4. Окисление хрома(III) в кислой среде.
Окисление Cr3+ перманганатом калия в кислой среде протекает по уравнению:
Cr2(SO4)3 + 2KMnO4 + 5Н2О = К2Cr2О7 + 2H2MnO3↓ + 3H2SO4.
Из уравнения реакции видно, что продукт окисления в этом случае – не желтый ион CrO42-, а оранжевый ион Cr2O72-.
Выполнение реакции. В пробирку вносят 2-3 капли раствора соли Сr3+, 1 каплю 1М раствора H2SO4, 2-3 капли раствора KMnO4, подогревают на водяной бане, появляется оранжевое окрашивание дихромат-иона. После охлаждения раствора вносят в него 1-2 капли H2O2 и 6-8 капель амилового спирта или эфира. Тотчас же взбалтывают. Всплывающий наверх слой эфира окрашивается в синий цвет, вследствие образования надхромовой кислоты:
К2Cr2О7 + 4Н2O2 + H2SO4 2Н2CrO6 + K2SO4 + 3Н2О.
При проведении реакции без органического растворителя появляется быстро исчезающая синяя окраска надхромовой кислоты (либо ее ангидрида CrО5), легко разлагающейся в водном растворе.
3.5.4. Четвертая группа катионов
К четвертой аналитической группе относятся катионы Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+. Гидроксиды катионов IV группы нерастворимы в избытке щелочей и растворе аммиака. Все катионы образуют труднорастворимые фосфаты, оксалаты, сульфиды (кроме Mg2+), Mn(II), Fe(II), Fe(III) проявляют окислительно-восстановительные свойства. В водных растворах соли Fe(II) имеют бледно-зеленую окраску, Fe(III) – желтую, Mn(II) – бледно-розовую, а Mg - бесцветную окраску. Все соли катионов IV группы подвергаются гидролизу, особенно соли железа(III)
Реакции ионов магния
1. Гидрофосфат натрия образует с ионами магния в присутствии NH3 при рН 9 белый кристаллический осадок MgNH4PO4∙6Н2О:
MgCl2 +NaHPO4 + NH3 = MgNH4PO4↓ + 2NaCl.
При рН>10 могут образоваться Mg(OH)2 и Mg3(PO4)2. Рекомендуется к кислому анализируемому раствору прибавлять раствор NH3 до рН ~9. Из-за образования NH4C1 рН раствора поддерживается постоянным.
Осадок растворяется в сильных кислотах и в уксусной килоте:
MgNH4PO4 + 3HCl = H3PO4 + MgCl2 + NH4Cl;
MgNH4PO4 + 2СН3СООН = Mg(CH3COO)2 + NH4H2PO4 .
Предел обнаружения магния — 10 мкг. Мешают ионы, образующие малорастворимые фосфаты; ионы NH4+, K+ и Na+ не мешают.
Выполнение реакции. К 1-2 каплям раствора, содержащего ионы магния, прибавляют 2-3 капли 2 М НС1, 1 каплю раствора Na2HPO4 и при перемешивании по каплям прибавляют 2 М NH4OH до появления запаха аммиака (рН ~9). Выпадает белый кристаллический осадок. Выпадение его можно ускорить трением стеклянной палочки о стенки пробирки. Из разбавленных растворов осадок выпадает медленно. В таких случаях рекомендуется выждать некоторое время.
2. Гидрофосфат натрия (микрокристаллоскопическая реакция). При медленной кристаллизации (разбавленный раствор соли магния) образуются кристаллы MgNH4PO4∙6H2O (рис. 2а), а при быстрой кристаллизации (более концентрированный раствор соли магния или раствор, содержащий большое количество ионов NH4+) образуются звездочки или древовидные образования (рис. 2б). Предел обнаружения магния – 0,6 мкг.
Рис. 2. Кристаллы
MgNH4PO4∙6H2O,
образующиеся при медленной (а)
и быстрой (б)
кристаллизации
Выполнение реакции. На предметное стекло помещают каплю раствора, содержащего ионы магния, рядом помещают каплю раствора реагента (смесь Na2HPO4, NH4C1, NH3). Стеклянной палочкой соединяют капли и рассматривают под микроскопом образовавшиеся кристаллы (рис. 2).
3. Хинализарин (1,2,5,8-тетраоксиантрахинон) в щелочной среде с ионами магния образует осадок хинализарината магния синего цвета:
Предполагают, что хинализариновый лак, является адсорбционным соединением образующегося в щелочной среде гидроксида магния с реагентом. Предел обнаружения магния – 0,25 мкг. Реакция является избирательной: обнаружению не мешают ионы щелочноземельных металлов; в присутствии достаточно большого количества щелочи не мешают ионы Al3+. Ион аммония мешает обнаружению Mg2+, так как препятствует образованию гидроксида магния. Раствор реагента в щелочной среде окрашен в фиолетовый цвет, поэтому необходимо проведение контрольного опыта.
Выполнение реакции. Реакцию выполняют в 2 пробирках, одна из которых служит для сравнения цветов исходного и образующегося соединений. В каждую пробирку вносят по 10 капель 2 М раствора KOH и 2-3 капли раствора хинализарина, растворы перемешивают. Затем к содержимому одной из пробирок добавляют 2-3 капли соли магния. После перемешивания содержимое пробирки сравнивают с цветом раствора пробирки, служащей для сравнения. Раствор в пробирке, содержащий ионы магния, должен быть с осадком, окрашенным в синий цвет.