Реакция с карбонатом натрия.

ОБЩИЕ РЕАКЦИИ КАТИОНОВ IV ГРУППЫ

Реакция с едкими щелочами, свойства гидроксидов

Небольшие количества NaOH или KOH осаждают при действии на растворы солей катионов IV группы аморфные гидроксиды, проявляющие амфотерные свойства. Образующиеся при действии избытка щелочи комплексные анионы имеют состав: [Al(OH) ] , [Cr(OH) ] , [Zn(OH) ] , [Sn(OH) ] . Действие кислот вызывает обратную реакцию. Например:

[Al(OH) ] + H = Al(OH) ↓ + H O

Al(OH) ↓ + 3H = Al + 3H O

Интервал рН осаждения гидроксидов дан в справочной литературе. Гидроксохромит-ионы при кипячении легко подвергаются гидролизу:

 

[Сr(OH) ] + H O = Cr(OH) ↓+ OH

Гидроксоалюминаты при нагревании разлагаются только в присутствии аммонийных солей:

[Al(OH) ] + NH = Al(OH) ↓ + NH +H O

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К нескольким каплям растворов солей катионов IV группы в пробирках осторожно по каплям добавлять разбавленный раствор NaOH. Наблюдать образование осадков, отметить их цвет. Испытать действие кислот (HCl) и избытка щелочи NaOH. Записать уравнения происходящих реакций. Выписать значения ПР гидроксидов и К _уст. соответствующих комплексных ионов. Какой из гидроксидов начинает растворяться в избытке ОН^-- ионов первым?

Реакция с раствором аммиака.

NH + H O осаждает из растворов солей катионы IV группы в виде гидроксидов аналогично действию щелочи на первой ступени. В избытке реагента хорошо растворяется только Zn(OH) с образованием аммиаката [Zn(NH ) ] ; Al(OH) и Cr(OH) незначительно растворяются лишь в избытке концентрированного NH₃.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К нескольким каплям растворов солей Al³⁺,Cr³⁺,Zn²⁺ и Sn²⁺ добавлять по каплям NH₃.Что наблюдается? Продолжить добавлять NH₃.Что произойдет? Записать уравнения происходящих реакций.

Реакция с карбонатом натрия.

Na₂CO₃ осаждает катионы Al³⁺,Cr³⁺,Sn²⁺ в виде гидроксидов, Zn²⁺- в виде гидроксосолей переменного состава Zn₂(OH)₂CO₃, Zn₃(OH)₂(CO₃)_2. Образование осадков указанного состава связано с гидролизом карбонатов. Осадки растворимы в избытке щелочей, кислотах, а гидроксокарбонат цинка, кроме того, в аммиаке.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К растворам солей катионов IV группы добавить равный объём Na₂CO₃. Отметить цвет выпавших осадков, выделение газа. Испытать растворимость осадков в растворах HCl, NaOH, NH₃. Записать уравнения реакций.

4. Действие сероводородной воды. Раствор H₂S осаждает из солянокислых растворов катионы олова, из уксуснокислых - цинка, из аммиачных – алюминия и хрома (III). Причем, Al³⁺ и Cr ³⁺осаждаются,

вследствие полного гидролиза сульфидов, в виде гидроксидов.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. К растворам солей катионов IV группы добавить раствор H₂S. Проверить образование и растворение осадков в зависимости от рН среды. Записать уравнения реакций (Тяга!)

ХАРАКТЕРНЫЕ РЕАКЦИИ КАТИОНА Al

Алюминий во всех соединениях проявляет степень окисления +3. Образует большое число стабильных комплексных ионов: [AlF₆]^3-, [Al(C₂O₄)₃]^3-, [AlОН(Н₂С₄О₆)₂] ^6-. Большое значение имеют устойчивые внутрикомплексные ионы с органическими реагентами, содержащими OH^- (тартраты, цитраты). Большинство солей алюминия сильных кислот хорошо растворимо в воде.

Реакция с ализарином.

Ализарин и некоторые его производные (1) образуют в аммиачной среде с Al малорастворимое внутрикомплексное соединение ярко-красного цвета, называемое «алюминиевым лаком», предположительно следующего состава (П):

 

 

Предполагают, что осадок является адсорбционным соединением гидроксида алюминия и ализарина. Соединение образуется в результате химической адсорбции, т.е. ализарин или его анион взаимодействует с ионами алюминия на поверхности частичек геля гидроксида алюминия:

(Al₂O_3*x H₂O)_n + HR= (Al₂O_3*x H₂O)_n-1*Al(OH)₂R +H₂O

(Al₂O_3*x H₂O)_n + R^-= (Al₂O_3*x H₂O)_n-1* Al(OH)₂R + OH^-

гель лак

Ионы железа, хрома, марганца и другие мешают определению алюминия, так как образуют окрашенные ализариновые лаки. Для маскировки используют K₄[Fe(CN)₆], который их осаждает. Реакцию лучше проводить капельным методом.

В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. На полоску фильтровальной бумаги нанести каплю соли Al , обработать 1-2 минуты парами 25% NH , затем нанести каплю раствора ализарина и снова подержать в парах NH . Образуется ализаринат алюминия.

В присутствии мешающих ионов, образующих окрашенные соединения с ализарином (Cr , Sn , Fe ,Cu ,Co , Mn²⁺), полоску фильтровальной бумаги предварительно пропитывают K [Fe(CN) ], с которым мешающие катионы дают малорастворимые соли, остающиеся в центре пятна, просушивают. Катионы Al , не осаждаемые K [Fe(CN) ], диффундируют на периферию и обнаруживаются аналогичным путем. В ы п о л н е н и е р е а к ц и и. Смешать в пробирке несколько капель солей Al ,Cr ,Sn .Обработать полоску фильтровальной бумаги раствором K [Fe(CN) ], слегка подсушить. В центр нанести каплю смеси и через минуту каплю воды для вымывания адсорбированного Al . Пятно обработать парами NH . По периферии обвести пятно капилляром с раствором ализарина и снова обработать парами NH . Наблюдать появление розового кольца, характерного для Al , на фиолетовом фоне, представляющем окраску ализарина в щелочной среде. Если полоску высушить, аммиак улетучивается и фиолетовая окраска переходит в жёлтую. Реакция применяется для дробного открытия Al .