8. Виявлення натрій- і калій-катіонів.

У центрифугаті (І), який одержано за п.2, можуть бути амоній-, калій-, натрій- катіони та кальцій-катіони. До 4-5 крапель центрифугату (І) додайте декілька крапель етанолу. Утворення осаду свідчить про присутність йонів кальцію. Йони кальцію та амонію (якщо вони присутні), необхідно видалити. Для цього нову порцію центрифугату (І) випарте у фарфоровій чашці до повного видалення йонів амонію (див. п.1, аналіз розчину без осаду). Після розчинення осаду, розчин перенесіть у дві пробірки. Виявіть йони натрію і калію, попередньо видаливши із цих окремих порцій розчинів йони кальцію, як це описано в ході аналізу розчину без осаду (див. п.п.2, 3).

Катіони четвертої аналітичної групи А1³⁺, Zn²⁺, Сr³⁺, Sn(II), Sn(ІV), Аs(IIІ), Аs(V)

Загальна характеристика катіонів четвертої аналітичної групи

До IV групи відносяться катіони р-елементів: А1³⁺, Sn(ІІ), Sn(IV), Аs(Ш), Аs(V) і d-елементів: Zn²⁺, Сr³⁺.

Катіони р- і d-елементів мають сильну поляризуючу дію, що сприяє утворенню багатьох малорозчинних сполук (сульфідів, фосфатів, карбонатів, гідроксидів, та ін.)

Катіони Аl³⁺ мають закінчений 8-електронний шар, катіони Zn²⁺ закінчений 18-електронний шар. Алюміній і цинк мають сталу, а інші елементи – змінну ступінь окиснення.

Хром є перехідним елементом, у нього йде добудова 3d-підрівня. Хром має здатність до комплексоутворення. Гідратований хром (III) гідроксид за своїми властивостями дуже близький до гідратованого алюміній гідроксиду.

Йони р-елементів (Sn(ІI), Sn(ІV), Аs(ІII), Аs(V) та d-елементів (Сr(ІІІ)) з незавершеним електронним шаром легко вступають в окисно-відновні реакції, що застосовується в аналізі для виявлення та відокремлення цих йонів.

Гідроксиди катіонів IV групи – амфотерні, тому при дії надлишку розчину NaOH переходять у відповідні гідроксоаніони.

Груповим реагентом на катіони IV аналітичної групи є 4М розчин NaОН або КОН (в надлишку). При дії розчинів натрій або калій гідроксидів спочатку утворюються малорозчинні осади гідроксидів: Аl(ОН)₃, Zn(ОН)₂, Сr(ОН)₃, Sn(ОН)₂, Sn(ОН)₄, які розчиняються в надлишку лугів з утворенням гідроксоаніонів:

Аl(ОН)₃+ОН^–  [Аl(ОН)₄]^–,

Sn(ОН)₄ +2OН^–  [Sn(ОН)₆]^2–,

Sn(ОН)₂ +ОН^–  [Sn(ОН)₃]^–,

Сr(ОН)₃ +ОН^–  [Сr(ОН)₄]^–,

Zn(ОН)₂ +2ОН^–  [Zn(ОН)₄]^2–.

Гідроксоаніони катіонів четвертої аналітичної групи стійкі тільки в сильно лужних середовищах. При зниженні рН розчинів, наприклад, при підкисленні хлоридною кислотою, спочатку утворюються осади відповідних гідроксидів. Наприклад:

[Аl(ОН)₄]^– + Н⁺  Аl(ОН)₃+Н₂O,

[Sn(ОН)₃]^– + Н⁺  Sn(ОН)₂ +Н₂О.

При подальшому підкисленні осади розчиняються:

Аl(ОН)₃ +ЗН⁺ А1³+ + ЗН₂О ,

Sn(ОН)₂ +2Н⁺  Sn²⁺ + 2Н₂O .

Арсен, як елемент побічної підгрупи V групи періодичної системи, має чітко виражені неметалічні властивості, відповідно в розчинах лугів він знаходиться переважно у вигляді гідроксo- та оксо-аніонів: Аs[ОН]₄^– , АsО₂^–, AsO₄^3–.

Пероксид гідрогену Н₂О₂ в лужному середовищі окиснює гідроксо- та оксо-аніони до вищих ступенів окиснення:

[Sn(ОН)₃]^– + 3ОН^– – 2е^–  [Sn(OH)₆]^2–,

Н₂О₂ + 2е^–  2OH^–,

[Sn(ОН)₃]^– + 3ОН^– + Н₂О₂  [Sn(OH)₆]^2–.

AsO₂^– + 4OH^– – 2e^–  AsO₄^3– + 2H₂O,

Н₂О₂ + 2е^–  2OH^–,

AsO₂^– + 2ОН^– + Н₂О₂  AsO₄^3– + 2H₂O.

[Cr(ОН)₄]^– + 4ОН^– – 3е^–  CrO₄^2– + 4H₂O,

Н₂О₂ + 2е^–  2OH^–,

2[Cr(ОН)₄]^– + 2ОН^– + 3Н₂О₂  2CrO₄^2– + 8H₂O.

Лабораторна робота 5. Реакції та аналіз катіонів четвертої аналітичної групи Аl³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Sn(ІІ), Sn(ІV), Аs(ІІІ), Аs(V)