2. Експериментальна частина
2.1. Характерні реакції на іони Fe2+ і Fe3+
Дослід 1. Дія на солі заліза (ІІ) гексацианоферату (ІІІ) калію.
До розчину солі Мора у пробірці додати 1 краплю розчину гексацианоферату (ІІІ) калію (червоної кров’яної солі K3[Fe(CN)6]). Відмітити колір осаду, що утворився («турнбулева синь»), вказати хімічну назву. Дана реакція є характерною на іон Fe2+:
Написати рівняння реакції в іонному вигляді.
Дослід 2. Дія на солі заліза (ІІІ) гексацианоферату (ІІ) калію
Помістити у пробірку 2-3 краплі розчину хлориду заліза (ІІІ) і додати 1 краплю розчину гексацианоферату (ІІ) калію (жовтої кров’яної солі K4[Fe(CN)6]). Що спостерігається? Відмітити колір осаду, що утворився («берлінська лазур»), вказати хімічну назву.
У кристалічній структурі KFe[Fe(CN)6] обидва іони заліза (+2 та +3) знаходяться в октаедричному ціанідному оточенні і кожний ціанід-іон зв’язаний з обома іонами заліза одночасно. Тому, як показали дослідження, «турнбулева синь» та «берлінська лазур» повністю ідентичні KFe[Fe(CN)6].
Дослід 3. Дія тіоціанату (роданіду) на іони Fe2+ і Fe3+
В одну пробірку наливають 1-2 см3 розчину солі Мора, у другу – такий самий об’єм розчину FeCl3. У кожну пробірку додають по 2-3 см3 розчину KSCN. Звертають увагу на забарвлення розчинів, записують рівняння реакцій.
Іони Fe3+ утворюють з розчинами тіоціанату калію або амонію забарвлений у криваво-червоний колір розчин тіоціанату феруму (ІІІ) Fe(SCN)3:
У присутності надлишку тіоціанат-іонів утворюються іони [Fe(SCN)4]- чи [Fe(SCN)6]3-. Ця реакція дуже чутлива і тому забарвлення з’являється при дуже малій концентрації Fe3+.
2.2. Гідроксиди кобальту (іі) і нікелю (іі)
Дослід 1. Отримання гідроксиду кобальту (ІІ) і його окиснення
У дві пробірки помістити по 2-3 краплі розчину солі кобальту і додавати по краплям розчин лугу; спочатку з’явиться синій осад основної солі, котрий потім стає рожевим, що вказує на утворення гідроксиду кобальту (ІІ). Осад в одній пробірці ретельно перемішують скляною паличкою, а в другу додати 2-3 краплі 3 % - го розчину пероксиду водню. В якій з пробірок спостерігається окиснення гідроксиду кобальту? Написати рівняння реакцій.
Дослід 2. Отримання гідроксиду нікелю (ІІ) і його окиснення
У три пробірки помістити по 2-3 краплі розчину солі нікелю і додавати по краплям розчин лугу до випадіння осаду гідроксиду нікелю (ІІ). У першій пробірці осад ретельно розмішати скляною паличкою, у другу додати 2-3 краплі 3 % - го розчину пероксиду водню. Чи спостерігається зміна кольору осаду? Чи відбувається окиснення гідроксиду нікелю (ІІ) киснем повітря та пероксидом водню? У третю пробірку додати 1 краплю бромної води. Що спостерігається? Написати рівняння реакцій.
2.3. Комплексні сполуки кобальту та нікелю
Дослід 1. Аквакомплекс кобальту (ІІ) і його руйнування
У дві пробірки помістити по 4-5 крапель насиченого розчину солі кобальту (ІІ). В першу пробірку додати 2 краплі концентрованої хлоридної кислоти, у другу пробірку внести невеликий шматочок попередньо прожареного хлориду кальцію. Що спостерігається? В третю пробірку помістити 1 мікрошпатель солі кобальту і 3-4 краплі етилового спирту, відмітити колір отриманого розчину. Додати до розчину 7-8 крапель води до нової зміни забарвлення. Написати скляною паличкою, змоченою розчином CoCl2 з концентрацією СЕ = 0,02 моль/дм3, будь-яке слово на фільтрувальному папері. Підсушивши папір, піднести його до полум’я пальника і злегка підігріти, поки текст не стане видимим. Зверніть увагу на наступне знебарвлення напису при охолодженні. Описати явища, що спостерігаються. Зміна кольору розчину у всіх випадках пояснюється тим, що нестійкий комплексний іон [Co(H2O)6]2+ надає розчину рожеве забарвлення, а елементарний іон Co2+ – синє.
Дослід 2. Отримання комплексного тіоціанату (роданіду) кобальту
Помістити у пробірку 2 краплі насиченого розчину солі кобальту (ІІ) і додати 1-2 шпателю роданіду амонію; врахувати, що при цьому утворюється розчин комплексної солі (NH4)2[Co(SCN)4]. Комплексні іони [Co(SCN)4]2- забарвлені у синій колір, а гідратовані іони [Co(H2O)6]2+ – у рожевий. Відмітити колір отриманого розчину. Розбавити його водою до зникнення забарвлення, додати 2 краплі суміші спирту з ефіром, розмішати розчин скляною паличкою і знову спостерігати зміну забарвлення. Потім у ту ж пробірку приливати дистильовану воду, спостерігаючи поступове змінення забарвлення. Написати: рівняння дисоціації комплексної солі кобальту; рівняння дисоціації комплексного іону; вираз константи нестійкості комплексного іону. Яка роль води та спирту у зміщенні рівноваги дисоціації комплексного іону?
Дослід 3. Отримання амінокомплексів кобальту
До 3-4 крапель розчину солі кобальту (ІІ) прибавляти по краплям 25 % - вий розчин аміаку до випадіння осаду гідроксиду кобальту (ІІ) і його подальшого розчинення внаслідок утворення комплексної сполуки, у якій кобальт має координаційне число 6. Отриманий розчин розділити у дві пробірки. В одній з них ретельно перемішати розчин скляною паличкою до зміни забарвлення внаслідок окиснення отриманої комплексної сполуки кобальту (ІІ) у комплексну сполуку кобальту (ІІІ). Чому амінокомплексний іон Со (ІІ) окиснюється киснем повітря, тоді як аквакомплекс Со (ІІ) вдається окиснити лише пероксидом водню? У другу пробірку додати 2-3 краплі 3 % - го розчину пероксиду водню. Пояснити зміну забарвлення. Потім прилити в обидві пробірки по 2-3 краплі розчину сульфіду амонію. Пояснити, чому випадає осад. Написати рівняння реакцій: а) утворення амінокомплексу кобальту (ІІ); б) його окиснення киснем повітря та пероксидом водню до утворення амінокомплексу кобальту (ІІІ); в) дисоціації отриманих комплексних сполук; г) дисоціації комплексних іонів та вираз константи їх нестійкості; який комплексний іон більш стійкий?; д) взаємодії амінокомплексу кобальту (ІІІ) з сульфідом амонію.
Дослід 4. Отримання нітритокомплексу кобальту
Помістити у пробірку 3-4 краплі насиченого розчину солі кобальту (ІІ) і 1 мікрошпатель кристалічного нітриту калію. Додати 1-2 краплі розчину сульфатної кислоти з концентрацією СЕ = 2 моль/дм3. Який газ виділяється? Через декілька хвилин спостерігати випадіння осаду, відмітити його колір. Написати рівняння реакцій, враховуючи, що нітрит калію у присутності сульфатної кислоти окислює кобальт (ІІ) до кобальт (ІІІ), в результаті чого утворюється нерозчинна комплексна сполука K3[Со(NO2)6]). Записати назву отриманої комплексної сполуки.
Дослід 5. Отримання амінокомплексу нікелю
Один мікрошпатель солі нікелю (ІІ) розчинити у 5 краплях води. Додати 5 крапель 25 % - го розчину аміаку. Як зміниться колір розчину? Додати до розчину 2-3 краплі розчину сульфіду амонію. Що випадає у осад? Написати рівняння реакцій: а) утворення амінокомплексу нікелю (координаційне число нікелю 6); б) дисоціації комплексної сполуки та комплексного іона; в) взаємодії отриманої комплексної сполуки нікелю з сульфідом амонію. Пояснити механізм взаємодії, користуючись константою нестійкості комплексного іону та добутком розчинності.