W kwasach o własno ciach utleniaj cych chrom nie roztwarza si , gdy na powierzchni metalu
CHEMIA NIEORGANICZNA II - LABORATORIUM
tworzy si cienka i bardzo cisła warstewka tlenku chroni ca metal przed dalszym działaniem kwasu.
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW IV GRUPY
Al3+, Cr3+, Fe3+, Zn2+, Mn2+, Ni2+, Co2+ REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Cr3+
1. Reakcja kationu Cr3+ z AKT w obecno ci buforu amoniakalnego
I. GLIN, Al
2Cr3+ + 3S2- + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S
Glin nale y do metali nieszlachetnych i z roztworów wodnych kwasów i zasad wypiera wodór:
2. Reakcja kationu Cr3+ z nadmiarem NaOH
2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2
Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3
2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)4- + 3H2
Cr(OH)3 + OH- = Cr(OH)4-
Na powietrzu utlenia si powoli, pokrywaj c si cienk warstw tlenku, która chroni metal przed
dalsz korozj . Wodorotlenek glinu jest amfoteryczny.
3. Reakcja kationu Cr3+ z nadmiarem amoniaku
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Al3+ Cr(OH)3 + 3(NH3·H2O) + 3NH4Cl = [Cr(NH3)6]Cl3 + 6H2O
Wykonanie: do szklanej probówki wprowadzi ok. 10 kropli roztworu zwi zków Cr(III) a nast pnie
1. Reakcja kationu Al3+ z nadmiarem NaOH
nadmiar roztworu amoniaku do wytracenia si osadu Cr(OH)3. Oddzieli roztwór od osadu
(najlepiej przez odwirowanie). Roztwór znad osadu zla do pojemnika na odpady. Do otrzymanego
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3
osadu (nie przemywa wod destylowan !) doda ok. 1,0 cm3 st onego amoniaku oraz 1-2 Å‚y eczki
stałego NH4Cl (nie roztworu!), wymiesza . Probówk z zawarto ci pozostawi w statywie na ok. 10
Al(OH)3- + OH- = Al(OH)4-
minut. Po pewnym czasie pojawia si czerwone zabarwienie roztworu pochodz ce od zwi zku
kompleksowego [Cr(NH3)6]Cl3.
2. Reakcja kationu Al3+ z nadmiarem amoniaku
Al3+ + 3(NH3·H2O) = Al(OH)3 + 3NH4+ 4. Reakcja kationu Cr3+ z CH3COONa i ogrzewanie do wrzenia w Å‚a ni wodnej
3. Reakcja kationu Al3+ z AKT w obecno ci buforu amoniakalnego 5. Reakcja kationu Cr3+ z H2O2
2Al3+ + 3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S 2Cr(OH)4- + 3H2O2 + 2OH- = 2CrO42- + 8H2O
4. Reakcja kationu Al3+ z alizaryn
2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O
Wykonanie: Do probówki wprowadzi ok. 5 kropli zwi zku Al3+ i dodawa rozcie czonego roztworu
Cr2O72- + 3H2O2 + 8H+ = 2Cr3+ + 7H2O + 3O2
NaOH do momentu roztworzenia si wytr conego osadu. Nast pnie doda 5 kropli roztworu
alizaryny i 10 kropli 1M roztworu kwasu octowego w celu rozło enia nadmiaru alizaryny (fioletowe
Produktem przej ciowym ostatniej reakcji jest prawdopodobnie CrO5 o niebieskim zabarwieniu
zabarwienie przechodzi w czerwone). W obecno ci jonów Al3+ powstaje czerwony osad lub roztwór
i niewielkiej trwało ci.
zabarwia si na kolor czerwony.
Wykonanie: Do szklanej probówki wprowadzi ok. 0,5 cm3 roztworu zwi zku Cr3+ i kroplami,
II. CHROM, Cr
rozcie czony roztwór NaOH a do roztworzenia si wytr conego osadu. Nast pnie doda ok. 1 cm3
roztworu H2O2 i ogrzewa zawarto probówki w ła ni wodnej. Po zako czeniu reakcji schładzamy
Chrom nale y do metali nieszlachetnych i z rozcie czonych roztworów kwasów nieutleniaj cych
zawarto probówki i dodajemy rozcie czony roztwór kwasu siarkowego(VI) do uzyskania kwa nego
wypiera wodór:
odczynu (zmiana zabarwienia roztworu na pomara czowy) a nast pnie 0,5 1,0 cm3 alkoholu
Cr + 2H+ = Cr2+ + H2
izoamylowego i 0,5 1,0 cm3 roztworu H2O2. Wymiesza zawarto probówki energicznie. Warstwa
alkoholowa zabarwia si na kolor niebieski (zabarwienie nie jest trwałe).
Na powietrzu zwi zki chromu(II) natychmiast utleniaj si do zwi zków chromu(III):
4Cr + 12HCl + O2 = 4CrCl3 + 2H2O + 4H2
1 2
III. ELAZO, Fe Cynk roztwarza si równie w roztworach wodorotlenków:
elazo jako metal nieszlachetny wypiera z roztworów kwasów wodór gazowy: Zn + 2H2O + 2OH- = Zn(OH)42- + H2
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Zn2+
4Fe + 10HNO3 = 4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
1. Reakcja kationu Zn2+ z nadmiarem amoniaku
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Fe3+
Zn2+ + 2(NH3·H2O) = Zn(OH)2 + 2NH4+
1. Reakcja kationu Fe3+ z AKT w obecno ci buforu amoniakalnego
Zn(OH)2 + 6(NH3·H2O) = [Zn(NH3)6]2+ + 2OH- + 6H2O
2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S + 2H+
2. Reakcja kationu Zn2+ z nadmiarem NaOH
2Fe3+ + 3S2- = Fe2S3 Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2
Fe2S3 + 4H+ = 2Fe2+ + S + 2H2S Zn(OH)2 + 2OH- = [Zn(OH)]42-
2. Reakcja kationu Fe3+ z nadmiarem amoniaku 3. Reakcja kationu Zn2+ z AKT w obecno ci buforu amoniakalnego
Fe3+ + 3(NH3·H2O) = Fe(OH)3 + 3NH4+ Zn2+ + H2S = ZnS + 2H+
3. Reakcja kationu Fe3+ z KSCN 4. Reakcja kationu Zn2+ z (NH4)2[Hg(SCN)4]
Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3 Zn2+ + [Hg(SCN)4]2- = Zn[Hg(SCN)4]
4. Reakcja kationu Fe3+ z K4[Fe(CN)6]
V. MANGAN, Mn
4Fe3+ + 3Fe(CN)64- = Fe4[Fe(CN)6]3
Mangan z roztworów kwasów wypiera wodór:
5. Reakcja kationu Fe3+ z CH3COONa i ogrzewanie na Å‚a ni wodnej
Mn + 2H+ = Mn2+ + H2
Fe3+ + 3CH3COO- = Fe(CH3COO)3
Fe(CH3COO)3 + 2H2O = Fe(OH)2CH3COO + 2CH3COOH
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Mn2+
IV. CYNK, Zn
1. Reakcja kationu Mn2+ z AKT w obecno ci buforu amoniakalnego
Cynk nale y do metali nieszlachetnych i z roztworów kwasów wypiera wodór gazowy:
Mn2+ + H2S = MnS + 2H+
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2
2. Reakcja kationu Mn2+ z amoniakiem
Przy czym w rozcie czonym HNO3 wydzielaj cy si wodór redukuje azotany(V) do soli amonowych:
Mn2+ + 2(NH3·H2O) = Mn(OH)2 + 2NH4+
4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
W obecno ci soli amonowych osad Mn(OH)2 nie wytr ca si wskutek znacznego obni enia st enia
a w obecno ci st onego HNO3 wydzielaj si tlenki azotu:
jonów OH-.
3Zn + 8HNO3 = 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
3 4
3. Reakcja kationu Mn2+ z Pb3O4 Zawarto probówki wymiesza . Nast pnie doda ły eczk stałego NH4F i wymiesza . Warstwa
alkoholowa zmienia zabarwienie z czerwonej na niebiesk .
2Mn2+ + 5Pb3O4 + 24H+ = 2MnO4- + 15Pb2+ + 12H2O
6. Reakcja kationu Co2+ z KNO2
Wykonanie: Do szklanej probówki wsypa ok.2 ły eczki Pb3O4, doda ok. 1,0 cm3 st onego HNO3 a
nast pnie 2-3 krople roztworu soli Mn2+ (najlepiej siarczanu manganu (II)) i ogrzewa w Å‚a ni Co2+ + 2CH3COOH + 7NO2- + 3K+ = K3[Co(NO2)6] + 2CH3COO- + H2O +NO
wodnej.
Wykonanie: W probówce umieszczamy 0,5 cm3 roztworu soli Co2+, 0,5 cm3 wody destylowanej,
ły eczk stałego KNO2 (je eli jest NaNO2 nale y doda ły eczk innej soli potasu np. KNO3) oraz ok.
0,5 cm3 kwasu octowego. Wytr ca si ółty, krystaliczny osad (je li nie wytr ca si , to pocieramy
VI. KOBALT, Co cianki probówki szklan bagietk ).
Kobalt roztwarza si w rozcie czonych kwasach wypieraj c wodór gazowy:
VII. NIKIEL, Ni
Co + 2H+ = Co2+ + H2
Metaliczny nikiel najlepiej roztwarza si w rozcie czonym HNO3:
3Ni + 8HNO3 = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONU Co2+
Nikiel nieznacznie roztwarza si w rozcie czonym HCl i H2SO4.
1. Reakcja kationu Co2+ z AKT w obecno ci buforu amoniakalnego
Reakcje charakterystyczne kationu Ni2+
Co2+ + H2S = CoS + 2H+
wie o wytr cony osad CoS roztwarza si w rozcie czonych kwasach nieorganicznych. Po pewnym
1. Reakcja kationu Ni2+ z AKT w obecno ci i buforu amoniakalnego
czasie przechodzi w form nierozpuszczaln i aby przeprowadzi do roztworu nale y stosowa
utleniacze:
Ni2+ + H2S = NiS + 2H+
CoS + 2H+ + H2O2 = Co2+ + S + 2H2O
wie o wytr cony osad NiS roztwarza si w rozcie czonych kwasach nieorganicznych. Po pewnym
czasie przechodzi w form nierozpuszczaln i aby przeprowadzi do roztworu nale y stosowa
2. Reakcja kationu Co2+ z nadmiarem amoniaku
utleniacze:
Co2+ + NO3- + NH3·H2O = CoNO3(OH) + NH4+
NiS + 2H+ + H2O2 = Ni2+ + S + 2H2O
CoNO3(OH) + 7(NH3·H2O) = [Co(NH3)6]2+ + 2OH- + NH4+ + NO3- + 6H2O
2. Reakcja kationu Ni2+ z nadmiarem amoniaku
3. Reakcja kationu Co2+ z (NH4)2[Hg(SCN)4]
Ni2+ + Cl- + NH3·H2O = NiCl(OH) + NH4+
Co2+ + Hg(SCN)42- = Co[Hg(SCN)4]
NiCl(OH) + 6(NH3·H2O) = [Ni(NH3)6]2+ + OH- + Cl- + 6H2O
4. Reakcja kationu Co2+ z KSCN
3. Reakcja kationu Ni2+ z dimetyloglioksymem
Co2+ + 4SCN- = [Co(SCN)4]2-
Wykonanie: w probówce umieszczamy 0,5 cm3 słabo kwa nego roztworu soli Ni2+, 0,5 cm3 wody
Wykonanie: w probówce umie ci 0,5 cm3roztworu soli Co2+, doda 0,5 cm3 wody destylowanej, destylowanej, 1,0 cm3 roztworu dimetyloglioksymu i w ko cu rozcie czony amoniak do uzyskania
1,0 cm3 alkoholu izoamylowego oraz ły eczk stałego KSCN. Zawarto probówki wymiesza . odczynu zasadowego.
Warstwa alkoholowa barwi si na kolor niebieski.
5. Reakcja kationu Co2+ z KSCN w obecno ci jonów Fe3+
Wykonanie: do probówki wprowadzi 0,5 cm3 roztworu soli Co2+, 2-3 krople roztworu soli Fe3+,
0,5 1,0 cm3 wody destylowanej, 0,5 1,0 cm3 alkoholu izoamylowego oraz ły eczk stałego KSCN.
5 6
ANALIZA SYSTEMATYCZNA KATIONÓW IV GRUPY
WSKAZÓWKI DOTYCZ CE WYKONYWANIA REAKCJI CHARAKTERYSTYCZNYCH
Co2+, Ni2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, Mn2+, Fe3+
1. Roztwór buforu amoniakalnego przygotowujemy w probówce przez rozpuszczenie w ok. 1,0 cm3
Do 1,0 cm3 roztworu zawieraj cego kationy IV grupy (roztwór C po oddzieleniu kationów III grupy) doda
1,0 2,0 M roztworu amoniaku jednej ły eczki stałego chlorku amonowego.
1,0 cm3 4M NH4Cl oraz kilka kropel st onego NH3·H2O do odczynu lekko zasadowego. Doda 2,0 cm3
AKT i ogrzewa na ła ni wodnej przez 30 minut. Odwirowa . Wytr cony osad I zawiera siarczki kationów
2. Reakcje wytr cania za pomoc AKT siarczków kationów IV grupy wykonujemy nast puj co IV grupy. W roztworze 1, po oddzieleniu osadu I, wykona prób na całkowite str cenie siarczków. Po
(chyba, e podano inaczej): w probówce szklanej (!) umieszczamy 0,5 cm3 roztworu soli danego wykonaniu próby na całkowite str cenie roztwór 1 wyla do pojemnika na metale ci kie.
Osad I przemy wod destylowan , oddzieli osad przez odwirowanie. Roztwór po przemyciu odrzuci .
kationu, 0,5 cm3 wody destylowanej, 0,5 cm3 roztworu buforu amoniakalnego, ok. 1,0 cm3
roztworu AKT i ogrzewamy w Å‚a ni wodnej.
Zaleca si , po dodaniu buforu amoniakalnego, sprawdzi papierkiem uniwersalnym pH roztworu
Co2+, Ni2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, Mn2+, Fe3+
(powinien by ółty lub lekko niebieski  nie czerwony).
+
1,0 cm3 4M NH4Cl, kilka kropli st onego
NH3·H2O, 2,0 cm3 AKT, ogrzewanie
3. Wszystkie reakcje charakterystyczne (chyba, e podano inaczej), nale y wykonywa
w nast puj cy sposób: pobieramy ok. 5 cm3 roztworu wodnego danego kationu, dodajemy ok. 0,5
cm3 wody destylowanej a nast pnie ok. 0,5 cm3 roztworu odczynnika chemicznego, z którym
wykonujemy reakcj .
4. Je eli badamy roztwarzanie wytr conego osadu to post pujemy nast puj co:
Osad I
Roztwór 1
wytr cony osad przemywamy dwukrotnie 1 cm3 wody destylowanej. Za ka dym razem
NiS, CoS, MnS, ZnS, Al(OH)3, Cr(OH)3,
zostawiamy zawarto probówki na kilka minut w statywie aby osad opadł na dno probówki.
FeS, S
Nast pnie zla ostro nie roztwór nad osadem do drugiej czystej probówki. Dopiero do tak
przemytego osadu dodajemy odczynnika, za pomoc którego roztwarzamy osad.
Do osadu I w probówce szklanej doda 2,0 cm3 1M HCl i miesza bagietk przez 5 do 10 minut
(nie ogrzewa ). W osadzie II pozostan nie roztworzone czarne osady CoS i NiS a w roztworze 2 znajd si
kationy Al3+, Cr3+, Zn2+, Mn2+, Fe3+.
Osad I
NiS, CoS, MnS, ZnS, Al(OH)3, Cr(OH)3, FeS, S
+
2,0 cm3 1M HCl
Osad II Roztwór 2
NiS, CoS
Cr3+, Al3+, Zn2+, Fe3+, Mn2+
Osad II przemy dwukrotnie wod destylowan . Po przemyciu doda 10 15 kropli 6M HCl, 10 kropli 3%
H2O2 i ogrzewa , w szklanej probówce w ła ni wodnej. Po roztworzeniu osadu oddzieli wydzielon siark
elementarn . Roztwór 3 zawieraj cy jony Co2+ i Ni2+ podzieli na trzy cz ci (w trzech ró nych
probówkach).
Do I szej probówki doda st onego NH3·H2O do uzyskania odczynu zasadowego oraz kilka kropli roztworu
dimetyloglioksymu. Powstanie ró owego osadu wiadczy o obecno ci jonów Ni2+.
Do drugiej probówki z roztworem 3 doda 1,0 cm3 alkoholu izoamylowego oraz ły eczk stałego KSCN.
Silnie wstrz sn zawarto ci probówki. Niebieskie zabarwienie warstwy alkoholowej wiadczy o obecno ci
jonów Co2+.
Do trzeciej probówki doda 5 kropli CH3COOH, 5 kropli roztworu CH3COONa oraz ok. 0,2 g stałego KNO2
(nie NaNO2!), wymiesza . Powstanie ółtego osadu K3[Co(NO2)6] wiadczy o obecno ci jonów Co2+.
7 8
Do roztworu 2 zawieraj cego jony Cr3+, Al3+, Zn2+, Fe3+, Mn2+ doda 10 kropli 3M HNO3 i ogrzewa na
Å‚a ni wodnej w celu usuni cia H2S. Po usuni ciu H2S doda 6M NaOH do uzyskania odczynu oboj tnego
Roztwór 4 (po zakwaszeniu)
i 2 3 krople nadmiaru oraz 10 kropli 3% H2O2 ogrzewaj c w Å‚a ni wodnej. W wyniku reakcji wytr ci si
Al3+, Zn2+, Cr2O72-, CH3COOH
osad III zawieraj cy Fe(OH)3 i MnO·MnO2. W roztworze 4 znajdowa si b d jony Al(OH)4-, Zn(OH)42-,
+
CrO42-.
Ba(NO3)2
Roztwór 2
Cr3+, Al3+, Zn2+, Fe3+, Mn2+
+
Roztwór
Osad
3M HNO3, ogrzewanie
Al3+, Zn2+
6M NaOH, 3% H2O2, ogrzewanie
BaCrO4
+
nadmiar st onego NH3·H2O
Osad III Roztwór 4
Osad IV Roztwór 5
Fe(OH)3 i MnO·MnO2
Al(OH)3 Zn(NH3)62+
Al(OH)4-, Zn(OH)42-, CrO42-
Osad IV, zawieraj cy Al(OH)3 przemywamy dwukrotnie wod destylowan i roztwarzamy w 6M
Osad III po przemyciu wod destylowan podzieli na dwie cz ci.
CH3COOH. Z cz ci tak otrzymanego roztworu wykonujemy reakcj charakterystyczn z alizaryn lub
Pierwsz cz osadu III zawieraj cego Fe(OH)3 i Mn·MnO2 rozpu ci w 6M HCl. Do cz ci tak
amoniakiem.
otrzymanego roztworu doda kroplami roztwór KSCN. Krwistoczerwone zabarwienie roztworu wiadczy o
obecno ci jonów Fe3+. Do drugiej cz ci tego roztworu doda kroplami roztwór K4[Fe(CN)6]. Niebieskie
Roztwór 5 dzielimy na dwie cz ci. Do jednej cz ci tego roztworu dodajemy 10 kropli AKT i ogrzewamy
zabarwienie roztworu wiadczy o obecno ci jonów Fe3+.
w ła ni wodnej. Powstanie białego osadu wiadczy o obecno ci jonów Zn2+.
Drug cz osadu III, zawieraj cego Fe(OH)3 i Mn·MnO2 badamy na obecno jonów Mn2+. Do tego osadu
Do drugiej cz ci roztworu dodajemy 3M HCl do uzyskania odczynu kwa nego, kilka kropli
doda st onego H2SO4 i ogrzewa w parowniczce porcelanowej do ukazania si białych, g stych dymów.
(NH4)2[Hg(SCN)4]. Wytr cenie si białego osadu wiadczy o obecno ci jonów Zn2+.
Nast pnie doda stałego Pb3O4 i 5 kropli st onego HNO3, ogrzewaj c w parowniczce porcelanowej.
Fioletowe zabarwienie roztworu wiadczy o obecno ci jonów Mn2+.
Do roztworu 4 doda nadmiar 6M CH3COOH. Pobra 10 kropli tego roztworu do drugiej probówki i doda
kilka kropli roztworu Pb(CH3COO)2. Wytr caj cy si ółty osad PbCrO4 wiadczy o obecno ci jonów Cr3+.
Do nast pnej probówki pobra 10 kropli roztworu 4 (zakwaszonego kwasem octowym), 1,0 cm3 alkoholu
izoamylowego, 0,5 cm3 1,5M H2SO4 oraz 0,5 cm3 3% H2O2. Wymiesza . Niebieskie zabarwienie warstwy
alkoholowej wiadczy o obecno ci jonów Cr3+.
Roztwór 4
Al(OH)4-, Zn(OH)42-, CrO42-
+
nadmiar 6M CH3COOH
Roztwór 4 (po zakwaszeniu)
Al3+, Zn2+, Cr2O72-, CH3COOH
Je eli stwierdzono obecno jonów Cr2O72-, nale y je usun w postaci BaCrO4.
W tym celu do pozostałej cz ci roztworu 4 (po zakwaszeniu CH3COOH) zawieraj cego jony Al3+, Zn2+
i Cr2O72- dodajemy kilka kropli roztworu Ba(NO3)2, odwirowujemy i osad BaCrO4 odrzucamy.
Po wytr ceniu osadu BaCrO4 do roztworu 4 (po zakwaszeniu) dodajemy nadmiar st onego NH3·H2O do
uzyskania odczynu zasadowego i odwirowujemy.
9 10