Катіони феруму (іі)

1. Гексаціаноферат(ІІІ) калію K₃Fe(CN)₆ (1 н.) у присутності 2 М НСl утворює з Fe²⁺ темно-синій осад, склад якого залежить від умов проведення реакції:

3 Fe²⁺ + 2 Fe(CN)₆³⁻  Fe₃Fe(CN)₆₂↓.

Виконання: у чисту пробірку взяти 1 – 2 краплі розведеної НСl, 2 – 3 краплі розчину солі FeSO₄ і додати 2 – 3 краплі K₃Fe(CN)₆ (не торкатися піпеткою стінок пробірки!). Спостерігати утворення темно-синього осаду.

Катіони Fe ³⁺ з цим реагентом осаду не утворюють, але розчин набуває бурого забарвлення. Катіони Cо²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ утворюють осади бурого, червоного і жовто-бурого кольору, але вони не заважають реакції, тільки темно-синій осад Fe₃Fe(CN)₆₂ стає темно-зеленим або синьо-чорним.

Катіони феруму(ііі)

1. Гексаціаноферат (ІІ) калію К₄Fe(CN)₆ (1 н.) у присутності 2 М НСl утворює з іонами Fe³⁺ темно-синій осад:

4 Fe³⁺ + 3 Fe(CN)₆⁴⁻  Fe₄Fe(CN)₆₃,

склад якого залежить від умов проведення реакції.

Виконання: у чисту пробірку взяти 1 – 2 краплі 2 М НСl, 2 – 3 краплі розчину FeCl₃ додати 2 – 3 краплі 1 н. K₄Fe(CN)₆ (не торкатися піпеткою стінок пробірки!). Спостерігати утворення темно-синього осаду.

Катіони Cо²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ дають з реактивом білий, зелений та світло-зелений осади, які не заважають спостерігати утворення темно-синього осаду. Якщо у досліджуваному розчині присутні катіони Fe²⁺, то вони дають з реагентом білий осад. Але внаслідок окиснення Fe²⁺ киснем повітря до Fe³⁺ у розчині, де є Fe²⁺, завжди буде присутня невелика кількість катіонів Fe³⁺. Тому утворюється світло-синя суміш білого осаду Fe₂Fe(CN)₆ з невеликою кількістю темно-синього Fe₄Fe(CN)₆₃.

2. Роданід амонію NH₄SCN (тіоціанат амонію, насичений розчин) у кислому середовищі утворює з катіонами Fe³⁺ розчинну комплексну сполуку криваво-червоного кольору:

Fe³⁺ + n SCN⁻  Fe(SCN)_n³⁻ⁿ, де n – від 1 до 6. Можлива зворотня реакція, тому потрібно додавати надлишок реагенту.

Виконання: у чисту пробірку взяти 1 – 2 краплі 0,5 н. розчину FeCl₃, додати краплю розведеної HNO₃ і 4 – 5 крапель NH₄SCN _насич.. Спостерігати утворення криваво-червоне забарвлення комплексної сполуки. Додати дистильованої води і упевнитись, що утворюється не осад, а саме розчинна сполука червоного кольору.

Аніони (тіоціанату) роданіду витісняють молекули води з внутрішньої координаційної сфери катіонів феруму (ІІІ):

Fe(H₂O)₆³⁺ + 6 SCN⁻  Fe(SCN)₆³⁻ + 6 H₂O

Але аніони, які мають більшу спорідненість до феруму (ІІІ), можуть витіснити тіоціанат:

Fe(SCN)₆³⁻ + 6 F⁻  FeF₆³⁻ + 6 SCN⁻

При додаванні фториду натрію або фториду амонію червоний розчин знебарвлюється, ферум зв’язується у безбарвний фторидний комплекс. Ця реакція використовується для маскування феруму (ІІІ) при відкритті Со²⁺ за допомогою тіоціанату (роданіду).

Лабораторна робота № 6

Реакції катіонів п’ятої аналітичної групи: Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Sn²⁺

Груповий реагент NаOH (2 М) осаджує катіони п’ятої аналітичної групи у вигляді осадів гідроксидів:

Zn²⁺ + 2 OH⁻ = Zn(OH)₂↓, білий

Al³⁺ + 3 OH⁻ = Al(OH)₃↓, білий

Sn²⁺ + 2 OH⁻ = Sn(OH)₂↓, білий

Cr³⁺ + 3 OH⁻ = Cr(OH)₃↓, сіро-зелений (або сіро-фіолетовий),

які є амфотерними і тому розчиняються у надлишку NаOH:

Zn(OH)₂↓ + 2 NaOH = Na₂[Zn(OH)₄],

Al(OH)₃↓ + NaOH = Na[Al(OH)₄],

Sn(OH)₂↓ + 2 NaOH = Na₂[Sn(OH)₄],

Cr(OH)₃↓ + NaOH = Na[Cr(OH)₄],

з утворенням безбарвних розчинів, хром (ІІІ) дає зелений розчин.

Виконання: у чотири чисті пробірки взяти по 2 – 3 краплі розчинів солей алюмінію, цинку, стануму та хрому (ІІІ) і додавати у кожну поступово по краплях 2 М розчин NаOH, спостерігати утворення осадів. Відібрати частину кожного з цих осадів у інші чотири чисті пробірки, додавати надлишок розчину NаOH і спостерігати розчинення їх у надлишку реагенту. Останні пробірки залишити для подальших дослідів.

Катіони алюмінію АІ³⁺

1. Дія NaOH. 0,25 М розчин солі АІ³⁺ утворює з 2 М розчином NaOH білий осад амфотерного гідроксиду, який розчиняється у надлишку NaOH. Але при додаванні 2 М розчину NН₄СІ і нагріванні знову утворюється білий осад Al(OH)₃↓.

Виконання: у ту пробірку, де у попередньому досліді утворилася безбарвнa комплексна сполука Na[Al(OH)₄], додавати NН₄СІ (дрібними порціями) і нагрівати майже до кипіння. Спостерігати утворення білого аморфного осаду Al(OH)₃↓:

Na[Al(OH)₄] + NН₄СІ = Al(OH)₃↓ + NН₃↑ + NaСІ + Н₂О.

Таку ж реакцію дає Sn²⁺, тому потрібно перевірити присутність Sn²⁺: з новою порцією досліджуваного розчину виконати реакцію з розчином Na₂S. Sn²⁺ на відміну від алюмінію дає коричневий осад.

2. Дія алізарину. Алізарин (1,2-діоксиантрахінон) утворює з гідроксидом алюмінію внутрішньокомплексну сполуку − алізаринат алюмінію яскраво-червоного кольору (алюмінієвий лак).

Виконання: Реакцію з алізарином дають багато інших катіонів, тому її доцільно проводити краплинним методом у присутності K₄[Fe(CN)₆]. На фільтрувальний папір на носять спочатку краплю розчину K₄[Fe(CN)₆], а потім – краплю розчину, що аналізується. Катіони, що заважають визначенню іонів алюмінію, при цьому зв‘язуються у малорозчинні гексаціаноферати і при розмиванні плями водою залишаються в центрі на відміну від іонів алюмінію, які не утворюють осаду з K₄[Fe(CN)₆] і переміщуються до периферії плями. При наступній обробці плями парами аміаку (фільтрувальний папір потримати над відкитою склянкою з 25 % розчином NН₄ОН) і розчином алізарину (піпеткою з розчином алізарину провести по зовнішньому колу плями) на периферії плями утворюється рожеве забарвлення алізаринату алюмінію на фоні фіолетового забарвлення алізарину. Фіолетове забарвлення фону зникає при висушуванні паперу, а забарвлення алюмінієвого лаку залишається. Чутливість реакції 0,5 мкг.

3. Дія нітрату кобальту. Ця реакція виконується сухим способом. Нітрат кобальту при прожарюванні з солями алюмінію утворює алюмінат кобальту синього кольору, який називають «тенарова синь»:

2 Al₂(SO₄)₃ + 2 Co(NO₃)₂ = 2 Co(AlO₂)₂ + 4 NO₂↑ + O₂↑ + 6 SO₃↑

Виконання: Для проведення реакції використовують розведені розчини солей кобальту. Реакцію проводять у тіглі: вносять невелику кількість сухої солі алюмінію, додають 2 – 3 краплі розчину Co(NO₃)₂ і спостерігають утворення яскраво блакитних кристалів Co(AlO₂)₂. Реакцію можна також провести на платиновій дротині, прожарюючи сіль алюмінію, змочену розчином солі кобальту, або на фільтрувальному папері, після спалювання якого утворюється попіл синього кольору.

Катіони цинку Zn²⁺.

Катіони цинку Zn²⁺ (0,25 М розчин) утворюють з 2 М NaOH білий осад амфотерного гідроксиду, який розчиняється у надлишку NaOH. При додаванні сухого NН₄СІ (як у досліді з АІ³⁺) і нагріванні у другій пробірці утворюється комплексний аміакат цинку і розчин залишається прозорим

Na₂[Zn(OH)₄] + 4 NН₄СІ + 2 NaOH = [Zn(NН₃)₄](OH)₂ + 4 NaСІ + 4 Н₂О.

1. Сульфід натрію Na₂S_{насичений} осаджує катіони цинку у вигляді білого осаду сульфіду цинку навіть із лужного середовища

Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂S = ZnS↓ + 4 NaOH.

Виконання: у ту пробірку, де у досліді з надлишком групового реагенту утворився безбарвний розчин Na₂[Zn(OH)₄], додати розчин Н₂S (Na₂S або сульфід амонію). Спостерігати утворення білого осаду.

Катіони стануму Sn²⁺

Sn²⁺ (0,5 М розчин) дає з 2 М розчином NaOH білий осад амфотерного гідроксиду, який розчиняється у надлишку NaOH. Але при додаванні NН₄СІ і нагріванні знову утворюється білий осад, як з Al(OH)₃↓.

1. Pозчин Na₂S_{насичений} осаджує катіони Sn²⁺ у вигляді шоколадно-коричневого осаду сульфіду стануму (ІІ)

SnСІ₂ + Na₂S = SnS↓ + 2 NaСІ

Виконання: у чисту пробірку взяти 5 крапель 2 М розчину HCl, краплю розчину SnСІ₂, додати розчин Na₂S. Спостерігати утворення коричневого осаду.