3.5.3. Третья группа катионов

К III аналитической группе относятся катионы Аl³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺ , Sn(II), Sn(IV), As(III), As(V). Характерной особенностью катионов III группы является способность их гидроксидов растворяться в избытке щелочей. Групповым реагентом является избыток 2 М NaOH + H₂O₂. В избытке реактива катионы третьей группы переходят в растворимые соединения, в частности алюминий – в алюминат натрия NaAlO₂. Ряд катионов способен к образованию комплексных соединений (Cr³⁺, Zn²⁺, Al³⁺), ионы хрома, олова и мышьяка обладают окислительно-восстановительными свойствами.

Реакции ионов хрома (III)

1. Гидроксиды щелочных металлов осаждают Cr(OH)₃ серо-зеленого цвета, растворимый в избытке реактива вследствие своих амфотерных свойств.

CrCl₃ + 3NaOH = Cr(OH)₃↓ + 3NaCl;

Cr(OH)₃ +NaOH = NaCrO₂ + 2H₂O;

Cr(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆].

В отличие от алюминатов и цинкатов хромиты необратимо разлагаются при кипячении вследствие почти полного гидролиза:

NaCrO₂ + 2H₂O = Cr(OH)₃↓ + NaOH;

Na₃[Cr(OH)₆] + H₂O = Cr(OH)₃↓ + 3NaOH.

Этой реакцией для обнаружения катионов хрома пользуются только в том случае, если в растворе присутствуют лишь те катионы, которые со щелочами или не образуют осадков, или образуют амфотерные гидроксиды.

Выполнение реакции. К 5-6 каплям раствора соли Cr³⁺ приливают по каплям раствор NaOH или KOH до образования осадка. Осадок взбалтывают и делят на 2 части. К одной части приливают несколько капель HCl, а к другой избыток щелочи. В обоих случаях должно наблюдаться растворение осадка. Раствор хромита, полученный во второй пробирке, нагревают до кипения. При этом наблюдается образование осадка гидроксида хрома.

2. Водный раствор аммиака осаждает из растворов, содержащих ионы Cr³⁺, гидроксид хрома(III) серо-зеленого цвета:

CrCl₃ + 3NH₄OH = Cr(OH)₃↓ + 3NH₄Cl.

Осадок Cr(OH)₃ немного растворим в избытке реактива – образует комплексное основание желтого цвета – гидроксид гексаамминхрома(III):

Cr(OH)₃¯ + 6NH₄OH = [Cr(NH₃)₆](OH)₃ + 6H₂O.

При кипячении аммиакат гидроксида хрома [Cr(NH₃)₆](OH)₃ разлагается, и Cr(OH)₃ снова выпадает в осадок.

Выполнение реакции. К 5-6 каплям раствора соли Cr³⁺ приливают 5-6 капель раствора реактива. Испытывают полученный осадок на растворимость в избытке NH₄OH с последующим нагреванием.

3. Окисление Cr(III) в щелочной среде.

Все соединения трехвалентного хрома сравнительно легко окисляются в соли хромовой или двухромовой кислоты. Окисление может быть осуществлено действием различных окислителей, например, H₂O₂, Na₂O₂, KMnO₄.

Пероксид водорода в щелочной среде окисляет Cr (III) до Cr(VI).

2CrCl₃ + 3H₂O₂ + 10NaOH = 2Na₂CrO₄ + 8H₂O + 6NaCl.

Раствор приобретает желтую окраску вследствие образования хромата натрия (калия).

Выполнение реакции. В пробирку помещают 2-3 капли соли Cr³⁺ и прибавляют по каплям раствор NaOH до растворения выпавшего осадка. Вводят 2 капли раствора пероксида и нагревают до превращения зеленой окраски в желтую.

Присутствие ионов CrO₄^2- можно подтвердить различными способами: например, получить труднорастворимую соль хромовой кислоты или восстановить CrO₄^2- в Cr³⁺ и т.д. Для проверки наличия CrO₄^2- первым способом полученный раствор следует подкислить уксусной кислотой и прилить к нему несколько капель раствора BaCl₂. Образование желтого осадка BaCrO₄ укажет на присутствие в растворе ионов CrO₄^2-. Подкисление раствора серной кислотой приводит к изменению окраски из желтой в оранжевую вследствие образования бихромат-ионов, например:

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + Н₂О.