IV grupa kationów

Al³⁺, Cr³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺

Siarczki, lub wodorotlenki (chromu III) są nierozpuszczalne w wodzie, natomiast łatwo rozpuszczalne w rozcieńczonych kwasach (w odróżnienieniu od grupy I i III).

Grupa I :

Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺

Grupa II:

Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺

Grupa IIIA:

Hg²⁺, Cu²⁺, Bi²⁺, Cd²⁺

Grupa IIIB:

As²⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺

Oddzielanie IV grupy:

Do roztworu po oddzieleniu II grupy, dodać ok. 15 kropel AKT . Próbówkę umieścić we wrzącej łaźni wodnej i ogrzać przez 15 minut (nie krócej). Osad odwirować i po stwierdzeniu zupełności wytrącenia, po dodatkowym zakwaszeniu oddzielić od roztworu. Oddzielony roztwór zawiera kationy IV i V grupy

1. Cel ćwiczenia

Utrwalenie wiadomości dotyczących właściwości fizykochemicznych pierwiastków przejściowych.

2. Wykonanie analizy

IV grupa kationów

Al³⁺, Cr³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺

Siarczki, lub wodorotlenki (chromu III) są nierozpuszczalne w wodzie, natomiast łatwo rozpuszczalne w rozcieńczonych kwasach (w odróżnienieniu od grupy I i III).

Do badanego roztworu dodać przygotowaną mieszaninę amoniaku i AKT w stosunku objętościowym 1:1 (środowisko zasadowe), ogrzać do wrzenia i dodać chlorek amonu. Odwirować.

AKT – amid kwasu tiooctowego

CH₃CSNH₂ + 2H₂O ⇒ CH₃COO^- + NH₄⁺ + H₂S

S^2- + 2H₂O ⇒ H₂S + 2OH^-

2Cr³⁺ + 3S^2- + 6H₂O ⇒ 2Cr(OH)₃ + 3H₂S

Fe²⁺ + S^2- ⇒ FeS (czarny osad)

Ni²⁺ + S^2- ⇒ NiS (czarny osad)

Co²⁺ + S^2- ⇒ CoS (czarny osad)

Mn²⁺ + S^2- ⇒ MnS (cielisty osad), przybiera brązowe zabarwienie, wskutek reakcji utleniania: 4MnS + 3O₂ + 6H₂O ⇒ 4Mn(OH)₃ + 4S⁰

(Daje to osad I i roztwór I)

Osad I : CoS, NiS, MnS, FeS, Fe₂S₃, Cr(OH)₃

Dodać 1n HCl, dokładnie wymieszać. Odwirować.

CoS, NiS – nierozpuszczalne w rozcieńczonych kwasach.

(Daje to osad II i roztwór II)

Roztwór II : Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, HCl i H₂S

Dodać 3n HNO₃ i ogrzewać na łaźni wodnej przez 10minut w celu utlenienia siarkowodoru do S⁰.

Dodać 6n NaOH do odczynu zasadowego i kilka kropel w nadmiarze w celu rozpuszczenia amfoterycznego wodorotlenku chromu (III).

Po dodaniu H₂O₂ gotować na łaźni wodnej.

Cr(OH)₃ + OH^- ⇒ Cr(OH)₄^-

2Cr(OH)₄^- + 3H₂O₂ + 2OH^- ⇒ 2CrO₄^2- + 8H₂O (zabarwienie zielone roztworu przechodzi w żółte).

(Daje to osad III i roztwór III)

Osad II : CoS, NiS

Dodać do osadu 6n HCl, w celu rozpuszczenia siarczków, a następnie H₂O₂, oddzielić od wydzielonej siarki.

Roztwór podzielić na dwie części:

• Badanie obecności Ni²⁺

Dodać stężonego amoniaku do odczynu lekko zasadowego, oraz kilka kropel dwumetyloglioksymu. Różowy osad świadczy o obecności niklu.

- Badanie na obecność Co²⁺

Dodać roztwór KNCS. W przypadku powstania różowego zabarwienia zamaskować żelazo fluorkiem sodu. Dodać alkoholu amylowego i wyekstrahować powstały kompleks do warstwy organicznej. Niebieskie zabarwienie świadczy o obecności Co²⁺.

Co²⁺ + 4NCS^- ⇒ Co(NCS)₄^2-

Fe³⁺ + 3NCS^- ⇒ Fe(NCS)₃

Fe(NCS)₃ + 3NCS^- ⇒ Fe(NCS)₆^3- (intensywne różowe zabarwienie roztworu)

Fe³⁺ +6F^- ⇒ FeF₆^3- (maskowanie żelaza)

Roztwór III : CrO₄^2-

Zabarwienie żółte może świadczyć o obecności chromianów.

Dodać 6n kwasu octowego do odczynu kwaśnego:

• przejście chromianu w dwuchromian:

2CrO₄^2- + 2H⁺ ⇒ Cr₂O₇^2- + H₂O

Badanie obecności chromianów:

Cr₂O₇^2- + 2OH^- ⇒ 2CrO₄^2- + H₂O

Pb²⁺ + CrO₄^2- ⇒ PbCrO₄ (reakcja z octanem ołowiu (II) na szkiełku zegarkowym)

Roztwór zakwasić rozcieńczonym H₂SO₄ w celu otrzymania pomarańczowego dwuchromianu. Następnie dodać H₂O₂ i alkoholu amylowego. Probówkę wstrząsnąć. Niebieskie zabarwienie warstwy organicznej świadczy o obecności chromianów.

Cr₂O₇^2- + 3H₂O₂ + 8H⁺ ⇒ 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3O₂ (produktem przejściowym jest związek nadchromowy (np. CrO₅) o małej trwałości i niebieskiej barwie)

Osad III : Fe(OH)₃, MnO•MnO₂

Podzielić na dwie części.

W pierwszej badać obecność Fe³⁺, rozpuścić osad w 6n HCl:

• dodać KNCS. Czerwonokrwiste świadczy o obecności Fe³⁺,

• dodać K₄[Fe(CN)₆]

4Fe³⁺ + 3Fe(CN)₆^4- ⇒ Fe₄[Fe(CN)₆]₃ (ciemnoniebieski osad, tzw. błękit pruski)

Reakcja zachodzi w środowisku obojętnym lub słabo kwaśnym.

W drugiej części badać obecność Mn²⁺:

• dodać stężonego kwasu siarkowego (VI) i ogrzewać do usunięcia HCl. Następnie dodać stały PbO₂ i stężony HNO₃. Ogrzewać w łaźni wodnej, dodać wody destylowanej i ogrzać jeszcze raz do wrzenia. Czerwonofioletowe zabarwienie świadczy o obecności jonu MnO₄^- (reakcja Cruma).

2Mn²⁺ + 5PbO₂ + 4H⁺ ⇒ 2MnO₄^- + 5Pb²⁺ + 2H₂O