Katioonide III rühm (0)

Katioonide III rühm
Katioonide kolmandasse rühma kuuluvad Co2+, Ni2+, Fe2+/3+, Mn2+, Cr3+, Al3+ ja Zn2+. Nendeahustuvate soolade vesilahustel iseloomulikud värvused on järgnevad:
Co2+ - roosakaspunane
Fe2+ - kahvaturoheline
Fe3+ - kollane
Ni2+ - roheline
Mn2+ - kahvaturoosa , peaaegu värvitu
Cr3+ - roheline, violetne
Al3+ ja Zn2+ - värvitu
Sadestamisel eraldatakse kõigepealt lahustumatud hüdroksiidid, mille sademed värvuvad erinevalt:
Fe2+ + 2NH3 H2O→ Fe(OH)2 – määrdunudvalge, rohkeas, seismisel pruunistub
Fe3+ + 3NH3 H2O→ Fe(OH)3 – punakaspruun
Cr3+ + 3NH3 H2O→ Cr(OH)3 – määrunudroheline
Al3+ + 3NH3 H2O→ Al(OH)3 – valge
Seejärel sadestatakse TAA-ga sulfiidid . Sadenevad CoS, NiS, FeS, MnS ja ZnS. Hüdrolüüsi tõttu ei sadene Al2S3 ja Cr2S3, vaid jäävad sademesse hüdroksiididena:
CoS, NiS, FeS – mustad
MnS – roosakasvalge
ZnS – valge
TAA hüdrolüüsub kõrgemal temperatuuril ning tekkinud H2S regeerib kohe NH3 H2O-ga.
CH3CSNH2 + H2O → CH3CONH2 + H2S
2NH3 H2O + H2S → (NH4)2S + 2H2O
Sulfiidide sademele lisatakse sademega võrdne maht 2M HCl lahust ja segatakse.
Sademes: NiS ja CoS
Lahuses: Fe2+, Mn2+, Cr3+, Al3+ ja Zn2+
+ NH4Cl + NH3 H2O, TAA
+ HCl
+HCl + HNO3
+ NaOH + H2O2
+ HCl
Tõestusreaktsioonid
Saan juhendajalt tundmatu lahuse nr.1, mis peaks sisaldama 4 III rühma katiooni. Värvuselt on tegemist roosakas -punaka lahusega, millest võib arvata, et antud lahus sisaldab Co2+-ioone ning võib-olla Mn2+-ioone ja Fe3+-ioone. Samas lahuste värvused võivad üksteist maskeerida, seega ei saa värvuse järgi täpselt öelda, milliste ioonidega tegu võib olla.
Viin läbi katioonide sadestuse. Selleks võtan 1-1,5 ml alglahust tsentrifuugiklaasi ja lisan 6M NH3 H2O-d aluselise reaktsioonini ja soojendan lahust vesivannis. Tekkis pruunikas sade, mis tähendab, et lahus sisaldab suure tõenäosusega Fe(OH)3.
Seejärel lisan 1 ml 1M TAA-d ja hoian keevas vesivannis 5 minutit. Sadenevad sulfiidid on musta värvusega, mis annab alust arvata, et lahuses on sadenenud CoS.
Sadenemise täielikuks kontrolliks lisan veel paar tilka TAA-d ja soojendan 2 minutit vesivannil . Seejärel tsentrifuugin sademe ja pesen seda sooja NH4Cl lahusega. Tsentrifuugin sademe ja lisan sellele võrdse mahu 2M HCl lahust ja segan. Tsentrifuugin uuesti ja säilitan nii sademe kui tsentrifugaadi edasiseks analüüsiks.
Sademe CoS ja NiS analüüs
Lisan sademele 1-2 tilka konts. HCl ja 1-2 tilka konts. HNO3 . Lahus värvus roheliseks. CoS ja NiS reageerivad vastavalt võrrandile.
3CoS + 2HNO3 + 6HCl → 3CoCl2 + 2NO + 4H2O + 3S
Kuumutan hapete liia eraldamiseks nii kaua, kuni pruuni NO-d enam ei eraldu ja lahjendan veega 1-1,5 ml. Lahus värvub rohelisest kollaseks.
Ni2+-ioonide tõestamine
Kannan filterpaberile tilga lahust ja lisan sellele tilga dimetüülglüoksiimi (Tšugajevi reaktiiv). Hoian filterpaberit avatud NH3 H2O pudeli kohal. Kuna Ni2+-ioonide tõestamiseks peaks tekkima filterpaberile roosakas laik, kuid seda ei tekkinud. Seega ei sisalda lahus nikli ioone.
Co2+-ioonide tõestamine
Võtan 4-5 tilka lahust ja lisan umbse 4 tilka ammooniumtiotsüanaadi küllastatud vesilahust ja 5-6 tilka pentanooli ning lokstutan tugevasti. Lahuse mõlemad kihid värvuvad roosakaslillaks. Selle värvuse peaks andma tetratiotsanatokobaltaat(2-)- ioon .
Co2+ + 4SCN- → [Co(SCN)4]2-
Kuna aga kihid ei eristu värvi poolest, tähendab see seda, et lahus sisaldab Fe3+-ioonide jälgi, mis segab tõestust. Sellepärast lisan tahket Na2HPO4 ja loksutan. Pentanooli kiht värvub siniseks ja ülejäänud lahus aga roheliseks. Seega on Co2+-ioonide olemasolu lahuses tõestatud.
Lahuse (Fe2+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+) analüüs
Keedan lahust divesiniksulfiidi liia eraldamiseks. Lisan konts. NaOH lahust liiaga (kokku lahusega võrdse mahuni) ja jahutan lahuse. Oksüdeerimiseks lisan jahtunud lahusele 4-5 tilka 3%-list H2O2 ja keedan 5 minutit. Seejärel tsentrifuugin. Sadestuvad raud(III) hüdroksiid ja mangaan (IV)oksiidhüdroksiid.
2Fe2+ + 4OH- + H2O2 → 2Fe(OH)3 ↓
Mn2+ + 2OH- + H2O2 → MnO(OH)2 ↓ + H2O
Lisan sademele 2 ml 2M HCl, mille tagajärjel reageerib raud(III)-, kuid mitte mangaan(IV)oksiidhüdroksiid. Tsentrifuugin ja säilitan nii sademe kui ka tsentrifugaadi.
Fe3+-ioonide tõestamine
1)Lisan 3-4 tilgale tsentrifugaadile paar tilka NH4SCN lahust. Tekib veripunane värvus, mis tõestab ioonide olemasolu.
I järk: Fe3+ + SCN- → [FeSCN]2+
II järk: Fe3+ + 2SCN- → [Fe(SCN)2]+
Summaarne reaktsioon : Fe3+ + 6SCN- → [Fe(SCN)6]3-
2)Lisan 3-4 tilgale lahusele paar tilka K4[Fe(CN)6] lahust. Tekib berliini sinine värvus, mis tõestab ioonide olemasolu.
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3 ↓
Mn2+-ioonide tõestamine
Lisan tsentrifuugitud sademele 5-6 tilka konts HNO3 ja keedan vesivannil sademe täieliku reageerimiseni.
2MnO(OH)2 + 4HNO3 → 2Mn(NO3)2 + 4H2O + O2
Võtan saadud lahusest 2-3 tilka ja lahjendan veega mahuni 5ml. Lisan lahusesse tahket NaBiO3 ning lahus värvub lillaks, millega on tõestatud mangaani ioonid lahuses.
2Mn2+ + 5BiO3- + 14H+ → 2MnO4 - + 5Bi3+ + 7H2O
Al3+-ioonide tõestamine
1)Lisan 7-8 tilgale leeliselisele lahusele lahjendatud HCl-i ning algul sadenev alumiiniumhüdroksiid lahustub happe edasisel lisamisel. Kui lahust uuesti leelisatada NH3 H2O, tekib paks valge sade, mis tõestab alumiiniumioonide olemasolu.
[Al(OH)6]3- + 3H+ → Al(OH)3 ↓ 3H2O
Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O
Al3+ + 3NH3 H2O → Al(OH)3 ↓ 3NH4+
2)Lisan 2-3 tilgale lahusele 2-3 tilka alisariini ja hapestan 2M CH3COOH-ga. Hapestamisel jääb värvus püsima, mis tõestab alumiiniumioonide olemasolu.
3)Kannan filterpaberile 1 tilga K4[Fe(CN)6] lahust ja lisan tilga keskele 1 tilga analüüsitavat lahust. Hoian laiku avatud NH3 H2O pudeli kohal – laigu äärtesse tekib Al(OH)3. Lisan alisariinilahust laigu äärtesse ja tekkinud alumiiniumhüdroksiid reageerib alisariiniga ja moodustub lillakaspunane rõngas, mis tõestab alumiiniumioonide olemasolu.
Järeldus
Uuritav lahus nr .1 sisaldas Fe3+, Co2+, Mn2+ ja
Al3+-ioone.