Вивчення реакцій катіонів п’ятої та шостої аналітичної групи

Лабораторна робота № 9.

Дія групового реагенту NaOH або KOH

При поступовому додаванні гідроксилів калію або натрію спочатку утво-рюються осади гідроксидів:

Cr³⁺ + 3OH^- = Cr(OH)₃↓

Zn²⁺ + 2OH- = Zn(OH)₂↓

Al³⁺ + 3OH- = Al(OH)₃↓

Sn²⁺ + 2OH- = Sn(OH)₂↓

Sn⁴⁺ + 4OH- = Sn(OH)₄↓ = H₂SnO₃↓ + H₂O

Гідроксиди мають амфотерні властивості, тому вони розчиняються у надлишку лугу, утворюючи гідроксокомплексні аніони:

Al(OH)₃ + OH- = [Al(OH)₄]-

Cr(OH)₃ + 3OH- = [Cr(OH)₆]^3-

Zn(OH)₂ +2OH- = [Zn(OH)₄]^2-

Sn(OH)₂ +2OH- =[Sn(OH)₄]^2-

H₂SnO₃ +2OH- + H₂O = [Sn(OH)₆]^2-

Гідроксокомплексні аніони стійкі тільки у сильнолужному середовищі, а при зниженні рН (при додаванні кислоти) знову утворюються осади відповідних гід-роксидів:

[Al(OH)₄]^-+ H⁺ = Al(OH)₃↓ + H₂O

[Cr(OH)₆]^3-+ 3H⁺ = Cr(OH)₃↓ + 3H₂O

[Zn(OH)₄]^2-+ 2H⁺= Zn(OH)₂↓ + 2H₂O

[Sn(OH)₄]^2-+ 2H⁺ = Sn(OH)₂↓ + 2H₂O

[Sn(OH)₆]^2-+ 2H⁺ = Sn(OH)₄↓ + 2H₂O = H₂SnO₃↓ + 3H₂O

При подальшому додаванні кислоти осади розчиняються:

Al(OH)₃ + 3Н⁺ =Al³⁺ + 3H₂O

Cr(OH)₃ +3Н⁺ = Cr³⁺ + 3H₂O

Zn(OH)₂ + 2Н⁺ = Zn²⁺ +2H₂O

Sn(OH)₂ + 2Н⁺ = Sn²⁺ +2H₂O

Дія концентрованого розчину NH₄Cl на гідроксокомплексні аніони алюмінію, хрому, стануму також викликає утворення осаду відповідного гідроксиду:

[Al(OH)₄]^-+ NH₄⁺ = Al(OH)₃↓ +NH₃ + H₂O

[Cr(OH)₆]^3-+ 3NH₄⁺ = Cr(OH)₃↓ +3NH₃ + 3H₂O

[Sn(OH)₄]^2-+ 2NH₄⁺ = Sn(OH)₂↓ +2NH₃ + 2H₂O

При дії NH₄Cl на іони [Zn(OH)₄]^2-утворюється розчинний аміачний комплекс [Zn(NH₃)₄]^2-(осад Zn(OH)₂ не утворюються):

[Zn(OH)₄]^2-+ 4NH₄⁺ = [Zn(NH₃)₄]²⁺ + 4H₂O

Гідроксокомплексні аніони [Zn(OH)₄]^2-, [Cr(OH)₆]^3-і [Sn(OH)₄]^2-при кип’ятінні розкладаються з утворенням відповідних гідроксидів:

[Zn(OH)₄]^2-= Zn(OH)₂↓ + 2ОН-

[Cr(OH)₆]^3-= Cr(OH)₃↓ + 3ОН-

[Sn(OH)₄]^2-= Sn(OH)₂↓ + 2ОН-

Арсен(ІІІ) у нейтральних та лужних розчинах перебуває у вигляді аніонів AsO₂^-, AsO₃^3-. У кислих розчинах є помітна кількість іонів As³⁺. Арсен(V) у розчинах перебуває виключно лише у вигляді аніонів AsO₄³, H₂AsO₄, HAsO₄², AsO₃.

Реакція із сульфідами. Однієї з найважливіших реакцій виявлення Арсену є реакція із розчинами сульфідів натрію або амонію. Сульфіди у сильно кислому середовищі утворюють із солями арсену осади As₂S₃ або As₂S₅ жовтого кольору.

Осад As₂S₃ не розчиняється у концентрованій НСl, розчиняється в розчинах Na₂S, аміаку і (NH₄)₂CO₃:

As₂S₃ +3Na₂S = 2Na₃AsS₃

РЕАКЦІЇ СПОЛУК АРСЕНУ (МИШ’ЯКУ)

Реакція з нітратом срібла AgNO₃. Нітрат срібла AgNO₃ утворює із солями арсенітної кислоти Н₃АsО₃ осад Ag3AsO3 жовтого кольору, а з солями арсе-натної кислоти Н₃АsО₄ – осад Ag3AsO4 шоколадного кольору. Реакцію прово-дять у нейтральному або лужному середовищі:

3AgNO₃ + Na₃AsO₃ = Ag₃AsO₃↓ + 3NaNO₃

3Ag⁺ + AsO₃³= Ag₃AsO₃↓ (жовтого кольору)

3AgNO₃ + Na₃AsO₄ = Ag₃AsO₄↓ + 3NaNO₃

3Ag⁺ + AsO₄³= Ag₃AsO₄↓ (шоколадного кольору)

Осади розчинні в азотній кислоті і розчині аміаку:

Ag₃AsO₃ + 3HNO₃ = 3AgNO₃ + Н₃АsО₃

Ag₃AsO₃ + 3H⁺ = 3Ag⁺ + Н₃АsО₃

Ag₃AsO₄ + 3HNO₃ = 3AgNO₃ + Н₃АsО₄

Ag₃AsO₄ + 3H⁺ = 3Ag⁺ + Н₃АsО₄

Ag₃AsO₃ + 6NH₃ = [Ag(NH₃)₂]₃AsO₃

Ag₃AsO₃ + 6NH₃ = 3[Ag(NH₃)₂]⁺ + AsO₃^3-

Ag₃AsO₄ + 6NH₃ = [Ag(NH₃)₂]₃AsO₄

Ag₃AsO₄ + 6NH₃ = 3[Ag(NH₃)₂]⁺ + AsO₄^3-

Мета роботи:

Теоретичні питання:

КАТІОНИ V АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

До п’ятої аналітичної групи відносяться Fе³⁺, Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Bi³⁺, Sb(III), Sb(V). Груповим реактивом на катіони V групи є розчини лугів, які осаджують гідроксиди: зелений Fe(OH)₂, темно-бурий Fе(ОН)₃, білі, Мn(ОН)₂, Ві(ОН)₃, Sb(ОН)₃, SbО(OH)₃. Осади гідроксидів заліза (II) і марганцю (II) на повітрі шви-дко буріють внаслідок окислення киснем повітря до Fe(OH)₃ та MnO(OH)₂.

Розчинність осадів гідроксидів різна для різних катіонів п’ятої аналітичної групи. У лугах вони не розчиняються за винятком свіжоосадженого Sb(OH)₃, який перетворюється у розчинну гідроксокомплексну сіль, наприклад K₃[Sb(OH)₆]. Гідроксиди Fe(OH)₂ і Mg(OH)₂ розчиняються в солях амонію. Якщо у розчині є багато солей амонію, то Fe(OH)₂ і Mg(OH)₂ не осаджуються. Усі гід-роксиди катіонів п’ятої аналітичної групи розчинні в сильних кислотах, з утво-ренням відповідних солей.

Подальший хід аналізу катіонів V аналітичної групи оснований на різній розчинності гідроксидів цих катіонів в концентрованих солях амонію, кислотах, а також окислювально-відновних реакціях та реакціях осадження.

Більшість катіонів V аналітичної групи безбарвні (за винятком Fe²⁺ Fe³⁺ ), а їх сполуки білого кольору. Сполуки Fe³⁺ мають буро-жовтий колір, а Fe²⁺ – блідо-зелений.

РЕАКЦІЇ КАТІОНІВ V АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

Дата добавления: 2017-01-14