Глава 8. Аналитические реакции третьей группы катионов

К третьей аналитической группе относятся катионы: Аl³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Sn^II, Sn^IV, As^III, As^V. В одну группу эти катионы объединяет амфотерность гидроксидов и в частности их способность растворяться в избытке щелочей.

Групповой реагент – избыток 2 М NaOH + H₂O₂, в избытке которого катионы третьей группы переходят в растворимые [Al(OH)₆]^3–, [Zn(OH)₄]^2–, [Sn(OH)₄]^2–, CrO₄^2–. В дальнейшем, в целях упрощения записей будем записывать их в виде – AlO₂^–, ZnO₂^2–, AsO₄^3–, SnO₃^2–.

Zn²⁺, Аl³⁺, Cr³⁺ склонны к образованию комплексных соединений; Cr³⁺, Sn^II, Sn^IV, As^III, As^V – к окислительно–восстановительным реакциям.

Растворы солей всех катионов данной группы, кроме Cr³⁺, бесцветны. Соединения хрома окрашены (растворы солей Cr³⁺ – сине-фиолетовые, CrO₄^2– – желтые, Cr₂O₇^2– – оранжевые, CrO₂^– – зеленые).

Реакции ионов алюминия

1. Реакция с гидроксидом натрия.

А1С1₃ + 3NaOH = Al(ОН)₃ + 3NaCl

Образуется белый осадок растворимый в кислотах и щелочах:

Al(ОН)₃ + 3НСl = А1С1₃ + 3Н₂O

Al(ОН)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2Н₂O

2. Реакция с раствором аммиака.

А1С1₃ + 3NH_{3 ˙} Н₂О = Al(ОН)₃ + 3NН₄Cl

Образуется белый осадок, не растворимый в избытке реагента.

3. Реакция сульфидом аммония.

(NH₄)₂S осаждает Al³⁺ (и Cr³⁺) в виде гидроксидов (отличие от катионов Zn²⁺, Sn²⁺), так как их сульфиды Al₂S₃ (и Cr₂S₃), гидролизуясь, переходят в нерастворимые гидроксиды:

2А1С1₃ + 3(NH₄)₂S + 6Н₂O = 2А1(ОН)₃ + 6NH₄Cl + 3H₂S

4. Реакция с сухим хлоридом аммония.

Выполнение реакции: в коническую пробирку помещают 4–5 капель раствора соли алюминия, добавляют по каплям 15–20 %-ный раствор щелочи до растворения первоначально выпавшего осадка. Затем в полученный раствор алюмината вводят щепотку сухого NH₄Cl и кипятят до образования белых хлопьев Al(OH)₃. Процесс протекает в две стадии: 1) гидролиз алюмината 2) взаимодействие с выделяющейся щелочью. Равновесие реакции сдвигается вправо за счет удаления при кипячении выделяющегося аммиака:

NaAlO₂ + 2H₂O = NaOH + Al(OH)₃

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

NaAlO₂ + NH₄Cl + H₂O Al(OH)₃ + NH₃ + NaCl

Реакцию используют для определения и отделения Аl от других ионов.

5. Реакция с ализарином (1,2–диоксиантрахиноном).

В щелочной среде гидроксид алюминия образует с ализарином внутрикомплексное соединение ярко-красного цвета – "алюминиевый лак":

Проведению реакции мешают многие катионы (Fe³⁺, Cr³⁺, Sn²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺ и др.). В их присутствии реакцию выполняют следующим образом: на кусочек фильтровальной бумаги помещают 1 каплю анализируемого раствора (соли Al³⁺)^. Затем несколько раз касаются пятна капилляром с раствором K₄[Fe(CN)₆], который переводит мешающие ионы в осадок. К центру пятна прикасаются капилляром с водой, перемещающей ионы Аl³⁺ на периферию. После этого, бумажку некоторое время держат над склянкой с концентрированным раствором аммиака. Затем по периферии пятна проводят капилляром с раствором ализарина и снова обрабатывают бумажку парами аммиака. Пятно осторожно подсушивают над плиткой. В присутствии Аl³⁺ появляется красно-розовая окраска алюминиевого лака.