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
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