67090 Podstawy chemii, ćwiczenia laboratoryjne0

1.2. Badanie właściwości i analiza jakościowa kationów

Przedmiotem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości jonów metali, (kationów') oraz próba ich identyfikacji. Badanie właściwości kationów polega na wykonaniu szeregu podstawowych reakcji charakterystycznych, któn zostały tak wybrane, aby jednocześnie można je było zidentyfikować, czyli wj kryć. Badanie właściwości i identyfikacja kationów opiera się na omówionycj wcześniej typowych mechanizmach reakcji chemicznych:

-    strącania trudno rozpuszczalnych osadów;

-    właściwości amfoterycznych niektórych jonów;

-    właściwości utleniających lub redukujących jonów;

-    zdolności do kompleksowania.

W toku niniejszego ćwiczenia studenci winni zapoznać się z podstawowym reakcjami charakterystycznymi i na podstawie wyników obserwacji podstawowyci właściwości kationów dokonać próby identyfikacji otrzymanego do analizy zadania

Reakcje jonów metali z wodorotlenkami alkalicznymi

Wodorotlenki (NaOH i KOH) wytrącają z roztworów w iększości jonów me tali trudno rozpuszczalne osady, np.:

Zn²⁺ + 2011^— —> Zn(OH)₂^ biały osad Cr^,+ + 30H~ -» Cr(OH)3 i szarozielony osad

Wodorotlenki tych metali wykazują charakter słabych zasad i tworzą najeżę ściej bezpostaciowe osady - białe lub o charakterystycznej barwie. Jony takie jak Crⁱ⁺, Zn²⁺, Alⁱ⁺, Pb²⁺, wykazują właściwości amfoteryczne i w zależności od śro dowiska reakcji zachowują się odmiennie. Wodorotlenki tych jonów rozpuszczaj! się w kwasach tworząc proste sole (charakter zasadowy),

Zn(OH)₂ + 2HCI -> ZnCl₂ + 2H₂0

wodorotlenek eynku (II)

rozpuszczają się również w mocnych zasadach tw-orząc sole złożone (charakter kwasowy).

H,Zn0₂ Zn(OH)₂ + 2NaOH -> Na₂Zn0₂ + 2H₂0 kwas cynkowy (II)    cynkan (II) sodu

H₃A10₃ «-» AI(OH)₃ +3NaOH -» Na₃A10₃ + 31I₂0

kwas glinowy (III)    glinian (III) sodu

Wodorotlenki metali amfoterycznych tworzą w nadmiarze mocnych wodoro-i mI ów rozpuszczalne hydroksokompleksy, które przedstawiane są również w po-i o i odwodnionej jako jony złożone:

Al(OH), i + OFT -> [AI(OH)₄]- lub A10₂+2H₂0

tetrahydroksoglinian (III)    glinian

Cr(OH)., i +OH^- ->[Cr(OH)₄]~ lub Cr0₂+2H₂0

tctrahydroksochromian (III) chromian (III)

Pb(()H)₂ i +20H^- —> [Pb(OH)₄]^2-    lub Pb0₂“ + 2H₂0

tetrahydroksoolowian (II)    ołowian (II)

|h d" u i cdoks jonów’ metali

Właściwości te posiadają jony, które wykazują kilka stopni utlenienia, np.: », l’b \ Mn²⁺, Fe²⁺, Fe'⁺, Cu²⁺.

Dodanie do wytrąconego osadu wodorotlenku metalu czynnika utleniającego i wody utlenionej) spowoduje utlenienie ich (podwyższenie stopnia utlenienia).

• I it/ujc się w' ten sposób właściwości redukujące jonów Cr⁺, Pb²⁺, Mn ’\ Fe²⁺.

Szarozielony wodorotlenek chromu (III) utlenia się do żółtego chromianu

IVI)

2Cr(OH).,-i + 3H₂0₂ + 40H -> 2Cr0₄²' + 8H₂0 szarozielony    żółty chromian (VI)

Woda utleniona utlenia wodorotlenek ołowiu (II) do czarno brunatnego dwu-■ i. ul u ołowiu, a wodorotlenek manganu (II) do kwasu manganowego (IV) o bar-i. luunutnej,

Pb(OH)₂ nL + H₂0₂ —^ Pb0₂ X + 2H₂0 Mn(OH)₂ i + H₂0₂ ^ H₂Mn04 + 2H₂0

ó iiliiioilenek Fe(OH)₂ jest utleniany do Fe(OH)₃ 2Fe(OH)₂l+ II₂0₂ 2Fe(OH),i

41