Ćwiczenie 5
Analiza jakościowa kationów III grupy analitycznej
oraz mieszaniny kationów III grupy
Literatura:
·ð Minczewski J., Marczenko Z.: Chemia analityczna. T.1. Podstawy teoretyczne i analiza jakoÅ›ciowa.
Wyd. 10. PWN, Warszawa 2009
·ð Kocjan R.: Chemia analityczna. Analiza jakoÅ›ciowa. Analiza klasyczna; tom 1, Wyd.1 PZWL,
Warszawa, 2000.
·ð Skrypt do ćwiczeÅ„ z chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej, BiaÅ‚ystok 2010, pod redakcjÄ… E.
Skrzydlewskiej.
·ð Szmal Z., Lipiec T.: Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej. Wyd. VII poprawione i
unowocześnione PZWL, Warszawa, 1997.
Celem ćwiczenia jest poznanie warunków strącania kationów grupy III oraz opanowanie umiejętności
przeprowadzenia analizy systematycznej mieszaniny kationów tej grupy.
Zakres materiału obowiązującego na ćwiczenie:
Znajomość warunków strącania osadów kationów grupy III z odczynnikiem grupowym. Umiejętność
zapisywania równań reakcji chemicznych charakterystycznych dla kationów grupy III i reakcji rozpuszczania
trudno rozpuszczalnych osadów powstałych w wyniku w/w reakcji w dobrze rozpuszczalne sole. Znajomość
poszczególnych etapów rozdzielenia mieszaniny kationów grupy III wraz ze znajomością równań reakcji
chemicznych i efektów zachodzących reakcji. Znajomość obliczeń chemicznych  pH mocnych elektrolitów.
Zagadnienia z wykładów poprzedzających ćwiczenie.
I. Część wprowadzająca
Kationy III grupy: Ni2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Al3+, Cr3+
Odczynnik grupowy - (NH4)2S lub AKT w środowisku zasadowym
Pod wpływem działania odczynnika grupowego w obecności amoniaku i chlorku amonu przy pH 8 9
wytrącane są siarczki lub wodorotlenki kationów III grupy:
CoSÅ»ð, NiSÅ»ð, FeSÅ»ð, Fe2S3Å»ð ¾ð osady czarne
ZnSÅ»ð, Al(OH)3Å»ð ¾ð osady biaÅ‚e
MnSÅ»ð ¾ð osad cielisty
Cr(OH)3 Å»ð ¾ð osad zielonkawy
Siarczki i wodorotlenki kationów III grupy są nierozpuszczalne w wodzie, natomiast łatwo
rozpuszczają się w rozcieńczonych kwasach mineralnych (w odróżnieniu od siarczków kationów I i II grupy).
W związku z tym, siarczki te nie mogą się wytrącić w warunkach, w których zachodzi wytrącanie siarczków
grupy II, a więc w środowisku kwaśnym. Fakt ten tłumaczy się tym, że H2S jako bardzo słaby kwas daje w
roztworze wodnym bardzo mało jonów S2 i dlatego iloczyn rozpuszczalności większości siarczków III grupy
nie może być przekroczony. Stosując zamiast H2S jego rozpuszczalne sole, np. (NH4)2S, które są silnie
zdysocjowane, otrzymujemy całkowite wytrącenie siarczków III grupy. Zamiast (NH4)2S stosuje się również
roztwór AKT w środowisku zasadowym. Powstający w wyniku hydrolizy AKT siarkowodór w środowisku
zasadowym ulega dysocjacji z powstaniem jonów siarczkowych, które hydrolizują wg reakcji: S2 + 2H2O
®ðH2S­ð + 2OH
1
Stężenie powstających jonów OH jest wystarczające do przekroczenia iloczynu rozpuszczalności
Al(OH)3Å»ð i Cr(OH)3Å»ð i dlatego nastÄ™puje wytrÄ…canie osadów tych wodorotlenków. Wodorotlenki te, podobnie
jak siarczki, rozpuszczajÄ… siÄ™ w kwasach. Al2S3Å»ð i Cr2S3Å»ð mogÄ… powstawać tylko w warunkach bezwodnych,
w wysokiej temperaturze Pozostałe siarczki mają iloczyn rozpuszczalności mniejszy od odpowiednich
wodorotlenków i dlatego wytrącają się dobrze. Najmniej rozpuszczalny jest siarczek cynkowy, który wytrąca
się nawet w środowisku słabo kwaśnym (roztwór zakwaszony CH3COOH). W tych warunkach pozostałe
kationy nie wytrÄ…cajÄ… siÄ™.
Dodatek salmiaku (NH4Cl) podczas wytrącania siarczków i wodorotlenków kationów grupy III
zapobiega powstawaniu osadów koloidowych. Jednocześnie zmniejsza on stężenie jonów OH powstających
w wyniku dodanego amoniaku, co powinno zapobiec wytrÄ…caniu siÄ™ Mg(OH)2Å»ð, a uÅ‚atwia wytrÄ…canie siÄ™
Al(OH)3Å»ð i Cr(OH)3Å»ð, które ze wzglÄ™du na swój charakter amfoteryczny w obecnoÅ›ci nadmiaru jonów OH
mogłyby ulec rozpuszczeniu.
2
II. Część doświadczalna
NIKIEL (Niccolum) Ni
srebrzystobiały metal, kowalny, ciągliwy, twardszy od żelaza, nie utlenia się na suchym lub wilgotnym powietrzu w pokojowej temperaturze, ma właściwości
magnetyczne
Reakcje metalicznego niklu
Odczynnik Efekt działania odczynnika Równanie reakcji
kwas solny roztwarza nikiel powoli
Ni + 2HCl ®ð NiCl2 + H2­ð
kwas siarkowy (VI) roztwarza nikiel powoli
Ni + H2SO4®ð NiSO4 + H2­ð
kwas azotowy (V) (rozcieńczony) roztwarza nikiel łatwo
3Ni + 8HNO3 ®ð 3Ni(NO3)2 + 2NO­ð + 4H2O
kwas azotowy (V) (stężony) brak reakcji (pasywacja)
ZwiÄ…zki niklu
stopień utlenienia: +2 (rzadko +3 i +4); liczba koordynacyjna w związkach kompleksowych: 4 i 6
w roztworach występuje prosty jon niklu  Ni2+, który jest zabarwiony na zielono
Rozpuszczalność związków niklu:
·ð dobrze rozpuszczalne: azotan (V)  Ni(NO3)2, siarczan (VI)  NiSO4, chlorek  NiCl2, octan  Ni(CH3COO)2 bromek  NiBr2, jodek  NiI2,
tiocyjanian (rodanek)  Ni(SCN)2, tiosiarczan  NiS2O3
·ð trudno rozpuszczalne: wÄ™glan  NiCO3, wodorotlenek  Ni(OH)2, tlenek  NiO, ortofosforan (V)  Ni3(PO4)2, siarczek  NiS
Przykłady kompleksów:
[Ni(NH3)6]2+ (bezbarwny) kation heksaaminaniklu (II)
Właściwości redoks:
jon Ni2+ jest sÅ‚abym reduktorem; utlenienie niklu (II) do wyższych stopni w Å›rodowisku zasadowym (w postaci Ni(OH)2)Å»ð nie przebiega na powietrzu [w
odróżnieniu od Mn(OH)2Å»ð, Fe(OH)2Å»ð i Co(OH)2Å»ð], a jedynie pod wpÅ‚ywem silnych utleniaczy; zwiÄ…zki niklu (III) sÄ… nietrwaÅ‚e, a niklu (IV) bardzo
nietrwałe, dlatego stopień utlenienia niklu (Ni2+) nie zmienia się podczas wszystkich reakcji wykorzystywanych podczas analizy III grupy kationów
Właściwości kwasowo-zasadowe:
nierozpuszczalny jasnozielony Ni(OH)2Å»ð strÄ…ca siÄ™ pod wpÅ‚ywem roztworu NaOH z roztworów rozpuszczalnych soli niklu (II); nie ulega on rozpuszczeniu
w nadmiarze tego odczynnika, co świadczy o jego zdecydowanie zasadowym charakterze, dodatek rozcieńczonego NaOH (lub NH3aq.) do stężonych
roztworów soli niklu (II) powoduje strącanie zielonego osadu soli zasadowych.
3
Reakcje charakterystyczne jonu Ni2+ [ 0,1M Ni(NO3)2]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
czarny osad siarczku niklu (II); wobec nadmiaru siarczku amonu i
AKT* (odczynnik grupowy)
Ni2+ + S2 ®ð NiSÅ»ð
amoniaku przechodzi w stan koloidowy, co utrudnia jego oddzielenie,
+NH3 aq. + NH4Cl 2M
zapobiega temu dodatek NH4Cl; nie rozpuszcza się w rozcieńczonych
-ð kwasach, rozpuszcza siÄ™ w wodzie królewskiej, kwasie azotowym
HNO3
3NiSÅ»ð + 8H+ + 2NO3 ®ð 3Ni2+ + 2NO­ð + 4H2O + 3SÅ»ð
(V), wodzie chlorowej
stęż.
zielony osad wodorotlenku niklu (II) nierozpuszczalny w nadmiarze
NaOH lub KOH 2M Ni2+ + 2OH ®ð Ni(OH)2Å»ð
odczynnika, rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach, amoniaku i
solach amonowych; Ni(OH)2 nie utlenia siÄ™ na powietrzu
-ð +ð zielononiebieski osad obojÄ™tnych hydroksosoli rozpuszcza siÄ™ w
NH3aq. 2M
Ni2+ + NO3 + NH3 · H2O ®ð Ni(OH)NO3Å»ð + NH4
nadmiarze amoniaku z utworzeniem szafirowofioletowego
kompleksowego jonu heksaaminaniklu (II); z roztworu tej soli NaOH
-ð
Ni(OH)NO3Å»ð + 6NH3 «ð [Ni(NH3)6]2+ + OH + NO
wytrąca Ni(OH)2, w odróżnieniu od soli heksaaminakobaltu (II)
3
2-ð jasnozielony osad wÄ™glanu niklu (II) rozpuszczalny w kwasach,
Na2CO3 lub K2CO3 1M
Ni2+ + CO ®ð NiCO3Å»ð
3
roztworach amoniaku i węglanu amonu
żółtozielony osad heksacyjanożelazianu (II) niklu (II)
K4[Fe(CN)6] 1% 2Ni2+ + [Fe(CN)6]4 ®ð Ni2[Fe(CN)6]Å»ð
żółtozielony osad heksacyjanożelazianu (III) niklu (II)
K3[Fe(CN)6] 1% 3Ni2+ + 2[Fe(CN)6]3 ®ð Ni3[Fe(CN)6]2Å»ð
2-ð jasnozielony osad fosforanu (V) niklu (II) rozpuszczalny w kwasach
Na2HPO4 0,5M
3Ni2+ + 2HPO «ð Ni3(PO4)2Å»ð + 2H+
4
mineralnych i w kwasie octowym
* odczynnik używa się tylko pod wyciągiem
4
KOBALT (Cobaltum) Co
twardy, szary metal, niezbyt kowalny, ma własności magnetyczne, nie ulega działaniu powietrza, sproszkowany szybko się utlenia
Reakcje metalicznego kobaltu
Odczynnik Efekt działania odczynnika Równanie reakcji
kwas solny (ciepły, rozcieńczony) roztwarza kobalt powoli
Co + 2HCl ®ð CoCl2 + H2­ð
kwas siarkowy (VI) (ciepły, rozcieńczony) roztwarza kobalt powoli
Co + H2SO4®ð CoSO4 + H2­ð
kwas azotowy (V) (rozcieńczony) roztwarza kobalt bardzo szybko
3Co + 8HNO3 ®ð 3Co(NO3)2 + 2NO­ð + 4H2O
kwas azotowy (V) (stężony) roztwarza kobalt bardzo powoli (może zachodzić pasywacja)
ZwiÄ…zki kobaltu
stopień utlenienia: +2 i +3; liczba koordynacyjna w związkach kompleksowych: Co2+ 4 i 6; Co3+  6
w roztworach występuje prosty jon kobaltu  Co2+, który jest zabarwiony na różowo (uwodniony) lub na niebiesko (bezwodny)
Rozpuszczalność związków kobaltu:
·ð dobrze rozpuszczalne: octan  Co(CH3COO)2, bromek  CoBr2, chlorek  CoCl2, fluorek  CoF2, jodek  CoI2, azotan (V)  Co(NO3)2,
siarczan (VI)  CoSO4, (tiocyjanian)  Co(SCN)2, tiosiarczan  CoS2O3
·ð umiarkowanie rozpuszczalne: jodan( V) - Co(IO3)2
·ð trudno rozpuszczalne: wÄ™glan - CoCO3, chromian (VI)  CoCrO4, cyjanek  Co(CN)2, heksacyjanożelazian (II)  Co2[Fe(CN)6],
heksacyjanożelazian (III)  Co3[Fe(CN)6]2, wodorotlenek  Co(OH)2, szczawian  CoC2O4, ortofosforan (V)  Co3(PO4)2,
siarczek  CoS
Przykłady kompleksów:
[Co(NH3)6]2+ (żółtobrązowy) kation heksaaminakobaltu (II)
[Co(NH3)6]3+ (żółtobrązowy) kation heksaaminakobaltu (III)
Właściwości redoks:
jon Co2+ jest słabym reduktorem; jego utlenienie do wyższych stopni utlenienia zachodzi w środowisku zasadowym o wiele łatwiej od niklu (II), zwłaszcza w
obecności ligandów tworzących mocne kompleksy z jonem Co3+ (NH3, CN ); proste sole kobaltu (III) są nietrwałe i są bardzo silnymi utleniaczami.
5
Właściwości kwasowo-zasadowe:
nierozpuszczalny różowy Co(OH)2Å»ð strÄ…ca siÄ™ pod wpÅ‚ywem roztworu NaOH z roztworów rozpuszczalnych soli kobaltu (II); podobnie jak Ni(OH)2Å»ð nie
rozpuszcza się w nadmiarze NaOH, co świadczy o zdecydowanie zasadowym jego charakterze; dodatek rozcieńczonego roztworu NaOH (lub NH3aq.) do
stężonych roztworów soli kobaltu (II) powoduje strącanie niebieskiego osadu soli zasadowych.
Reakcje charakterystyczne jonu Co2+ [0,25M Co(NO3)2]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
czarny osad siarczku kobaltu (II) nie rozpuszcza siÄ™ w nadmiarze
AKT* (odczynnik grupowy)
Co2+ + S2 ®ð CoSÅ»ð
odczynnika, w kwasie octowym, w rozcieńczonym HCl; rozpuszcza się w
+ NH3aq. + NH4Cl 2M
gorącym HNO3, wodzie królewskiej, wodzie chlorowej (z wydzieleniem
-ð
st. HNO3
3CoSÅ»ð + 8H+ + 2NO3 ®ð 3Co2+ + 2NO­ð + 3SÅ»ð + 4H2O
siarki); nie ma zdolności przechodzenia w stan koloidowy (odróżnienie od
NiS)
-ð -ð niebieski osad hydroksosoli, który po ogrzaniu przechodzi w różowy osad
NaOH 2M
Co2+ + OH + 2NO ®ð Co(OH)NO3Å»ð + NO
3 3
wodorotlenku kobaltu (II);
-ð
Co(OH)NO3Å»ð + OH ¾ðDð®ðCo(OH)2Å»ð + NO
¾ð
na powietrzu Co(OH)2Å»ð natychmiast utlenia siÄ™ do brunatnego
3
wodorotlenku kobaltu (III)
O2 (z powietrza)
4Co(OH)2Å»ð + O2 + 2H2O ®ð 4Co(OH)3Å»ð
-ð niebieski osad hydroksosoli kobaltu (II) rozpuszcza siÄ™ w nadmiarze
NH3aq. 4M
Co2+ + 2 NO3 + NH3 · H2O ®ð Co(OH)NO3Å»ð + NH4+ + NO3-
amoniaku barwiąc roztwór początkowo na kolor różowy od jonu
kompleksowego heksaaminakobaltu (II) [Co(NH3)6]2+, który jest nietrwały i
Co(OH)NO3Å»ð + 7(NH3 · H2O) ®ð [Co(NH3)6](OH)2 + NH4NO3 + 6H2O
utlenia się do jonu heksaaminakobaltu (III), dającego brązowożółte
zabarwienie roztworu
różowofioletowy osad hydroksosoli kobaltu (II) o zmiennym składzie,
Na2CO3 lub (NH4)2CO3 1M
2Co2+ + 2Cl + CO2-ð + H2O ®ð [Co(OH)]2Cl2Å»ð + CO2­ð
3
rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach, amoniaku i węglanach
tetratiocyjanokobaltan (II); w alkoholu amylowym barwi siÄ™ na niebiesko**
NH4SCN 2% Co2+ + 4SCN ®ð [Co(SCN)4]2
(reakcja Vogla)
+ alkohol amylowy
zielony osad heksacyjanożelazianu (II) kobaltu (II)
K4[Fe(CN)6] 1%
2Co2+ + [Fe(CN)6]4 ®ð Co2[Fe(CN)6]Å»ð
kryształek tiosiarczanu (VI) sodu zwilżony 1 kroplą roztworu zawierającego
Na2S2O3 0,5M
jon Co2+ tworzy błękitne zabarwienie
2-ð różowofioletowy osad fosforanu (V) kobaltu (II) rozpuszczalny w kwasach
Na2HPO4 0,5M
3Co2+ + 2HPO ®ð Co3(PO4)2Å»ð + 2H+
4
mineralnych i w kwasie octowym
* odczynnik używa się tylko pod wyciągiem; ** mocno wstrząsnąć, jeśli nie pojawi się niebieskie zabarwienie krótko i delikatnie ogrzać
6
ŻELAZO (Ferrum) Fe
metal koloru srebrzystego, kowalny; chemicznie czyste żelazo jest odporne na działanie wilgoci i powietrza; żelazo zawierające różne domieszki łatwo się
utlenia ( rdzewieje ); jest jednym z najlepiej przewodzÄ…cych metali
Reakcje metalicznego żelaza
Odczynnik Efekt działania odczynnika Równanie reakcji
kwas solny roztwarza żelazo
Fe + 2HCl ®ð FeCl2 + H2­ð
kwas azotowy (V) (zimny, rozcieńczony) roztwarza żelazo
4Fe + 10HNO3 ®ð 4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
kwas azotowy (V) (gorący, rozcieńczony) roztwarza żelazo
Fe+ 4HNO3 ®ð Fe(NO3)3 + NO­ð + 2H2O
kwas azotowy (V) (zimny, stężony) nie roztwarza żelaza (pasywacja)
kwas siarkowy (VI) (rozcieńczony) roztwarza żelazo
Fe + H2SO4 ®ðFeSO4 + H2­ð
kwas siarkowy (VI) (zimny, stężony) nie roztwarza żelaza (pasywacja)
kwas siarkowy (VI) (gorący, stężony) roztwarza żelazo
2Fe + 6H2SO4 ®ð Fe2(SO4)3 + 3SO2­ð + 6H2O
Związki żelaza
stopień utlenienia: +2 i +3 (rzadko +6); liczba koordynacyjna w związkach kompleksowych: 6
występuje w formie jonów Fe2+  bezwodnych (białe) lub uwodnionych (zielone) oraz Fe3+  żółtobrązowych lub jasnofioletowych
Rozpuszczalność związków żelaza (II):
·ð dobrze rozpuszczalne: octan  Fe(CH3COO)2, bromek  FeBr2, chlorek  FeCl2, jodek FeI2, azotan (V)  Fe(NO3)2,siarczan (VI)  FeSO4,
tiocyjanian  Fe(SCN)2, tiosiarczan  FeS2O3
·ð trudno rozpuszczalne: wÄ™glan  FeCO3, heksacyjanożelazian (II)  Fe3[Fe(CN)6]2, ortofosforan (V)  Fe3(PO4)2, siarczek  FeS,
siarczan (IV)  FeSO3, wodorotlenek  Fe(OH)2, tlenek  FeO
Rozpuszczalność związków żelaza (III):
·ð dobrze rozpuszczalne: bromek  FeBr3, chlorek FeCl3, azotan (V)  Fe(NO3)3, siarczan  Fe2(SO4)3, tiocyjanian  Fe(SCN)3
·ð trudno rozpuszczalne: zasadowy octan (dihydroksooctan żelaza (III))  Fe(OH)2(CH3COO), heksacyjanożelazian (III)  Fe4[Fe(CN)6]3,
wodorotlenek  Fe(OH)3, ortofosforan (V)  FePO4, siarczek  Fe2S3
7
Przykłady kompleksów:
[Fe(CN)6]4 (żółty) heksacyjanożelazian (II)
[Fe(CN)6]3 (pomarańczowy) heksacyjanożelazian (III)
[Fe(SCN)6] 3 (krwistoczerwony) heksatiocyjanożelazian (III); [heksarodanożelazian (III)]
Właściwości redoks:
jon Fe2+ jest silnym reduktorem(żelazo jako reduktor  wypiera Sb, Pb, Ag, Cu z roztworów ich soli); jon Fe3+ jest w środowisku kwaśnym dość silnym
utleniaczem, jednak poczÄ…wszy od pH=2 z 0,01M roztworu soli Fe3+ strÄ…ca siÄ™ Fe(OH)3Å»ð i wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci utleniajÄ…ce Fe3+ malejÄ… ze wzrostem pH
Właściwości kwasowo-zasadowe:
zielonkawy Fe(OH)2Å»ð zaczyna siÄ™ strÄ…cać przy pHð7,5 (z 0,01M roztworów), a rdzawy Fe(OH)3Å»ð zaczyna strÄ…cać siÄ™ już przy pHð2 (z 0,01M roztworów);
oba wodorotlenki nie rozpuszczają się praktycznie w nadmiarze NaOH, co świadczy o ich charakterze zasadowym
Reakcje charakterystyczne jonu Fe2+ [0,1M FeSO4 ]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
czarny osad siarczku żelaza (II) łatwo rozpuszczalny w kwasach mineralnych i
AKT* (odczynnik grupowy) Fe2+ + S2 ®ð FeSÅ»ð
rozpuszczalny w kwasie octowym
+NH3aq.+NH4Cl 2M
CH3COOH 2M
FeSÅ»ð + 2CH3COOH ®ð Fe(CH3COO)2 + H2S­ð
+ð zielonkawy osad wodorotlenku żelaza (II); w obecnoÅ›ci nadmiaru jonów amonowych nie
NaOH lub NH3 aq. 2M
Fe2+ + 2NH3 · H2O ®ð Fe(OH)2Å»ð + 2NH
4
wytrÄ…ci siÄ™ (iloczyn rozpuszczalnoÅ›ci Fe(OH)2Å»ð nie zostanie przekroczony); Å‚atwo utlenia siÄ™
O2 (z powietrza)
4Fe(OH)2Å»ð + O2 + 2H2O ®ð 4Fe(OH)3Å»ð
na powietrzu do Fe(OH)3Å»ð o brunatnym zabarwieniu
H2O2 3% Fe2+ ma charakter redukujący i może być utleniony za pomocą wielu utleniaczy, np. w
2Fe2+ + H2O2 + 2H+®ð 2Fe3+ + 2H2O
środowisku kwaśnym H2O2; zielony roztwór zmienia barwę na żółtą
biały osad węglanu żelaza (II), na powietrzu szybko brunatnieje wskutek utleniania i
Na2CO3 1M
Fe2+ + CO2-ð ®ð FeCO3Å»ð
3
powstawania Fe(OH)3Å»ð
O2 (z powietrza)
4FeCO3Å»ð + O2 + 6H2O ®ð 4Fe(OH)3Å»ð + 4CO2­ð
2-ð biaÅ‚y osad rozpuszczalny w kwasach mineralnych i kwasie octowym
Na2HPO4 0,5M
3Fe2+ + 2HPO ®ð Fe3(PO4)2Å»ð + 2H+
4
biały osad heksacyjanożelazianu (II) żelaza (II); w obecności tlenu atmosferycznego
K4[Fe(CN)6] 1% 2Fe2+ + [Fe(CN)6]4 ®ð Fe2[Fe(CN)6]Å»ð
następuje natychmiastowe utlenienie żelaza (II) do żelaza (III) w wyniku czego osad
przyjmuje barwę niebieską pochodzącą od tworzącego się błękitu pruskiego
w środowisku kwaśnym lub obojętnym powstaje ciemnoniebieski osad błękitu Turnbulla
K3[Fe(CN)6] 1% 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3 ®ð Fe3[Fe(CN)6]2Å»ð
·ð odczynnik używa siÄ™ tylko pod wyciÄ…giem
8
Reakcje charakterystyczne jonu Fe3+ [0,2M FeCl3]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
czarny osad siarczku żelaza (III), łatwo rozpuszczalny w kwasach, również w kwasie
AKT*(odczynnik grupowy) 2Fe3+ + 3S2 ®ð Fe2S3Å»ð
octowym;
NH3aq. + NH4Cl 2M
HCl 2M
Fe2S3Å»ð + 6H+ ®ð 2Fe3+ + 3H2S­ð
podczas reakcji rozpuszczania może zajść redukcja Fe3+ do Fe2+ i utlenienie S2 do S
(wydzielanie koloidalnej siarki)
3Fe2S3Å»ð + 12H+ ®ð 6Fe2+ + 6H2S­ð+ 3SÅ»ð
rdzawobrunatny osad wodorotlenku żelaza (III); wodorotlenek żelaza jest
NaOH 2M
2Fe3+ + 6OH ®ð 2Fe(OH)3Å»ð ¾ðDð®ð Fe2O3 + 3H2O
¾ð
nierozpuszczalny w nadmiarze odczynnika; Å‚atwo rozpuszcza siÄ™ w kwasach; podczas
HCl 2M
Fe(OH)3Å»ð + 3H+ ®ð Fe3+ + 3H2O
prażenia traci wodę przechodząc w tlenek żelaza (III)
+ð rdzawobrunatny osad wodorotlenku żelaza (III) nierozpuszczalny w nadmiarze amoniaku,
NH3aq. 2M
Fe3+ + 3NH3 · H2O ®ð Fe(OH)3Å»ð + 3NH
4
osad wytrąca się ilościowo nawet w obecności soli amonowych cofających dysocjację
zasady amonowej, w przeciwieństwie do wodorotlenków żelaza (II), cynku, manganu (II),
kobaltu (II) i niklu (II)
powstający brunatny osad węglanu żelaza (III), jako sól słabej zasady i słabego kwasu
Na2CO3 1M
2Fe3+ + 3CO2-ð ®ð Fe2(CO3)3Å»ð
3
ulega całkowitej hydrolizie z powstaniem rdzawobrunatnego osad wodorotlenku żelaza
(III)
Fe2(CO3)3Å»ð + 6H2O ¾ðDð®ð 2Fe(OH)3Å»ð +3H2CO3
¾ð
W środowisku obojętnym lub słabo kwaśnym strąca się ciemnoniebieski osad heksacyjanożelazianu
K4[Fe(CN)6] 1%
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4 ®ð Fe4[Fe(CN)6]3Å»ð
(II) żelaza (III), tzw błękit pruski; osad rozpuszcza się w stężonym HCl i w kwasie szczawiowym,
nie rozpuszcza się w rozc. HCl, w roztworze zasadowym następuje rozkład błękitu pruskiego z
pojawieniem się rdzawobrunatnego osadu; przy małym stężeniu jonów Fe3+ powstaje jedynie
Fe4[Fe(CN)6]3Å»ð+ 12OH ®ð 4Fe(OH)3Å»ð + 3[Fe(CN6)]4
NaOH 2M
niebieskie lub zielone zabarwienie roztworu, bez strÄ…cania osadu
krwistoczerwone kompleksy, przechodzące do warstwy eterowej [sole żelaza (II) tej
NH4SCN 2% Fe3+ + xSCN «ð [Fe(SCN)x]3-x x=1¸ð6
reakcji nie ulegają]; reakcja bardzo czuła; kwasy organiczne, ich sole, fosforany, fluorki ,
chlorek rtęci (II) przeszkadzają tej reakcji
2-ð żółto-biaÅ‚y osad ortofosforanu (V) żelaza (III), rozpuszczalny w kwasach nieorganicznych,
Na2HPO4 0,5M
Fe3+ + HPO ®ð FePO4Å»ð + H+
4
nierozpuszczalny w kwasie octowym
SnCl2 0,1M żółtobrązowy roztwór zmienia barwę na jasnozieloną z powodu redukcji do jonów Fe2+
2Fe3+ + Sn2+ ®ð 2Fe2+ + Sn4+
CH3COONa 1M octan sodu z jonami żelaza (III) tworzy octan żelaza (III) o zabarwieniu
Fe3+ + 3CH3COO ®ð Fe(CH3COO)3
czerwonobrunatnym; po zagotowaniu z rozcieńczonego roztworu wytrąca się
¾ð
Fe(CH3COO)3+ 2H2O ¾ðDð®ð Fe(OH)2CH3COOÅ»ð+2CH3COOH
czerwonobrunatny osad dihydroksooctanu żelaza (III)
*odczynnik używa się tylko pod wyciągiem
9
MANGAN (Manganum) Mn
metal koloru białego; twardy, kruchy, na powietrzu pokrywa się cienką warstewką tlenku, która chroni mangan przed dalszym utlenianiem
Reakcje manganu
Odczynnik Efekt działania odczynnika Równanie reakcji
woda (gorąca lub zimna) rozkład wody
Mn + 2H2O ®ð Mn(OH)2Å»ð + H2­ð
kwas solny roztwarza mangan
Mn + 2HCl ®ðMnCl2 + H2­ð
kwas siarkowy (VI) (rozcieńczony) roztwarza mangan
Mn + H2SO4 ®ð MnSO4 + H2­ð
kwas siarkowy (VI) (gorący, stężony) roztwarza mangan
Mn + 2H2SO4 ®ð MnSO4 + 2H2O + SO2­ð
kwas azotowy (V) (rozcieńczony) roztwarza mangan
3Mn + 8HNO3 ®ð 3Mn(NO3)2 + 2NO­ð + 4H2O
kwas octowy roztwarza mangan
Mn + 2CH3COOH®ð Mn(CH3COO)2 + H2­ð
ZwiÄ…zki manganu
jony manganu na różnych stopniach utlenienia: +2 [Mn2+  jon manganu (II); różowy-uwodniony, biały-bezwodny]; liczba koordynacyjna
w zwiÄ…zkach kompleksowych: 4
+3 [Mn3+  jon manganu (III); nietrwały]; +4 [nie istnieje kation Mn4+]
2-ð -ð
+6 [MnO  manganian (VI)  zielony]; +7 [MnO  manganian (VII)  fioletowy]
4 4
Rozpuszczalność związków manganu:
·ð dobrze rozpuszczalne: bromek  MnBr2, chlorek  MnCl2, jodek  MnI2, azotan (V)  Mn(NO3)2, siarczan (VI)  MnSO4
·ð trudno rozpuszczalne: wÄ™glan  MnCO3, wodorotlenek  Mn(OH)2, ortofosforan (V)  Mn3(PO4)2, siarczek  MnS, octan  Mn(CH3COO)2
Przykłady kompleksów:
jony manganu (II) nie tworzą trwałych kompleksów, które miałyby znaczenie w analizie kationów III grupy
Właściwości redoks:
jon Mn2+ jest bardzo słabym reduktorem. Mn2+ trudno utlenić do Mn3+; łatwiej utlenia się do trudno rozpuszczalnych związków Mn (IV) w środowisku
-ð -ð
zasadowym (Mn(OH)2Å»ð utlenia siÄ™ na powietrzu natychmiast po strÄ…ceniu do MnO2 · H2O); silne utleniacze utleniajÄ… Mn2+ do MnO ; jon MnO jest
4 4
2-ð
utleniaczem: w Å›rodowisku zasadowym redukuje siÄ™ do MnO , w Å›rodowisku obojÄ™tnym lub sÅ‚abo kwaÅ›nym do MnO2 · H2O , a w Å›rodowisku silnie
4
kwaśnym do Mn2+
Właściwości kwasowo-zasadowe:
biały wodorotlenek manganu strąca się przy najwyższych wśród kationów II i III grupy wartościach pH (pH=8,5 dla 0,001M roztworu Mn2+); ma on
zdecydowanie zasadowy charakter (nie rozpuszcza siÄ™ w nadmiarze NaOH); brunatnoczarny Mn2O3aq. ma nieco mniej zasadowy charakter (rozpuszcza siÄ™
10
2-ð
bardzo nieznacznie w Å›rodowisku silnie zasadowym), MnO2 · H2O (H2MnO3) ma charakter amfoteryczny, a MnO sÅ‚abo kwasowy (istnieje tylko w silnie
4
-ð
zasadowym środowisku); Mn (VII) istnieje tylko w postaci anionów MnO ; kwas HMnO4 jest kwasem mocnym; ze wzrostem stopnia utlenienia manganu
4
maleje charakter zasadowy jego połączeń z tlenem i wodorem, a wzrasta charakter kwasowy
Reakcje charakterystyczne jonu Mn2+ [0,25M MnCl2]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
cielisty osad siarczku manganu (II), który na powietrzu utlenia się do brązowego
AKT* (odczynnik grupowy) Mn2+ + S2 ®ð MnSÅ»ð
+ NH3aq.+NH4Cl 2M Mn(OH)3Å»ð; dodatek NH4Cl sprzyja powstawaniu grubokrystalicznego osadu;
O2 (z powietrza)
MnS jest rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach mineralnych i w kwasie
4MnSÅ»ð + 3O2 + 6H2O ®ð 4 Mn(OH)3Å»ð + 4SÅ»ð
octowym
HCl 2M
MnSÅ»ð + 2H+ ®ð Mn2+ + H2S­ð
biały osad wodorotlenku manganu (II) rozpuszczalny w kwasach i solach
NaOH 2M
Mn2+ + 2OH ®ð Mn(OH)2Å»ð
amonowych, nierozpuszczalny w nadmiarze odczynnika;
HCl
Mn(OH)2Å»ð+ 2H+ ®ð Mn2+ + 2H2O
+ð
stęż. Mn(OH)2 utlenia się na powietrzu do brunatnego kwasu manganowego (IV), który
Mn(OH)2Å»ð+ 2NH4 ®ð Mn2+ + 2(NH3 · H2O)
następnie przechodzi w prawie czarny manganian (IV) manganu (II)
NH4Cl 2M
2Mn(OH)2Å»ð + O2 «ð 2H2MnO3Å»ð
H2MnO3Å»ð + Mn(OH)2Å»ð «ð MnMnO3 Å»ð + 2H2O
O2 (z powietrza)
utlenianie wodorotlenku manganu (II) łatwiej zachodzi pod wpływem H2O2
H2O2 3% 2Mn(OH)2Å»ð+ H2O2 ®ð Mn2O3Å»ð + 3H2O
+ð biaÅ‚y osad wodorotlenku manganu (II), brunatniejÄ…cy pod wpÅ‚ywem tlenu z
NH3aq. 2M
Mn2+ + 2NH3 · H2O ®ð Mn(OH)2Å»ð + 2NH
4
powietrza
2-ð biaÅ‚y osad wÄ™glanu manganu (II) rozpuszczalny w kwasach, po ogrzaniu ulega
Na2CO3 lub K2CO3 1M
Mn2+ + CO ®ð MnCO3Å»ð
3
hydrolizie z powstaniem wodorotlenku
Dð
MnCO3Å»ð+ H2O ¾ð Mn(OH)2Å»ð + CO2­ð
¾ð®ð
2-ð biaÅ‚y osad fosforanu (V) manganu (II), rozpuszczalny w kwasach mineralnych i w
Na2HPO4 0,5M
3Mn2+ + 2HPO «ð Mn3(PO4)2Å»ð + 2H+
4
kwasie octowym (w odróżnieniu do AlPO4, FePO4)
K4[Fe(CN)6] 1% biały osad heksacyjanożelazianu (II) manganu (II)
2Mn2+ + [Fe(CN)6]4 ®ð Mn2[Fe(CN)6]Å»ð
K3[Fe(CN)6] 1% brunatny osad heksacyjanożelazianu (III) manganu (II)
3Mn2+ + 2[Fe(CN)6]3 ®ð Mn3[Fe(CN)6]2Å»ð
Pb3O4 (minia) + st.HNO3 -ð po rozcieÅ„czeniu wodÄ… i ogrzaniu pojawia siÄ™ fioletowe zabarwienie roztworu na
2Mn2++ 5PbO2Å»ð+ 4H+ ®ð 2MnO + 5Pb2+ + 2H2O**
4
skutek utleniania w środowisku kwaśnym jonów Mn2+ do manganu (VII)
(reakcja Cruma)
* odczynnik używa się tylko pod wyciągiem
** wykonanie: do probówki wprowadza się kroplę badanej substancji i dodaje się 3 krople stężonego HNO3, ogrzewa i do gorącego dodaje się niewielką ilość PbO2, wstrząsa się; jeśli nie
zauważy się zmiany zabarwienia ponownie należy dodać Pb3O4, ogrzewać i wstrząsnąć; roztwór można rozcieńczyć wodą.
11
CYNK (Zincum) Zn
metal koloru białego o niebieskim połysku, kruchy, w podwyższonej temperaturze kowalny i ciągliwy, odporny na działanie suchego powietrza, w wilgotnym
powietrzu pokrywa się nalotem zasadowych węglanów; nie rozkłada wyraz
nie wody, co spowodowane jest tworzeniem siÄ™ cienkiej warstwy tlenku chroniÄ…cej
przed dalszÄ… reakcjÄ….
Reakcje metalicznego cynku
Odczynnik Efekt działania odczynnika Równanie reakcji
kwas solny roztwarza cynk
Zn + 2HCl ®ð ZnCl2 + H2­ð
kwas siarkowy (VI) (rozcieńczony) roztwarza cynk
Zn + H2SO4 ®ð ZnSO4 + H2­ð
kwas siarkowy (VI) (stężony) roztwarza cynk
Zn + 2H2SO4 ®ðZnSO4 + SO2­ð + 2H2O
kwas azotowy (V) (rozcieńczony) roztwarza cynk
3Zn + 8HNO3 ®ð3Zn(NO3)2 + 2NO­ð + 4H2O
kwas azotowy (V) (stężony) roztwarza cynk
Zn + 4HNO3 ®ð Zn(NO3)2 + 2NO2­ð + 2H2O
kwas azotowy (V) (bardzo rozcieńczony) roztwarza cynk
4Zn + 10HNO3 ®ð 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
wodorotlenek sodu (roztwór wodny) roztwarza cynk
Zn + 2NaOH + 2H2O ®ð Na2[Zn(OH)4] + H2­ð
kwas octowy roztwarza cynk
Zn + 2CH3COOH ®ð Zn(CH3COO)2 + H2­ð
ZwiÄ…zki cynku
stopień utlenienia: +2; liczba koordynacyjna w związkach kompleksowych: 4
w roztworach wodnych występują: prosty jon Zn2+ (w środowisku kwaśnym) oraz [Zn(OH)4]2 (w środowisku zasadowym), oba jony są bezbarwne
Rozpuszczalność związków cynku:
·ð dobrze rozpuszczalne: octan  Zn(CH3COO)2, chlorek  ZnCl2, azotan (V)  Zn(NO3)2, siarczan (VI)  ZnSO4
·ð trudno rozpuszczalne: wÄ™glan  ZnCO3, dichromian (VI)  ZnCr2O7, wodorotlenek  Zn(OH)2, tlenek  ZnO, ortofosforan (V)  Zn3(PO4)2,
siarczek  ZnS
Przykłady kompleksów:
[Zn(NH3)4]2+ (bezbarwny) kation tetraaminacynku (II)
[Zn(OH)4]2 (bezbarwny) tetrahydroksocynkan (II)
Właściwości redoks:
jon Zn2+ jest słabym utleniaczem (metal jest dość mocnym reduktorem); nie tworzy związków na innym niż +2 stopniu utlenienia; ten stopień utlenienia we
wszystkich reakcjach stosowanych przy jego rozdzielaniu i wykrywaniu pozostaje nie zmieniony.
12
Właściwości kwasowo-zasadowe:
podczas alkalizowania roztworu, w którym znajdujÄ… siÄ™ jony Zn2+ najpierw pojawiajÄ… siÄ™ sole zasadowe, które przechodzÄ… w wodorotlenek Zn(OH)2Å»ð w
Å›rodowisku bardziej zasadowym; wodorotlenek cynku jest amfoteryczny i rozpuszcza siÄ™ przy pHð14 tworzÄ…c [Zn(OH)4]2
Reakcje charakterystyczne jonu Zn2+ [ 0,1M ZnSO4 ]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
biały osad siarczku cynku;
AKT* (odczynnik grupowy) Zn2+ + S2 ®ð ZnSÅ»ð
rozpuszczalny w kwasach mineralnych, nie rozpuszcza siÄ™ w kwasie octowym
NH3aq. + NH4Cl 2M
HCl 2M
ZnSÅ»ð + 2H+ ®ð Zn2+ + H2S­ð
biały osad siarczku cynku; octan sodu umożliwia całkowite wytrącenie osadu
AKT*
Zn2+ + H2S + 2CH3COO ®ð ZnSÅ»ð + 2CH3COOH
+ CH3COONa 1M
NaOH 2M biały osad amfoterycznego wodorotlenku cynku, rozpuszcza się w kwasach i
Zn2+ + 2OH ®ð Zn(OH)2Å»ð
zasadach
Zn(OH)2Å»ð + 2OH ®ð [Zn(OH)4]2
HNO3 2M
Zn(OH)2Å»ð + 2H+ ®ð Zn2+ + 2H2O
+ð biaÅ‚y osad wodorotlenku cynku Å‚atwo rozpuszczalny w nadmiarze amoniaku z
NH3aq. 2M
Zn2+ + 2(NH3·H2O) ®ð Zn(OH)2Å»ð + 2NH
4
utworzeniem jonów kompleksowych tetraaminacynku
Zn(OH)2Å»ð + 4NH3 ®ð [Zn(NH3)4]2+ + 2OH
2-ð biaÅ‚y osad wÄ™glanu cynku rozpuszczalny w kwasach, ulega hydrolizie z
Na2CO3 lub K2CO3 1M
Zn2+ + CO ®ð ZnCO3Å»ð
3
powstaniem wodorotlenku; skład powstałego osadu można przedstawić jako
ZnCO3Å»ð + H2O ®ð Zn(OH)2Å»ð + CO2­ð
Zn2(OH)2CO3Å»ð
2-ð biaÅ‚y osad Zn3(PO4)2Å»ð, rozpuszczalny w kwasach mineralnych, w kwasie
Na2HPO4 0,5M
3Zn2+ + 2HPO «ð Zn3(PO4)2Å»ð + 2H+
4
octowym (w odróżnieniu do AlPO4, FePO4) i amoniaku
żółtobrunatny osad heksacyjanożelazianu (III) cynku (Al3+ tej reakcji nie daje)
K3[Fe(CN)6] 1%
3Zn2+ + 2[Fe(CN)6]3 ®ð Zn3[Fe(CN)6]2Å»ð
biały osad heksacyjanożelazianu (II) cynku (Al3+ tej reakcji nie daje)
K4[Fe(CN)6] 1% 32Zn2+ + [Fe(CN)6]4 ®ð Zn2[Fe(CN)6]Å»ð
zielonkawe zabarwienie tlenków kobaltu i cynku czyli zieleni Rinmanna
Co(NO3)2 0,1%
Zn(OH)2 ®ð ZnO + H2O**
2ZnO + 2Co(NO3)2 ®ð 2CoZnO2 + 4NO­ð + 3O2
* odczynnik używa się tylko pod wyciągiem; ** wykonanie: osad wodorotlenku cynku odsączyć na sączku bibułowym; niewielką ilość osadu przenieść do parowniczki i zwilżyć 1 kroplą
0,1% Co(NO3)2 i kroplą roztworu H2SO4; wyprażyć; nie stosować zbytniego nadmiaru Co(NO3)2, gdyż podczas prażenia tworzy się czarny tlenek kobaltu (II).
13
GLIN (Aluminium) Al
jest metalem koloru białego, niezbyt twardym, kowalnym i ciągliwym; na powietrzu pokrywa się warstewką tlenku
Reakcje metalicznego glinu
Odczynnik Efekt działania odczynnika Równanie reakcji
woda (100oC) rozkład wody
2Al + 6H2O ®ð 2Al(OH)3 + 3H2­ð
kwas solny roztwarza glin
2Al + 6HCl ®ð 2AlCl3 + 3H2­ð
kwas siarkowy (VI) (rozcieńczony) roztwarza glin powoli
2Al + 3H2SO4 ®ð Al2(SO4)3 + 3H2­ð
kwas siarkowy (VI) (gorący, stężony) roztwarza glin szybko
2Al + 6H2SO4 ®ð Al2(SO4)3 + 3SO2­ð + 6H2O
kwas azotowy (V) (stężony) nie roztwarza glinu (pasywacja)
wodorotlenek sodu (gorący roztwór) roztwarza glin szybko
2Al + 6H2O + 6NaOH®ð 2Na3[Al(OH)6] + 3H2­ð
ZwiÄ…zki glinu
stopień utlenienia: +3; liczba koordynacyjna w związkach kompleksowych: 4 i 6
występuje w formie jonów Al3+ (środowisko kwaśne) lub [Al(OH)6]3 (środowisko zasadowe); oba jony są bezbarwne
Rozpuszczalność związków glinu
·ð dobrze rozpuszczalne: bromek  AlBr3, chlorek  AlCl3 , jodek  AlI3, azotan (V)  Al(NO3)3, siarczan (VI)  Al2(SO4)3;
[aÅ‚uny  AlM(SO4)2 ·12H2O (M = K, Na, NH4, Tl(I), Rb, Cs]
·ð trudno rozpuszczalne: zasadowy octan  Al(OH)2(CH3COO), wodorotlenek  Al(OH)3, ortofosforan (V)  AlPO4
Przykłady kompleksów:
[Al(OH)4] (bezbarwny) tetrahydroksoglinian (III)
[AlF6]3 (bezbarwny) heksafluoroglinian (III)
Właściwości redoks:
glin występuje tylko na jednym stopniu utlenienia (+3); Al3+ jest bardzo słabym utleniaczem; metal ten jest energicznym reduktorem, lecz w roztworach od pH
5 do 11 powleka siÄ™ warstewkÄ… tlenku
Właściwości kwasowo-zasadowe:
biaÅ‚y wodorotlenek Al(OH)3Å»ð strÄ…ca siÄ™ przy pHð4 (z 0,01 M roztworu soli glinu) i rozpuszcza siÄ™ ponownie w nadmiarze roztworu NaOH tworzÄ…c kompleksy
[Al(OH)4] , świadczy to o jego charakterze amfoterycznym
14
Reakcje charakterystyczne jonu Al3+ [0,2M Al(NO3)3]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
stężenie jonów OH powstałych w reakcji hydrolizy siarczku amonu jest
2Al3+ + 3S2 + 6H2O ®ð2Al(OH)3Å»ð + 3H2S­ð
AKT* (odczynnik grupowy)
wystarczajÄ…ce do przekroczenia iloczynu rozpuszczalnoÅ›ci Al(OH)3Å»ð i
+NH3aq. + NH4Cl 2M
powstaje biały galaretowaty osad wodorotlenku glinu (III); siarczek glinu
można otrzymać tylko w warunkach bezwodnych
biały galaretowaty osad wodorotlenku glinu (III) jest amfoteryczny, nie
NaOH 2M Al3+ + 3OH ®ð Al(OH)3Å»ð
rozpuszcza się w amoniaku (odróżnienie od cynku); rozpuszcza się w
-ð
Al(OH)3Å»ð + OH ®ð Al(OH)4
kwasach i mocnych zasadach; po lekkim zakwaszeniu lub dodaniu NH4Cl
(zmniejsza stężenie OH ) ponownie wytrąca się wodorotlenek, który
-ð
HCl 2M Al(OH)4 + H+ ®ð Al(OH)3Å»ð + H2O
rozpuszcza siÄ™ w nadmiarze kwasu
HCl 2M
Al(OH)3Å»ð + 3H+®ð Al3+ + 3H2O
+ð
biały galaretowaty osad wodorotlenku glinu (III)
Al3+ + 3(NH3 · H2O) ®ð Al(OH)3Å»ð + 3NH
NH3aq. 2M
4
powstaje biały galaretowaty osad wodorotlenku glinu (III), gdyż węglan
Na2CO3 lub (NH4)2CO3 1M
2Al3+ + 3CO2-ð + 3H2O ®ð 2Al(OH)3Å»ð + 3CO2­ð
3
glinu ulega natychmiast całkowitej hydrolizie
2-ð biaÅ‚y galaretowaty osad fosforanu (V) glinu rozpuszczalny w kwasach
K2HPO4 0,5M
Al3+ + HPO ®ð AlPO4Å»ð + H+
4
mineralnych i roztworach wodorotlenków alkalicznych, nierozpuszczalny
w kwasie octowym
po zagotowaniu wytrÄ…ca siÄ™ obfity osad dihydroksooctanu glinu; osad nie
Al2(SO4)3 + 6CH3COONa ®ð 2Al(CH3COO)3 + 3Na2SO4
CH3COONa 1M
wytrąca się ze stężonych roztworów soli glinu, w celu wytrącenia należy
Dð
roztwory rozcieńczyć wodą
Al(CH3COO)3 + 2H2O ¾ð Al(OH)2CH3COOÅ»ð + 2CH3COOH
¾ð®ð
niebieski osad błękitu Thenarda
Co(NO3)2 0,1%
2Al(OH)3 ®ð Al2O3 + 3H2O**
2Al2O3 + 2Co(NO3)2 ®ð 2Co(AlO2)2Å»ð + 4NO­ð + 3O2­ð
* odczynnik używa się pod wyciągiem
** wykonanie: osad wodorotlenku glinu odsączyć na sączku bibułowym; niewielką ilość osadu przenieść do parowniczki i zwilżyć 1 kroplą 0,1% Co(NO3)2 i kroplą roztworu H2SO4;
wyprażyć; nie stosować zbytniego nadmiaru Co(NO3)2, gdyż podczas prażenia tworzy się czarny tlenek kobaltu (II).
15
PORÓWNANIE PRODUKTÓW REAKCJI KATIONÓW III GRUPY ANALITYCZNEJ
Odczynnik Ni2+ Co2+ Fe2+ Fe3+ Mn2+ Zn2+ Al3+
AKT Fe2S3 MnSÅ»ð ZnSÅ»ð Al(OH)3Å»ð
NiSÅ»ð CoSÅ»ð FeSÅ»ð
czarny czarny czarny czarny cielisty biały biały
NaOH
Ni(OH)2Å»ð Fe(OH)2Å»ð**** Fe(OH)3Å»ð Mn(OH)2Å»ð*** Zn(OH)2Å»ð Al(OH)3Å»ð
Co(OH)2Å»ð**
zielony zielonkawy brunatny biały biały biały
różowy
NaOH [Zn(OH)4]2 [Al(OH)4]
Ni(OH)2Å»ð Co(OH)2Å»ð** Mn(OH)2Å»ð***
(nadmiar) zielony różowy biały bezbarwny bezbarwny
NH3aq.
Ni(OH)NO3Å»ð Co(OH)NO3Å»ð Fe(OH)2Å»ð**** Fe(OH)3Å»ð Mn(OH)2Å»ð*** Zn(OH)2Å»ð Al(OH)3Å»ð
zielony niebieski zielonkawy brunatny biały biały biały
NH3aq. [Ni(NH3)6]2+ [Co(NH3)6]2+ * [Zn(NH3)4]2+
Mn(OH)2Å»ð*** Al(OH)3Å»ð
(nadmiar) szafirowofioletowy różowy r-r biały bezbarwny r-r biały
r-r
Na2CO3
NiCO3Å»ð [Co(OH)]2ClÅ»ð FeCO3Å»ð**** Fe(OH)3Å»ð MnCO3Å»ð ZnCO3Å»ð Al(OH)3Å»ð
zielony różowa hydroksosól biały, szybko brunatny biały biały biały
brunatniejÄ…cy
K3[Fe(CN)6]
Ni3[Fe(CN)6]2Å»ð ¾ð Fe3[Fe(CN)6]2Å»ð Fe[Fe(CN)6]Å»ð Mn3[Fe(CN)6]2Å»ð Zn3[Fe(CN)6]2Å»ð ¾ð
zielonożółty błękit Turnbulla brunatny brunatny żółtobrunatny
K4[Fe(CN)6]
Ni2[Fe(CN)6]Å»ð Co2[Fe(CN)6]Å»ð Fe2[Fe(CN)6]Å»ð Fe4[Fe(CN)6]Å»ð Mn2[Fe(CN)6]Å»ð Zn2[Fe(CN)6]Å»ð ¾ð
żółtozielony zielony biały błękit pruski biały biały
(w atmosferze
pozbawionej tlenu)
NH4SCN lub (NH4)2Co(SCN)4 [Fe(SCN)x]3 x
¾ð ¾ð ¾ð ¾ð ¾ð
niebieski krwistoczerwony
KSCN
Na2HPO4
Ni3(PO4)2Å»ð Co3(PO4)2Å»ð Fe3(PO4)2Å»ð FePO4Å»ð Mn3(PO4)2Å»ð Zn3(PO4)2Å»ð AlPO4Å»ð
zielony różowofioletowy biały żółty biały biały biały
* nietrwały, utlenia się na powietrzu do [Co(NH3)6]3+ (brązowożółty rortwór); ** osad utlenia się na powietrzu do Co(OH)3 (brunatny); *** osad utlenia się na powietrzu
do H2MnO3 (brunatny); **** osad utlenia siÄ™ na powietrzu do Fe(OH)3 (brunatny)
16
Analiza mieszaniny kationów III grupy analitycznej : (Ni2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+ Al3+)
Na samym początku analizy w próbie pierwotnej sprawdzić za pomocą reakcji charakterystycznych obecność jonów Fe2+ i Fe3+.
Do 2 ml próby pierwotnej dodać 2 ml 2M NH4Cl oraz kroplami 2M NH3aq do słabego zapachu amoniaku. Ogrzać do wrzenia i dodawać kroplami AKT aż do
całkowitego strącenia osadu, całość ogrzać do wrzenia i gotować 1 minutę. Osad wraz z roztworem pozostawić na ok. 10 minut. Wykonać próbę całkowitego
strącenia. Szybko przesączyć, lejek przykryć szkiełkiem zegarkowym. Otrzymuje się osad 1. W przesączu znajdują się kationy grup IV i V.
Osad 1 zawierajÄ…cy NiSÅ»ð, CoSÅ»ð, FeSÅ»ð, Fe2S3Å»ð, MnSÅ»ð, ZnSÅ»ð, Al(OH)3Å»ð przemyć na sÄ…czku 3 ml gorÄ…cej wody z dodatkiem kilku kropli roztworu 2M
NH4Cl. Następnie osad z sączka przenieść szybko do zlewki, dodać ok. 10 ml 2M HCl (pod wyciągiem). Mieszać do zaprzestania wydzielania się H2S,
odsączyć. Otrzymuje się osad 2 i przesącz 2.
Osad 2 zawierajÄ…cy NiSÅ»ð, CoSÅ»ð przemyć wodÄ… z dodatkiem 2 kropli AKT oraz kilku kropli 2M NH4Cl, PrzesÄ…cz 2 zawierajÄ…cy Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+,
przenieść do zlewki, dodać 4 ml wody królewskie (3 ml stężonego HCl + 1 ml stężonego HNO3), ogrzać do Al3+ w postaci chlorków (analizować metodą
rozpuszczenia osadu i gotować tak długo, aż część roztworu odparuje. Dodać 3 ml wody i 3 ml 2M HCl i w wodorotlenkową)
przypadku osadu przesączyć. Otrzymany przesącz 3 rozdzielić do 2 probówek.
1 2
Do 2 ml przesączu 3 dodać 1M Na2CO3. Zielony Do 2 ml przesączu 3 dodać 1 ml 2% NH4SCN i 1 ml
alkoholu amylowego. Wstrząsnąć kilka razy.
osad NiCO3Å»ð Å›wiadczy o obecnoÅ›ci
Niebieskie zabarwienie warstwy organicznej
[Co(SCN)4]2 świadczy o obecności
Co2+
Ni2+
17
SCHEMAT ROZDZIELANIA MIESZANINY KATIONÓW III GRUPY ANALITYCZNEJ
Ni2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Al3+
2M NH4Cl
NH3aq.
Dð ð
AKT
osad NiSÅ»ð, CoSÅ»ð, FeSÅ»ð,ð Fe2S3Å»ð, MnSÅ»ð, ZnSÅ»ð, Al(OH)3Å»ð ð
2M HCl
osad NiSÅ»ð, CoSÅ»ð ð
przesÄ…cz Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Al3+
st. HCl + st.HNO3
Dð ð
przesÄ…cz Ni2+ Co 2+
1M Na2CO3
2% NH4SCN +
alkohol amylowy
NiCO3 Å»ð
jasnozielony osad
[Co(SCN)4]2-
niebieskie zabarwienie
warstwy organicznej
Wynik: Ni2+ Wynik: Co2+
18
Analiza mieszaniny kationów III grupy analitycznej  METODA WODOROTLENKOWA
Przesącz 2 zawierający Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Al3+ w postaci chlorków odparować do objętości ok. 2 ml, przelać do zlewki, dodać 2 ml 3% H2O2 i 4M
NaOH do odczynu zasadowego. Zlewkę przykryć szkiełkiem zegarkowym, gotować 5 min., przesączyć na gorąco. Otrzymuje się osad 1 i przesącz 1
Osad 1 zawierajÄ…cy Fe(OH)3Å»ð, H2MnO3Å»ð przemyć 3 ml gorÄ…cej wody, Do przesÄ…czu 1 zawierajÄ…cego jony [Zn(OH)4]2 , [Al(OH)6]3 dodawać
kroplami 2M H2SO4 do odczynu kwaśnego. Odparować do ok. 4 ml i
następnie rozpuścić w 5 ml 2M HNO3, odsączyć. Otrzymuje się osad 2 i
rozdzielić do 3 probówek
przesÄ…cz 2.
1 2 3
Przesącz 2 zawierający kationy Fe3+ 1 ml przesączu 1 zadać 1 ml przesącz 1 + 2 ml 1 ml przesączu 1 dodać
Osad 2 zawierajÄ…cy H2MnO3Å»ð
wprowadzić na pręciku szklanym do rozlać do dwóch probówek 1 ml 1M CH3COONa i 1% K4[Fe(CN)6]. Biały 1M CH3COONa i
probówki z Pb3O4 (minia) i gotować z tioacetamidem (AKT). ogrzewać.
osad Zn2[Fe(CN)6]Å»ð
Biały osad
st. HNO3. BiaÅ‚y osad ZnSÅ»ð potwierdza obecność
Po oziÄ™bieniu i rozcieÅ„czeniu wodÄ… Å›wiadczy o obecnoÅ›ci Al(OH)2CH3COOÅ»ð
destylowanÄ… pojawia siÄ™ fioletowe
1 2
zabarwienie jonów MnO4- świadczące
Do 1 ml Do 1 ml świadczy o obecności
Zn2+ Zn2+
o obecności jonów
przesączu 2 dodać przesączu 2 dodać
1 ml 2% NH4SCN. 1 ml 1%
Al3+
PojawiajÄ…ce siÄ™ K4[Fe(CN)6].
Mn2+
krwiste Granatowy osad
zabarwienie
Fe4[Fe(CN)6]3Å»ð
roztworu świadczy o
[Fe(SCN)x]3-x obecności
świadczy o
obecności
Fe3+
Fe3+
19
SCHEMAT ROZDZIELANIA MIESZANINY KATIONÓW  METODA WODOROTLENKOWA
Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Al3+
3% H2O2
Dð
4M NaOH
osad Fe(OH)3Å»ð, H2MnO3Å»ð
2M HNO3
przesÄ…cz [Zn(OH)4]2-, [Al(OH)6]3-
2M H2SO4
osad H2MnO3Å»ð
przesÄ…cz Fe3+
PbO2 Zn2+, Al3+
Dð
2%NH4SCN
st. HNO3
0,1%K4[Fe(CN)6]
1M CH3COONa
1M CH3COONa
Dð
1% K4[Fe(CN)6]
AKT
MnO4-
[Fe(SCN)x]3-x x=1-6
fioletowy roztwór
krwiste zabarwienie
Al(OH)2CH3COOÅ»ð
roztworu
biały
ZnSÅ»ð
biały
Fe4[Fe(CN)6]3 Å»ð
Zn2[Fe(CN)6]Å»ð
ciemnoniebieski
biały
Wynik: Zn2+ Wynik: Al3+
Wynik: Fe3+ Wynik: Mn2+
20
Uwagi do rozdzielania mieszaniny kationów III grupy analitycznej
1) Podczas dodawania do próbki kationów III grupy odczynnika grupowego [AKT i NH4Cl +
NH3aq.] pożyteczne jest obserwowanie zmian zachodzących w roztworze, co ułatwia dalszy tok analizy i
pozwala na przewidywanie składu próbki:
a) obserwacje po dodaniu do próbki roztworu NH4Cl i NH3aq:
¾ð brak osadu wyklucza obecność jonów Al3+ i Fe3+,
¾ð osad czerwonobrunatny wskazuje na obecność jonów Fe3+,
¾ð osad biaÅ‚y wskazuje na obecność jonów Al3+,
¾ð niebieskie zabarwienie roztworu wskazuje na obecność jonów Ni2+
b) obserwacje po dodaniu do próbki roztworu AKT:
¾ð brak czarnego osadu wyklucza obecność jonów Ni2+, Co2+, Fe2+, Fe3+
¾ð biaÅ‚y osad wskazuje na obecność jonów Zn2+ lub Al3+
¾ð osad cielisty wskazuje na obecność jonów Mn2+
2) Strącone osady siarczków należy pozostawić na około 10 minut, aby umożliwić przejście lepiej
rozpuszczalnych odmian að siarczków niklu i kobaltu w odmiany bð nie rozpuszczalne w 2M HCl.
3) Podczas przemywania osadu siarczków lejek należy przykryć szkiełkiem zegarkowym, aby
zapobiec ich utlenieniu do siarczanów (VI), a także ze względu na to, że wyschnięte siarczki trudno się
przemywajÄ….
4) Rozpuszczanie siarczków i wodorotlenków kationów grupy III w 2M HCl należy prowadzić na
zimno i w krótkim czasie ze wzglÄ™du na możliwość caÅ‚kowitego rozpuszczania NiSÅ»ð i CoSÅ»ð, co
zakłócałoby dalszy tok analizy.
5) Po rozpuszczeniu osadu siarczków w kwasie solnym zawartość mieszać w celu odpędzenia
siarkowodoru. Zapobiega to powtórnemu wytrącaniu się siarczków po zalkalizowaniu roztworu.
21