Четвёртая группа катионов

В четвёртой гидроксидной группе катионов изучаются ионы Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Bi³⁺ .

Групповыми реактивами являются растворы аммиака и щёлочи, которые осаждают эти ионы в виде гидроксидов, нерастворимых в избытке реактивов.

13. Общая характеристика катионов четвёртой группы

13.1. Степень окисления

Из четвёртой аналитической группы только ион магния (3s²) не вступает в реакции окисления-восстановления и имеет постоянную степень окисления +2.

В данную группу входят ионы железа (4s²3d⁶) со степенью окисления +2 и +3. В ходе анализа ион Fe²⁺ обычно окисляется до иона Fe³⁺ (даже кислородом воздуха). Поэтому открытие двухвалентного железа проводят в начале анализа дробным методом. Если в анализируемой смеси присутствует Fe²⁺, то в результате его окисления всегда будет присутствовать и ион Fe³⁺.

Висмут (6s² 6p³) входит в V-А группу ПСМ и может проявлять степени окисления +3 и +5. Перевести его в степень окисления +5 можно только очень сильным окислителем, поэтому в условиях анализа имеют дело только с ионом Bi³⁺.

Анализируемая смесь включает

Ag⁺; Pb²⁺; Hg₂²⁺; Ca²⁺; Ba²⁺; Sr²⁺; Al³⁺; Cr³⁺; Zn²⁺

+ HCl; H₂SO₄

Раствор 1 Осадок 1

дробно AgCl; Hg₂Cl₂; PbCl₂; PbSO₄; BaSO₄; SrSO₄

Ca²⁺; Al³⁺; Cr³⁺; Zn²⁺ промыть; + NH₄OH изб.

Сa²⁺ /микрокристаллоскопически/ Раствор 2 Осадок 2

[Ag(NH₃)₂]⁺ Pb(OH)₂; Hg⁰↓; SrSO₄; BaSO₄

Al³⁺ +H⁺ +I^- + NaOH изб.

/реакция с алюминоном/

t AgCl↓ AgI↓

Cr³⁺ + H₂O₂ + OH^- → CrO₄^2- +… Раствор 3 Осадок 3

CrO₄^2- + бензидин [Pb(OH)₄]^2-

/капельно/ +HNO₃ (pH<7) + Na₂CO₃

K₂CrO_{4 /}выщелачивание_/

Zn²⁺ → PbCrO₄

/СoCl₂0,02% + [(NH₃)₂Hg(SCN)₄]/ ^желтый Раствор 4 Осадок 4

не исследуется BaCO₃↓

SrCO₃↓

Осадок 6 +CH₃COOH

Осадок 7 ВaCrO₄ ↓ (pH<7)

SrSO₄ ↓ Раствор 5 Осадок 5

Раствор 6 K₂Cr₂O₇ Ba²⁺; Sr²⁺ не исследуется

(NH₄)₂SO₄, t CH₃COONa

Раствор 7

[Ca(SO₄)₂]^2-

Схема анализа смеси катионов I, II и III аналитических групп

Марганец (4s² 3d⁵) – элемент VII-В группы ПСМ – может проявлять степени окисления от +2 до +7. В анализе катионов имеем дело с ионом Mn²⁺ и оксидом MnO₂.

В присутствии щёлочи гидроксид марганца Mn(OH)₂ быстро окисляется кислородом воздуха до MnO₂, что используется в анализе для его открытия:

2Mn(OH)₂ + O₂  2MnO(OH)₂ или MnO₂

телесный воздух бурый бурый