последующим про- каливанием осадка для получения малорастворимой в воде безводной соли. Для синтеза этой соли наливаем с химический стакан около 50 мл раствора хлорида кальция и приливаем к нему при перемешивании по- степенно такой же объём хромата натрия или калия, наблюдая за обра- зованием осадка по следующему уравнению:

CaCl2 + K2CrO4 = CaCrO4↓ + 2KCl.

Нагревание раствора способствует увеличению количества выпадаю- щей в осадок соли.

Сульфаты щелочноземельных металлов представляют собой белые твёрдые вещества. Растворимость их на 100 г воды следующая: Mg2SO4 – 33,7 г, CaSO4 – 0,202 г, SrSO4 – 0,014 г и BaSO4 – 0,0002 г, т. е.,

она существенно снижается с увеличением номера периода. Кроме того,

растворимость сульфатов заметно падает и с ростом температуры2.

Для получения сульфата кальция в другой химический стакан наливаем также около 50 мл раствора хлорида кальция и добавляем раствор разбав- ленной серной кислоты. Происходит выпадение осадка сульфата кальция:

CaCl2 + H2SO4 = 2HCl + CaSO4↓.

Любопытно отметить, что сульфат кальция выделяется из раствора при температуре выше 66°С в безводном состоянии, а ниже указанной температуры осаждается гипс — CaSO4·2H2O, в то время как сернокис- лые соли Sr и Ва кристаллизуются из водного раствора без воды.

Наливаем в третий химический стакан около 50 мл раствора хлорида кальция и добавляем раствор карбоната натрия Na2CO3 или калия K2CO3. Происходит образование осадка карбоната кальция:

CaCl2 + Na2CO3 = СаСО3↓ + 2NaCl.

2Изменение растворимости хроматов и сульфатов в ряду Mg – Ca – Sr – Ba и её температурные зависимости для указанных соединений позволяют сделать вывод о значительном сходстве свойств солей серной и хромовой кислот.

10

В химический стакан вносим 1-2 г карбоната стронция SrCO3, мел- кими порциями при перемешивании добавляем разбавленную соляную кислоту до полного его растворения:

SrCO3 + 2HCl = SrCl2 + H2O + CO2↑.

Полученный раствор хлорида стронция делим на три приблизительно равные части, две части переливаем в два других химических стакана. В полученный раствор хлорида стронция, находящийся в первом стакане, добавляем при перемешивании раствор хромата калия до выпадения жёл- того осадка:

SrCl2 + K2CrO4 = SrCrO4↓ + 2KCl; ПР = 2,7·10-5.

Часть суспензии переносим в другой стакан и при перемешивании добавляем разбавленную уксусную кислоту вплоть до полного растворе- ния осадка. Раствор при этом приобретает оранжевый цвет из-за обра- зования дихромат-ионов:

2SrCrO4(т) + 2CH3COOH = Sr(CH3COO)2 + SrCr2O7 + H2O.

В третий стакан с раствором хлорида стронция добавляем разбавлен- ной серной кислоты. Выпадает белый осадок сульфата стронция SrSO4.

SrCl2 + H2SO4 = SrSO4↓ + 2HCl.

Такие же операции производим с уже готовым раствором хлорида бария. При введении в раствор хромата калия выпадает осадок хромата бария жёлтого цвета:

BaCl2 + K2CrO4 = BaCrO4↓ + 2KCl; ПР = 1,1·10-10,

который при обработке уксусной кислотой не растворяется, поскольку произведение растворимости хромата бария настолько низко, что хро- мат-ионы из раствора над осадком не могут быть связаны в гидрохро-

мат- а затем — в дихромат-ионы катионами оксония3, присутствующи- ми в растворе слабой уксусной кислоты.

Растворение хромата бария происходит только при обработке соля- ной кислотой, которая диссоциирует суцественно лучше, чем уксусная:

2BaCrO4(т) + 4HCl = 2BaCl2 + H2Cr2O7 + H2O.

К раствору хлорида бария, находящемуся во втором стакане, добав- ляем разбавленный раствор серной кислоты. Образуется белый малорас- творимый осадок сульфата бария BaSO4.

BaCl2 + H2SO4 = 2HCl + BaSO4↓.

Пользуясь имеющимися в распоряжении растворами солей, можно по-

3Гидроксоний (оксоний, гидроний) НзО+ — комплексный ион, соединение протона с молекулой воды. Водородные ионы в водных и спиртовых растворах кислот существуют в виде гидратированных или сольватированных ионов гидроксония.

11