Аналитические 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, сначала 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⁺ + 2 OH^- ® ¯ Zn(OH)₂

Al³⁺ + 3 OH^- ® ¯ Al(OH)₃

Cr³⁺ + 3 OH^- ® ¯ Cr(OH)₃

Sn²⁺ + 2 OH^- ® ¯ Sn(OH)₂

¯ Zn(OH)₂ + 2 OH^- ® [Zn(OH)₄]^2-

¯ Al(OH)₃ + OH^- ® [Al(OH)₄]^-

¯ Cr(OH)₃ + OH^- ® [Cr(OH)₄]^-

¯ 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⁺ + 2 NH₃ + 2 H₂O ® ¯ Zn(OH)₂ + 2 NH₄⁺

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

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

Запишите 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 (дифенилтиокарбазоном) образуют внутрикомплексную соль красного цвета, растворимую в хлороформе (CHCl₃).

Выполнение реакции: поместите 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 встряхните пробирку. Образующаяся в результате реакции внутрикомплексная соль экстрагируется в слой хлороформа, и он окрашивается в красный цвет.

Запишите 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⁺ + 3 NH₃ + 3 H₂O ® ¯ Al(OH)₃ + 3 NH₄⁺

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

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

Подсушите фильтровальную бумагу над пламенем газовой горелки. При этом исчезает фиолетовая окраска ализарина, а красное пятно алюминиевого лака остается. Запишите 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⁺ + 3 OH^- → ¯ 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:

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

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

Запишите 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:

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

Выполнение реакции: к 2-3 каплям раствора соли Sn²⁺ добавьте избыток раствора NaOH (4 М) – до растворения образовавшегося белого осадка Sn(OH)₂. К полученному раствору прибавьте по каплям раствор соли Bi³⁺ до появления черного осадка.

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

Лабораторная работа № 6