Лабораторна робота реакції катіонів V аналітичної групи
(Fe2+, Fe3+, Mg2+, Mn2+, Bi3+)
Мета: Вивчити реакції катіонів V аналітичної групи та умови їх виконання.
Загальна характеристика
До V аналітичної групи належать катіони s-елементів – Mg2+, р-елементу – Bi3+, та d-елементів – Fe2+, Fe3+, Mn2+.
Катіони V аналітичної групи на відміну від катіонів других аналітичних груп при взаємодії з лугами утворюють осади гідроксидів, які нерозчинні в надлишку лугів і в розчинах амоніаку, але розчиняються у кислотах. Нітрати, нітрити, хлориди, броміди, ацетати та сульфати Fe3+ , Mn2+, Mg2+ добре розчинні у воді. Солі Ві3+ піддаються гідролізу, утворюючі основні солі, практично нерозчинні у воді.
Сполуки Fe3+ мають жовто-бурий колір, Fe2+ – світло-зелений, сполуки інших катіонів білі, а їх розчини – безбарвні.
Груповим регентом є концентрований розчин амоніаку NH3·H2O , який осаджує катіони V аналітичної групи у вигляді гідроксидів, нерозчинних у надлишку лугу та розчині амоніаку, але розчинних у кислотах.
Загальноаналітичні реакції катіонів V аналітичної групи
1. Дія розчину амоніаку nh3·h2o (дія групового реагенту)
При дії розчину амоніаку на розчини катіонів V аналітичної групи випадають осади відповідних гідроксидів, які не розчиняються в надлишку реагенту.
MgSO4 + 2NH3·H2O → Mg(OH)2↓ + (NH4)2SO4
Mg2+ + 2NH3·H2O F Mg(OH)2↓ + 2NH4+
FeSO4 + 2NH3·H2O → Fe(OH)2↓ + (NH4)2SO4
Fe2+ + 2NH3·H2O F Fe(OH)2↓ + 2NH4+
FeCl3 + 3NH3·H2O → Fe(OH)3↓ + 3NH4Cl
Fe3+ + 3NH3·H2O F Fe(OH)3↓ + 3NH4+
MnSO4 + 2NH3·H2O → Mn(OH)2↓ + (NH4)2SO4
Mn2+ + 2NH3·H2O F Mn(OH)2↓ + 2NH4+
BiCl3 + 2NH3·H2O → Bi(OH)2Cl↓ + 2NH4Cl
Bi(OH)2Cl↓ F BiOCl↓ +H2O
Виконання досліду: в окремих пробірках послідовно до 2-3 крапель розчинів солей Mn2+, Fe2+, Fe3+, Mg2+, Bi2+ додати розчин амоніаку. Спостерігати появу осадів та зазначити їх колір.
Гідроксиди Магнію, Мангану(ІІ) і Феруму(II) розчиняються у насиченому розчині амоній хлориду NH4Cl, наприклад:
Mg(OH)2↓ + 2NH4Cl → MgCl2 + 2NH3·Н2О
Mg(OH)2↓
+2NH
F
Mg2+
+ 2NH3·H2O
Виконання досліду: до утворених осадів додати 5-6 крапель розчину амоній хлориду NH4Cl. Спостерігати розчинення осадів магній гідроксиду, манган(ІІ) гідроксиду та ферум(ІІ) гідроксиду.
2. Дія рочину лугу NaOh або кон
NaOH або КОН утворюють білі аморфні осади гідроксидів з катіонами Mg2+, Mn2+, Bi3+; зелені – з катіонами Fe2+ та червоно-бурі – з катіонами Fe3+, які не розчиняються у надлишку розчину реагенту, але розчиняються в розчинах мінеральних кислот.
MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + 2NaCl
Mg2+ + 2OH- F Mg(OH)2↓
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl
Fe2+ + 2OH- F Fe(OH)2↓
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Fe3+ + 3OH- F Fe(OH)3↓
MnCl2 + 2NaOH- → Mn(OH)2↓ + 2NaCl
Mn2+ + 2OH- F Mn(OH)2↓
BiCl3 + 3NaOH → Bi(OH)3↓ + 3NaCl
Bi3+ + 3ОН- F Bi(OH)3↓
Виконання досліду: в окремі пробірки, де знаходяться розчини солей катіонів V групи, додати по 1-2 краплі розчину натрій гідроксиду NaOH або калій гідроксиду КOH. Спостерігати появу осадів та зазначити їх колір.
Забарвлення осадів ферум(ІІ) гідроксиду та манган(ІІ) гідроксиду змінюєтся, внаслідок окиснення киснем повітря.
4Fe(OH)2↓ + О2 + 2Н2O → 4Fe(OH)3↓ бурий осад
2Мn(ОН)2↓ +О2 + 2Н2О → 2Мn(ОН)4↓ бурий осад
Усі гідроксиди катіонів V аналітичної групи розчиняються в кислотах, наприклад:
Mg(OH)2↓ + 2НСl → MgCl2 + 2Н2O
Mg(OH)2↓ + 2Н+ F Mg2+ + 2Н2O
Виконання досліду: в пробірки, де знаходяться осади відповідних катіонів, додати по 2-3 краплі розчину хлоридної кислоти НСl. Спостерігати розчинення осадів.