5.4. Катіони хрому(ііі).

Cr³⁺ дає з NaOH сіро-зелений (з фіолетовим відтінком) осад амфотерного гідроксиду, який розчиняється у надлишку NaOH з утворенням зеленого розчину. Але при додаванні NН₄СІ і нагріванні знову утворюється осад Cr(OH)₃↓ зелений, а не білий, як з алюмінієм. Для виявлення хрому(ІІІ) його окиснюють до хрому(VI). У лужному середовищі як окисник використовують пероксид водню Н₂О₂: 2Na[Cr(OH)₄]+ 3Н₂О₂ + 2NaOH = 2Na₂CrO₄ + 8Н₂О,

Виконання: у ту пробірку, де у попередньому досліді з груповим реактивом утворилася зелена комплексна сполука Na[Cr(OH)₄], (дуже обережно!) додавати Н₂О₂ і після бурхливої реакції нагрівати майже до кипіння поки зелене забарвлення перейде у чисто жовте. Для підтвердження утворення хромат-іону чатину жовтого розчину відлити у чисту пробірку, додати СН₃СООН до слабо кислого середовища і кілька крапель ВаСІ₂. Спостерігати утворення жовтого осаду хромату барію (див.реакції катіонів 2-ї групи): Na₂CrO₄ + ВаСІ₂ = ВаCrO₄↓+ 2NaСІ.

6.Шоста аналітична група Co²⁺, Ni²⁺,Cu²⁺, Cd²⁺.

Груповий реактив NН₄OH осаджує катіони шостої аналітичної групи у вигляді основних солей, які з надлишком реактиву перетворюються у розчинні комплексні сполуки – аміакати:

2CoSO₄ + 2NH₄OH = (CoOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

2NiSO₄ + 2NH₄OH = (NiOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

2CuSO₄ + 2NH₄OH = (CuOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

2CdSO₄ + 2NH₄OH = (CdOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

(CoOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 10NH₄OH = 2 Co(NH₃)₆SO₄ + 8H₂O

(NiOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 10NH₄OH = 2 Ni(NH₃)₆SO₄ + 8H₂O

(CuOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 6NH₄OH = 2 Cu(NH₃)₄SO₄ + 8H₂O

(CdOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 6NH₄OH = 2 Cd(NH₃)₄SO₄ + 8H₂O

Утворюються розчини різного кольору: з кадмієм(ІІ) – безбарвний, з кобальтом(ІІ) – брудно-жовтий, з купрумом(ІІ) і нікелєм(ІІ) – синій. Виконання: у 4-ри чисті пробірки взяти по 2–3 краплі розчинів: у першу – солі кобальту(ІІ), у другу – солі нікелю(ІІ), у третю – солі купруму(ІІ), у четверту – солі кадмію(ІІ). Додавати у кожну поступово по краплинах 1 М розчин NН₄OH, спостерігати утворення різного кольору осадів, які розчиняються у надлишку реактиву. Пробірку з безбарвним розчином аміакату кадмію залишити для подальших дослідів (не мити!)

6.1. Катіони кобальту Со²⁺.

Роданід амонію NH₄SCN (тіоціанат амонію ) утворює з іонами кобальту комплексну сполуку синього кольору:  Co(H₂O)₆²⁺ + 4SCN^-   Co(SCN)₄^2- + 6H₂O

у водному розчині катіони кобальту оточені шістьма молекулами води і мають рожевий колір, якщо ж навколо кобальту координуються чотири ліганди, такий комплекс набуває синього забарвлення. Роданід кобальту нестійкий і при розведенні розчину водою синє забаравлення зникає. Тому треба брати великий надлишок роданіду і екстрагувати продукт реації неводним розчинником (аміловим спиртом), у якому немає конкуренції з боку молекул води. Екстракція стабілізує продукт реакції і підвищує її чутливість.

Виконання:у чисту пробірку взяти 2–3 краплі розчину солі кобальту(ІІ), і додати 4–5 крапель насиченого розчину NH₄SCN. Спостерігати поступову зміну рожевого забарвлення розчину на синє. Додати 5-6 крапель амілового спирту, закрити пробірку і добре збовтати. При відстоюванні і розшаруванні спостерігати інтесивно синє забарвлення верхнього неводного шару.

Катіони Fe(ІІІ) утворюють з роданідом більш стійкий комплекс криваво-червоного кольору і заважають реакції на іон Со²⁺. При додаванні фториду червоне забарвлення зникає, а синє залишається і його можна спостерігати. Таким чином фторид маскує ферум(ІІІ) при відкритті Со²⁺ за допомогою роданіду (див.вище).

6.2. Катіони нікелю Ni²⁺.

Диметилгліоксим (диметилдіоксим) у присутності амоніаку утворює з Ni²⁺ нерозчинну сполуку червоного (темно-рожевого) кольору.

O – H ^… O

 

CH₃ – C = N – OH CH₃ – C = N N = C – CН₃

2  + Ni²⁺ +2NH₃  2NH₄⁺ +  Ni 

CH₃ – C = N – OH CH₃ – C = N N = C – CН₃

 

O ^… H – O

Катіон нікелю взаємодіє з двома молекулами диметилгліоксиму і витісняє з кожної по одному іону водню, які треба зв’язати амоніаком (амоніак додається під час приготування розчину диметилгліоксиму), оскільки сильнокисле середовище заважає реакції. Утворюється міцна внутрішньокомплексна сполука (хелат), де іон нікелю оточений симетричним угрупуванням з атомів чотирьох оксимних груп. Осад розчиняється у сильних кислотах і лугах.

Реакції заважають Fe³⁺, Fe²⁺ і Sn²⁺. Іон Fe³⁺ у слаболужному (амоніачному) середовищі утворює бурий осад Fe(ОН)₃. Іони Fe²⁺ i Sn²⁺ утворюють з диметилгліоксимом сполуки брудно- червоного кольору. При поступовому окисненні Fe²⁺ до Fe³⁺ (киснем повітря) червоне забарвлення зникає, залишається буро-коричневе. Тому реакцію виконують на фільтрувальному папері у присутності фосфату, який зв’язує залізо(ІІІ).

Виконання: не капати, а тільки доторкнутися піпеткою з розчином Na₂HPO₄ до центру фільтрувального паперу і почекати, поки навколо піпетки утвориться кругла пляма. До центру цієї плями доторкнутися піпеткою з розчином, який може містити іони Ni²⁺ і почекати, поки попередня пляма почне збільшуватись. За межами цієї плями до сухого паперу доторкнутися піпеткою з розчином диметилгліоксиму і почекати, поки пляма розчину диметилгліоксиму, що буде утворюватись навколо піпетки, перетнеться з плямою досліджуваного розчину, де і повинен утворитися осад характерного кольору. При такому виконанні реакції Fe³⁺ затримується фосфатом, що знаходиться у центрі плями, а Ni²⁺ та інші двовалентні іони виходять на периферію плями. Якщо у досліджуваном розчині є іон Ni²⁺, то на периферії плями з’являється червоне (темно-рожеве) забарвлення. Якщо присутній також іон Fe²⁺, то забарвлення буде брудно-червоним. Тоді треба почекати, поки пляма висохне. Червоне забарвлення, яке диметилгліоксим утворює з іоном Fe²⁺, переходить у світло-коричневе, а з Ni²⁺ – залишається червоним.

Катіони Cu²⁺ утворюють з диметилгліоксимом розчинну сполуку бурого кольору, який заважає відкриттю Ni²⁺. Тому у досліджваному розчині спочатку треба відкрити катіони Cu²⁺, а якщо вони відсутні, шукати Ni²⁺.

6.3. Катіони міді(ІІ) Cu²⁺.

1.Гексаціаноферат(ІІ) калію K₄Fe(CN)₆ утворює з катіонами міді червоно-коричневий осад:

2Cu²⁺ + Fe(CN)₆^4- = Cu₂Fe(CN)₆

який не розчиняється у розведених кислотах, але розчиняється у NH₄OH.

При малій концетрації міді(ІІ) осад не утворюється, але розчин забарвлюється у рожевий колір. Ця реакція на мідь(ІІ) більш чутлива, ніж реакція з аміаком.

Виконання:у чисту пробірку взяти 2–3 краплі розчину солі купруму(ІІ), і додати 4–5 крапель розчину K₄Fe(CN)₆. Спостерігати утворення червоно-коричневого осаду. Катіони Cо²⁺і Ni²⁺ дають з реактивом зелений та світло–зелений осади, які не заважають відкриттю Cu²⁺.

2.Йодид калію КІ відновлює купрум(ІІ) до купрума(І), окиснюючись до вільного йоду, який екстрагується хлороформом і забарвлює його у малиновий колір: 2CuSO₄+ 4KI= 2CuI + I₂ +2K₂SO₄.

Виконання:у чисту пробірку взяти 2–3 краплі розчину солі купруму(ІІ), і додати 4–5 крапель розчину КІ. Додати 5-6 крапель хлороформу, закрити пробірку і добре збовтати. При відстоюванні і розшаруванні спостерігати малинове забарвлення нижнього неводного шару.

6.4. Катіони кадмію Cd²⁺.

1. Pозчин Н₂S (Na₂S або сульфід амонію) осаджує катіони кадмію у вигляді жовтого осаду сульфіду кадмію CdSO₄ + Н₂S = CdS↓ + + Н₂SO₄.

Виконання: у чисту пробірку взяти 2 краплі 2 М розчину HCl, краплю розчину CdSO₄ (або CdCl₂), додати розчин розчин Н₂S (Na₂S або сульфід амонію). Спостерігати утворення жовтого осаду.

Реакції заважають усі катіони, які утворюють забарвлені сульфіди, зокрема CuS, NiS, CoS – чорного кольору. Катіони цинку не заважають реакції: жовтий сульфід кадмію зручно спостерігати на фоні білого сульфіду цинку.