5.Зміст роботи

5.1. Вивчення характерних реакцій на катіони V аналітичної групи Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Bi³⁺, Sb(III і V).

До V аналітичної групи належать катіони s-елементів – Mg²⁺, р-елементів – Bi³⁺, Sb(III і V), та d-елементів – Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺. Внаслідок сильної поляризуючої дії катіонів цієї аналітичної групи багато їх сполук (гідроксиди, сульфіди, фосфати, карбонати) не розчиняються у воді.

Груповим реагентом є 2М розчин NaОН або КОН. Утворені гідроксиди не розчиняються у:

• воді;

• надлишку групового реагенту (за винятком гідроксидів Sb(III і V));

• розчині аміаку,

але розчинні в кислотах.

Гідроксиди катіонів V аналітичної групи, за винятком Sb(ОН)₃, не проявляють добре виражених амфотерних властивостей.

У присутності пероксиду водню іони змінного ступеня окиснення утворюють гідроксиди в вищому ступені окиснення (Mn (IV), Fe (III) і Sb (V)).

Для виявлення і розділення катіонів V аналітичної групи широко використовують різну розчинність гідроксидів цих катіонів у концентрованих солях амонію, а також на використанні окисно-відновних реакцій та реакцій осадження цих катіонів.

Виражені окислювально-відновні властивості у водних розчинах проявляють іони марганцю, заліза і стибію. Так, манган(ІІ)-, стибій(ІІІ)- і ферум(ІІ)-катіони – відновники, а вісмут(ІІІ)-, стибій(V)- і ферум(ІІІ)-катіони – окисники.

У водних розчинах катіони s- i d-елементів існують у вигляді аквакомплексів.

5.1.1. Дія групового реагенту – 2М розчину NaОН.

Іони Fe²⁺ , Fe³⁺ , Mn²⁺ , Mg²⁺ , Bi³⁺ утворюють з груповим реагентом аморфні осади гідроксидів, а Sb (ІІІ і V) – осади відповідних кислот:

FeSO₄ + 2NaOH =Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

Fe(NO₃)₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaNO₃

Mn(NO₃)₂+2NaOH = Mn(OH)₂ + 2NaNO₃

Mg(NO₃)₂ +2NaOH=Mg(OH)₂ + 2NaNO₃

Bi(NO₃)₃ + 3NaOH = Bi(OH)₃ + 3NaNO₃

При вивченні реакцій на Sb(ІІІ і V), як правило, використовують солянокислі розчини, в яких стибій знаходиться у вигляді сполук H₃[SbCl₆] та H[SbCl₆]:

H₃[SbCl₆]+6NaOH =HSbO₂ + NaCl+4H₂O

H[SbCl₆]+6NaOH= HSbO₃ +6NaCl+3H₂O

Усі осади, крім Fe(OH)₂ та Fe(OH)₃, білого кольору. Осад Fe(OH)₃ має червоно-буре забарвлення, Fe(OH)₂ – блідо-зелене.

Осади Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Mn(OH)₂, Mg(OH)₂, Bi(OH)₃ нерозчинні в надлишку NаОН. Щойно осаджені HSbO₂ та HSbO₃ добре розчинні в надлишку NаОН.

Усі осади добре розчинні в хлоридній кислоті; гідроксиди стибію (III і V) розчиняються в хлоридній кислоті з утворенням комплексних аніонів [SbCl₆]^3- і [SbCl₆]^-.

Осади Fe(OH)₂ та Mn(OH)₂ окиснюються киснем повітря і набувають з часом бурого забарвлення, що зручно спостерігати, відфільтрувавши їх:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

2Mn(OH)₂ + O₂ = 2MnO(OH)₂

При дії сильних основ на розчини ферум (II)-, манган (ІІ)-, стибій(ІІІ)-катіонів в присутності пероксиду водню відразу утворюються гідроксиди заліза (III), мангану (IV), стибію(V). Гідроксид мангану (IV) розчиняється в кислотах в присутності відновника (пероксиду водню).

Виконання реакції

а) до 2-3 крапель розчинів солей Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Bi³⁺, [SbCl₆]^3- та [SbCl₆]^- (в окремих пробірках ) додати по 1-2 краплини 2М розчинy NаОН (у випадку [SbCl₆ ]^3- та [SbCl₆ ]^- додати по 3-4 краплини NаОН). Осади відділити центрифугуванням і перевірити розчинність одержаних гідроксидів у кислотах і лугах;

б) до 2-3 крапель розчинів солей заліза (II), мангану (IІ), стибію(ІІІ), (кожен в окремій пробірці) додати при перемішуванні 1-2 краплі розчину гідроксиду натрію (до лужної реакції середовища) і 2-3 краплі 3%-ного розчину пероксиду водню. Осади відділити центрифугуванням і розчинити:

• Fe(OH)₃ – у декількох краплях 2М нітратної кислоти;

• гідроксид мангану (IV) MnO(OH)₂ – в 0,5 мл розведеної сульфатної кислоти і 2-3 краплях пероксиду водню (3%-ний розчин) при нагріванні;

• гідроксид стибію (V) – у декількох краплях розчину HCl і надлишку 2М розчинy NаОН.