Свойства гидроксидов. Общая характеристика катионов третьей группы

Степень окисления

Общая характеристика катионов третьей группы

Третья группа катионов

Обнаружение иона стронция

К раствору (1) или к раствору (5) прибавить избыток насыщенного раствора (NH₄)₂SO₄ и нагреть на водяной бане 3-5 минут. В присутствии ионов стронция выпадает белый осадок SrSO₄, а ионы кальция остаются в виде растворимого комплекса: t

Sr²⁺ + SO₄^2- ® SrSO₄¯

белый

Ca²⁺ + 2SO₄^2- «[Ca(SO₄)₂]^2-

По выполненной работе составить подробный отчет, сделать вывод о составе полученной смеси ионов.

В третью, амфолитную, группу катионов входят ионы Аl³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺ (ионы Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺ не рассматриваются).

Групповым реагентом является раствор щёлочи, при действии избытка которого образуются растворимые в воде алюминат, хромит и цинкат, так как гидроксиды этих элементов амфотерны.

Схема анализа смеси катионов I и II аналитических групп

(без сульфатов)

Анализируемая смесь включает

Ag⁺; Pb²⁺; Hg₂²⁺; Ca²⁺; Ba²⁺; Sr²⁺

2 н HCl

Осадок 1 Раствор 1

AgCl Ca²⁺; Ba²⁺; Sr²⁺

PbCl₂ Дробно

Hg₂Cl₂

+ NH₄OH Сa²⁺ + SO₄^2- → CaSO₄·2H₂O↓

^{/микроскоп/}

Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- → BaCrO₄↓

Осадок 2 Раствор 2 ^желтый

Hgº↓, [HgNH₂]Cl↓, [Ag(NH₃)₂]Cl

Pb(OH)₂ порция исходного раствора

а) б) + CH₃COOH + K₂Cr₂O₇

+ NaOH 6н +KI +HNO₃ до рН<7 → BaCrO₄↓ + раствор 5

осадок 5

_t

Осадок 3 Раствор 3 AgI↓ AgCl↓ +(NH₄)₂SO₄→

Hgº↓ Na₂[Pb(OH)₄] ^{желтый белый} SrSO₄↓

+HNO₃ до рН<7 ^белый

Раствор 4 + K₂CrO₄

не исследуется

Осадок 4

PbCrO₄

^желтый

Схема анализа смеси катионов I и II аналитических групп

Алюминий (3s²3p¹) и цинк (4s²3d¹⁰) имеют постоянные степени окисления - три и два соответственно, и в условиях анализа в реакции окисления-восстановления не вступают.

Хром (4s¹3d⁵) - элемент VI группы ПСМ -имеет валентности II, III, VI. Соединения двухвалентного хрома неустойчивы и в условиях анализа легко превращаются в Cr³⁺. При окислении трёхвалентного хрома в щелочной среде перекисью водорода образуется хромат жёлтого цвета (соль хромовой кислоты - H₂CrO₄), в котором хром шестивалентен:

t⁰

2CrCl₃ + 10NaOH + 3H₂O ® 2Na₂CrO₄ + 8H₂O + 6NaCl

зелёный жёлтый

2 Cr³⁺ + 8OH^- - 3e ® CrO₄^2- + 4H₂O

3 H₂O₂ + 2e ®2OH^-

2Cr³⁺ + 10ОH^- + 3H₂O₂ ® 2CrO₄^2- + 8H₂O

При этом окраска раствора меняется из зелёной в жёлтую. Хром (VI) присутствует в растворах в виде анионов CrO₄^2- (щелочная среда) или Cr₂O₇^2- (кислая среда) вследствие равновесия (1).

2CrO₄^2- +2H⁺ «Cr₂O₇^2- +H₂O

жёлтый оранжевый

Все гидроксиды катионов третьей группы амфотерны и при действии избытка сильной щёлочи на соли этих ионов идут реакции:

Al³⁺ + 4OH^- «AlO₂^- + 2H₂O или [Al(OH)₄]^-

алюминат тетрагидрооксоалюминат-ион

бесцветный

Zn²⁺ + 4OH^- «ZnO₂^2- + 2H₂O или [Zn(OH)₄]^2-

цинкат тетрагидроксоцинкат-ион

бесцветный

Cr³⁺ + 4OH^- «CrO₂^- + 2H₂O или [Cr(OH)₄]^-

хромит тетрагидроксохромат (III)-ион

зелёный

С раствором аммиака соли катионов алюминия и хрома (III) образуют осадки соответствующих гидроксидов, а соль цинка, в отличие от них, в избытке NH₄OH легко растворяется с образованием комплексной соли - аммиаката цинка, что делает его похожим на катионы V аналитической группы:

Zn²⁺ + 6NH₄OH ® [Zn(NH₃)₄]²⁺ + 6H₂O

Zn(OH)₂¯ + 6NH₄OH «[Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 6H₂O

В анализе этой реакцией пользуются для отделения катиона Zn²⁺ от Al³⁺ и Cr³⁺.

Дата добавления: 2015-06-04