Схема ходу аналізу катіонів 1-2-ї груп

гідроксокомплекси руйнуємо, додаючи до лужного розчину оцтову кислоту до рН = 4-5. До окремих порцій підкисленого розчину додайте розчини KI або K₂CrO₄. При наявності плюмбуму утворюються жовті осади відповідно PbI₂(s) та PbCrO₄(s). Виявивши плюмбум, осад сульфатів обробіть новими порціями розчину NаОН, поки, за пробою із розчинами оцтової кислоти та K₂CrO₄, PbSO₄(s) не відокремиться повністю.

Осад, що не розчинився у NаОН, може містити BaSO₄(s), SrSO₄(s) та CaSO₄(s). Перетворюючи їх у карбонати, додайте до осаду у 5‑6 разів більшу за об’ємом порцію насиченого розчину Na₂CO₃ і нагрійте на водяній бані. Розчин відокремте, осад обробіть новою порцією Na₂CO₃. Цю послідовність операцій повторіть 3-4 рази. Потім відокремлений осад промийте дистильованою водою і розчиніть у 1-2 мл оцтової кислоти. Якщо осад розчиняється не повністю, збережіть його, щоб перевести у карбонати у разі, якщо не виявите Ва²⁺ (BaSO₄(s) найважче перетворити у карбонат!).

До частини оцтовокислого розчину додайте розчин K₂CrO₄. При наявності барію утворюються жовтий кристалічний осад ВаCrO₄(s). Якщо барій виявлено, відокремте його з решти оцтовокислого розчину як ВаCrO₄(s): додайте розчин K₂CrO₄, відокремте розчин та додайте насичений розчин Na₂CO₃, щоб осадити Sr²⁺ та Ca²⁺ (якщо вони присутні) як SrСО₃(s) та CaСО₃(s). Впевнившись у повноті осадження, осад промийте водою та розчиніть у невеликій порції оцтової кислоти. Звичайно, якщо Ва²⁺ не виявлено, то решту оцтовокислого розчину вживають без додаткової обробки.

В окремих порціях оцтовокислого розчину, що не містить Ва²⁺, виявіть Sr²⁺ та Ca²⁺. Щоб виявити Sr²⁺, спочатку розчин нейтралізуйте NН₃ (за індикаторним папером), нанесіть 1-2 його краплі на фільтрувальний папір, додайте краплю розчину родизонату натрію. Утворення червоно-брунатної плями свідчить про наявність Sr²⁺. Якщо пляма щезає під впливом розчину з с(НСl) = 3 моль/л, то це підтверджує її походження від родизонату стронцію, а не барію.

Щоб виявити кальцій, краплю оцтовокислого розчину наносять на чорну крапельну пластинку, додають по краплі розчину NН₄Сl, етанолу та розчину К₄Fe(CN)₆. Утворення білого осаду свідчить про наявність Ca²⁺.

Звітна картка. Результати дослідження оформіть у звітну картку, зразок якої наведено у табл. 8. Позначення тут засновано на тих самих принципах, що вживаються при записі спостережень, коли вивчаємо властивості відомих об’єктів (розділ «Лабораторна робота 1. Реакції катіонів 1-ї групи», підрозділ «Оформлення записів у лабораторних журналах»). Як і у табл. 5, осад позначаймо як Р, а розчин – як F. Але, оскільки тепер склад об’єкта наперед невідомий, ці позначення вживаймо не тільки у стовпчику таблиці «Результат», а й у стовпчику «Об’єкт». Конкретизуючи, який саме розчин чи осад вжито, згадані позначення у стовпчику «Об’єкт» супроводжуємо числом – номером операції, у якій здобуто певний осад чи розчин (цей номер запозичуємо з першого стовпчика). Для вихідних осаду та розчину вживаємо номер 0, так що відповідні позначення для них мають вигляд відповідно Р0 та F0. Якщо для досліду беремо частину осаду чи розчину, то перед відповідним символом ставимо літеру р (скорочення від англійського «part»). Так з’являються позначення, такі як рF6. Цілком зрозумілими є й припустимі позначення, такі як ½ F6. Структура таблиці ясна з прикладу, табл. 8.

3‑я групa катіонів

Солі катіонів 3‑ї групи піддаються гідролізові. Солі катіонів Al (III) та Cr (III) із дуже слабкими й леткими кислотами (зокрема, сульфіди й карбонати) гідролізовані повністю й не здатні існувати у водяних розчинах.

Катіонам Zn²⁺ та Al³⁺, із заповненими зовнішніми 8‑ та 18‑електронними оболонками, властива постійна ступінь окиснення. Хром та станум, зі змінною ступінню окиснення, дією пероксиду водню у середовищі NaOH окиснюють до CrO₄^2‑ та Sn(OH)₆^2‑. Окисно-відновні властивості проявляються по різному у кислому та лужному середовищі. Відновні властивості Sn (ІІ) посилюються зі збільшенням рН. У середовищі з с(НСl) = 0,53 моль/л маємо такі значення реального потенціалу та умовної константи ЗДМ:

Е⁰(Sn (ІV) + 2 e^‑ D Sn (ІI)) = 0,144 B, lg K’ = 4,87,

а в лужному середовищі маємо

Е⁰(Sn(OH)₆^2‑ + 2 e^‑ D Sn(OH)₃^‑ + 3 OH^‑) = ‑0,93 B, lg K = ‑31,4.

Таблиця 8

Приклад звітної картки для катіонів 1-ї та 2-ї груп

Таблиця 8 (продовження)

Реакції станума вивчено недостатньо через різноманітність можливих комплексів: у кислому середовищі маємо лише умовні величини (у реакції зазначено тільки окисний стан), а для лужного деякі довідники не наводять останню реакцію. У складних сумішах хром (VI) − типовий окисник. Як і для стануму (ІІ), відновні властивості хрому (ІІІ) посилюються, а окиснювальні хрому (VI) послаблюються зі збільшенням рН. У кислому середовищі

E⁰(Cr₂O₇^2‑ + 14 H⁺ + 6 e^‑ D 2 Cr³⁺ + 7 H₂O) = 1,33 B, lg K = 134,8,

а в лужному

Е⁰(CrO₄^2‑ + 4 H₂O + 3 e^‑ D Cr(OH)₄^‑ + 4 OH^‑) = ‑0,317 B, lg K = ‑16,1.

Усі катіони 3-ї групи утворюють комплекси. Для Zn²⁺ характерні амінокомплекси, Zn(NH₃)_j²⁺, а для Sn (IV) − хлорокомплекси, SnCl_j^4‑j, де j = 1-6.

Хлориди, нітрати, сульфати катіонів 3-ї групи розчинні у воді. Сполуки катіонів Zn²⁺, Al³⁺, Sn (II) та Sn (IV) безбарвні, усі сполуки хрому забарвлені: Cr³⁺ синьо-зелений, CrO₄^2‑ жовтий, Cr₂O₇^2‑ оранжевий.