Осаждение катионов III группы

К центрифугату, полученному в п. I, прибавить 1 мл эта­нола и по каплям 1 М раствор H₂SO₄ до полного осаждения сульфатов (проверить полноту осаждения). Отцентрифугировать и отделить осадок от раствора. В осадке сульфаты катионов III группы — BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄ и PbSO₄, если катион РЬ²⁺ открыт при анализе II группы.

5.4.ОБНАРУЖЕНИЕ КАТИОНОВ III ГРУППЫ.

Осадок сульфатов промыть холодной водой, подкисленной несколькими каплями 1 М раствора H₂SO₄. Для удаления PbSO₄ осадок обработать 8—10 каплями 4 М раствора щелочи при пе­ремешивании и нагревании в течение 10 мин на водяной бане. Отделить осадок от раствора центрифугированием, центрифугат отбросить. Осадок сульфатов катионов III группы перевести в карбонаты. Для этого полученный осадок сульфатов перенести:, фарфоровую чашку, добавить 1—2 мл 1М раствора К₂СО₃, перемешать, нагревая 1 мин, слить раствор с осадка, доба­вить новую порцию раствора К₂СО₃, повторить операцию. Об­работку раствором КгСО₃ провести 3—4 раза, после чего осадок с раствором перенести в центрифужную пробирку, отцентрифу­гировать, центрифугат отбросить. Осадок промыть дистиллиро­ванной водой и растворить в 2М растворе СН₃СООН. Если по­лученный осадок карбонатов при действии 2 М раствора СН₃СООН полностью не растворяется, отцентрифугировать его, отделить от уксуснокислого раствора и повторить обработку осадка раствором К₂СО₃. Все фракции уксуснокислого раствора соединить и проанализировать на присутствие катионов Ва²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ (см. анализ смеси катионов III группы).

5.5.ОБНАРУЖЕНИЕ КАТИОНОВ I ГРУППЫ.

Катионы I группы NH⁴⁺, K⁺, Na⁺ открывать в центрифугате, полученном в п. 3(см. ход анализа катионов I группы).

 

6.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАТИОНОВ IV ГРУППЫ.

К четвертой аналитической группе катионов относятся Zn²⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As^3+, As⁵⁺. В эту группу входят амфотерные соединения. Групповым реактивом является щелочь. Гидроксиды этих катионов окрашены в белый цвет, кроме Cr3+ (грязно-зеленый). Почти все гидроксиды растворяются в избытке щелочи и переходят в раствор в виде комплексных ионов: [Zn(OH)₄]^2- или ZnO2^2-, [Al(OH)₄]- или AlO^2-, [Sn(OH)₄]^2-, [Cr(OH)₄]. Гидроксиды катионов четвертой группы являются слабыми электролитами и соли этих катионов в водных растворах сильно гидролизованы, причем соли слабых кислот (карбонаты, цианиды, сульфиды) подвергаются необратимому гидролизу и не могут существовать в водном растворе:

 

Al₂S₃+6H₂O=2Al(OH)₃↓+3H₂S↑

Ионы Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺ способны к комплексообразованию. Для соединений хрома и мышьяка характерны окислительно-восстановительные реакции. Хлориды, нитраты, сульфаты катионов четвертой группы растворимы в воде. Все катионы четвертой группы бесцветные, кроме хрома: Cr³⁺ - зеленого цвета, хроматы – желтого, дихроматы – оранжевого.

7.ПРИМЕНЕНИЕ:

Соединение катионов четвертой группы входят в состав многих лекарственных Препаратов. Гидроксид алюминия обладает адсорбирующими свойствами, применяются наружно в присыпках, внутрь при отправлениях. Кварцы (КА1(SO₄)₂ как кровоостанавливающие и прижигающее средство. Сульфат цинка – в глазных каплях как противовоспалительное и антисептическое средство. Оксид цинка – в мазях, для лечения кожных заболеваний.

 

8.ДЕЙСТВИЕ ГРУППОВОГО РЕАКТИВА (NаOH, KOH).

При действии на соли катионов четвертой группы образуются белые осадки (аморфные) – у катионов алюминия, цинка и олова, зеленый осадок у катиона хрома. Эти гидроксиды растворимы rкак в кислотах,так и в избытке щелочи.

Al(OH)₃+3HNO₃=Al(NO₃)₃+3H₂O

Al(OH)₃+NaOH=Na[Al(OH)₄]

 

Zn(OH)₂+2HCl=ZnCl+2H₂O

Zn(OH)₂+2NaOH=Na₂[Zn(OH)₄]

 

Cr(OH)₃+3HNO₃=Cr(NO₃)₃+3H₂O

Cr(OH)₃+3NaOH=Na₃[Cr(OH)₆]

 

 

При нагревании цинкаты, хромиты, станниты гидролизуются до гидроксидов,т.е комплексы разрушаются

t

Na₃[Cr(OH)₆] =Cr(OH)₃↓+NaOH

 

Или NaCrO₂+2H₂O=Cr(OH)₃↓+NaOH

 

Алюминаты и станнаты гидролизуются с образованием осадков гидроксидов, в присутствии кристаллического хлорида аммония NH₄Cl.

NaAlO₂+NH₄Cl+H₂O=Al(OH)₃↓+NH₃↑+NaCl

 

Катион	Реактив	Эффект	Уравнение реакции
Zn2+	K4[Fe(CN)6]	Белый осадок, не растворим в HCl	3ZnSO4+2K4[Fe(CN)6]= =K2Zn3[Fe(CN)6]2â+3K2SO4 2K++3Zn2++2[Fe(CN)6]4--= =K2Zn3[Fe(CN)6]2â
	Co(NO3)2	При сжигании фильтровальной бумаги смоченной раствором соли цинка и нитратом кобальта, образуется зола, окрашенная в зеленый цвет - зелень Ринмана	Zn(NO3)2+Co(NO3)2= =CoZnO2+4NO2á+O2á
	Дитизон, растворенный в хлороформе, в щелочной среде	Хлороформенный и водный слой окрашивается в малиновый цвет

9.ЧАСТНЫЕ (КАЧЕСТВЕННЫЕ) РЕАКЦИИ

	(NH4)2[Hg(CNS)4]	Белый осадок	ZnSO4+(NH4)2[Hg(CNS)4]= =Zn[Hg(CNS)4]â+(NH4)2SO4   Zn2++[Hg(CNS)4]2--= Zn[Hg(CNS)4] â
Al3+	NH4OH	Белый студенистый осадок, не растворимый в солях аммония	AlCl3+3NH4OH= =Al(OH)3â+3NH4Cl   Al3++3OH--=Al(OH)3â
	Ализарин	Ярко-красный осадок – “алюминиевый лак”
	Co(NO3)2	При прокаливании солей алюминия с нитратом кобальта образуется алюминат кобальта синего цвета (Тенаровая синь)	2Al2(SO4)3+2Co(NO3)2= =2 Co(AlO2)2 +4NO2á+ +O2á+6SO3á
	Алюминон	При нагревании на водяной бане в присутствии карбоната аммония и раствора аммиака образуются красные хлопья

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Какова сравнительная растворимость сульфатов катионов III группы?

2. Как понизить растворимость сульфатов кальция CaSO₄?

3. Как переводят в раствор сульфаты III группы?

4. В чем растворяют карбонаты катионов III группы?

5. С помощью какого реактива открывают Ва²⁺ в присутствии Sr²⁺ и Са²⁺?

6. Каковы условия практически полного осаждения ВаСгО4 при дей­ствии дихромата калия?

7. Как выполняется микрокристаллоскопическая реакция на катион Са²+?

8. Какой катион II группы оказывается вместе с катионами III группы при анализе смеси катионов I—III групп?

9. Как удалить РЬ²⁺ из осадка сульфатов катионов III группы?

10. Почему необходимо удалить катион РЬ²⁺ из осадка сульфатов?

11. Для чего при осаждении сульфатов добавляют этанол.

12. Какие катионы относятся к четвертой аналитической группе?

13. Охарактеризуйте действие группового реактива на III группу катионов.

14. Напишите уравнения качественных реакций на катионы Al³⁺, Cr³⁺.

15. С помощью какого реактива можно отделить катион Zn²⁺ от остальных катионов четвертой группы?

16. В какой среде открывают ион цинка действием дитизона?

17. Какой осадок и в какой среде образуется при взаимодействии катиона Al³⁺ с алюминоном?