REAKCJE CHARAKTERSYSTYCZNE

ANALIZA KATIONÓW I GRUPY Ni²⁺ Cr³⁺ Cr₂O₇^2- Mn²⁺ MnO₄^- Zn²⁺

Nr	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcje
1	Ni(NO3)2 0,25 M	(NH4)2S NH3aq 2M NH4Cl	4kr. Ni(NO3)2 + 1kr. NH3aq + 3kr. NH4Cl + 1cm3 (NH4)2S - zagotować i odstawić na 5 min, odwirować. Osad NiS podzielić na 2 części.	Ni^2+ + S^2-= NiS
2	NiS	HCl 2M	Osad NiS (część I) przenieść do parowniczki + 0,5 cm^3 HCl - ogrzewać do wrzenia (pod wyciągiem)
3	NiS	HCl stęż. HNO3 stęż.	Osad NiS (część II) przenieść do parowniczki, dodać +1,5 cm^3 stęż. HCl i 0,5 cm^3 stęż. HNO3 ogrzać do roztworzenia osadu. (pod wyciągiem)	NiS + 6 HCl + 2HNO3 = 3NiCl2 + 2NO2^^ +3S 4H2O
4	Ni^2+	NaOH 2M	2kr. Ni(NO3)2 + 3kr. NaOH	Ni^2+ + 2OH^- = Ni(OH)2
5	Ni^2+ Ni(OH)NO3	NH3aq 2M NH3aq 2M (nadmiar)	2kr. Ni(NO3)2 + 1kr. NH3aq do wytrącenia osadu. Osad Ni(OH)NO3 + NH3aq kroplami do roztworzenia osadu.	Ni(NO3)2 + 2NH4OH = Ni(OH)NO3 + NH4NO3 Ni(OH)NO3 + 6 NH3 = [Ni(NH3)6]^2+ + OH^- + NO3^-
6	Ni^2+	NH3aq 2M NH4Cl	2kr. Ni(NO3)2 + 4kr. NH4Cl + 4kr. NH3aq	Ni^2^+ + 6 NH3 = [Ni(NH3)6]^2+
7	Ni^2+	NH3aq 2m Dimetyloglioksyn	1kr. Ni(NO3)2 + 4kr. NH3aq + 2kr. Dimetyloglioksymu b) 1kr. Ni(NO3)2 + 4kr. NH3aq: tym r-rem kapnąć na bibułę, a następnie obok kapnąć 1kr. Dimetyloglioksymu. Obserwować miejsce spotkania plam.

Nr	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcje
1	Cr(NO3)3 0,25 M Cr(OH)3	(NH4)2S NH3aq 2M NH4Cl HCl 2M	4kr. Cr(NO3)3 + 1kr. NH3aq + 3kr. NH4Cl + 1cm^3 (NH4)2S - zagotować, zdekantować roztwór, następnie dodawać kroplami HCl do roztworzenia osadu	(NH4)2S +2 HOH = 2 NH4OH + H2S^^ Cr^3+ + 3 NH4OH = Cr(OH)3 + 3 NH4^+ Cr(OH)3 + 3 H^+ = Cr^3+ + 3 H2O
2	Cr^3+ Cr(OH)3 CrO2^-	NaOH 2M NaOH 2M (nadmiar) H2O	4kr. Cr(NO3)3 + NaOH kroplami do wytrącenia osadu + NaOH kroplami do roztworzenia osadu, następnie otrzymany roztwór rozcieńczyć nieco i ogrzewać do wytrącenia osadu	Cr^3+ + 3 OH^- = Cr(OH)3 Cr(OH)3 + OH^- = CrO2^- + 2 H2O CrO2^- + 2 H2O = Cr(OH)3 + OH^-
3	Cr^3+ Cr(OH)3	NH3aq 2M NH4Cl 2M	4kr. Cr(NO3)3 + 2kr. NH3aq + 4kr. NH4Cl	Cr^3+ + 3 NH4OH = Cr(OH)3 + 3 NH4^+
4	Cr^3+ Cr2O7^2-	H2O2 3% NaOH 2M H2O2 H2SO4 1M alkohol amylowy	4kr. Cr(NO3)3 + 5kr. NaOH + 0,5 cm^3 H2O2, gotować parę minut, oziebić + H2SO4 kroplami do odczynu kwaśnego (sprawdzić papierkiem wsk.) + 0,5 cm^3 alkoholu + 0,5 cm^3 H2O2, zatkać probówkę korkiem, wstrząsnąć jeden raz	2 CrO2^- + 3 H2O2 + 2 OH^- = 2 CrO4^- + 4 H2O 2 CrO4^- + 2 H+ = Cr2O7^2- + H2O Cr2O7^2- + 2 H^+ + 4 H2O = 2 CrO5 + 5 H2O
5	K2Cr2O7 0,02 M	H2O2 3% H2SO4	2kr. K2Cr2O7 + 5kr. H2SO4 + 0,5 cm^3 H2O2	Cr2O7^2- + 3 H2O2 + 8 H^+ = 2 Cr^3+ + 3 O2^^ + 7 H2O
6	K2Cr2O7 0,02 M	AKT H2SO4 1M	2kr. K2Cr2O7 + 2kr. H2SO4 + 1cm^3 AKT kroplami do zmiany barwy na zieloną	Cr2O7^2- 3 H2S + 8 H^+ = 2 Cr^3+ + 3S + 7 H2O

Nr	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcje
1	MnCl2 0,25M MnS	(NH4)2S NH3aq 2M NH4Cl 2M HCl 2M	4kr. MnCl2 + 1kr. NH3aq + 3kr. NH4Cl + 1cm^3 (NH4)2S, zagotować, po wytrąceniu osadu zdekantować roztwór a następnie dodawać kroplami HCl do roztworzenia osadu	Mn^2+ + S^2- = MnS MnS + 2 H^+ = Mn^2++ H2S
2	Mn2+ Mn(OH)2	NaOH 2M O2 (z powietrza)	2kr. MnCl2 + 2kr. NaOH, wytrącony osad pozostawić na powietrzu aż do ściemnienia	Mn^2+ + 2 OH^- = Mn(OH)2 Mn(OH)2 + ½ O2 = H2MnO3
3	Mn2+	NaOH 2M H2O2 3%	2kr. MnCl2 + 0,5 cm^3 H2O2 + 2kr. NaOH, ogrzewać	Mn^2+ + 2 OH^- + 2 H2O2 = H2MnO3 + H2O
4	Mn2+ Mn(OH)2	NH3aq 2n NH4Cl	2kr. MnCl2 + 4kr. NH3aq, po wytrąceniu osadu zdekantować roztwór a następnie dodawać kroplami NH4Cl kroplami do roztworzenia osadu	Mn^2+ + 2 NH4OH = Mn(OH)2 + NH^4+ Mn(OH)2 + 2 NH4Cl = MnCl2 + 2 NH4OH
5	Mn2+ K2MnO4 0,02M	AKT H2SO4	2kr. KMnO4 + 2kr. H2SO4 + AKT kroplami do odbarwienia	2 MnO4^- + 5 H2S + 6 H^+ = 2 Mn^2+ + 5 S + 8 H2O
6	K2MnO4 0,02M	H2O2 3% H2SO4 1M	2kr. KMnO4 + 2kr. H2SO4 + H2O2 kroplami do odbarwienia	2 MnO4^- + 5 H2O2 + 6 H^+ = 2 Mn^2+ + O2^ + 8 H2O

Nr	Jon lub związek	Odczynnik	Sposób wykonania reakcji	Reakcje
1	Zn(NO3)2 0,25M ZnS	(NH4)2S NH3aq 2M NH4Cl HCl 2M	4kr. Zn(NO3)2 + 1kr. NH3aq + 3kr. NH4Cl + 1cm^3 (NH4)2S - zagotować, zdekantować roztwór a następnie dodać HCl kroplami do roztworzenia osadu	Zn^2+ + S^2- = ZnS ZnS + 2 H+ = Zn^2+ + H2S
2	Zn^2+	AKT, CH3COONa	4kr. Zn(NO3)2 + 2kr. CH3COONa + 1cm^3 AKT ogrzewać pod wyciągiem	Zn^2+ + H2S + 2CH3COO^- = ZnS + 2 CH3COOH
3	Zn^2+Zn(OH)2	NaOH 2M NaOH 2M	4kr. Zn(NO3)2 + NaOH - do wytrącenia osadu + NaOH kroplami do roztworzenia osadu	Zn^2^+ + 2 OH^- = Zn(OH)2 Zn(OH)2 + 2 OH^- = ZnO2^2- + 2 H2O
4	Zn^2+Zn(OH)2	NH3aq 2M NH3aq 2M	4kr. Zn(NO3)2 + 1kr. NH3aq + NH3aq kroplami do roztworzenia osadu	Zn^2+ + NH4OH = Zn(OH)2 + NH4^+ Zn(OH)2 + 4 NH3 = [Zn(NH3)4]^2+ + 2 OH^-
5	Zn^2+	NH3aq 2M NH4Cl 2M	2kr. Zn(NO3)2 + 4kr. NH4Cl + 4kr. NH3aq	Zn^2+ + 4 NH3 = [Zn(NH3)4]^2+
6	Zn^2+	(NH4)2[Hg(SCN)4]	2kr. Zn(NO3)2 + 2kr. (NH4)2[Hg(SCN)4] - wytrząsać do wytrącenia osadu	Zn^2+ + [Hg(SCN)4]^2- = Zn[Hg(SCN)4]
7	Zn^2+	(NH4)2[Hg(SCN)4] Cu(NO3)2 0,001M	2kr. Zn(NO3)2 + 1cm^3 H2O + 4kr. rozc. 0,001 M Cu(NO3)2 + 2kr. (NH4)2[Hg(SCN)4] - wytrząsać do wytrącenia osadu	Zn^2+ + Cu^2+ + [Hg(SCN)4]^2-= (Zn,Cu)[Hg(SCN)4]
8	Zn^2+	(NH4)2[Hg(SCN)4] Co(NO3)2 0,001M	2kr. Zn(NO3)2 + 1cm^3 H2O + 4kr. rozc. 0,001 M Co(NO3)2 + 2kr. (NH4)2[Hg(SCN)4] - wytrząsać do wytrącenia osadu	Zn^2+ + Co^2+ + [Hg(SCN)4]^2-= (Zn,Co)[Hg(SCN)4]

Jony grupy III w zależności od środowiska

Pierwiastek	Jony w kwaśnym środowisku HNO3 2M	Jony w amoniakalnym środowisku	Jony w silnie zasadowym środowisku NaOH 2M
Ni	Ni^2+	[Ni(NH3)4]^2+	osad
Mn	Mn^2^+	osad ^*)	osad
Zn	Zn^2+	[Zn(NH3)4]^2+	ZnO2^2-
Cr	Cr^3+	osad	CrO2^-

*) - niecałkowite strącenie

Porównanie produktów reakcji kationów grupy III

Odczynnik	Ni^2+	Mn^2+	Zn^2+	Cr^3+
NaOH	Ni(OH)2 zielony	Mn(OH)2 ^*) biały	Zn(OH)2 biały	Cr(OH)3 zielony
NaOH	Ni(OH)2 zielony	Mn(OH)2 ^*) biały	ZnO2^2- bezbarwny	CrO2^-zielony
NH3aq NH4Cl	Ni(NH3)6^2+ niebieski	-	[Zn(NH3)4]^2+ bezbarwny	Cr(OH)3 zielony
NH3aq nadmiar	Ni(NH3)6^2+ niebieski	Mn(OH)2 ^*) ^**)	[Zn(NH3)4]^2+ bezbarwny	Cr(OH)3 zielony
(NH4)2S	NiS czarny	MnS cielisty	ZnS biały	Cr(OH)3 zielony

*) osad utlenia się na powietrzu do H2MnO3 o barwie brunatnej
**) niecałkowite strącenie osadu

Analiza kationów III grupy: Ni2+ Mn2+ Zn2+ Cr3+

Do 2 cm³ p.p. dodać 2 cm³ NH₄Cl 4M oraz kroplami NH₃aq 2M do słabego zapachu NH₃ (2). Ogrzewać do wrzenia i dodawać kroplami (NH₄)₂S, aż do całkowitego strącenia osadu (pod wyciągiem). Całość ogrzać do wrzenia i gotować 1 min. Osad wraz z roztworem pozostawić na ok. 10 min. (3). Szybko przesączyć nakrywając lejek nakryć szkiełkiem zegarkowym (4), lub osad odwirować [O/1][P/1]

[O/1] NiS MnS ZnS Cr(OH)3 Przemyć 3xgorocą wodą z dodatkiem 2kr. Roztworu (NH4)2S i kilku kropli roztworu NH4Cl. Osad przenieść szybko do parowniczki, dodać ok. 10 cm^3 HCl 2M (pod wyciągiem). Mieszać do zaprzestania wydzielania się H2S. (5) [O/2] [P/2]		[P/1] Sprawdzić na całkowitość strącenia kationów III grupy. 2cm^3 [P/2] + kilka kroplo (NH4)2S, ogrzać do wrzenia i pozostawić na 10 min. Brak osadu świadczy o całkowitym strąceniu grupy III.
[O/2] NiS Przemyć wodą z dodatkiem 2kr. (NH4)2S oraz kilku kropli NH4Cl. Przenieść do parowniczki, dodać 3 cm^3 stęż. HCl i 1 cm^3 stęż HNO3. Ogrzać do roztworzenia osadu. Odparować prawie do sucha. Dodać około 3 cm^3 wody, oddzielić siarkę przez sączenie. Część roztworu przelać do probówki.	[P/2] Mn^2+ Zn^2+ Cr^3+ Podzielić na 2 części i przeprowadzić rozdział wg metod: I metoda wodorotlenkowa (6). II metoda amoniakalna.
Probówka 2 cm^3 r-ru + kroplami stęż. NH3aq do odczynu zasadowego oraz 4kr. dimetyloglioksymu różowy osad Ni^2+ ob.

I Metoda wodorotlenkowa
[P/2] część I: Roztwór zawierający Mn²⁺ Zn²⁺ Cr³⁺ - odparować do obj. ok. 2 cm³, przelać do zlewki, zobojętnić 4 M NaOH, sprawdzić odczyn dodać parę kropli nadmiaru NaOH, dodać 4 cm3 H₂O₂ 3%, zlewkę nakryć szkiełkiem zegarkowym, gotować 5 min. Y [O/1] [P/1]. Żółta barwa [P/1] świadczy o obecności CrO₄^2-

[O/1] Brunatny osad H2MnO3 Mn2+ ob.	[P/1] Przesącz o barwie żółtej zawierający ZnO2^2-, CrO4^2- zakwasić 1 M H2SO4, wobec papierka wskaźnikowego. Odparować nieco a następnie rozdzielić do 3 probówek.
	Probówka 1 1 cm^3 r-ru + 4kr. 0,001 Cu(NO3)2 + 4kr. (NH4)2Hg(SCN)4 fioletowy osad (Zn, Cu)[Hg(SCN)4] Zn^2+ ob.	Probówka 2 1 cm^3 r-ru + 1 cm^3 CH3COONa 2M + 1 cm^3 AKT i ogrzewać ok. 10 min. ZnS biały osad (ZnS) Zn^2+ ob.	Probówka 3 (z korkiem) 1 cm^3 r-ru + 1 cm^3 alkoholu n-amylowego + 0,5 cm3 H2O2. Wytrząsnąć i odstawić do rozdzielenia faz niebieskie zabarwienie warstwy organicznej (CrO5) Cr^3+ ob.

II metoda amoniakalna
[P/2] część II: Mn²⁺ Zn²⁺ Cr³⁺ dodać 2kr. HNO₃ stęż. I odparować do obj. ok. 3 cm³, dodać 1 cm³ NH₄Cl 4M, zagotować. Dodawać kroplami NH₃aq 6M do odczynu zasadowego (pH ok. 9). Przesączyć na gorąco. Y, [O/1] [P/1].

[O/1] Cr(OH)3 - przemyć 3x gorącą wodą z dodatkiem 2kr. NH3aq 2M - i kilku kropli NH4Cl 2M. Przenieść do parowniczki, dodać 2 cm^3 H2O2 3% i 2 cm^3 NaOH 4M. Gotować 5 min. Uzupełnić ubytek odparowanej wody. Y, [O/2] [P/2]		[P/1] [Zn(NH3)4]^2+ Mn^2+ Przesącz zakwasić H2SO4 2M. Sprawdzić papierkiem wskaźnikowym. Rozdzielić do 2 probówek.
[O/2] (ślady H2MnO3)	[P/2], żółta barwa roztworu świadczy o obecności CrO4^2-. Dodawać kroplami H2SO4 1M do odczynu kwaśnego, po czym odparować nieco. Dalej postępować jak przy wykrywaniu chromu wg metody wodorotlenkowej.	Probówka - 1 Postępować jak przy wykrywaniu Zn^2+ wg metody wodorotlenkowej.	Probówka - 2 Postępować jak przy wykrywaniu Mn^2+ wg metody wodorotlenkowej.

Uwagi do rozdziału grupy III

1. Opisaną metodę rozdziału można stosować jedynie w przypadku nieobecności jonów boranowych, fluorkowych, fosforanowych, krzemianowych, szczawianowych i winiakowych.

2. Podczas kolejnego dodawania NH₄Cl, NH₃aq i (NH₄)₂S do roztworu zawierającego kationy III grupy należy uważnie obserwować zmiany zachodzące w roztworze, gdyż pozwala to na wyciągnięcie pewnych wniosków odnośnie składu próbki.

Obserwacje po dodaniu NH₄Cl i NH₃aq
a) Osad szaro-zielony wskazuje na obecność Cr³⁺.
b) Brak osadu wyklucza obecność Cr³⁺.
c) Niebieskie zabarwienie roztworu świadczy o obecności Ni²⁺.

Obserwacje po dodaniu NH₄Cl, NH₃aq i (NH₄)₂S
a) Czarny osad świadczy o obecności Ni²⁺.
b) Osad koloru cielistego świadczy o obecności Mn²⁺.
c) Osad biały świadczy o obecności Zn²⁺.

3. Strącone osady siarczków należy pozostawić na około 10 min. dla umożliwienia przejścia NiS w odmiany nierozpuszczalne w rozcieńczonym kwasie solnym.

4. Wilgotne siarczki łatwo utleniają się na powietrzu od siarczanów. Z tego powodu nie należy osadu siarczków pozostawiać na sączku, lecz natychmiast po przemyciu rozpuścić w kwasie solnym, a w czasie sączenia i przemywania osadu lejek nakryć szkiełkiem zegarkowym.

5. Odpędzenie siarkowodoru z roztworu po roztworzeniu osadu siarczków w kwasie solnym zapobiega powtórnemu wytrąceniu się siarczków po zalkalizowaniu roztworu.

6. W metodzie wodorotlenkowej może powstać pod wpływem nadmiar NaOH jon CrO₂^-, który reaguje częściowo z jonami Mn²⁺, Zn²⁺ i innymi dwuwartościowymi kationami, dając trudno rozpuszczalne w alkaliach Chrominy. Z tego względu należy dodatkowo sprawdzić obecność jonów Zn²⁺ i Cr³⁺ metodą amoniakalną.

---