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 CrO42- - желтого цвета:
2Cr3+ + 10OH- + 3Н2О2 ® 2CrO42- + 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 CrO42-.
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.