5.1.7. Характерні реакції на Sn(іv)-катіон

5.1.7.1. Гідроген сульфід Н₂S осаджує станум (IV) із 2М солянокислого розчину у вигляді осаду жовтого кольору SnS₂ за рівнянням:

[SnCl₆]^2– + 2Н₂S → SnS₂↓ +6Сl^– + 4Н⁺.

Осад SnS₂ розчиняється у концентрованому розчині НСl і у 2М розчині NaОН з утворенням комплексних йонів:

SnS₂↓+6Сl^–+4Н⁺ → [SnСl₆]^2– + 2Н₂S↑,

SnS₂↓+6OH^– → [Sn(OH)₆]^2– + 2S^2–.

Виконання реакції

До 2-3 крапель розчину SnСl₄ додати 2-3 краплі (0,3 мл) 2М розчину НСl і пропустити H₂S. Реакція краще проходить при нагріванні. Утворюється осад жовтого кольору. Випробувати осад на розчинність в кислотах. Для цього осад SnS₂ розділити на дві пробірки, в одну долити декілька крапель концентрованої НСl, а в другу – 2М розчин NaОН.

5.1.7.2. Гідроліз солі SnСl₄. Луги, амоніак і карбонати лужних металів і амонію утворюють з йонами станум (IV) білий аморфний осад станум гідроксиду (IV). Найповніше гідроліз проходить за нагрівання і у присутності нітратних (V) і сульфатних (VІ) солей:

[SnCl₆]^2– + 4НОН → Sn(ОН)₄↓ +6Сl^– + 4Н⁺.

Виконання реакції

До 3-4 крапель розчину SnСl₄ у пробірці додають 2-3 краплі розчину NaNО₃ або Na₂SО₄ і злегка нагрівають. Утворюється білий аморфний Sn(ОН)₄.

5.1.7.3. Відновлення станум(IV)-катіона вільним металічним залізом, цинком, магнієм проходить до станум(IІ)-катіона:

Fe + [SnCl₆]^2– → Fe²⁺ + [SnCl₄]^2– + 2Сl^–

Zn + [SnCl₆]^2– → Zn²⁺ + [SnCl₄]^2– + 2Сl^–

Реакція має проходити при нагріванні в кислому середовищі, яке створюється концентрованою хлоридною кислотою (SnCl₄ +2 НСl→Н₂[SnCl₆])

5.1.8. Характерні реакції на As(іii)-катіон (Обережно! Сполуки Арсену отруйні)

Арсен в кислих розчинах знаходиться у вигляді сполук НАsО₂, Н₃АsО₃, Н₃АsО₄ та відповідних цим кислотам гідрогенаніонів (Н₂А₃О₃^–, Н₂А₃О₄^–, НАsО₄^2–), в нейтральних та лужних розчинах – у вигляді оксоаніонів АsО₂^– (арсеніт-іон), АsО₄^3– (арсенат-іон) та гідроксокомплексу [Аs(ОН)₄]^–

В основі виявлення сполук арсену (ІІІ) лежать реакції обміну, зокрема осадження та окиснення-відновлення. Всі сполуки арсен(ІІ)-катіона – відновники.

5.1.8.1. Гідроген сульфід Н₂S з йоном AsO₃^3- утворює світло-жовтий осад сульфіду As₂S₃:

2Na₃AsO₃ + 3H₂S + 6HCl → As₂S₃↓ + 6NaCl + 6H₂O

Реакцію проводять у середовищі 6М НСl при нагріванні. Сульфід розчинний в NаОН, концентрованій НNО₃ (при нагріванні), NН₄ОН, проте нерозчинний в НСl.

5.1.8.2. Аргентум нітрат AgNO₃ утворює з йоном AsO₃^3- осад Ag₃AsO₃ жовтого кольору:

Na₃AsO₃ + 3AgNO₃ → Ag₃AsO₃↓ + 3NaNO₃

Осад нерозчинні в СН₃СООН, проте розчинний в НNО₃ та NН₄ОН.

Реакцію проводять у нейтральному або оцтовокислому середовищі.

5.1.8.3. Розчин йоду І₂ знебарвлюється, якщо його додавати до розчину, що містить іони АsO₃^3-. Це відбувається внаслідок окиснення арсеніту до АsO₄³-:

Na₃AsO₃ + I₂ + H₂O → Na₃AsO₄ + 2HI

Реакцію проводять у слабколужному середовищі (створюють за допомогою гідрокарбонату натрію NаHCO₃).

5.1.9. Характерні реакції на As(V)-катіон

В основі виявлення сполук арсену (V) лежать реакції осадження та окиснення-відновлення. Ступінь окиснення (+5) для Арсену менш характерний, сполуки арсену (V) – окисники. Арсен (V) перебуває в розчині виключно у вигляді аніонів AsO₄^3- або AsO₃³.

5.1.9.1. Аргентум нітрат AgNO₃ утворює з іонами AsO₄^3- осад Ag₃AsO₄ коричневого кольору:

Na₃ AsO₄ + 3AgNO₃ →Ag₃ AsO₄↓ + 3NaNO₃

Осади нерозчинні в СН₃СООН, проте розчинні в НNО₃ та NН₄ОН.

Реакцію проводять у нейтральному або оцтовокислому середовищі.

Виконання реакції

До 0,5-1 мл розчину солі арсену додати 3-4 краплини розчину AgNO₃. Утворюється коричневий осад Ag₃AsO₄.

Виявленню арсену заважають іони, які утворюють забарвлені осади з AgNO₃

5.1.9.2. Магнезіальна суміш (суміш MgCl₂, NH₄OH та NH₄Cl) утворює з іонами AsO₄^3- білий дрібнокристалічний осад ("каламуть") подвійної солі магнію-амонію арсенату МgNH₄AsO₄:

Na₂HAsO₄ + MgCl₂ + NH₄OH → MgNH₄ AsO₄↓ + 2NaCl + 2H₂O

Крім порядку злиття розчинів реактивів істотною умовою утворення осаду є повна нейтралізація кислоти дією розчину амоніаку. Осад розчиняється в CH₃COOH та в мінеральних кислотах.

Виконання реакції

До краплі розчину MgCl₂ додати 1-2 краплі розчину NH₄Cl і краплю розчину NH₄OH, перемішати і одержану магнезіальну суміш долити до краплі розчину, який містить AsO₄^3- -йон. При цьому утворюється білий кристалічний осад MgNH₄ AsO₄.

Усі іони, які утворюють малорозчинні сполуки з Mg²⁺ та AsO₄^3-, заважають виявленню арсену.

5.1.9.3. Молібденова рідина (суміш амоній молібдату (NH₄)₂MoO₄ та HNO₃) при нагріванні утворює з іонами АsO₄^3- дрібнокристалічний яскраво-жовтий осад амонійної солі арсеномолібденової гетерополікислоти:

H₃AsO₄ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃ → (NH₄)₃[As(Mo₃O₁₀)₄]↓ + 21NH₄ NO₃ + 12H₂O

Реакцію проводять за наявності надлишку НNO₃. Осад нерозчинний у НNO₃, проте розчинний у NаOH.

Виконання реакції

2-3 краплі розчину Na₃AsO₄ внести у пробірку, додати 3-5 крапель нітратної кислоти, близько 1 мл молібденової рідини і кілька кристаликів NH₄NO₃. Суміш кип’ятити 5-7 хв. Утворюється кристалічний осад яскраво-жовтого кольору, який розчиняється в лугах і амоніаку.

Виявленню АsO₄^3- заважають іони PO₄^3-

5.1.9.4. Калій йодид окиснюється йонами АsO₄^3- до вільного йоду, внаслідок чого розчин буріє. Йони АsO₄^3- відновлюються до АsO₃^3-. Реакція відбувається в кислому середовищі за рівнянням:

АsO₄^3- +2I^- +2Н⁺→ АsO₃^3-+ I₂+Н₂О

Виконання реакції

До 3-5 крапель розчину Na₃AsO₄ додати 3-5 краплин свіжоприготовленого розчину КІ, краплями 2М розчин СН₃СООН до рН=2-3, 2-3 краплини 1%-го розчину крохмалю і збовтати суміш. Забарвлення розчину в синій колір вказує на присутність йонів АsO₃^3- в розчині.

5.1.9.5. Відновлення сполук As (V) в лужному середовищі. Металевий цинк відновлює AsO₄^3--йон до газоподібного арсину AsH₃:

Na₃AsO₄ + 4Zn + 5NaOH + 7H₂O = 4Na₂Zn(OH)₄ +AsH₃↑

АsH₃, що виділяється, виявляють за допомогою почорніння смужки фільтрувального паперу, змоченого розчином AgNO₃ (реакція Гутцайта). АsH₃ з аргентум нітратом утворює сполуку AsAg₃∙ 3AgNO₃, яка розкладається водою з виділенням металічного срібла за реакціями:

6AgNO₃ + AsH₃ = AsAg₃∙ 3AgNO₃ + 3HNO₃

AsAg₃ ∙3AgNO₃ + 3H₂O = H₃AsO₃ + 3HNO₃ + 6Ag↓

Виконання реакції

До 2 мл 2М розчину NаОН додати 1-2 гранули металевого цинку (порошку цинку). Вміст пробірки нагріти до кипіння. Коли почнеться реакція розчинення, нагрівання припинити та додати 3-4 краплини розчину солі арсену. Якщо потрібно, вміст пробірки знову нагріти, поки не почнеться реакція. У верхню частину пробірки вставити тампон з вати, змочений розчином плюмбум ацетату Рb(CH₃COO)₂ (для поглинання можливої домішки сірководню). Зверху пробірку закрити фільтрувальним папером, змоченим 0,01 М розчином АgNO_3. За наявності арсену на папері через декілька хвилин з'являється темна пляма.

Ця реакція досить чутлива на сполуки As (ІІІ), сполуки As (V) в лужному середовищі взаємодіють досить повільно.

5.1.9.6. Відновлення сполук As (V) в кислому середовищі. Малі кількості арсену визначають в кислому середовищі відновленням сполук As (V) і As (ІІІ) металічним цинком до газоподібного арсину AsH₃. АsH₃, що виділяється, виявляють за допомогою смужки фільтрувального паперу, змоченого розчином AgNO₃; смужка чорніє внаслідок виділення металічного срібла:

АsO₄^3- + 4Zn + 11Н⁺ → AsH₃↑ + 4Zn²⁺ + 4 Н₂О

6AgNO₃ + AsH₃ = AsAg₃∙ 3AgNO₃ + 3HNO₃

AsAg₃ ∙3AgNO₃ + 3H₂O = H₃AsO₃ + 3HNO₃ + 6Ag↓

5.2. Систематичний хід аналізу суміші катіонів ІVаналітичної групи

Досліджуваний розчин суміші катіонів розділяють на три рівні частини. Для аналізу беруть одну частину, другу використовують, щоб перевірити правильність результатів, а третю залишають контрольною.

1 мл НСl

1 мл

0,4 мл

Після проведення систематичного аналізу роблять висновки про присутність тих чи інших катіонів.