17. Общая характеристика катионов пятой группы

17.1. Степень окисления

Медь(4s¹ 3d¹⁰) образует соединения со степенью окисления I и II. В условиях анализа будем иметь дело с соединениями двухвалентной меди.

Кобальт (4s² 3d⁷) может иметь степени окисления II и III. В кислой среде более устойчивы соединения кобальта (II). В щелочной среде Со(ОН)₂ окисляется перекисью водорода в Со(ОН)₃. Очень легко кислородом воздуха окисляются комплексные соединения Со(II) в соответствующие комплексы Со(III).

У никеля (4s² 3d⁸) наиболее устойчива степень окисления II, как в простых соединениях, так и в комплексах. При действии перекиси водорода Ni(OH)₂ не окисляется.

17.2. Свойства гидроксидов

Все гидроксиды катионов пятой группы имеют основный характер. Действие щёлочи на соли этих катионов приводит к образованию следующих осадков:

Cu²⁺ + 2OH^-  Cu(OH)₂

голубой

Co²⁺ + OH^- + Cl^-  Co(OH)Cl

синий

Co(OH)Cl + OH-  Co(OH)₂+ Cl^-

розовый

Ni²⁺ + 2OH^-  Ni(OH)₂

зелёный

При действии раствора аммиака, взятого в эквивалентном количестве, также образуются осадки соответствующих гидроксидов или основных солей, а избыток аммиака приводит к образованию растворов комплексных соединений:

CuSO₄ + 4NH₄OH  [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4H₂O

Ni(NO₃)₂ + 6NH₄OH  [Ni(NH₃)₆](NO₃)₂ + 6H₂O

CoCl₂ + 6NH₄OH  [Co(NH₃)₆]Cl₂ + 6H₂O

Гидроксид меди тёмно-голубого цвета при нагревании разлагается с образованием оксида меди чёрного цвета, который нерастворим в NH₄OH:

t

Cu(OH)₂  CuO + H₂O

Гидроксид никеля Ni(OH)₂ светло-зелёного цвета под действием сильных окислителей (Br₂, Cl₂ и т.д.) переходит в гидроксид Ni(OH)₃ чёрного цвета:

2Ni(OH)₂ + Br₂ + 2NaOH  2Ni(OH)₃ + 2NaBr

Гидроксид кобальта Co(OH)₂, а также основные соли кобальта на воздухе постепенно окисляются в Co(OH)₃:

4Co(OH)₂ + 2H₂O + O₂  4Co(OH)₃

розовый тёмно-бурый

17.3. Гидролиз солей

Все растворы солей катионов пятой группы и сильных кислот имеют кислую реакцию в результате гидролиза по катиону. Действие раствора соды на растворы этих солей в результате гидролиза приводит к образованию осадков основных карбонатов:

2Мe²⁺ + CO₃^2- + 2H₂O  (MeOH)₂CO₃+ 2H⁺

17.4. Комплексообразование

Все катионы пятой группы являются d-элементами ПСМ и поэтому легко вступают в реакции комплексообразования с различными лигандами.

Координационные числа их обычно равны 4 и 6.

Большое значение имеет образование комплексных соединений с роданид-, цианид-ионами, а также с диметилглиоксимом. Применение реакций комплексообразования для данной группы позволяет маскировать мешающие ионы.

17.5. Окраска соединений

Растворы солей меди имеют различные оттенки: от голубого до зелёного. Соли кобальта имеют розовую окраску, никеля - зелёную.

17.6. Техника безопасности

Реакции с концентрированным раствором аммиака выполнить под тягой.

Растворение осадков в азотной кислоте проводить под тягой, т.к. выделяются ядовитые оксиды азота.