Характерные реакции катионов IV аналитической группы

Ион алюминия А1³⁺

1. С раствором нитрата кобальта (II) Со(NО₃)₂ (пирохимический способ) с образованием «тенаровой сини» – алюмината кобальта(И).

2Al₂(SO₄)₃ + 2Co(NO₃)₂ = 2Co(AlO₂)₂ + 4NO₂↑ + O₂↑ + 6SO₃↑

Реакцию проводят на фильтровальной бумаге, после сжигания которой образуется пепел синего цвета. Мешающие ионы: ионы Zn²⁺, образующие пепел зеленого цвета.

2. С раствором аммиака с образованием белого аморфного осадка гидроксида алюминия, обладающего амфотерными свойствами:

АlСl₃ + 3NH₄OH = Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl

Al(OH)₃↓ + 3HCl = АlСl₃ + 3Н₂О

Al(OH)₃↓ + 3NaOH = Na₃[Al(OH)₆]

В присутствии хлорида аммония при нагревании алюминаты гидролизуются с образованием осадка гидроксида алюминия:

Na₃[Al(OH)₆] + 3NH₄Cl == Аl(ОН)₃↓ + 3NH₄OH +3NaCl

Реакцию используют для отделения и обнаружения Al³⁺ в присутствии Zn²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe³⁺ и других катионов.

3. С ализарином (1,2-диоксиантрахиноном) (хроматографический способ) с образованием внутрикомплексного соединения ярко-красного цвета – ализарината алюминия («алюминиевый лак»).

Реакция дробная. Мешающие ионы: Cr³⁺, Fe³⁺ и другие. Их связывают (маскируют) в малорастворимые соединения действием подстилающего реагента – К₄[Fe(CN)₆].

Методика: на кусочек фильтровальной бумаги наносят каплю раствора K₄[Fe(CN)₆]. В центр влажного пятна помещают каплю исследуемого раствора, появляется осадок малорастворимых гексацианоферратов (II), обрабатывают пятно парами аммиака. Пятно по периферии обводят капилляром с раствором ализарина и снова обрабатывают парами аммиака. В присутствии Al³⁺ появляется розовое кольцо на фиолетовом фоне. Фильтровальную бумагу высушивают и наблюдают розовое кольцо на желтом фоне.

Ион олова (II) Sn²⁺

1. С солями висмута (III) в основной среде с образованием черного осадка металлического висмута.

SnCl₂ + 4NaOH = Na₂[Sn(OH)₄] + 2NaCl

3Na₂[Sn(OH)₄] + 2BiCl₃ + 6NaOH = 2Bi↓ + 3Na₂[Sn(OH)₆] + 6NaCl

[Sn(OH)₄]^2– + 2OH^– –2e = [Sn(OH)₆]^2– 3

Bi³⁺ + 3e = Bi⁰ 2

Мешающие ионы: Pb²⁺, Fe²⁺.

2. С хлоридом ртути (II) HgCl₂ с образованием белого осадка хлорида ртути (I), который чернеет в избытке Sn²⁺ от выделившейся металлической ртути:

SnCl₂ + 2 HgCl₂ = SnCl₄ + Hg₂Cl₂↓

SnCl₂ + Hg₂Cl₂↓ = SnCl₄ + 2Hg↓

Условия проведения реакции: а) рН < 7; б) отсутствие Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺; в) отсутствие сильных окислителей.

3. С гидроксидом аммония NH₄OH после окисления олова (II) в олово (IV) в солянокислой среде с образованием бесцветных октаэдров гексахлоростанната (IV) аммония.

Na₂[SnCl₄] + Н₂О₂ + 2HCl = Na₂[SnCl₆] + 2Н₂О

Na₂[SnCl₆] + 2NH₄OH = (NH₄)₂[SnCl₆]↓ + 2NaOH

Методика: в пробирке смешивают 2 капли соли олова (II), 3-4 капли 2 моль/дм³ раствора HCl и 2-3 капли 3% раствора пероксида водорода. Каплю раствора из пробирки помещают на предметное стекло и прибавляют каплю 1 моль/дм³ раствора аммиака, слегка нагревают. Через 2 минуты наблюдают под микроскопом мелкие октаэдры.

Реакция дробная. Мешающие ионы: Ag⁺, Pb²⁺, Hg осаждают хлорид- ионами.

Ион хрома (III) Cr³⁺

Окисление хрома (III) до хрома (VI) пероксидом водорода в щелочной среде с последующей идентификацией ионов Сr₂О и СrO получением надхромовой кислоты Н₂СrО₆ (экстракционный способ).

CrCl₃ + 3NaOH = Cr(OH)₃↓ + 3NaCl

Cr(OH)₃↓ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

2Na₃[Cr(OH)₆] + 3H₂O₂ = 2Na₂CrO₄ + 2NaOH + 8H₂O

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + H₂O + Na₂SO₄

Na₂Cr₂O₇ + 4H₂O₂ + H₂SO₄ = 2H₂CrO₆ + 3H₂O + Na₂SO₄

Методика: к 5 каплям раствора соли хрома (III) добавляют избыток концентрированного раствора щелочи до растворения выпадающего осадка Сr(ОН)₃, а затем 3-5 капель 3% раствора пероксида водорода, нагревают на кипящей водяной бане 1-2 минуты до появления желтой окраски раствора хромата натрия. К охлажденному раствору добавляют 3-5 капель 3% раствора пероксида водорода, 5 капель амилового спирта или смеси его с эфиром (для устойчивости надхромовой кислоты) и серной кислоты до кислой реакции. Раствор встряхивают, органический слой окрашивается в синий цвет.

Реакция дробная, специфичная.

Ион цинка Zn²⁺

1. С раствором аммиака с образованием белого осадка гидроксида цинка, растворяющегося в избытке реагента с образованием бесцветного раствора комплексного соединения – гидроксида тетраамминцинка (II).

ZnCl₂ + 2NH₄OH = Zn(OH)₂↓ + 2NH₄Cl

Zn(OH)₂↓ + 4NH₄OH = [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O

Реакция позволяет отделить Zn²⁺ от других катионов IV аналитической группы.

2. С сульфидом натрия или сероводородом с образованием осадка белого цвета, нерастворимого в избытке осадителя, в щелочи и уксусной кислоте и растворимого в сильных кислотах.

ZnCl₂ + Na₂S = ZnS↓ + 2NaCl

Мешающие ионы: катионы р- и d-элементов. Реакция используется в качестве дробной в основной среде, после удаления мешающих ионов.

3. С гексацианоферратом (II) калия K₄[Fe(CN)₆] с образованием белого осадка гексацианоферрата (II) калия-цинка, растворимого в щелочах и нерастворимого в разбавленной хлороводородной кислоте.

3ZnCl₂ + 2K₄[Fe(CN)₆] = K₂Zn₃ [Fe(CN)₆]₂↓ + 6KCl

Мешающие ионы: катионы s²-, р- и d-элементов (кроме Al³⁺ и Сr³⁺), ионы-окислители.

4. С тетратиоцианомеркуратом (II) аммония (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] с образованием бесцветных кристаллов в виде дендритов, крестов и вытянутых треугольников (рис. 5).

ZnCl₂ + (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] = Zn[Hg(SCN)₄]↓ + 2NH₄Cl

Рис. 5. Кристаллы Zn[Hg(SCN)₄], полученные в обычных условиях (а) и

в присутствии минеральных кислот (б) (или в очень разбавленных растворах)

Мешающие ионы: Со²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Pb²⁺ и другие.

5. С раствором нитрата кобальта (II) Co(NO₃)₂ (пирохимический способ) с образованием «зелени Ринмана» – цинката кобальта (II).

Zn(NO₃)₂ + Co(NO₃)₂ = CoZnO₂ + 4NO₂↑ + O₂↑

Реакцию проводят на фильтровальной бумаге, после сжигания которой образуется зола зеленого цвета. Мешающие ионы: ионы Al³⁺, образующие пепел синего цвета.

6. С дитизоном (дифенилтиокарбазоном) с образованием внутрикомплексной соли малиново-красного цвета, окрашивающей в щелочной среде как слой органического растворителя (хлороформа, четыреххлористого углерода), так и водный слой (экстракционный способ).

Реакция дробная, в экстракционном варианте применяется для обнаружения Zn²⁺ в присутствии других катионов.

Методика: к 2 каплям исследуемого раствора добавляют 10 капель ацетатного буферного раствора, 3-4 капли раствора тиосульфата натрия (для осаждения Sn²⁺ и маскировки Ag⁺, Bi³⁺, Pb²⁺, Cu²⁺), центрифугируют. К центрифугату добавляют 20 капель раствора дитизона в хлороформе. В присутствии Zn²⁺ водный и хлороформный слой окрашиваются в малиново-красный цвет.

Реакцию можно проводить хроматографическим способом.

Дата добавления: 2015-07-20