Третья группа катионов

В третью, амфолитную, группу катионов входят ионы Аl³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺ (ионы Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺ не рассматриваются).

Групповым реагентом является раствор щёлочи, при действии избытка которого образуются растворимые в воде алюминат, хромит и цинкат, так как гидроксиды этих элементов амфотерны.

Схема анализа смеси катионов I и II аналитических групп

(Без сульфатов)

Анализируемая смесь включает

Ag⁺; Pb²⁺; Hg₂²⁺; Ca²⁺; Ba²⁺; Sr²⁺

2 н HCl

Осадок 1 Раствор 1

AgCl Ca²⁺; Ba²⁺; Sr²⁺

PbCl₂ Дробно

Hg₂Cl₂

+ NH₄OH Сa²⁺ + SO₄^2- → CaSO₄·2H₂O↓

^{/микроскоп/}

Ba²⁺ + Cr₂O₇^2- → BaCrO₄↓

Осадок 2 Раствор 2 ^желтый

Hgº↓, [HgNH₂]Cl↓, [Ag(NH₃)₂]Cl

Pb(OH)₂ порция исходного раствора

а) б) + CH₃COOH + K₂Cr₂O₇

+ NaOH 6н +KI +HNO₃ до рН<7 → BaCrO₄↓ + раствор 5

осадок 5

_t

Осадок 3 Раствор 3 AgI↓ AgCl↓ +(NH₄)₂SO₄→

Hgº↓ Na₂[Pb(OH)₄] ^{желтый белый} SrSO₄↓

+HNO₃ до рН<7 ^белый

Раствор 4 + K₂CrO₄

не исследуется

Осадок 4

PbCrO₄

^желтый

Схема анализа смеси катионов I и II аналитических групп

9. Общая характеристика катионов третьей группы

9.1. Степень окисления

Алюминий (3s²3p¹) и цинк (4s²3d¹⁰) имеют постоянные степени окисления - три и два соответственно, и в условиях анализа в реакции окисления-восстановления не вступают.

Хром (4s¹3d⁵) - элемент VI группы ПСМ -имеет валентности II, III, VI. Соединения двухвалентного хрома неустойчивы и в условиях анализа легко превращаются в Cr³⁺. При окислении трёхвалентного хрома в щелочной среде перекисью водорода образуется хромат жёлтого цвета (соль хромовой кислоты - H₂CrO₄), в котором хром шестивалентен:

t⁰

2CrCl₃ + 10NaOH + 3H₂O  2Na₂CrO₄ + 8H₂O + 6NaCl

зелёный жёлтый

2 Cr³⁺ + 8OH^- - 3e  CrO₄^2- + 4H₂O

3 H₂O₂ + 2e 2OH^-

2Cr³⁺ + 10ОH^- + 3H₂O₂  2CrO₄^2- + 8H₂O

При этом окраска раствора меняется из зелёной в жёлтую. Хром (VI) присутствует в растворах в виде анионов CrO₄^2- (щелочная среда) или Cr₂O₇^2- (кислая среда) вследствие равновесия (1).

2CrO₄^2- +2H⁺  Cr₂O₇^2- +H₂O

жёлтый оранжевый