Химико-аналитические свойства ионов d-элементов

Ионы d-элементов 1В группы

Реакции обнаружения ионов меди Сu²⁺

Действие группового реагента H₂S. Сероводород образует в подкисленных растворах солей меди черный осадок сульфида меди (II)CuS:

CuSO₄ + H₂S = CuS + H₂SO₄,

Cu²⁺ + H₂S = CuS + 2H⁺.

Действие гидроксида аммония NH₄OH. Гидроксид аммония NH₄OH, взятый в избытке, образует с солями меди комплексный катион тетраамминмеди (II) интенсивно-синего цвета:

CuSO₄ + 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + ₄Н₂O,

Сu²⁺ + 4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]⁺ + ₄Н₂О.

Реакции обнаружения ионов серебра Ag⁺

Действие группового реагента НС1. Соляная кислота образует с растворами солей Ag⁺ практически нерастворимый в воде белый осадок хлорида серебра AgCl:

Ag⁺ + Cl^- = AgCl.

Обнаружение катиона серебра. Соляная кислота и растворы ее солей (т. е. хлорид-ионы Сl^-) образуют с растворами солей Ag⁺ практически нерастворимый в воде белый осадок хлорида серебра AgCl, который хорошо растворяется в избытке раствора NH₄OH; при этом образуется растворимая в воде комплексная соль серебра хлорид диамминсеребра. При последующем действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок (эти свойства солей серебра используются для его обнаружения):

AgNO₃ + НСl = AgCl + HNO₃,

AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2Н₂О,

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl + 2NH₄NO₃.

Ионы d-элементов IIB группы

Реакции обнаружения ионов цинка Zn

Действие группового реагента (NH₄)₂S. Сульфид аммония образует с солями цинка белый осадок сульфида цинка ZnS:

ZnCl₂ + (NH₄)₂S = ZnS + 2NH₄Cl,

Zn²⁺ + S^2- = ZnS.

Действие гидроксидов щелочных металлов. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, КОН) осаждают из водных растворов солей Zn²⁺ осадок гидроксида цинка Zn(OH)₂ белого цвета, проявляющий амфотерные свойства. В избытке щелочи осадок растворяется с образованием бесцветного раствора комплексной соли тетрагидроксоцинката натрия Na₂[Zn(OH)₄]:

ZnCl₂ + 2NaOH = Zn(OH)₂ + 2NaCl,

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄].

Ионы d-элементов VIB группы

Реакции обнаружения ионов Сr³⁺

Действие группового реагента (NH₄)₂S. Из водного раствора сульфид аммония осаждает катион хрома Сг³⁺ в виде гидроксида Сг(ОН)₃ за счет полного гидролиза сульфида хрома (III):

2СгС1₃ + 3(NH₄)₂S + 6Н₂O = 2Сг(ОН)₃ + 3H₂S + 6NH₄C1,

2Сг^З+ + 3S^2- + 6Н₂O = 2Сг(ОН)₃ + 3H₂S.

Действие гидроксидов щелочных металлов. Гидроксиды щелочных металлов (NaOH, КОН) осаждают из растворов солей Сг³⁺ сине-зеленого цвета гидроксид хрома Сг(ОН)₃ серо-зеленого цвета, обладающий амфотерными свойствами:

СгС1₃ + 3NaOH = Сг(ОН)₃ + 3NaCl.

Избыток NaOH растворяет осадок с образованием изумрудно-зеленого раствора комплексной соли гексагидроксохрома (III) натрия:

Сг(ОН)₃ + 3NaOH = Na₃[Сг(ОН)6].

Действие пероксида водорода Н₂О₂ в щелочной среде. Пероксид водорода Н₂O₂ в щелочной среде окисляет соли хрома (III) в хромат-ионы СгО₄^2- желтого цвета:

2Na₃[Сr(ОН)6] + 3Н₂O₂ = 2Na₂CrO₄ + 8H₂O + 2NaOH.

Ионы d-элементов VIIB группы

Реакции обнаружения ионов марганца Мn²⁺

Действие группового реагента (NH₄)₂S. Сульфид аммония образует в растворах солей Мn²⁺ осадок сульфида марганца бледно-розового (телесного) цвета:

MnSO₄ + (NH₄)₂S = MnS + (NH₄)₂SO₄,

Mn²⁺ + S^2- = MnS.

Действие гидроксидов щелочных металлов. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, КОН) образуют с растворами солей Мn²⁺ (растворы солей Мn²⁺ имеют бледно-розовый цвет) белый осадок гидроксида марганца (II) Мn(ОН)₂, растворимый в кислотах, но не растворимый в щелочах:

МnС1₃ + 2NaOH = Мn(ОН)₂ + 2NaCl.

Осадок Мn(ОН)₂ кислородом воздуха постепенно окисляется до бурого оксида-гидроксида марганца (IV) МnО(ОН)₂, который также легко образуется при окислении растворов Mn²⁺ пероксидом водорода Н₂Сl₂:

Мn(ОН)₂ + Н₂O₂ = MnO(OH)₂ + Н₂O.

Ионы d-элементов VIII группы

Реакции обнаружения ионов железа Fe²⁺

Действие группового реагента (NH₄)₂S. Сульфид аммония оса дает из растворов солей Fe²⁺ черный осадок сульфида железа (II):

FeSO₄ + (NH₄)₂S = FeS + (NH₄)₂SO₄,

Fe²⁺ + S^2- = FeS.

Действие гексацианоферрата (III) калия K₃[Fe(CN)6]. Гексацианоферрат(Ш) калия окисляет Fe²⁺ в Fe₃⁺:

Fe²⁺ + [Fe(CN)6]^3- = Fe³⁺ + [Fe(CN)6]

Образовавшиеся ионы Fe³⁺ образуют с анионами гексацианноферрата(II) новый комплексный анион:

Fe³⁺ + К⁺ + [Fe(CN)6]₄^- = KFe³⁺[Fe²⁺(CN)6].

Соединение KFe³⁺[Fe₂⁺(CN)6] носит название турнбулевой cини.

Действие гидроксидов щелочных металлов. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, КОН) осаждают из растворов ее лей Fe²⁺ гидроксид железа (II) Fe(OH)₂, который в обычных условиях на воздухе имеет грязно-зеленоватый цвет в результате частичного окисления до Fе(ОН)₃:

FeCl₂ + 2NaOH = Fe(OH)₂ + 2NaCl,

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2H₂O == 4Fе(ОН)₃.

Реакции обнаружения ионов железа Fe³⁺

Действие группового реагента (NH₄)₂S. Сульфид аммония дае солями Fe³⁺ черный осадок сульфида железа (II) FeS:

2FеСl₃ + 3(NH₄)₂S = 2FeS + 6NH₄C1 + S,

2Fe³⁺ + 3S^2- = 2FeS + S.

Действие гексацианоферрата (II) калия K₄[Fe(CN)6]. Гексацианоферрат (II) калия K₄[Fe(CN)6] образует с растворами солей Fe³⁺ (имеет желтую окраску) темно-синий осадок гексацианоферрата (II) железа (III) (берлинскую лазурь), который, по данным рентгеноструктурного анализа, идентичен турнбулевой сини:

FеС1₃ + К₄[Fе(СN)6] = KFe[Fe(CN)6] + ЗКС1.

Действие гидроксидов щелочных металлов. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, КОН) образуют с растворами солей Fe³⁺ красно-бурый осадок гидроксида железа (III) Fе(ОН)₃, практически не обладающий амфотерными свойствами:

FеС1₃ + 3NaOH = Fе(ОН)₃ + 3NaCl.

Реакции обнаружения ионов кобальта Со²⁺

Действие группового реагента (NH₄)₂S. Сульфид аммония дает с солями Со²⁺ черный осадок сульфида кобальта CoS:

CoCl₂ + (NH₄)₂S = CoS + 2NH₄C1,

Co²⁺ + S^2- = CoS.

Действие гидроксидов щелочных металлов. Растворы щелочей (NaOH, КОН) образуют с растворами солей Со²⁺ (имеют розовую окраску) синий осадок основной соли гидроксохлорида кобальта CoOHCl, который в избытке щелочи переходит в осадок гидроксида кобальта (II) розового цвета:

CoCl₂ + NaOH = СоОНСl + NaCl,

CoOHCl + NaOH = Со(ОН)₂ + NaCl.

Реакции обнаружения ионов никеля Ni²⁺

Действие группового реагента (NH₄)₂S. Сульфид аммония дает солями Ni²⁺ черный осадок сульфида никеля NiS:

Ni(NO₃)₂ + (NH₄)₂S == NiS + 2NH₄NO₃,

Ni²⁺ + S^2- = NiS.

Действие гидроксидов щелочных металлов. Растворы гидроксидов щелочных металлов (NaOH, КОН) образуют с растворами солей Ni²⁺ (имеют зеленую окраску) зеленый осадок гидроксида никеля (II) Ni(OH)₂, растворимый в избытке раствора аммиака с об разованием соли комплексного катиона — гексаамминникеля (II) синего цвета:

Ni(NO₃)₂ + 2NaOH = Ni(OH)₂ + 2NаNО₃,

Ni(NO₃)₂ + 6NH₄OH = [Ni(NН₃)6](NО₃)₂ + 6Н₂O.