２００４年１１月１８日（木）　ko2-32　Ｉ実験32−金属イオンの反応

今日は主に銀イオンと鉛イオンの実験です。 　銀イオンに塩化物イオンを加えると，塩化銀ＡｇＣｌの白色沈殿ができることを知っていますね。実は，高校化学で扱う塩化物の沈殿は，塩化銀と塩化鉛だけです。しかも，両方とも白色沈殿です。では，どのようにして区別すればよいのでしょうか。

実験３２　金属イオンの反応 ＜銀イオンの反応＞ １　３本の試験管に塩酸ＨＣｌを１ｍｌ ずつ取り，硝酸銀ＡｇＮＯ３溶液を２滴ずつ加える。 ２　１本目には沸騰石と純水２ｍｌ を加え，３０秒間加熱して沈殿の溶解性を調べる。 ３　２本目には，６mol/ｌ アンモニアＮＨ３水を５滴加え，よく振って沈殿の溶解性を調べる。 ４　３本目には，０．５mol/ｌチオ硫酸ナトリウムＮａ２Ｓ２Ｏ３水溶液を５滴加え，沈殿の溶解性を調べる。

実験結果を確認しましょう。 　塩酸ＨＣｌに硝酸銀ＡｇＮＯ３溶液を加えると，白濁します。これは難溶性の塩化銀ＡｇＣｌの沈殿ができるからです。この塩化銀ＡｇＣｌは加熱してもほとんど溶けません。しかし，アンモニア水やチオ硫酸ナトリウム水溶液を加えると溶けます。これは，錯イオンになるからで，アンモニア水を加えるとジアンミン銀（Ｉ）イオン［Ａｇ(ＮＨ３)２］＋に，チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えるとビスチオスルファト銀（Ｉ）酸イオン［Ａｇ（Ｓ２Ｏ３）２］３−になります。 　なお，銀の化合物は感光性があり，塩化銀の沈殿はやがて紫黒色に変化します。これは，光によって分解され，次の反応が起こるからです。２ＡｇＣｌ→２Ａｇ＋Ｃｌ２　 　　　　　　 　次は，鉛イオンの実験です。鉛といえば，鉛蓄電池を思い出しますね。 　　　　 　ここで，鉛蓄電池の復習です。 　（−）Ｐｂ｜Ｈ２ＳＯ４ａｑ｜ＰｂＯ２（＋） 　（負極）Ｐｂ＋ＳＯ４２−→ＰｂＳＯ４＋２ｅ− 　（正極）ＰｂＯ２＋４Ｈ＋＋ＳＯ４２−＋２ｅ−→ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ 　それでは，話を戻して，鉛イオンの実験を行いましょう。

＜鉛イオンの反応＞　　 ５　塩酸ＨＣｌを試験管に１ｍｌ 取り，硝酸鉛（ＩＩ）Ｐｂ（ＮＯ３）２水溶液を２滴加えて変化を調べる。 ６　５の試験管に純水２ｍｌ と沸騰石を入れて加熱する。 ７　６の試験管を水道水で冷却する。

実験結果を確認しましょう。 　塩酸ＨＣｌに硝酸鉛（ＩＩ）Ｐｂ（ＮＯ３）２水溶液を加えると，白濁します。これは難溶性の塩化鉛（ＩＩ）ＰｂＣｌ２の沈殿ができるからです。しかし，この沈殿を加熱すると，水に溶けます。ここが塩化銀ＡｇＣｌとの違いです。温度が高くなると，溶解度が増すのです。その証拠に，冷却すると再び沈殿が析出します。

＜銀イオンの反応２＞ ８　３本の試験管に，０．１mol/ｌ 塩化カリウムＫＣｌ水溶液，０．１mol/ｌ 臭化カリウムＫＢｒ水溶液，０．１mol/ｌ ヨウ化カリウム水溶液ＫＩを，それぞれ３ｍｌ ずつ取り，硝酸銀ＡｇＮＯ３水溶液を２滴ずつ加える。 ９　８の試験管を各水溶液をそれぞれ３等分し，１本目には日光に当てる。２本目には６mol/ｌ アンモニアＮＨ３水，３本目には０．５mol/ｌチオ硫酸ナトリウムＮａ２Ｓ２Ｏ３水溶液を５滴加え，沈殿の溶解性を調べる。 硝酸銀との変化 沈殿の色 光による変化 アンモニア水 チオ硫酸ナトリウム ＫＣｌ ＫＢｒ ＫＩ

実験結果を確認しましょう。 　 硝酸銀との変化 沈殿の色 光による変化 アンモニア水 チオ硫酸ナトリウム ＫＣｌ 白色沈殿 紫色から黒ずむ 溶ける 溶ける ＫＢｒ 淡黄色沈殿 黒ずむ 少し溶ける 溶ける ＫＩ 黄色沈殿 ほとんど変化なし 溶けない 少し溶ける 　同じハロゲン化銀でも，塩素Ｃｌ，臭素Ｂｒ，ヨウ素Ｉではハロゲン化銀の性質に違いが見られますね。 　　　 　それでは，考察です。

１．操作１〜７をまとめると， 　　　　　　　　ＨＣｌ　　　　　　　　熱湯 　Ａｇ＋（無色）→ＡｇＣｌ↓（白色）→溶けない 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＮＨ３ａｑ 　　　　　　　　　　ＡｇＣｌ↓（白色）→［Ａｇ（ＮＨ３）２］＋（無色） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎａ２Ｓ２Ｏ３ａｑ 　　　　　　　　　　ＡｇＣｌ↓（白色）→［Ａｇ（Ｓ２Ｏ３）２］３−（無色） 　　　　　　　　　ＨＣｌ　　　　　　　　熱湯 　Ｐｂ２＋（無色）→ＰｂＣｌ２↓（白色）→溶ける ２．操作８〜９の反応をまとめると， 　Ａｇ＋　＋　Ｃｌ−　→　ＡｇＣｌ↓ 　Ａｇ＋　＋　Ｂｒ−　→　ＡｇＢｒ↓ 　Ａｇ＋　＋　Ｉ−　→　ＡｇＩ↓ 　ＡｇＣｌ　＋　２ＮＨ３　→　［Ａｇ（ＮＨ３）２］＋　＋　Ｃｌ− 　ＡｇＢｒ　＋　２ＮＨ３　→　［Ａｇ（ＮＨ３）２］＋　＋　Ｂｒ− 　ＡｇＣｌ　＋　２Ｓ２Ｏ３２−　→　［Ａｇ（Ｓ２Ｏ３）２］３−　＋　Ｃｌ− 　ＡｇＢｒ　＋　２Ｓ２Ｏ３２−　→　［Ａｇ（Ｓ２Ｏ３）２］３−　＋　Ｂｒ− 　銀の反応をまとめると，次のようになる。 　金属の塩化物について，もう少し詳しく説明しましょう。 　金属の塩化物は一般に水に溶けやすいのですが，ＡｇとＰｂのハロゲン化物は塩化物に限らず概ね水に溶けにくいのです。これは，いずれも金属元素の陽性が小さく，塩素との結合に共有結合性が生じているため，純粋なイオン結合に比べ，結合エネルギーが大きくなるためと考えられています。

今日の実験のポイントは，次の通りです。 １．塩酸に硝酸銀水溶液を加えると，塩化銀の白色沈殿ができます。この沈殿は，熱湯にも溶けません。 ２．アンモニア水を加えると，塩化銀は溶けます。これは，ジアンミン銀（Ｉ）イオン［Ａｇ(ＮＨ３)２］＋になるからです。 ３．チオ硫酸ナトリウム溶液を加えると，塩化銀は溶けます。これは，ビスチオスルファト銀（Ｉ）酸イオン［Ａｇ（Ｓ２Ｏ３）２］３−になるからです。 ４．塩酸に硝酸鉛（ＩＩ）水溶液を加えると，塩化鉛（ＩＩ）の白色沈殿ができます。この沈殿は熱湯に溶けます。 ５．Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉの３種類のハロゲン化銀のうち，最も感光性が大きいのは臭化銀ＡｇＢｒです。ヨウ化カリウムＫＩはアンモニア水に溶けません。またチオ硫酸ナトリウム水溶液に少ししか溶けません。