Үшінші топ катиондарының реакциялары

Мақсаты: Қоспа құрамында ажырату мақсатымен үшінші топ катиондарын анализдеу реакцияларымен танысу.

Үшінші топқа А1³⁺, Сr³⁺, Zn²⁺ және As³⁺, As⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺ иондары жатады. Алюминий және цинктің тотығу дәрежелері тұрақты, қалғандарында айнымалы. ІІІ топ катиондарына топтық реактив – натрий немесе калий гидроксидтері (артық мөлшерде). Түзілген гидроксидтер амфотерлі, яғңи ерітіндіде негіз де, қышқыл да тәрізді диссоциацияланады:

Ме³⁺ + 3ОН^- ↔ Ме(ОН)₃ ↔ Н₂О + Н⁺ + МеО₂^-

Қышқылдар ОН^- иондарын диссоциацияланбаған су молекулаларына байланыстырып, гидроксидтер диссоциациясын басады. Сондықтан, тепе-теңдік оңнан солға қарай ығысады:

А1(ОН)₃ + 3НС1 → А1С1₃ + 3Н₂О

А1(ОН)₃ + 3Н⁺ → А1³⁺ + 3Н₂О

Күшті сілтілер Н⁺ иондарын су молекуласына байланыстырып, гидроксидтердің негіз типті диссоциациясын басады.

Үшінші топ катиондар тұздарының көбі гидролиз ұшгырайды.

NаОН, КОН гидроксидтері үшінші топ катиондарының барлығымен (Мышьяктан басқа) реагенттің артық мөлшерінде еритін гидроксидтер түзеді:

CrCl₃ + 3NаОН → Сr(ОН)₃↓ + NаС1

Сr(ОН)₃ + NаОН → NаСrО₂ + 2 Н₂О

Алюминий А1³⁺катионына тән реакциялар

Алюминий табиғатта ең көп тараған элементтердің бірі. Көбіне әртүрлі силикаттар: альбит Na (А1Si₃О₈), анортит Са(А1₂Si₂О₈), ортоклаз К(А1Si₃О₈), каолинит (каолин, глина) А1₄(Si₄О₁₀)(ОН)₈, корунд А1₂О₃ және т.б. түрінде кездеседі. Қосылыстарда алюминий +3 тотығу дәрежесін көрсетеді. А1³⁺ - түссіз катион.

1. КОН или NaOH сілтілер ерітіндісімен реакция нәтижесінде алюминий гидроксиді А1(ОН)₃ түзіледі:

А1С1₃ + 3NaОН = А1(ОН)↓ + 3NaCl

Алюминий гидроксиді амфотерлі қосылыс, оның негіздер және қышқылдарға қатысын байқау үшін пробиркадағы тұнбаны араластырады да, екі бөлікке бөледі. Бірінші бөлікке НС1 или Н₂SO₄ қосады. Тұнба ериді:

А1(ОН)₃ + 3НС1 = А1С1₃ + 3Н₂О

Екінші бөлігіне сілті ерітіндісін қосады. А1(ОН)₃ тұнбасы амфотерлі қосылыс ретінде сілтіде де натрий гексагидроксоалюминаты комплексті қосылысы түзіле ериді.

А1(ОН)₃ + 3NaOH = Na₃[А1(ОН)₆]

2. Ализарин С₁₄Н₆О₂(ОН)₂ (1,2-диоксиантрахинон) (сипаттамалық реакция) аммиакты ортада А1³⁺ катионымен ашық қызыл түсті қиын еритін қосылыс түзеді. Оны алюминий лагы деп атайды. Реакцияны тамшылық әдіспен істейді.

3. А1³⁺ катионына құрғақ әдіспен реакция.

Аса сұйытылған кобальт нитраты ерітіндісі А1³⁺ катионымен көк түсті тенар көгі деп аталатын кобальт алюминатын Со(А1О₂)₂ береді.

2А1₂(SО₄)₃ + 2Со(NО₃)₂ → 2Со(А1О₂)₂ + 6SО₃ + 4NО₂↑ + О₂↑

Хром

Хром табиғатта хромит Cr₂О₃·FeO, крокоит PbCrO₄ түрінде кездеседі. Сондай-ақ хром көптеген силикаттарда, желден бұзылған тау жыныстарында, мысалы әртүрлі саз боксит т.б. болады. Қосылыстарда хром +2, +3, +6 тотығу дәрежесін көрсетеді. Сr²⁺ катионы ауадағы оттегімен Сr³⁺-ке тотығады. Сr³⁺ -жасыл түсті катион.

Хром (III) Cr³⁺ катионына тән реакциялар

Хром екі қатар тұрақты тұздар түзеді. Хром оксиді тұздары және хром мен дихром қышқылының тұздары. Хромат-ион СrО₄^2- ерітінділері сары, дихромат-ион Сr₇^2- -қызыл-сары түсті болады.

1. Аммиактың судағы ерітіндісі Сr³⁺ катионымен хром гидроксидінің Сr(ОН)₃ сұр-жасыл (немесе сұр-көк) түсті тұнбасын береді:

СrС1₃ + 3 NH₄OH → Cr(OH)₃↓ + 3NH₄C1

1. Сілті КОН, NaOH немесе аммиак ерітінділерімен реакция. Al³⁺, Fe³⁺ , Fe²⁺, Mn²⁺ катиондарының сілтімен реакциясы тәрізді жасалады. Хром (ІІІ) гидроксидінің Cr(ОН)₃ сұр-жасыл немесе сұр-қою көк тұнбасы түзіледі. Амфотерлік қасиеті бар гидроксид болғандықтан қышқыл және негіз әсерін тексеріңіз.

Қатар тұнбаға түсу реакциялары. Сr³⁺ катионына NаОН және КОН гидроксидтері Zn²⁺ катионы қатысында әсер еткенде сілтінің артық мөлшерінде ерімейтін хром цинкаты тұнбаға түседі.

2. Cr³⁺ катионының CrO₄^2- ионына тотығуы сілтілік және қышқылдық орталарда өтеді.

а) Сілтілік ортада тотығуды сутегі асқын тотығы Н₂О₂ немесе натрий пероксиді Na₂О₂ көмегімен өткізуге болады.

Жасыл-сұр түсті Cr(ОН)₃ тұнбасы түседі, сосын ол ериді. Ерітіндінің жасыл түсі (Cr³⁺) сары түске (CrO₄^2-) ауысады.

2CrCl₃ + 3Н₂О₂ + 10NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaCl +8Н₂О

б) Қышқыл ортада Cr³⁺ катионының калий перманганатымен КМnО₄ тотығуы Cr₂O₇^2- анионы түзілгенше жүреді:

5Сr₂(SO₄)₃ + 6 КМnО₄ + 11Н₂О → 5 Н₂Cr₂О₇ + 6 МnSO₄ + 3К₂ SO₄ + 6Н₂SO₄

10 Cr³⁺ + 6 МnО₄^- + 11Н₂О → 5 Cr₂O₇^2- + 6 Мn²⁺ + 22Н⁺

Бұл реакция кезінде МnО₄^- ионының қызғылт түсі жойылып, марганец гидроксидінің МnО(ОН)₂ немесе марганецтеу қышқылдың Н₂МnО₃ күрең тұнбасы пайда болуы мүмкін. Тұнбаның пайда болуы калий перманганатының КМnО₄ артық мөлшерінің түзілген марганец сульфатымен МnSО₄әрекеттесуінен. Қыздырғанда реакция жақсы жүреді.

3. Натрий тетраборатымен (бура) Na₂B₄O₇·10H₂О құрғақ әдіс реакциясы. (сипаттамалық реакция). Зерттелетін ерітіндіге сілтімен әсер ету арқылы Cr(OH)₃ тұнбасын алып, оны центрифугалайды. Натрий тетрабораты мен хром оксидінің аздаған қоспасын от жалынына ұстап бақылайды. Хром қатысында перлдар қанық жасыл түске боялады.

Zn²⁺ катионына тән реакциялар

1. Аммиака ерітіндісі Zn²⁺ катионымен цинк гидроксидінің Zn(ОН)₂ ақ тұнбасын береді, ол реагенттің артық мөлшерінде комплексті қосылыс – цинк аммиакатын Zn(NH₃)₄](ОН)₂ түзе ериді:

ZnCl₂ + 2NH₄ОН → Zn(ОН)₂ ↓ + 2↓NH₄С1

Zn(ОН)₂ + 4 NH₄ОН → [Zn(NH₃)₄](ОН)₂ + 4Н₂О

2. Сілтілік металдар мен аммоний карбонаттары негіздік тұздың ақ тұнбасын түзеді:

2 ZnCl₂ + 2Na₂СО₃ + Н₂О → Zn₂(ОН)₂ СО₃↓ + 4NaC1 + СО₂↑

2Zn²⁺ + 2СО₃^2- + Н₂О → Zn₂(ОН)₂СО₃↓ + СО₂

Берілген тұздың құрамы ерітінді концентрациясы мен температураға тәуелді.

3. Калий гексациано-(II) ферраты К₄[Fe(CN)₆] Zn²⁺ катионымен қос тұздың тұнбасын береді:

3ZnSО₄ + 2К₄[Fe(CN)₆] → К₂Zn₃ [Fe(CN)₆]₂↓ + 3К₂SО₄

Бұл реакция көмегімен Zn²⁺ катионын А1³⁺ катионынан ажыратуға болады.

Sn⁴⁺ катионына тән реакциялар

Қалайы Sn²⁺ және Sn⁴⁺ иондарына сәйкес қосылыстардың екі қатарын түзеді.

1. Металл магний және темір металы Sn⁴⁺ ионын Sn²⁺ ионына дейін тотықсыздандырады:

Mg + [SnCl₆]^2- →Mg²⁺ + Sn²⁺ + 6Cl^-

Fe + [SnCl₆]^2- → Fe²⁺ + Sn²⁺ + 6Cl^-

[SnCl₆]^2- ионы реакция барысында түзіледі:

Sn(OH)₄ + 6HCl → H₂[SnCl₆] + 4Н₂О