Характерные и специфические реакции катионов олова.

1. Иодид калия и концентрированная серная кислота H₂SO₄ образуют золотисто-желтый осадок иодида олова (П) SnJ₂↓, растворимый в спирте, хлороформе и разбавленной соляной кислоте.

Выполнение реакции. В пробирке к 1 мл исследуемого раствора прибавляют 1 мл иодида калия KJ, массовой долей 10 % , а затем каплями при непрерывном перемешивании 1 мл концентрированной H₂SO₄. В присутствии катиона олова двухзарядного выпадает осадок золотисто-желтого цвета.

SnCl₂ + 2KJ = SnJ₂ ↓ + 2KCl

2. Щавелевая кислота или оксалат аммония из нейтральных или слабокислых растворов осаждают осадок белого цвета оксалата олова SnC₂O₄, растворимого в избытке щавелевой кислоты с образованием комплексного иона [Sn(C₂O₄)₂]^2-. При действии сероводородной воды на раствор комплексной соли SnS не выпадает, тогда как катионы сурьмы в этих же условиях образуют оранжевый осадок Sb₂S₃↓. Эту реакцию используют для отделения катионов сурьмы и олова, если они будут присутствовать в растворе вместе, при анализе катионов всех аналитических групп.

3. Восстановление двухзарядным оловом Sn²⁺ катионов висмута и ртути.

Если к щелочному раствору солей двухзарядного олова прилить небольшое количество соли висмута или ртути BiCl₃, Bi(NO₃)₃, HgCl₂, Hg(NO₃)₂, то из раствора сразу (лучше при нагревании) выпадут осадки: бархатисто-черный – металлического висмута или темно-серый – металлической ртути.

SnCl₂ + 4KOH = K₂[Sn(OH)₄] + 2KCl

3K₂[Sn(OH)₄] + 2BiCl₃ + 6KOH = 2Bi↓ + 3K₂[Sn(OH)₆] + 6KCl

B i³⁺ + 3e → Bi⁰ 2

[Sn(OH)₄]^2- + 2OH^- - 2e → [Sn(OH)₆]^2- 3

3[Sn(OH)₄]^2- + 2 Bi³⁺ + 6OH^- → 3[Sn(OH)₆]^2- + 2Bi⁰

K₂[Sn(OH)₄] + HgCl₂ + 2KOH = Hg↓ + K₂[Sn(OH)₆] + 2KCl

H g²⁺ + 2e → Hg⁰ 2 1

[Sn(OH)₄]^2- + 2OH^- - 2e → [Sn(OH)₆]^2- 2 1

[Sn(OH)₄]^2- + Hg²⁺ + 2OH^- → [Sn(OH)₆]^2- + Hg⁰

Ни один из катионов четвертой аналитической группы не мешает открытию катионов олова. Из катионов других аналитических групп мешают катионы трехзарядной сурьмы Sb³⁺. Если проводить данную реакцию капельным методом в присутствии анилина, то открытие катионов олова при этом можно производить и при наличии в растворе катионов Sb³⁺. Для этого на полоску фильтровальной бумаги помещают растворы Bi(NO₃)₃ или BiCl₃, или HgCl₂, полоску подсушивают, помещают на нее каплю исследуемого раствора (не слишком кислого) и затем каплю анилина. При наличии в растворе Sn²⁺ через некоторое время под каплей раствора появляется темное пятно (выделение металлического висмута или ртути). Открытие катионов данным методом можно проводить в присутствии катионов всех аналитических групп.

4. Восстановление шестизарядного молибдена солями двухзарядного олова.

При действии на кислый раствор солей двухзарядного олова молибденовой жидкость (NH₄)₂MoO₄ или лучше фосфоромолибдатом аммония (азотнокислый раствор (NH₄)₃PO₄ ∙ 12MoO₃) при избытке Sn²⁺ шестизарядный молибден довосстанавливается до четырехзарядного.

Na₂HPO₄ + 12(NH₄)₂MoO₄ + 23HNO₃ = (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆]↓ + 2NaNO₃ + 21NH₄NO₃ + 10H₂O

Катион олова Sn²⁺, играющий в реакции роль сильного восстановителя, обладает свойством восстанавливать малорастворимый фосфоромолибдат аммония (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆]↓ в соединения молибдена низших степеней окисления. При этом получается так называемая «молибденовая синь».

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора гидрофосфата натрия Na₂HPO₄ прибавить 2-3 капли молибденовой жидкости (NH₄)₂MoO₄ и нагреть на бане. К содержимому пробирки (с осадком фосфоромолибдата аммония) прилейте 2-3 мл дистиллированной воды и добавляйте по каплям исследуемый на Sn²⁺ раствор. Появление молибденовой сини говорит о присутствии катионов Sn²⁺.

5. Реакция открытия катионов Sn²⁺ капельным методом.

Полоску фильтровальной бумаги смочить молибденовой жидкостью и 1-2 минуты подержать над склянкой с концентрированным аммиаком, чтобы на бумаге получился фосфоромолибдат аммония (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆]. Затем бумагу высушить и нанести каплю анализируемого раствора. В присутствии катионов Sn²⁺ появляется синее окрашивание состава MoO₃ ∙ Mo₂O₅ ∙ H₂O - «молибденовая синь».

Эта реакция является чувствительной и специфической на катионы Sn²⁺, которой можно открывать катионы Sn²⁺ в присутствии всех катионов аналитических групп.

6. Восстановление катионом олова Sn²⁺ хлорида железа (Ш).

При отсутствии катионов Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Sb³⁺ катионы Sn²⁺ можно обнаружить капельным методом, при помощи хлорида железа FeCl₃, в присутствии диметилглиоксима и винной кислоты или кислой соли винной кислоты NaHC₄H₄O₆. Для открытия катиона Sn²⁺ на фарфоровую пластинку или на полоску фильтровальной бумаги наносят 1-2 капли подкисленной соляной кислотой анализируемого раствора и на нее 1-2 капли FeCl₃ и по 1 капле: винной кислоты H₂C₄H₄O₆ или NaHC₄H₄O₆, диметилглиоксима и аммиака. При наличии в растворе Sn²⁺ на пластинке (или бумаге) появляется ярко-красная окраска, которая обуславливается тем, что восстановленное железо 2Fe³⁺ + Sn²⁺ → 2Fe²⁺ + Sn⁴⁺ с диметилглиоксимом и аммиаком образует красного цвета внутрикомплексное соединение.

Соль диметилглиоксимат железа (П) – красного цвета, выпадает в аммиачном растворе. Главные валентности обозначены черточками, а координативные – стрелками.

Ход анализа смеси катионов группы амфотерных гидроксидов.

Катионы 4 аналитической группы из их смеси можно обнаружить не только систематическим ходом анализа, но и дробным путем.

Дробный путь анализа является наиболее надежным по своим результатам и быстрым по выполнению.

Если анализируемый раствор содержит осадок, который говорит о присутствии гидролизованной соли олова. К осадку приливаем небольшое количество HCl; если при этом осадок не растворится или перейдет в раствор не полностью, осадок центрифугируют, растворяют в небольшом количестве концентрированной HCl и проверяют на олово Sn²⁺ любой характерной реакцией.

Систематический ход анализа.

Систематический ход анализа катионов четвертой аналитической группы можно вести двумя путями: первый - начальная обработка анализируемого раствора карбонатом калия или натрия и пероксидом водорода H₂O₂. И второй – обработка избытком раствора аммиака NH₄OH и пероксидом водорода. В первом случае катионы алюминия, цинка и олова перейдут в осадок Al(OH)₃, Sn(OH)₄ и Zn₂(OH)₂CO₃, а катионы хрома останутся в растворе в виде хромата CrO₄^2-. Во втором случае осадок будет состоять только из гидроксида алюминия Al(OH)₃ и олова Sn(OH)₄, а цинк с хромом будут находиться в растворе [Zn(H₃N)₄]²⁺и CrO₄^2-.

Первый путь систематического хода анализа

Выделение и открытие катионов хрома.

К 0,5-1,0 мл анализируемого раствора приливают равный объем карбоната натрия, 0,5 мл пероксида водорода H₂O₂ и осторожно нагревают. При этом хром окисляется до хромат-ионов CrO₄^2-, которые придают раствору желтую окраску. Затем раствор центрифугируют и осадок промывают, в центрифугате CrO₄^2-, а в осадке Al(OH)₃, Sn(OH)₄ и Zn₂(OH)₂CO₃. Из отдельной порции центрифугата открываем катионы хрома. Для открытия хрома к 0,5 мл раствора приливают 3-4 капли H₂O₂ и азотную кислоту до кислой реакции. При наличии в растворе катионов хрома окраска его становится синего цвета (образование пероксида хрома CrO₅ или надхромовых кислот H₂CrO₆. Если перед тем, как приливать к центрифугату кислоту, добавить 0,2-0,3 мл эфира и раствор сильно встряхнуть, то после отстаивания раствора на поверхности его всплывает отчетливое синее кольцо.

Выделение и открытие катионов цинка

Промытый осадок Al(OH)₃, Sn(OH)₄ и Zn₂(OH)₂CO₃ растворяют в небольшом количестве разбавленной HCl , к раствору приливаем гидроксид аммония NH₄OH, добавляют несколько кристаллов твердой соли хлорида аммония NH₄Cl и нагревают до кипения. При этом алюминий и олово переходит в осадок Al(OH)₃ и Sn(OH)₄, а цинк остается в растворе в виде [Zn(H₃N)₄]Cl₂. Осадок центрифугируем, а из центрифугата открываем цинк его характкрными реакциями:

а) действием на отдельные порции центрифугата K₃[Fe(CN)₆] или K₄[Fe(CN)₆], а затем уксусной кислотой CH₃COOH до слабокислой реакции (образования белого осадка говорит о присутствии в растворе цинка).

б) (NH₄)₂[Hg(SCN)₄] - тетрароданомеркуриатом (П) аммония в сернокислой среде H₂SO₄ с добавлением к раствору хлорида кобальта CoCl₂ (образование сине-фиолетового осадка).

в) прибавление к раствору сероводородной воды H₂S. Образование белого цвета осадка, нерастворимого в уксусной кислоте CH₃COOH.

Открытие алюминия и олова.

Осадок Al(OH)₃ и Sn(OH)₄ растворяют в небольшом количестве разбавленной HCl и из отдельных порций полученного раствора открывают:

(Al)³⁺

а) ализарином в NH₄OH p растворе (капельной реакцией)

б) путем получения "тенаровой сини"

олово Sn⁴⁺ восстанавливается до Sn²⁺

а) молибденовой жидкостью

б) солями висмута в щелочной среде

Первая схема систематического хода анализа катионов амфотерных гидроксидов.

Анализируемый раствор приливают Na₂CO₃ и H₂O₂ нагревают, центрифугируют.

Осадок Al(OH)₃, Sn(OH)₄ и Zn₂(OH)₂CO₃; растворяют в HCl и обрабатывают избытком NH₄OH+NH₄Cl; центрифугируют

Центрифугат: открывают (CrO₄)^2- до CrO₅

Осадок Al(OH)₃ + Sn(OH)₄ растворяют в HCl.

Открывают алюминий

а) ализарином

б) получением "тенаровой сини"

Восстанавливают Sn⁴⁺ Sn²⁺ и открывают Sn²⁺:

а) молибденовой жидкостью

б) Солями висмута щелочной среды, осадок Bi

Центрифугат: [Zn(H₃N)₄]²⁺ открывают цинк:

а) K₃[Fe(CN)₆] или K₄[Fe(CN)₆]

б) (NH₄)₂ [Hg(SCN)₄] + H₂SO₄

в) H₂S в CH₃COONa

Второй путь систематического хода анализа.

Выделение и открытие катионов алюминия и олова.

К 0,5 - 1,0 мл анализируемого раствора приливают равный объем раствора аммиака NH₄OH, 0,2 - 0,3 мл пероксида водорода (H₂O₂) и раствор нагревают 3 минуты. Осадок Al(OH)₃ + Sn(OH)₄ центрифугируют, растворяют в небольшом количестве HCl и из полученного раствора открывают алюминий и олово любой характерной для них реакцией.

Выделение и открытие цинка.

Центрифугат содержит CrO₄^2- и [Zn (H₃N)₄]^2-, нейтрализируют кислотой (CH₃COOH), кипятят (для удаления из него аммиака NH₃ и CH₃COOH), затем цинк осаждают карбонатом натрия. Полученный осадок Zn₂(OH)₂CO₃ цетрифугируют, растворяют в небольшом количестве CH₃COOH, или HCl, HNO₃ и из раствора открывают цинк.

Открытие катионов хрома.

Из центрифугата от Zn₂(OH)₂CO₃ , содержащего (CrO₄)^2- открывают хром.

Вторая схема систематического хода анализа катионов четвертой группы.

Анализируемый раствор.

Приливают NH₄OH+H₂O₂ нагревают и центрифугируют.

Осадок Al(OH)₃+Sn(OH)₄ и растворяют в HCl восстанавливают до Sn²⁺ и открывают Al³⁺ и Sn²⁺ характерными реакциями.

Центрифугируют CrO₄^2- и Zn₂(OH)₂CO₃ нейтрализируют, приливают Na₂CO₃ . Центрифугируют

Осадок Zn₂(OH)₂CO₃ растворяют в кислоте и раствор проверяют на катионы цинка

Центрифугат: СrO₄^2- открывают катионы хрома окислением CrO₄^2- до CrO₅