Четвертая аналитическая группа катионов: Al3+, Cr3+, Zn2+, Sn2+
Общая характеристика
В состав четвертой аналитической группы входят катионы р-элементов главной подгруппы III и IV групп (Al3+ , олово) и d – элементов побочных подгрупп II и VI групп (Zn2+, Cr3+) периодической таблицы Д. И. Менделеева.
Хорошо растворимы в воде сульфаты, нитраты, хлориды, бромиды и йодиды алюминия, цинка и хрома (III). При гидролизе этих солей растворы имеют кислую реакцию среды (рН< 7). Соли очень слабых
кислот, например, сульфиды, карбонаты, цианиды алюминия и хрома (III) подвергаются необратимому гидролизу и не могут существовать в водном растворе.
Cr2S3 + 6H2O → 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑
Карбонаты щелочных металлов осаждают катион Zn2+ в виде основной соли (ZnOH)2CO3, растворимой в аммиаке и кислотах.
2Zn2+ + 3СО32- + 2Н2О → (ZnOH)2CO3↓ + 2НСО3-
Катионы Al3+, Cr3+, Sn2+ сопровождаются карбонатами вследствие гидролиза в виде гидроксидов:
2AlCl3 + 3Na2CO3 → Al2(CO3)3 + 6NaCl Al2(CO3)3 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑
Ионы Al3+, Zn2+ бесцветны, соединения хрома Cr(III) окрашены в зеленый или фиолетовый цвет.
Ионы Al3+, Cr3+, Zn2+ обладают способностью к комплексообразованию.
Для соединений хрома и мышьяка характерна склонность к окислительно – восстановительным реакциям, что используется при анализе.
Гидроксиды катионов четвертой группы труднорастворимы и являются слабыми электролитами, обладают амфотерными свойствами. Это свойство гидроксидов используется в систематическом ходе анализа.
Таблица 5
Продукты реакций катионов четвертой аналитической группы
| Реактив | Al 3+ | Cr 3+ | Zn 2+ | Sn (II) |
|
| NaOH | Al(OH)3 белый осадок, растворим в NaOH | Cr(OH)3 серо-зеленый осадок, растворим в NaOH | Zn(OH)2 белый осадок, растворим в NaOH | Sn(OH)2 белый осадок растворим в NaOH | |
| избыток NaOH | Na3[Al(OH)6] бесцветный раствор | Na3[Cr(OH)6] зеленый раствор | Na2[Zn(OH)4] бесцветный раствор | Na2[Sn(OH)4] бесцветный раствор | |
| NH 4 OH | Al(OH)3 белый осадок | Cr(OH)3 серо-зеленый осадок, растворим в | [Zn(NH3)4]2+ раствор | Sn(OH)2 белый осадок | |
| NH4OH |
| ||||
| Co (NO 3 ) 2 | Co(AlO2)2 синий цвет | CoZnO2 зеленый цвет | |||
| (NH 4 ) 2 S | Al(OH)3 белый осадок | Cr(OH)3 серо-зеленый осадок | ZnS белый осадок | SnS темно- коричневый осадок | |
| Na 2 CO 3 | Al(OH)3 | Cr(OH)3 | (ZnOH)2CO3 | Sn(OH)2 |
Действие группового реагента
Катионы четвертой группы осаждаются из растворов едкими щелочами. Едкие щелочи являются групповыми реагентами на катионы IV аналитической группы.
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaCl CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3↓ + 3NaCl ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2↓ + 2NaCl SnCl2 + 2NaOH → Sn(OH)2↓ + 2NaCl
SnCl4 + 4NaOH + 2H2O → H2[Sn(OH)6]↓ + 4NaCl
Oсадки гидроксидов проявляют амфотерные свойства и растворяются в избытке щелочи, образуя соли соответствующих кислот:
Al(OH)3↓ + NaOH → NaAlO2 + 2H2O Cr(OH)3↓ + Na(OH) → NaCrO2 + 2H2O Sn(OH)2↓ + 2NaOH → Na2SnO2 + 2H2O Zn(OH)2↓ + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O H2[Sn(OH)6]↓ + 2KOH → K2[Sn(OH)6] + 2H2O
При растворении гидроксидов в кислотах образуются соли катионов IV группы:
Al(OH)3↓ + 3НCl → AlCl3 + 3H2O
Cr(OH)3↓ + 3HCl → CrCl3 + 3H2O Zn(OH)2↓ + 2HCl → ZnCl2 + 2H2O Sn(OH)2↓ + 2HCl → SnCl2 + 2H2O H2[Sn(OH)6]↓ + 6HCl → H2[SnCl6] + 6H2O