Химия и Химики № 6 2014. Осаждение сульфидов меди и кадмия

Сульфиды некоторых других металлов (нерастворимые в воде), например, железа (II), марганца, цинка не выпадают из кислого раствора, поскольку они растворимы в разбавленных минеральных кислотах, поэтому для их осаждения используют не сероводород, а сульфид аммония (или натрия).

FeSO₄ + (NH₄)₂S = FeS(осадок) + (NH₄)₂SO₄

Одни нерастворимые сульфиды способны растворяться в избытке раствора сульфида аммония или полисульфида аммония (за счет образования комплексных солей), другие - нет.

As₂S₃(осадок) + 3(NH₄)₂S = 2(NH₄)₃[AsS₃] (раствор)

Раньше свойство сульфидов выпадать из раствора под действием сероводорода или сульфида аммония (а также растворяться или не растворяться в избытке растворов сульфидов или полисульфидов одновалентных катионов) активно использовалось в аналитической химии для качественного анализа и разделения смесей металлов [1] (сероводородные методы анализа). Более того, катионы металлов в аналитической химии классифицировали на группы в зависимости от их поведения при действии сероводорода, раствора сульфида аммония и полисульфидов (разумеется, это был не единственный признак, по которому классифицировали катионы в аналитической химии, но один из основных).

В наше время сероводородные методы анализа почти потеряли актуальность, поскольку сероводород ядовит. Более того, сероводород не только ядовит, но и коварен. Сначала характерный запах сероводорода (тухлые яйца) хорошо ощутим даже в низких концентрациях, но при длительном действии сероводорода на экспериментатора запах сероводорода перестает ощущаться. В результате можно подвергнуться действию опасных концентраций сероводорода, даже не подозревая об этом. Раньше, когда работа с сероводородом была в порядке вещей на лабораторных занятиях по аналитической химии, такое происходило часто.

За долгие годы химики-аналитики смогли придумать замену сероводороду и сульфидам (т.н. несероводородные методы анализа). Кроме того, в аналитической химии все шире используются физико-химические и инструментальные методы анализа.

Решил получить какие-нибудь нерастворимые сульфиды из растворов солей металлов и сероводорода. Выбор пал на медь и кадмий (была еще мысль насчет ртути, но я от нее отказался, так как ртути было мало, причем она была в виде металла). Опыты проводил на улице. Работать дома с сероводородом - занятие для камикадзе. Это допустимо только при наличии вытяжного шкафа.

Взял сульфат меди и ацетат кадмия (оба квалификации "Ч"). Соли растворил в теплой воде. Сначала подверг обработке сероводородом сульфат меди. Пробирка быстро наполнилась черными хлопьями сульфида меди CuS. Оставил пробирку на некоторое время, отошел подальше (не забываем - сероводород ядовит!). Когда пришел, обнаружил в пробирке вместо жидкости темную кашу из раствора и осадка.

Сполоснул после меди газоотводную трубку и приступил к кадмию. На стенках вверху жидкости быстро образовалась желтая пленочка сульфида кадмия. Вскоре раствор был весь в хлопьях. Снова отошел. Минут через пятнадцать пришел, обнаружил в пробирке кашу с желто-оранжевыми разводами. Это и есть сульфид кадмия CdS.

Несмотря на токсичность кадмия, сульфид кадмия до сих пор используется в качестве пигмента - благодаря его красивому цвету, светостойкости и химической устойчивости. Иногда используют твердый раствор между сульфидом и селенидом кадмия Cd(S, Se): изменяя соотношение селена и серы в пигменте, можно варьировать его цвет.

__________________________________________________
¹ Подробнее про применение сероводорода в аналитической химии см. Ф.Г. Жаровський, А.Т. Пилипенко, І.В. П'ятницький Аналітична хімія - 1982 (Жаровский Ф.Г., Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия) или Алимарин И.П., Архангельская В.П. - Качественный полумикроанализ (1949) [ссылка]

Смотреть Видео (73 Мб, .avi )