Реакції катіонів шостої аналітичної групи

1. Дія розчинів лугів

Розчини лугів NaOH і КОН осаджують йони Сu²⁺, Nі²⁺, Сd²⁺ у вигляді аморфних осадів гідроксидів, йони Нg²⁺ – у вигляді оксиду жовтого кольору, йони Со²⁺ у вигляді основної солі:

Сu²⁺ +2ОН^–  Сu(ОН)₂,

Сd²⁺ + 2ОH^–  Сd(ОН)₂,

Ni²⁺ + 2OH^–  Ni(OH)₂,

Нg²⁺ + 2ОH^–  НgO +Н₂О,

Со²⁺ + ОН^– + Сl^–  СоОНСl.

Основна сіль кобальту Со(ОН)Сl синього кольору при надлишку лугу перетворюється на рожевий гідроксид Со(ОН)₂. Нагрівання прискорює цю реакцію.

Гідроксиди катіонів шостої аналітичної групи, окрім Сd(ОН)₂, малорозчинні у воді і за хімічною природою амфотерні сполуки, але проявляють переважно основні властивості. При дії концентрованих розчинів лугів (при нагріванні) утворюють гідроксокомплекси, наприклад, [Сu(ОН)₄]^2–, [Сd(ОН)₄]^2–, [Со(ОН)₄]^2–, які легко руйнуються, що свідчить про слабкі кислотні властивості цих гідроксидів.

Всі осади гідроксидів катіонів шостої аналітичної групи розчиняються у мінеральних кислотах (НСl, Н₂SО₄, НNО₃) та у надлишку амоніаку, крім сполук меркурію (II), які розчиняються в концентрованому розчині амоніаку лише у присутності солей амонію. Сu(ОН)₂ розчиняється також в розчині гліцерину, лимонної кислоти та інших органічних сполук, що містять гідроксильні групи, з утворенням внутрішньо комплексних сполук темно-синього кольору.

При взаємодії з киснем повітря Со(ОН)₂ та СоОНСl поступово окиснюються до сполук Кобальту (ІІІ) бурого кольору, Ni(OH)₂ набагато більш стійкий, але при дії сильних окисників (Cl₂, Br₂ тощо) перетворюється на Ni(OH)₃ чорного кольору.

Дослід. У п’ять пробірок налийте по 2-3 краплі розчинів солей купруму (II), кобальту (II), ніколу (II), меркурію (II), кадмію (II) і додайте по 2-3 краплі 4М розчину NаОН . Перемішайте скляною паличкою суміш кожної пробірки. Зверніть увагу на характер і колір осадів. Потім додайте у кожну пробірку краплями 2М розчин хлоридної кислоти до повного розчинення осаду. Зверніть увагу на колір розчинів.

2. Дія розчину амоніаку

Водний розчин амоніаку (розведений і взятий не в надлишку) діє з катіонами VI аналітичної групи (крім Нg²⁺) з утворенням різних сполук (гідроксидів, основних солей), катіони Нg²⁺ утворюють білий осад аміносполуки:

Cu²⁺ + SO₄^2– + 2NH₃^.Н₂О  Cu₂(ОН)₂SO₄ + 2NН₄⁺,

Cd²⁺ + 2NH₃^.Н₂О  Cd(ОН)₂ + 2NН₄⁺,

Ni²⁺ + NH₃^.Н₂О + Cl^–  NiОНCl + NН₄⁺,

Co²⁺ + NH₃^.Н₂О + Cl^–  CoОНCl + NН₄⁺,

HgCl₂ + 2NH₃^.Н₂О  [HgNН₂]Cl + NН₄⁺ +Cl^– + 2H₂O.

Концентрований розчин амоніаку в надлишку дає з катіонами VI аналітичної групи розчинні комплексні йони:

Cu²⁺ + 4NH₃^.Н₂О  [Cu(NН₃)₄]²⁺ + 4Н₂O,

Hg²⁺ + 4NH₃^.Н₂О  [Hg(NН₃)₄]²⁺ + 4Н₂O,

Cd²⁺ + 4NH₃^.Н₂О  [Cd(NН₃)₄]²⁺ + 4Н₂O,

Ni²⁺ + 6NH₃^.Н₂О  [Ni(NН₃)₆]2⁺ + 6Н₂O,

Co²⁺ + 6NH₃^.Н₂О  [Co(NН₃)₆]²⁺ + 6Н₂O.

Для утворення амоніачних комплексів кобальту (II) і меркурію (II) необхідне нагрівання розчину, а також наявність надлишку катіонів NН₄⁺ (до суміші у пробірці додають кристали амоній хлориду).

Розчини амоніачних комплексів усіх катіонів (крім кобальту (II)) стійкі. Амоніачний комплекс кобальту (II) рожевого кольору під впливом кисню повітря поступово переходить у амоніачний комплекс кобальту (III) [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂ вишневого кольору. При наявності окисників (наприклад Н₂О₂ ) ця реакція проходить дуже швидко.

Дослід. Візьміть п’ять пробірок, у кожну окремо внесіть по 3 краплі розчинів солей купруму (II), меркурію (II), кадмію (II), ніколу (II) і кобальту (II). Додайте по 2-3 краплі концентрованого розчину амоніаку. Перемішайте скляною паличкою і зверніть увагу на колір осадів. Потім у кожну пробірку додайте ще кілька крапель концентрованого розчину амоніаку (до повного розчинення осадів), а у пробірки, в яких містяться катіони Нg²⁺ і Со²⁺, крім амоніаку, додайте декілька кристалів солі NН₄Сl. Порівняйте колір одержаних розчинів комплексних солей з кольором раніше одержаних осадів.