Свойства гидроксидов. Из четвёртой аналитической группы только ион магния (3s2) не вступает в реакции окисления-восстановления и имеет постоянную степень окисления +2

Степень окисления

Из четвёртой аналитической группы только ион магния (3s²) не вступает в реакции окисления-восстановления и имеет постоянную степень окисления +2.

В данную группу входят ионы железа (4s²3d⁶) со степенью окисления +2 и +3. В ходе анализа ион Fe²⁺ обычно окисляется до иона Fe³⁺ (даже кислородом воздуха). Поэтому открытие двухвалентного железа проводят в начале анализа дробным методом. Если в анализируемой смеси присутствует Fe²⁺, то в результате его окисления всегда будет присутствовать и ион Fe³⁺.

Висмут (6s² 6p³) входит в V-А группу ПСМ и может проявлять степени окисления +3 и +5. Перевести его в степень окисления +5 можно только очень сильным окислителем, поэтому в условиях анализа имеют дело только с ионом Bi³⁺.

Анализируемая смесь включает

Ag⁺; Pb²⁺; Hg₂²⁺; Ca²⁺; Ba²⁺; Sr²⁺; Al³⁺; Cr³⁺; Zn^{2 +}

+ HCl; H₂SO₄

Раствор 1 Осадок 1

дробно AgCl; Hg₂Cl₂; PbCl₂; PbSO₄; BaSO₄; SrSO₄

Ca²⁺; Al³⁺; Cr³⁺; Zn²⁺ промыть; + NH₄OH изб.

Сa²⁺ /микрокристаллоскопически/ Раствор 2 Осадок 2

[Ag(NH₃)₂]⁺ Pb(OH)₂; Hg⁰↓; SrSO₄; BaSO₄

Al³⁺ +H⁺ +I^- + NaOH изб.

/реакция с алюминоном/

t AgCl↓ AgI↓

Cr³⁺ + H₂O₂ + OH^- → CrO₄^2- +… Раствор 3 Осадок 3

CrO₄^2- + бензидин [Pb(OH)₄]^2-

/капельно/ +HNO₃ (pH<7) + Na₂CO₃

K₂CrO_{4 /}выщелачивание_/

Zn²⁺ → PbCrO₄

/СoCl₂0,02% + [(NH₃)₂Hg(SCN)₄]/ ^желтый Раствор 4 Осадок 4

не исследуется BaCO₃↓

SrCO₃↓

Осадок 6 +CH₃COOH

Осадок 7 ВaCrO₄ ↓ (pH<7)

SrSO₄ ↓ Раствор 5 Осадок 5

Раствор 6 K₂Cr₂O₇ Ba²⁺; Sr²⁺ не исследуется

(NH₄)₂SO₄, t CH₃COONa

Раствор 7

[Ca(SO₄)₂]^2-

Схема анализа смеси катионов I, II и III аналитических групп

Марганец (4s² 3d⁵) – элемент VII-В группы ПСМ – может проявлять степени окисления от +2 до +7. В анализе катионов имеем дело с ионом Mn²⁺ и оксидом MnO₂.

В присутствии щёлочи гидроксид марганца Mn(OH)₂ быстро окисляется кислородом воздуха до MnO₂, что используется в анализе для его открытия:

2Mn(OH)₂¯ + O₂ ® 2MnO(OH)₂¯ или MnO₂¯

телесный воздух бурый бурый

Все гидроксиды IV аналитической группы имеют основные свойства.

Гидроксид магния Mg(OH)₂ – белый аморфный осадок, легко растворяется в солях аммония. Например:

Mg(OH)₂¯ + 2NH₄Cl «2NH₄OH +MgCl₂

В присутствии ионов аммония концентрация ионов ОН^- в растворе над осадком Mg(OH)₂ значительно понижается, так как избыток ионов NH₄⁺ связывает ионы ОН^-, находящиеся в равновесии с осадком Mg(OH)₂ (NH₄⁺+ОН^-«NH₄ОН), и вследствие этого произведение концентраций [Mg²⁺] и [OH^-] становится меньше ПР Mg(OH)₂ = 5·10^-12, т.е. раствор по отношению к Mg(OH)₂ становится ненасыщенным и осадок растворяется.

В щелочной среде серо- зеленый осадок Fe(OH)₂окисляется кислородом воздуха или перекисью водорода до бурого Fe(OH)₃.

4Fe(OH)₂¯ + O₂ + 2H₂O ® 4Fe(OH)₃¯

4 Fe(OH)₂ + OH^- - e ® Fe(OH)₃¯

1 O₂ + 2H₂O + 4e ® 4OH^-

2Fe(OH)₂ +H₂O₂ ® 2Fe(OH)₃¯

2 Fe(OH)₂ + OH^- - e ® Fe(OH)₃

1 H₂O₂ + 2e ®2OH^-

Гидроксид марганца Mn(OH)₂ – амфотерный осадок телесного цвета. На воздухе или при действии Н₂О₂ быстро окисляется до MnO(OH)₂ или (MnO₂) – осадок бурого цвета, который плохо растворяется в кислотах – это используется для отделения его от остальных гидроксидов.

MnSO₄ + H₂O₂ + 2NH₄OH ® MnO(OH)₂¯ + (NH₄)₂SO₄ + H₂O

бурый

Mn²⁺ + H₂O₂ + 2OH^- ® MnO(OH)₂¯ + H₂O

2MnSO₄ + O₂ + 4NH₄OH ® 2MnO(OH)₂¯ + 2(NH₄)₂SO₄

воздух бурый

2Mn²⁺ + O₂ +4OH^- ® 2MnO(OH)₂¯

MnO₂ или MnO(OH)₂ – соединения Mn⁴⁺ - имеют амфотерный характер, но плохо растворяются и в кислотах. и в щелочах.

Гидроксид висмута Bi(OH)₃ – белый осадок, растворяется в кислотах, но не растворяется в щелочах. На воздухе и при действии Н₂О₂ не окисляется.

В щелочной среде легко восстанавливается ионом Sn²⁺ до металлического висмута. Эта реакция применяется для открытия иона Bi³⁺.

2Bi(OH)₃ + 3SnCl₂ + 6NaOH ® 2Bi¯ + 3H₂SnO₃ + 6NaCl + 3H₂O

чёрный

При нагревании гидроксид висмута (III) переходит в нерастворимый гидроксид висмутила (BiО⁺ - висмутил-ион):

t⁰

Bi(OH)₃ ® BiOOH¯ + H₂O

жёлтый

Дата добавления: 2015-06-04