П.П. Коростелев - Химический анализ в металлургии (1110111), страница 9
Текст из файла (страница 9)
$16. Реакции катионов четвертой группы (д!з~-, Сгзэ у зь 3 з+ чпл+ д зе д зю) Катионы этой группы обладают амфотерными свойствами и называются амфолитами. Они способны растворяться в избытке растворов щелочей, которые и являются групповым реагентом этой группы. Катионы четвертой группы подвергаются гидролизу; наиболее полно гидролизуются ионы олова и мышьяка; они ие могут находиться в нейтральном растворе, существуют только в кислых или щелочных растворах.
Реакции катиона алюминия А!зт Едкие шел о ч и КОН и ХаОН. Образуют с солями А!'+ при добавлении по каплям белый студенистый осадок гидроксида алюминия: А1'++ ЗОН = (А!(ОН)з. Осадок растворяется в кислотах и растворах щелочей: А1(ОН), .+ ЗНС! = А!С1, + ЗН,О; А1(ОН), + ХаОН = Н,А10, + ХаОН = ХаА1(ОН)4 + 2КаО. При растворении А!(ОН), в растворах щелочей полу- чаются алюминаты, например, тетрагидроксид, алюминат . натрия ХаА! (ОН),. Если из раствора нужно выделить осадок А!(ОН),, т к раствору соли А!'+ добавляют 2 н.
раствор ХаОН до пол ного растворения образовавшегося осадка. К прозрачном раствору добавляют понемногу сухой хлорид аммония ХН4С! и кипятят смесь. Хлорид аммония добавляют до тех пор, пока от последней порции его при кипячении смеси раствор не перестанет пахнуть аммиаком. Раствор будет иметь рН=5 —:6. При этом выделяется белый хлопьевидный осадок А!(ОН)а. Реакция гидролиза: А!07 + МН4а + НаО =- тА!(ОН)а + 4МНа. Ам м иак !х!Н40Н. Также выделяет из раствора осадок гидроксида алюминия А1(ОН)а, нерастворимый в избытке аммиака, но растворимый в кислотах и растворах щелочей. Карбонат калия или натрия. Осаждают гидроксид алюминия: 2А1С1, + ЗХааСОа+ ЗН,О = 12А1(ОН), + 6МаС1 + тЗСОа. Осадок растворим в растворах щелочей и кислотах. Г и про фосфа т натри я.
Образует с катионом А!'+ белый осадок фосфата алюминия: Л!++РО4 = А! О. Осадок растворим в минеральных кислотах и растворах щелочей; нерастворим в уксусной кислоте и аммиаке. А л и з а р и н С (диантрахион) СмН40т(ОН)а. Образует с гидрооксидом А1 (ОН)а алюминиевый лак — труднорастворимое соединение ярко-красного цвета. Реакцию проводят капельным методом. Но полоску фильтровальной бумаги наносят каплю раствора соли Л!'+ и держат ее 1 — 2 мпн над открытой склянкой с раствором аммиака. На полоске появляется осадок А1(ОН)а.
Влажное пятно обрабатывают насыщенным этанольным раствором ализарина С и снова держат в парах аммиака. Образуется пятно красно-фиолетового цвета. Бумагу осторожно подсушивают над горелкой нли над электроплиткой, при этом аммиак улетучивается н фиолетовая окраска переходит в бледно-желтую; теперь красное пятно, образованное алюминиевым лаком, отчет ливо видно, Ал ю м и ион С„Н41Ха(ОН),. Дает с А!(ОН)а ал4оминиевый лак красного цвета. К 1 — 2 мл раствора Л!а+ добавля4от 3 — 5 капель 2 н.
раствора уксусной кислоты и немного 0,1 о/о-ного раствора алюминона. Смесь нагревают, добав- 4о лают раствор !х(Н40Н до появления запаха и затем раствор карбоната аммония. Образуются красные хлопья алюминиевого лака. Реакции мешают ионы Ееа+, Стае и Са'+. Лак, образованный ионом Сг'+, разрушают действием аммиака а обтч разованный Са ч — действием карбоната аммония.
Ион Ееа+ должен быть предварительно полностью удален. Ок с их и но л ин СаНаНОН. Дает с А!'+ желтый осадок оксихинолята алюминия А!(СаНа!х!0)а. К 3 — 5 каплям исследуемого раствора прибавляют 2 — 3 капли 2 н, раствора НС! и 1 мл 5%-ного раствора 8-оксихинолина в 2 н. растворе СНаСООН. Смесь нагревают на водяной бане, прибавляют 1 — 2 капли раствора метилоранжа и по каплям 1 н. раствор ацетата натрия до появления желтого окрашивания.
В присутствии А1'+ появляется желтый осадок. Реакции катиона хрома Стт+ Ионы хрома Сгтэ-ихромит-ионы СгО;или'1Сг(ОН)а)а-— зеленого цвета Щелочи, аммиак, карбонат и гидрофосфат. Реакции проводятся аналогично алюминию (см, выше). В результате реакции образуется хромит или гидроксид хрома, или фосфат хрома зеленого цвета, по свойствам подобный алюминату или фосфату алюминия. Окисле н ие Сг'+ до СгОт4- или СгтОт Окисление в щелочной среде. К 1 мл исследуемого раствора в фарфоровой чашке прибавляют 1 мл 2 н. раствора едкой щелочи (КОН или ХаОН), при этом выпавший в начале осадок должен полностью раствориться. Прибавляют 1 мл 3 о44-ного раствора пероксида водорода Н404 и кипятят раствор до перехода окраски от зеленой к желтой.
Трехвалентный хром в щелочном растворе будет находиться в виде хромита, например НаСгОа. Реакция протекает по уравнению: 21 (аСгО, -1- 2й(аОН + ЗН,О, = 25!ааСг04 + 4Н,О. Схема перераспределения электронов: Сг+ — Зе + 80Н -4-Сг044 + 4Н,О !2 НаОа + 2е- -1- 2Н+ -и 2НаО 13 0 кисление в кислой среде. Проводится пер~ульфатом аммония. К 1 — 2 мл раствора персульфата ам- мониЯ (!х(Нч)а5аОа добавлнют немного 2 н. РаствоРа сеРной кислоты и 3 — 5 капель 0,1 н.
раствора АпИОз (катализатор). В полученную смесь вливают 1 — 2 мл исследуемого раствора и нагревают ее, Раствор приобретает оранжевый цвет иона дихромата СггО! 2СгС1 + 3 (ИН )з5 Оз + 7НзО = НзСг„О, + 6Нз504 + 6ИНаС1. Реакции ионов СгО' — и СЩ г Нитрат серебр а АдИОз. Дает с ионами Сг04 кирпично-красный осадок хромата серебра АнгСг04' 2АнИОз+ К,СгО, = [АдзСгОз+ 2КИОз. Осадок растворим в азотной кислоте и аммиаке, но не растворим в уксусной кислоте.
Ацетат свинца РЬ(СНзСОО)г. Дает желтый осадок хромата свинца: РЬ(СНзСОО)з+ КзСгО, = [РЬСгОз+ 2СНзСООН. Осадок растворим в азотной кислоте и в растворах щелочей: РЬСгО, + 4КОН = КзРЬОз+ КвСгОз + 2НзО. Восстановление Сг,О',— до Сг'+. В кислой среде осуществляется восстановителями, например, сульфитом натрия, солями Еег+ и др, К раствору дихромата калия добавляют немного раствора серной кислоты и по каплям раствор сульфита натрия. Раствор окрашивается в зеленый цвет (ион Сг'+): К,Сг,О, + ЗИа,50, -1- 4Н,50, = Сг,(Ю,), + ЗИа,Ю, + -'- Кз50з + 4НзО.
Пероксид водорода НгОг. В кислой среде дает с ионами Сг,О,' — пероксид хрома СгОз (или надхромовую кислоту НгСгОз), окрашенный в синий цвет. К 1 — 2 мл исследуемого раствора прибавляют 1 мл 2 н. раствора Н,504, 1 мл эфира или амилового спирта и несколько капель раствора пероксида водорода Н,О„сильно взбалтывают содержимое пробирки. Всплывающий наверх слой эфира или спирта окрашивается в синий цвет, Схема реакции: Сгз01 -[- 4Н,О, + 2Н = 2СгО, + 5Н,О. В водном растворе пероксид хрома быстро разлагается и появившаяся окраска сразу исчезает, особенно при повышенной температуре.
В эфирном слое она более устойчива. 48 Реакции катиона цинка Хнз+ Реакции со щелочами и аммиаком.Образуются белые осадки гидроксида пинка Хп(ОН)г, растворимые в избытке щелочи и аммиака с образованием аммиаката: Зп(ОН), + 6ИН,ОН = [Хп(ИН,)„) (ОН), + 6Н,О. Карбонаты щелочных металлов и аммон я. Образуют белые осадки дигидроксокарбоната цинка упг(ОН)гСОз, растворимые в щелочах и аммиаке. Гидрофосфат натрия, Образует белый осадок фосфата цинка Хпз(Р04)г, растворимый в растворах щелочей, аммиака и в уксусной кислоте.
Тетрароданомеркуриат аммония. К 1мланализируемого раствора добавляют несколько капель 2 н. раствора Нг50ь равный объем 0,1 %-ного раствора сульфата меди и несколько капель раствора тетрароданомеркуриата аммония. При наличии в растворе катиона Хпг+ выделяется оливково-зеленый кристаллический осадок двойного состава (тетрароданомеркуриата цинка и меди): 2(ИИз)з[Нд(5СИ) ) + Уп50 + СпЮ, = =,Си[Ни(5СИ)4[.Хи[Не(5СИ) ) -[- 2(ИН )з50 . Ф е р р о ц и а н и д к а л и я К4[Ее(СИ)з!. Отбирают в пробирку 2 — 3 капли раствора цинка, прибавляют 3 — 5 капель раствора К4[Ре(СИ)з) и нагревают смесь до кипения.
Образуется белый осадок, растворимый в щелочной среде: ЗЕпЮ, + 2Кз[Ее(СИ),) -к-,'ЕпзК,[Ее(СИ),1~ + ЗКз50 . Реакции катиона олова зпз+ Олово в соединениях бывает в степени окисления Бп(1!) и Зп(1У). Олово 5п(П) в растворе постепенно окисляется кислородом воздуха до Зп(1Ч). Это окисление не происходит при наличии в солянокислом растворе кусочка металлического олова. Едкие щелочи КОН и ИаОН. Дают с ионами Зпг+ белый студенистый осадок гидроксида олова Бп(ОН)г: ЗпС[з + 2ИаОН = [Зп(ОН) + 2ИаС1. Осадок растворим в кислотах и растворах щелочей.
При Растворении в щелочи образуется станнит: Зп(ОН)з + ИаОН = Нз5пО + ИаОН = ИаНЗп04+ НаО. 4 — 32 49 Аммиак, карбонаты щелочных металлов и а м м о н и я. Осаждают белый осадок гидроксида олова. 5п(ОН)з, нерастворимый в избытке осадителя: 5пС1з + 2ИН ОН = 45п(ОН)з + 2ИН4С!. Гидрофосфат натрия. Осаждает гидррксид олова: сначала З5пС!з + 4ИазНРОз —— 5пз(РО„)з + 6ИаС1 + 2ИаН РО, затем происходит полный гидролиз: 5пз(РОз)з + 6НзО = 1З5п(ОН)з + 2Н РО . Гид ролиз солей олова.
Наиболее полно протекает гидролиз солей олова (1Ч) при нагревании в присутствии посторонних солей. К анализируемому раствору прибавляют немного раствора ИаИОз или Иаз504 и НзО, для окисления 5п'+ до 5п(1Ч). Слегка нагревают смесь до появления белого аморфного осадка 5п(ОН)4. 5пС1, + 4ИаИО, + 4Н,О = 15п(ОН)з + 4НИО, + 4ИаС1.
Соли висмута. Восстанавливаются щелочным стан- ' нитом до металлического висмута, который выделяется в виде черного осадка. К раствору 5пС1, прибавляют из-, быток 2 н. раствора щелочи, чтобы выпавший осадок полностью растворился. К полученному щелочному раствору станнита прибавляют по каплям раствор соли висмута. Выпадает черный осадок металлического висмута: ЗИаз5пОз+ 2В!(ИОз)з+ 6ИаОН = = 12В! + ЗИаз5пОз + 6ИаИОз + ЗНзО. Фосфором ол и 6 дат аммония. Восстанавливается ионами 5пз+ до молибденовой сини.
К 1 мл раствора гидрофосфата натрия ИазНРО, прибавляют 3 — 4 мл молибденовой жидкости и нагревают смесь. Выпадает желтый осадок фосфоромолибдата аммония (ИН4) зН4!Р (МозОз) з1. После охлаждения добавляют 10 мл воды и к смеси по каплям исследуемый раствор. В присутствии ионов 5п'+ появляется синее окрашивание. Реакции ионов олова Ян(1Ч) Едкие щелочи, аммиак, карбонаты щелочных металлов и аммония.
Образуют белый студенистый осадок гидроксида олова (1Ч) 5п(ОН)„который рассматривается так же, как ортооловянная кислота 00 Н,5п04. Осадок растворяется в избытке раствора щелочи с образованием станнатов; Н 5РО, + 2ИаОН = Иа,5пОз + ЗН,О. Он растворяется и в кислотах, например в концентрированной соляной кислоте с образованием оловохлористоводородной кислоты: 5п(ОН)4+ 6НС! = — Нз(5пС1 1-!- 4НзО. Магний н цинк. Восстанавливают ионы 5п(1У) до металла. Если реакцию вести в присутствии избытка соляной кислоты, в которой металлическое олово растворяется, то восстановление происходит только до ионов 5пзь.
При недостатке в растворе кислоты образуется серый осадок металлического олова. Сульфат калия или натрия. При кипячении осаждают белый студенистый осадок метаоловянной кислоты Нз5пОз. Реакции ионов мышьяка Аз(П!) и Аз(Ч) Мышьяк образует ионы Азз+, которые сохраняются только в сильнокислой среде, а также ионы арсенита АзО; нли АзОз . Пятивалентный мышьяк образует ионы арсената АзО~~. Все соединения мышьяка ядовиты. Реакции арсенит-иона. Нитрат серебра. Дает желтый осадок арсенита серебра АдзАзОз. Осадок растворяется в азотной и уксусной кислоте, а также в аммиаке с образованием комплексного аммнаката серебра. Раствор иода (иод н ая вода).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
