Качественные реакции катионов IV аналитической группы

Групповым реагентом на катионы IV аналитической группы является 2 М раствор гидроксида натрия NaOH. При действии NaOH на раствор, содержащий ионы IV аналитической группы, вначале образуются аморфные осадки соответствующих гидроксидов: серо-зеленый Cr(OH)₃, белые Zn(OH)₂, Al(OH)₃ и Sn(OH)₂. Так как гидроксиды хрома (III), цинка, алюминия и олова(II) проявляют амфотерные свойства, то они растворяются в избытке щелочи с образованием соответствующих гидроксосоединений:

Zn²⁺ + 2OH^- ® Zn(OH)₂¯

Zn(OH)₂ + 2OH^- ® [Zn(OH)₄]^2-

Al³⁺ + 3OH^- ® Al(OH)₃¯

Al(OH)₃¯ + OH^- ® [Al(OH)₄]^-

Cr³⁺ + 3OH^- ® Cr(OH)₃¯

Cr(OH)₃¯ + OH^- ® [Cr(OH)₄]^-

Sn²⁺ + 2OH^- ® Sn(OH)₂¯

Sn(OH)₂¯ + OH^- ® [Sn(OH)₃]^-

1. Аналитические реакции катиона цинка, Zn²⁺

1.1. Реакция с раствором аммиака. Ионы Zn²⁺ с раствором аммиака образуют белый осадок гидроксида цинка, который растворяется в избытке аммиака с образованием аммиаката цинка:

Zn²⁺ + 2NH₃ + 2H₂O ® Zn(OH)₂¯ + 2NH₄⁺

Zn(OH)₂¯ + 4NH₃ ® [Zn(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^-

Выполнение реакции: поместить в пробирку 4-5 капель раствора соли цинка. Прилить к нему по каплям 2 М раствора аммиака до образования белого осадка. К полученному осадку прилить избыток раствора NH₃ до растворения осадка.

Записать наблюдения и уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

1.2. Реакция с дитизоном.Ионы Zn²⁺ с дитизоном C₆H₅-NH-N=С(SН)-N=N-C₆H₅ (дифенилтиокарбазон) образуют внутрикомплексную соль красного цвета, растворимую в хлороформе (CHCl₃).

Выполнение реакции: поместить в пробирку 2-3 капли раствора соли цинка, добавьте 2-3 капли ацетатного буфера и затем 2-3 капли 10% раствора дитизона в хлороформе. Энергично встряхнуть пробирку. Образующаяся в результате реакции внутрикомплексная соль экстрагируется в слой хлороформа, и он окрашивается в красный цвет.

Записать наблюдения в тетрадь.

 

2. Аналитические реакции катиона алюминия, Al³⁺

2.1. Реакция с раствором аммиака.Ионы Al³⁺ образуют с раствором аммиака белый аморфный осадок гидроксида алюминия Al(OH)₃, нерастворимый в избытке аммиака:

Al³⁺ + 3NH₃ + 3H₂O ® Al(OH)₃¯ + 3NH₄⁺

Выполнение реакции: поместить в пробирку 4-5 капель раствора соли алюминия и прибавить к нему 5-6 капель 2 М раствора NH₃. Проверить растворимость гидроксида алюминия в избытке раствора аммиака.

Записать наблюдение и уравнение реакции в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

2.2. Реакция с ализарином. Ализарин - C₁₄H₆O₂(OH)₂, образует с Al(OH)₃ внутрикомплексную соль красного цвета (алюминиевый лак).

Выполнение реакции: взять кусочек фильтровальной бумаги и нанести на него пипеткой 1 каплю раствора соли алюминия. Подержать бумагу в течение 1-2 мин. над открытой склянкой с концентрированным (25%) раствором NH₃. На бумаге образуется Al(OH)₃. В центр влажного пятна нанести каплю ализарина и еще 1-2 мин. подержать фильтровальную бумагу над склянкой с концентрированным раствором NH₃.

Подсушить фильтровальную бумагу над пламенем газовой горелки. При этом исчезает фиолетовая окраска ализарина, а красное пятно алюминиевого лака остается. Записать наблюдения в тетрадь.

 

3. Аналитические реакции катиона хрома (III), Cr³⁺

3.1 Реакция со щелочами. Гидроксиды натрия и калия осаждают ионы Cr³⁺ в виде гидроксида Cr(OH)₃ серо-зеленого цвета, который растворяется в избытке щелочи с образованием зеленого раствора тетра- или гексагидроксохромата(III).

Cr³⁺ + 3OH^- ® Cr(OH)₃¯

Cr(OH)₃¯ + OH^- ® [Cr(OH)₄]^-

3.2 Реакция с пероксидом водорода в щелочной среде. Ионы Cr³⁺ в избытке щелочи окисляются пероксидом водорода Н₂О₂ до хромат-ионов CrO₄^2- - желтого цвета:

2Cr³⁺ + 10OH^- + 3Н₂О₂ ® 2CrO₄^2- + 8Н₂О

Выполнение реакции: поместить в пробирку 2-3 капли раствора соли хрома (III) и прибавить 6-7 капель 2 М раствора NaOH до образования зеленого раствора гидроксокомплекса хрома (III). К полученному раствору прибавить 3-4 капли 10% раствора Н₂О₂ и нагреть смесь на водяной бане в течение 2-3 минут. Окрашивание раствора в желтый цвет свидетельствует об образовании иона CrO₄^2-.

Записать наблюдения и уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

 

4. Аналитические реакции катиона олова, Sn²⁺

4.1 Реакция с солями висмута (III) в щелочной среде. Ионы Sn²⁺ в щелочной среде окисляются солями висмута (III) до Sn⁴⁺ с образованием черного осадка металлического висмута:

2Bi³⁺ + 3[Sn(OH)₃]^- + 9OH^- ® 2Bi¯ + 3[Sn(OH)₆]^2-

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора соли Sn²⁺ добавить избыток раствора NaOH (4 М) – до растворения образовавшегося белого осадка Sn(OH)₂. К полученному раствору прибавить по каплям раствор соли висмута (III) Bi(NO₃)₃ до появления черного осадка.

Записать наблюдения и уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.