Przeczytaj

bg‑azure

$III$ grupa kationów

Do $III$ grupy kationów należą: ${Al}^{3 +}$ , ${Zn}^{2 +}$ , ${Ni}^{2 +}$ , ${Cr}^{3 +}$ , ${Mn}^{2 +}$ , ${Co}^{2 +}$ , ${Fe}^{2 +}$ , ${Fe}^{3 +}$ . Analizęanaliza chemiczna jakościowaAnalizę próbek rozpoczyna się od analizy barw roztworów. Próbki należy obejrzeć uważnie, ponieważ jony żelaza( $II$ ) i jony manganu dają bardzo słabe, ledwo widoczne zabarwienie, dlatego najlepiej jest oglądać próbki razem, ustawiając je obok siebie. To pomaga wychwycić różnice w zabarwieniu.

RjXlbHannzCet1

Ilustracja przedstawia probówki z barwnymi wodnymi roztworami soli zawierających określone jony. Bezbarwna <math aria‑label="Zet n indeks dolny dwa plus koniec indeksu">Zn2+. Bezbarwna Al3+. Zielona Ni2+. Niebieska Cr3+. Bezbarwna do jasnoróżowej Mn2+. Różowa Co2+. Jasnozielona Fe2+. Żółtobrunatna Fe3+. — Barwy wodnych roztworów soli zawierających określone jony.
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Odczynnikiem grupowym dla tych jonów jest wodny roztwór siarczku amonu, w obecności buforu amonowego. Środowisko zasadowe, zapewnione przez bufor złożony z roztworów chlorku amonu i amoniaku, umożliwia wytrącenie siarczków niklu, kobaltu, manganu, cynku oraz żelaza( $II$ ) i żelaza( $III$ ), ale także wodorotlenków glinu i chromu.

Siarczki kationów grup $IV$ i $V$ wykazują tak dużą rozpuszczalność, że nie strącają się, dlatego można je oddzielić od kationów grup $I$ - $III$ . W wyniku reakcji z odczynnikiem grupowym wytrącają się barwne osady siarczków lub wodorotlenków:

czarne, np. $FeS$ , ${Fe}_{2} S_{3}$ , $CoS$ , $NiS$ :
${Fe}^{2 +} + S^{2 -} \to FeS ↓$
$2 {Fe}^{3 +} + 3 S^{2 -} \to {Fe}_{2} S_{3} ↓$
${Co}^{2 +} + S^{2 -} \to CoS ↓$
${Ni}^{2 +} + S^{2 -} \to NiS ↓$

cieliste, np. $MnS$ :
${Mn}^{2 +} + S^{2 -} \to MnS ↓$

białe, np. $ZnS$ , $Al {(OH)}_{3}$ :
${Zn}^{2 +} + S^{2 -} \to ZnS ↓$
$2 {Al}^{3 +} + 3 S^{2 -} + H_{2} O \to 2 Al {(OH)}_{3} ↓ + 3 H_{2} S$

zielone, np. $Cr {(OH)}_{3}$ :
$2 {Cr}^{3 +} + 3 S^{2 -} + H_{2} O \to 2 Cr {(OH)}_{3} ↓ + 3 H_{2} S$ .

bg‑gray2

Jony ${Al}^{3 +}$

R1MLfd04nWFqG

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku glinu, który roztwarza się w nadmiarze

NaOH

, powstaje tetrahydroksoglinian sodu.

3 NaOH + {Al}^{3 +} \to Al {(OH)}_{3} ↓ + 3 {Na}^{+}

NaOH + Al {(OH)}_{3} ↓ \to Na [Al {(OH)}_{4}]

W nadmiarze

NaOH

może zachodzić przemiana do heksahydroksoglinanu sodu:

3 NaOH + Al {(OH)}_{3} ↓ \to {Na}_{3} [Al {(OH)}_{6}]

., Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku glinu, który nie roztwarza się w nadmiarze wody amoniakalnej, co odróżnia go od jonów

{Zn}^{2 +}

{NH}_{3}

strąca bowiem wodorotlenek, który rozpuszcza się z wytworzeniem aminakompleksu., Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad ortofosforanu(

V

) glinu, który roztwarza się w wodorotlenkach i kwasach mineralnych. Nie roztwarza się w kwasie octowym.

{Al}^{3 +} + {PO}_{4}^{3 -} \to {AlPO}_{4} ↓

{AlPO}_{4} ↓ + 4 {OH}^{-} \to {[Al {(OH)}_{4}]}^{3 -} + {PO}_{4}^{3 -}

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku glinu, czemu towarzyszy wydzielenie bezbarwnego i bezwonnego gazu.

2 {Al}^{3 +} + 3 {CO}_{3}^{2 -} + 3 H_{2} O \to 2 Al {(OH)}_{3} ↓ + 3 {CO}_{2} ↑

, Reakcja z alizaryną Po dodaniu alizaryny (

1 %

alkoholowy roztwór) i

{CH}_{3} COOH

o stężeniu

1 \frac{mol}{{dm}^{3}}

do zasadowego roztworu zawierającego jony glinu tworzy się ceglastoczerwony osad lub roztwór zmienia barwę z fioletowej na czerwoną.
Ilustracja przedstawiająca równanie reakcji pomiędzy alizaryną i wodorotlenkiem glinu. Cząsteczka

Al {(OH)}_{3}

. Dodać cząsteczkę alizaryny zbudowanej z trzech skondensowany sześcioczłonowych pierścieni. Środkowy pierścień posiada dwa wspólne wiązania, po jednym z każdym z dwóch pozostałych pierścieni, które to są aromatyczne. Naprzeciwległe atomy węgla w pierścieniu aromatycznym, które to jako jedyne nie są atomami mostkowymi, są połączone za pomocą wiązań podwójnych każdy z jednym atomem tlenu. Pierwszy z pierścieni aromatycznych nie posiada podstawników, zaś drugi podstawiony jest, licząc od pierwszego atomu węgla związanego z atomem mostkowym, kolejno grupą hydroksylową

OH

, grupą hydroksylową

OH

oraz grupą

{SO}_{3} Na

. Strzałka w prawo. Produkt kompleksowy składający się z opisanego trójcyklicznego fragmentu, w którym jednak grupa hydroksylowa połączona z węglem sąsiadującym z atomem mostkowym uległa deprotonacji i łączy się z atomem glinu, który to podstawiony jest również dwiema grupami hydroksylowymi oraz łączy się za pomocą wiązania koordynacyjnego z atomem tlenu związanym ze środkowym pierścieniem. Wiązanie to symbolizuje strzałka poprowadzona od atomu tlenu do atomu glinu. Dodać cząsteczkę wody.
^{Źródło: GroMar Sp. z o.o.; Licencja: CC BY-SA 3.0}

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku glinu, który roztwarza się w nadmiarze

NaOH

, powstaje tetrahydroksoglinian sodu.

3 NaOH + {Al}^{3 +} \to Al {(OH)}_{3} ↓ + 3 {Na}^{+}

NaOH + Al {(OH)}_{3} ↓ \to Na [Al {(OH)}_{4}]

W nadmiarze

NaOH

może zachodzić przemiana do heksahydroksoglinanu sodu:

3 NaOH + Al {(OH)}_{3} ↓ \to {Na}_{3} [Al {(OH)}_{6}]

., Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku glinu, który nie roztwarza się w nadmiarze wody amoniakalnej, co odróżnia go od jonów

{Zn}^{2 +}

{NH}_{3}

strąca bowiem wodorotlenek, który rozpuszcza się z wytworzeniem aminakompleksu., Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad ortofosforanu(

V

) glinu, który roztwarza się w wodorotlenkach i kwasach mineralnych. Nie roztwarza się w kwasie octowym.

{Al}^{3 +} + {PO}_{4}^{3 -} \to {AlPO}_{4} ↓

{AlPO}_{4} ↓ + 4 {OH}^{-} \to {[Al {(OH)}_{4}]}^{3 -} + {PO}_{4}^{3 -}

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku glinu, czemu towarzyszy wydzielenie bezbarwnego i bezwonnego gazu.

2 {Al}^{3 +} + 3 {CO}_{3}^{2 -} + 3 H_{2} O \to 2 Al {(OH)}_{3} ↓ + 3 {CO}_{2} ↑

, Reakcja z alizaryną Po dodaniu alizaryny (

1 %

alkoholowy roztwór) i

{CH}_{3} COOH

o stężeniu

1 \frac{mol}{{dm}^{3}}

Al {(OH)}_{3}

OH

, grupą hydroksylową

OH

oraz grupą

{SO}_{3} Na

bg‑gray2

Jony ${Zn}^{2 +}$

R1JqeQVPB78Yz

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się biały, koloidalny osad wodorotlenku cynku, który roztwarza się w nadmiarze

NaOH

. Powstaje tetrahydroksocynkan sodu.

2 NaOH + {Zn}^{2 +} \to Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

2 NaOH + Zn {(OH)}_{2} ↓ \to {Na}_{2} [Zn {(OH)}_{4}]

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku cynku, który roztwarza się w nadmiarze wody amoniakalnej.

2 {NH}_{3} + H_{2} O + {Zn}^{2 +} \to Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {NH}_{4}^{+}

4 {NH}_{3} + Zn {(OH)}_{2} ↓ \to {[Zn {({NH}_{3})}_{4}]}^{2 +} + 2 {OH}^{-}

, Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad ortofosforanu(

V

) cynku, który roztwarza się w roztworach wodorotlenków i amoniaku, a także w kwasach mineralnych i kwasie octowym.

3 {Zn}^{2 +} + 2 {PO}_{4}^{3 -} \to {Zn}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się roztwarzalny w kwasach biały osad węglanu cynku, który ulega hydrolizie, wyniku czego powstaje wodorotlenek cynku. Skład powstałego osadu można przedstawić jako:

{Zn}_{2} {(OH)}_{2} {CO}_{3}

{Zn}^{2 +} + {CO}_{3}^{2 -} \to {ZnCO}_{3} ↓

{ZnCO}_{3} ↓ + H_{2} O \to Zn {(OH)}_{2} ↓ + {CO}_{2} ↑

, Reakcja z $K_{4} [Fe {(CN)}_{6}]$ Z roztworów kwaśnych i obojętnych, pod wpływem heksacyjanożelazianu(

II

) potasu, wytrąca się biały, koloidalny osad

{Zn}_{2} [Fe {(CN)}_{6}]

, a następnie z nadmiarem

K_{4} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2}

strąca się dalej osad

K_{2} {Zn}_{3} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2}

3 {Zn}^{3 +} + 2 K_{4} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2} \to K_{2} {Zn}_{3} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2} ↓ + 6 K^{+}

, Reakcja z ditizonem Ditizon w

0,002 %

roztworze

{CCl}_{4}

i bufor octanowy (pH ok.

5

), zawierający tiosiarczany, dodany do roztworu z jonem

{Zn}^{2 +}

, zmienia jego zabarwienie z zielonego na purpurowo-czerwone, przez utworzenie się związku wewnątrzkompleksowego z cynkiem. Ilustracja przedstawiająca równanie reakcji pomiędzy jonem cynkiem na drugim stopniu utlenienia a cząsteczką ditizonu w obecności wody. Jon

{Zn}^{2 +}

, dodać dwie cząsteczki wody, dodać dwie cząsteczki ditizonu zbudowane z pierścienia fenylowego połączonego z grupą

NH

związaną z atomem azotu połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem węgla podstawionym grupą tiolową

SH

oraz atomem azotu połączonym za pomocą wiązania podwójnego z kolejnym atomem azotu związanym z drugim w strukturze pierścieniem fenylowym. Strzałka w prawo,

Zn

, w nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym znajduje się dwa, znajduje się fragment struktury zbudowany z pierścienia fenylowego połączonego z grupą

NH

związaną z atomem azotu połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem węgla podstawionym atomem siarki oraz atomem azotu połączonym za pomocą wiązania podwójnego z kolejnym atomem azotu związanym z drugim w strukturze pierścieniem fenylowym. Zatem atom cynku łączy się z dwoma atomami siarki, łącząc fragmenty pochodzące od dwóch cząsteczek ditizonu. Dodać dwa jony hydroniowe.
^{Źródło: GroMar Sp. z o.o.; Licencja: CC BY-SA 3.0}

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się biały, koloidalny osad wodorotlenku cynku, który roztwarza się w nadmiarze

NaOH

. Powstaje tetrahydroksocynkan sodu.

2 NaOH + {Zn}^{2 +} \to Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

2 NaOH + Zn {(OH)}_{2} ↓ \to {Na}_{2} [Zn {(OH)}_{4}]

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku cynku, który roztwarza się w nadmiarze wody amoniakalnej.

2 {NH}_{3} + H_{2} O + {Zn}^{2 +} \to Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {NH}_{4}^{+}

4 {NH}_{3} + Zn {(OH)}_{2} ↓ \to {[Zn {({NH}_{3})}_{4}]}^{2 +} + 2 {OH}^{-}

, Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad ortofosforanu(

V

) cynku, który roztwarza się w roztworach wodorotlenków i amoniaku, a także w kwasach mineralnych i kwasie octowym.

3 {Zn}^{2 +} + 2 {PO}_{4}^{3 -} \to {Zn}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓

{Zn}_{2} {(OH)}_{2} {CO}_{3}

{Zn}^{2 +} + {CO}_{3}^{2 -} \to {ZnCO}_{3} ↓

{ZnCO}_{3} ↓ + H_{2} O \to Zn {(OH)}_{2} ↓ + {CO}_{2} ↑

, Reakcja z $K_{4} [Fe {(CN)}_{6}]$ Z roztworów kwaśnych i obojętnych, pod wpływem heksacyjanożelazianu(

II

) potasu, wytrąca się biały, koloidalny osad

{Zn}_{2} [Fe {(CN)}_{6}]

, a następnie z nadmiarem

K_{4} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2}

strąca się dalej osad

K_{2} {Zn}_{3} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2}

3 {Zn}^{3 +} + 2 K_{4} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2} \to K_{2} {Zn}_{3} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2} ↓ + 6 K^{+}

, Reakcja z ditizonem Ditizon w

0,002 %

roztworze

{CCl}_{4}

i bufor octanowy (pH ok.

5

), zawierający tiosiarczany, dodany do roztworu z jonem

{Zn}^{2 +}

{Zn}^{2 +}

, dodać dwie cząsteczki wody, dodać dwie cząsteczki ditizonu zbudowane z pierścienia fenylowego połączonego z grupą

NH

związaną z atomem azotu połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem węgla podstawionym grupą tiolową

SH

oraz atomem azotu połączonym za pomocą wiązania podwójnego z kolejnym atomem azotu związanym z drugim w strukturze pierścieniem fenylowym. Strzałka w prawo,

Zn

, w nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie dolnym znajduje się dwa, znajduje się fragment struktury zbudowany z pierścienia fenylowego połączonego z grupą

NH

bg‑gray2

Jony ${Cr}^{3 +}$

Rl4VNhaQrhjML

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się zielony osad wodorotlenku chromu(

III

), który roztwarza się w nadmiarze

NaOH

. Tak powstaje heksahydroksochromian(

III

) sodu.

3 NaOH + {Cr}^{3 +} \to Cr {(OH)}_{3} ↓ + 3 {Na}^{+}

3 NaOH + Cr {(OH)}_{3} ↓ \to {Na}_{3} [Cr {(OH)}_{6}]

Heksahydrochromian(

III

) sodu może ulec utlenieniu, tworząc chromian(

VI

) sodu. Reakcji tej towarzyszy zmiana barwy roztworu z zielonej na żółtą. Związki chromu na

VI

stopniu utlenienia zakwalifikowane są do związków rakotwórczych.

2 {Na}_{2} [Cr {(OH)}_{6}] + 3 H_{2} O_{2} \to 2 {Na}_{2} {CrO}_{4} + 2 NaOH + 8 H_{2} O

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się osad uwodnionego tlenku chromu(

III

), który roztwarza się w stężonym roztworze amoniaku i powstaje kation heksaaminachromu(

III

)

{[Cr {({NH}_{3})}_{6}]}^{3 +}

o barwie fiołkowej.

6 {NH}_{3} + Cr {(OH)}_{3} \to {[Cr {({NH}_{3})}_{6}]}^{3 +} + 3 {OH}^{-}

, Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się zielonkawy, bezpostaciowy osad ortofosforanu(

V

) chromu(

III

), który roztwarza się w wodorotlenkach i kwasach mineralnych, nie roztwarza się w kwasie octowym.

{Cr}^{3 +} + {PO}_{4}^{3 -} \to {CrPO}_{4} ↓

{CrPO}_{4} ↓ + 6 {OH}^{-} \to {[Cr {(OH)}_{6}]}^{3 -} + {PO}_{4}^{3 -}

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku chromu(

III

2 {Cr}^{3 +} + 3 {CO}_{3}^{2 -} + 3 H_{2} O \to 2 Cr {(OH)}_{3} ↓ + 3 {CO}_{2} ↑

bg‑gray2

Jony ${Fe}^{2 +}$

R1IsFzqE1bZzI

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się biały osad wodorotlenku żelaza(

II

), który na powietrzu najpierw zielenieje, a później brunatnieje na skutek utleniania

Fe (II)

Fe (III)

2 NaOH + {Fe}^{2 +} \to Fe {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

4 Fe {(OH)}_{2} ↓ + O_{2} + 2 H_{2} O \to 4 Fe {(OH)}_{3} ↓

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się biały osad wodorotlenku żelaza(

II

), który na powietrzu brunatnieje na skutek utleniania

Fe (II)

Fe (III)

., Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się biały, bezpostaciowy osad ortofoosforanu(

V

) żelaza(

II

), który z czasem staje się zielonkawy.

3 {Fe}^{2 +} + 2 {PO}_{4}^{2 -} \to {Fe}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się biały węglan żelaza(

II

), który łatwo utlenia się do brunatnego wodorotlenku żelaza(

III

{Na}_{2} {CO}_{3} + {Fe}^{2 +} \to {FeCO}_{3} ↓ + 2 {Na}^{+}

4 {FeCO}_{3} + O_{2} + 6 H_{2} O \to 4 Fe {(OH)}_{3} ↓ + 4 {CO}_{2} ↑

, Reakcja z $K_{4} [Fe {(CN)}_{6}]$ Heksacyjanożelazian(

III

) potasu wytrąca niebieski osad heksacyjanożelazianu(

III

) żelaza(

III

3 {Fe}^{2 +} + 2 {[Fe {(CN)}_{6}]}^{3 -} \to {Fe}_{3} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2} ↓

, Reakcja z $KSCN$ W obecności

Fe (II)

, w odróżnieniu od

Fe (III)

, barwa roztworu się nie zmienia., Reakcja z dimetyloglioksymem Dimetyloglioksym, dodany do roztworu zawierającego jony żelaza(

II

), tworzy po zalkalizowaniu roztworem amoniaku czerwony, rozpuszczalny kompleks dimetyloglioksymianu żelaza(

II

).
Ilustracja przedstawiająca równanie reakcji pomiędzy jonem żelaza na drugim stopniu utlenienia a cząsteczką dimetyloglioksymu w obecności wody. Jon

{Fe}^{2 +}

, dodać dwie cząsteczki wody, dodać dwie cząsteczki dimetyloglioksymu zbudowane z dwóch połączonych ze sobą atomów węgla, z których każdy związany jest z jedną grupą metylową oraz za pomocą wiązania podwójnego z atomem azotu podstawionym grupą

OH

. Grupy metylowe znajdują się po tej samej stronie płaszczyzny wyznaczonej przez wiązanie węgiel węgiel. Strzałka w prawo. produktem jest związek kompleksowy, w którym atomem centralnym jest żelazo, połączony z czterema atomami azotu pochodzącymi od dwóch cząsteczek dimetyloglioksymu. Powstały związek kompleksowy posiada cztery pierścienie. Dwa naprzeciwległe, pięcioczłonowe, każdy składający się z dwóch atomów węgla, z których każdy łączy się z atomem azotu, które to zamykają pierścień, łącząc się z wspólnym atomem żelaza. Dwa pozostałe pierścienie powstały dzięki utworzeniu wiązań wodorowych przez obecne w cząsteczkach grupy hydroksylowe, również są one naprzeciwległe i każdy z nich stanowi atom wodoru połączony z dwoma atomami tlenu (z jednym wiązaniem wodorowym), z których każdy podstawiony jest atomem azotu, atomy azotu łączą się ze wspólnym atomem żelaza, co zamyka sześcioczłonowe pierścienie. Dodać dwa kationy hydroniowe.

^{Źródło: GroMar Sp. z o.o.; Licencja: CC BY-SA 3.0}
Osad ten nie roztwarza się w nadmiarze amoniaku.

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się biały osad wodorotlenku żelaza(

II

), który na powietrzu najpierw zielenieje, a później brunatnieje na skutek utleniania

Fe (II)

Fe (III)

2 NaOH + {Fe}^{2 +} \to Fe {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

4 Fe {(OH)}_{2} ↓ + O_{2} + 2 H_{2} O \to 4 Fe {(OH)}_{3} ↓

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się biały osad wodorotlenku żelaza(

II

), który na powietrzu brunatnieje na skutek utleniania

Fe (II)

Fe (III)

., Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się biały, bezpostaciowy osad ortofoosforanu(

V

) żelaza(

II

), który z czasem staje się zielonkawy.

3 {Fe}^{2 +} + 2 {PO}_{4}^{2 -} \to {Fe}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się biały węglan żelaza(

II

), który łatwo utlenia się do brunatnego wodorotlenku żelaza(

III

{Na}_{2} {CO}_{3} + {Fe}^{2 +} \to {FeCO}_{3} ↓ + 2 {Na}^{+}

4 {FeCO}_{3} + O_{2} + 6 H_{2} O \to 4 Fe {(OH)}_{3} ↓ + 4 {CO}_{2} ↑

, Reakcja z $K_{4} [Fe {(CN)}_{6}]$ Heksacyjanożelazian(

III

) potasu wytrąca niebieski osad heksacyjanożelazianu(

III

) żelaza(

III

3 {Fe}^{2 +} + 2 {[Fe {(CN)}_{6}]}^{3 -} \to {Fe}_{3} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{2} ↓

, Reakcja z $KSCN$ W obecności

Fe (II)

, w odróżnieniu od

Fe (III)

, barwa roztworu się nie zmienia., Reakcja z dimetyloglioksymem Dimetyloglioksym, dodany do roztworu zawierającego jony żelaza(

II

), tworzy po zalkalizowaniu roztworem amoniaku czerwony, rozpuszczalny kompleks dimetyloglioksymianu żelaza(

II

).
Ilustracja przedstawiająca równanie reakcji pomiędzy jonem żelaza na drugim stopniu utlenienia a cząsteczką dimetyloglioksymu w obecności wody. Jon

{Fe}^{2 +}

OH

bg‑gray2

Jony ${Fe}^{3 +}$

R1DUxmXjJ69W9

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się zielony osad wodorotlenku żelaza(

II

), który nie roztwarza się w nadmiarze

NaOH

, natomiast roztwarza się w kwasach. Po pewnym czasie na powietrzu stopniowo brunatnieje w skutek utleniania

Fe (II)

Fe (III)

2 NaOH + {Fe}^{2 +} \to Fe {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

4 Fe {(OH)}_{2} ↓ + O_{2} + 2 H_{2} O \to 4 Fe {(OH)}_{3} ↓

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się zielony osad wodorotlenku żelaza(

II

), który nie roztwarza się w nadmiarze odczynnika, natomiast roztwarza się w kwasach. Po pewnym czasie, na powietrzu stopniowo brunatnieje w skutek utleniania

Fe (II)

Fe (III)

.
, Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się zielonkawy osad ortofoosforanu(

V

) żelaza(

III

), który łatwo roztwarza się w kwasach mineralnych.

{Fe}^{3 +} + 2 {HPO}_{4}^{2 -} \to {FePO}_{4} ↓ + H_{2} {PO}_{4}^{-}

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się brunatny osad wodorotlenku żelaza(

III

2 {Fe}^{3 +} + 3 {CO}_{3}^{2 -} + 3 H_{2} O \to 2 Fe {(OH)}_{3} ↓ + 3 {CO}_{2} ↑

, Reakcja z $K_{4} [Fe {(CN)}_{6}]$ Z roztworów kwasowych i obojętnych pod wpływem hekacyjanożelazianu(

II

) potasu wytrąca się ciemnoniebieski osad (błękit pruski) heksacyjanożelazianu(

II

) żelaza(

III

4 {Fe}^{3 +} + 3 {[Fe {(CN)}_{6}]}^{4 -} \to {Fe}_{4} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{3} ↓

, Reakcja z $K_{3} [Fe {(CN)}_{6}]$ Heksacyjanożelazian(

III

) potasu nie wytrąca osadu z jonami

{Fe}^{3 +}

, natomiast roztwór barwi się na kolor brunatny. Powstaje rozpuszczalny w wodzie heksacyjanożelazian(

III

) żelaza(

III

)., Reakcja z $KSCN$ W obecności

Fe (III)

roztwór barwi się na krwistoczerwony, którego intensywność zależy od ilości ligandów tiocyjanianowych w kompleksie.

{[Fe {(H_{2} O)}_{6}]}^{3 +} + 2 {SCN}^{-} \to {[Fe {(SCN)}_{2} {(H_{2} O)}_{4}]}^{-} + 2 H_{2} O

{[Fe {(H_{2} O)}_{6}]}^{3 +} + 4 {SCN}^{-} \to {[Fe {(SCN)}_{4} {(H_{2} O)}_{2}]}^{-} + 4 H_{2} O

{[Fe {(H_{2} O)}_{6}]}^{3 +} + 6 {SCN}^{-} \to {[Fe {(SCN)}_{6}]}^{-} + 6 H_{2} O

bg‑gray2

Jony ${Mn}^{2 +}$

RkSkszjzTouov

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się biały osad wodorotlenku manganu(

II

), roztwarzalny w kwasach i solach amonowych, nieroztwarzalny w nadmiarze

NaOH

2 NaOH + {Mn}^{2 +} \to Mn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

W ciągu kilku sekund na powietrzu osad wodorotlenku manganu(

II

) brunatnieje, utleniając się do tlenku manganu(

IV

2 Mn {(OH)}_{2} ↓ + O_{2} + (n - 1) H_{2} O \to 2 {MnO}_{2} \cdot n H_{2} O

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się biały osad wodorotlenku manganu(

II

), który częściowo roztwarza się w nadmiarze amoniaku z wytworzeniem bezbarwnego aminokompleksu.

2 {NH}_{3} + H_{2} O + {Mn}^{2 +} \to Mn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {NH}_{4}^{+}

4 {NH}_{3} + Mn {(OH)}_{2} ↓ \to {[Mn {({NH}_{3})}_{4}]}^{2 +} + 2 {OH}^{-}

, Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się biały osad ortofosforanu(

V

) manganu(

II

), roztwarzalny w kwasach mineralnych i kwasie etanowym (w odróżnieniu od fosforanów

Al (III)

Fe (III)

Cr (III)

3 {Mn}^{2 +} + 2 {PO}_{4}^{3 -} \to {Mn}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się biały

{MnCO}_{3}

, który na gorąco hydrolizuje i utlenia się tlenem zawartym w powietrzu do

{MnO}_{2}

bg‑gray2

Jony ${Ni}^{2 +}$

RVjiZPLNll2YH

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się zielony, bezpostaciowy osad wodorotlenku niklu(

II

), trwały na powietrzu, nieroztwarzalny w nadmiarze

NaOH

2 NaOH + {Ni}^{2 +} \to Ni {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się zielonkawo-niebieski osad hydroksosoli, który ulega roztworzeniu w nadmiarze amoniaku.

Ni (OH) Cl↓ + 6 {NH}_{3} \to {[Ni {({NH}_{3})}_{6}]}^{2 +} + {Cl}^{-} + 2 {OH}^{-}

, Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się jasnozielony osad ortofosforanu(

V

) niklu(

II

), roztwarzalny w kwasach mineralnych i amoniaku.

3 {Ni}^{2 +} + 2 {PO}_{4}^{3 -} \to {Ni}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się jasnozielony osad hydroksosoli

{Ni}_{2} {(OH)}_{2} {CO}_{3}

, który roztwarza się w solach amonowych i amoniaku, tworząc kation heksaaminaniklu(

II

)., Reakcja z dimetyloglioksymem Dimetyloglioksym dodany do słabo kwasowego roztworu zawierającego jony niklu tworzy po zobojętnieniu roztworem amoniaku różowy kłaczkowaty osad dimetyloglioksymianu niklu(

II

).
Ilustracja przedstawiająca równanie reakcji pomiędzy jonem niklu na drugim stopniu utlenienia a cząsteczką dimetyloglioksymu w obecności wody. Jon

{Ni}^{2 +}

OH

. Grupy metylowe znajdują się po tej samej stronie płaszczyzny wyznaczonej przez wiązanie węgiel węgiel. Strzałka w prawo. produktem jest związek kompleksowy, w którym atomem centralnym jest nikiel, połączony z czterema atomami azotu pochodzącymi od dwóch cząsteczek dimetyloglioksymu. Powstały związek kompleksowy posiada cztery pierścienie. Dwa naprzeciwległe, pięcioczłonowe, każdy składający się z dwóch atomów węgla, z których każdy łączy się z atomem azotu, które to zamykają pierścień, łącząc się z wspólnym atomem niklu. Dwa pozostałe pierścienie powstały dzięki utworzeniu wiązań wodorowych przez obecne w cząsteczkach grupy hydroksylowe, również są one naprzeciwległe i każdy z nich stanowi atom wodoru połączony z dwoma atomami tlenu (z jednym wiązaniem wodorowym), z których każdy podstawiony jest atomem azotu, atomy azotu łączą się ze wspólnym atomem niklu, co zamyka sześcioczłonowe pierścienie. Dodać dwa kationy hydroniowe.

^{Źródło: GroMar Sp. z o.o.; Licencja: CC BY-SA 3.0}
Osad ten nie roztwarza się w nadmiarze amoniaku.

bg‑gray2

Jony ${Co}^{2 +}$

R1cUyjA6NMvNe

Reakcja z $NaOH$ Wytrąca się niebieski osad hydroksosoli

Co (OH) Cl

, który po ogrzaniu lub użyciu nadmiaru

NaOH

przechodzi w różowy

Co {(OH)}_{2}

. Na powietrzu brunatnieje na skutek utleniania

Co (II)

Co (III)

2 NaOH + {Co}^{2 +} \to Co {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+}

, Reakcja z ${NH}_{3 (aq)}$ Wytrąca się niebieski osad hydroksosoli

Co (OH) Cl

, który roztwarza się w nadmiarze amoniaku tworząc różowy kompleks heksaaminakobaltu(

II

), który utlenia się do żółtobrunatnego kompleksu heksaaminakobaltu(

III

).
, Reakcja z ${Na}_{2} {HPO}_{4}$ Wytrąca się niebieskofioletowy osad ortofosforanu(

V

) kobaltu(

II

) który roztwarza się w kwasie chlorowodorowym i amoniaku.

3 {Co}^{2 +} + 2 {PO}_{4}^{3} \to {Co}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓

, Reakcja z ${Na}_{2} {CO}_{3}$ Wytrąca się różowy osad hydroksosoli

{Co}_{2} {(OH)}_{2} {CO}_{3}

, który nie roztwarza się w nadmiarze odczynnika.

Odczynnik	${Al}^{3 +}$	${Cr}^{3 +}$	${Zn}^{2 +}$	${Ni}^{2 +}$
$NaOH$	$Al {(OH)}_{3} ↓$ biały, roztwarzalny w nadmiarze ${[Al {(OH)}_{4}]}^{-}$	$Cr {(OH)}_{3} ↓$ zielony, roztwarzalny w nadmiarze ${[Cr {(OH)}_{6}]}^{3 -}$	$Zn {(OH)}_{2} ↓$ biały, roztwarzalny w nadmiarze ${[Zn {(OH)}_{4}]}^{-}$	$Ni {(OH)}_{2} ↓$ biały, nieroztwarzalny w nadmiarze
${NH}_{3 (aq)}$	$Al {(OH)}_{3} ↓$ biały, nieroztwarzalny w nadmiarze	$Cr {(OH)}_{3} ↓$ zielony, roztwarzalny w nadmiarze ${[Cr {({NH}_{3})}_{6}]}^{3 +}$	$Zn {(OH)}_{2} ↓$ biały, roztwarzalny w nadmiarze ${[Zn {({NH}_{3})}_{4}]}^{2 +}$	$Ni (OH) Cl ↓$ roztwarzalny w nadmiarze ${[Ni {({NH}_{3})}_{6}]}^{2 +}$
${({NH}_{4})}_{2} {CO}_{3}$	$Al {(OH)}_{3} ↓$ biały	$Cr {(OH)}_{3} ↓$ szarozielony, roztwarzalny w nadmiarze	${Zn}_{2} {(OH)}_{2} {CO}_{3} ↓$ biały, roztwarzalny w nadmiarze	${Ni}_{2} {(OH)}_{2} {CO}_{3}$ zielony, roztwarzalny w nadmiarze
${Na}_{2} {HPO}_{4}$	${AlPO}_{4}$ biały, nieroztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$	${CrPO}_{4}$ zielony, nieroztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$	${Zn}_{3} {({PO}_{4})}_{2}$ biały, roztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$	${Ni}_{3} {({PO}_{4})}_{2}$ zielony, roztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$
$K_{4} [Fe {(CN)}_{6}]$	-	-	${Zn}_{2} [Fe {(SCN)}_{6}] ↓$ biały	${Ni}_{2} [Fe {(SCN)}_{6}] ↓$ zielony
Utleniacze	-	${CrO}_{4}^{2 -}$ zielony, nieroztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$	-	-

Odczynnik	${Co}^{2 +}$	${Fe}^{2 +}$	${Fe}^{3 +}$	${Mn}^{2 +}$
$NaOH$	$Co (OH) {NO}_{3} ↓$ niebieski, ciemnieje*	$Fe {(OH)}_{2} ↓$ zielonkawy	${Fe}_{2} O_{3} \cdot n H_{2} O ↓$ brunatny	$Mn {(OH)}_{2} ↓$ biały, brunatnieje
${NH}_{3 (aq)}$	$Co (OH) Cl ↓$ roztwarzalny w nadmiarze ${[Co {({NH}_{3})}_{6}]}^{2 +}$	$Fe {(OH)}_{2} ↓$ nieroztwarzalny w nadmiarze	${Fe}_{2} O_{3} \cdot n H_{2} O ↓$ nieroztwarzalny w nadmiarze	$Mn {(OH)}_{2} ↓$ nieroztwarzalny w nadmiarze
${({NH}_{4})}_{2} {CO}_{3}$	${Co}_{2} (OH) {CO}_{3} ↓$ różowy, roztwarzalny w nadmiarze ${({NH}_{4})}_{2} {CO}_{3}$	${FeCO}_{3} ↓$ biały, na powietrzu ciemnieje	$Fe (OH) {CO}_{3} ↓$ brunatny podczas gotowania ${Fe}_{2} O_{3} \cdot n H_{2} O ↓$	${MnCO}_{3} ↓$ biały, na powietrzu ciemnieje
${Na}_{2} {HPO}_{4}$	${Co}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓$ fioletowy, roztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$	${Fe}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓$ biały, roztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$	${FePO}_{4} ↓$ białożółty, trudno roztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$	${Mn}_{3} {({PO}_{4})}_{2} ↓$ biały, roztwarzalny w ${CH}_{3} COOH$
$K_{4} [Fe {(CN)}_{6}]$	${Co}_{2} [Fe {(CN)}_{6}] ↓$ zielony	${Fe}_{2} [Fe {(CN)}_{6}] ↓$ białoniebieski	${Fe}_{4} {[Fe {(CN)}_{6}]}_{3} ↓$ ciemnoniebieski	${Mn}_{2} [Fe {(CN)}_{6}] ↓$ biały
Utleniacze	środowisko zasadowe $Co {(OH)}_{3} ↓$	utlenianie do ${Fe}^{3 +}$	-	${MnO}_{2 (aq)}$ brązowy ${MnO}_{4}^{-}$ fioletowy

Indeks górny *Przy strącaniu z roztworu azotanu kobaltu( $II$ ).

Słownik

chemia analityczna

dział chemii, który zajmuje się analizą związków chemicznych i mieszanin; dzieli się na analizę ilościową, jakościową i strukturalną; posiada duże znaczenie również w naukach, takich jak geologia, mikrobiologia, medycyna itd.

analiza chemiczna ilościowa

analiza, której celem jest ustalenie składu ilościowego próbki, np. zawartości procentowej poszczególnych składników próbki; poprzedza ją analiza jakościowa, ponieważ w pierwszej kolejności należy stwierdzić, jakie pierwiastki wchodzą w skład analizowanej próbki

analiza chemiczna jakościowa

analiza, której celem jest identyfikacja składników związków chemicznych lub mieszanin; w tym celu wykonuje się reakcje chemiczne, dzięki czemu wydzielają się osady trudno roztwarzalnych związków, powstają barwne związki lub wydzielają się gazy

analiza chemiczna stukturalna

analiza, której celem jest ustalenie struktury badanego związku chemicznego – składu atomów i sposobu ich połączenia między sobą

analiza wybiórcza jonów

analiza wykrywania wybranych jonów w roztworach, polegająca na wykorzystaniu reakcji charakterystycznych dla danego jonu; za jej pomocą nie jest możliwa analiza każdego z jonów, ponieważ reakcji charakterystycznych jest niewiele

analiza systematyczna jonów

analiza, której celem jest rozdzielenie i zaszeregowanie jonów obecnych w roztworze do poszczególnych grup analitycznych, a następnie przeprowadzenie odpowiednich reakcji charakterystycznych

reakcja charaktrystyczna

reakcja chemiczna stosowana w chemii analitycznej umożliwiająca stosunkowo prostą identyfikację określonego indywiduum chemicznego (np. jon, grupa funkcyjna); przykładem reakcji charakterystycznej jest zmiana zabarwienia substancji $Y$ , powstająca w wyniku działania na nią substancją $X$

grupa analityczna

grupa, w której dane jony (kationy, aniony) zachowują się podobnie w obecności danego odczynnika w określonych warunkach eksperymentalnych

roztwór prosty

roztwór, zawierający albo jedną sól, albo jeden kwas, albo zasadę

roztwór złożony

roztwór, zawierający więcej niż jedną sól lub jeden kwas, lub zasadę

roztwarzanie

reakcja chemiczna przechodzenia substancji do roztworu; w przeciwieństwie do rozpuszczania nie jest możliwe odzyskania substancji wyjściowej w wyniku procesu odparowania rozpuszczalnika

związek kompleksowy

związek chemiczny, zawierający atom lub jon centralny otoczony ligandami (grupy lub jony związane z atomem lub jonem centralnym)

Carl Remigius Frasenius

chemik, niemiecki twórca podwalin jakościowej analizy chemicznej; opracował własną metodę systematycznej identyfikacji i oddzielania poszczególnych metali (kationów) i niemetali (anionów), wybierając spośród wielu reakcji te, które uznał za najbardziej charakterystyczne, a zastosowanie niewielkiej liczby odczynników doprowadziło do tego, że system ten był prosty i łatwy do nauczenia

Bibliografia

Bartynowska‑Meus Z., Analiza jakościowa jonów, wersja popr. P. Miśkowiec, B. Krajewska, Kraków 1994.

Dąbrowska B. E., Ćwiczenia z podstaw chemii i analizy jakościowej, pod. red. A. Reizer, Kraków 2000.

Kocjan R., Chemia analityczna. T. 1. Analiza jakościowa. Analiza ilościowa klasyczna, Warszawa 2000, wyd. 1.

Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T. 1. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2009, wyd. 10.

Paśko J. R., Sitko R., Ćwiczenia laboratoryjne z chemii ogólnej i analitycznej. Skrypt dla studentów kierunku biologii, Kraków 1996.

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – S

$III$ grupa kationów

Jony ${Al}^{3 +}$

Jony ${Zn}^{2 +}$

Jony ${Cr}^{3 +}$

Jony ${Fe}^{2 +}$

Jony ${Fe}^{3 +}$

Jony ${Mn}^{2 +}$

Jony ${Ni}^{2 +}$

Jony ${Co}^{2 +}$

Słownik

Bibliografia

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – S

Przeczytaj

III grupa kationów

Jony Al3+

Jony Zn2+

Jony Cr3+

Jony Fe2+

Jony Fe3+

Jony Mn2+

Jony Ni2+

Jony Co2+

Słownik

Bibliografia

$III$ grupa kationów

Jony ${Al}^{3 +}$

Jony ${Zn}^{2 +}$

Jony ${Cr}^{3 +}$

Jony ${Fe}^{2 +}$

Jony ${Fe}^{3 +}$

Jony ${Mn}^{2 +}$

Jony ${Ni}^{2 +}$

Jony ${Co}^{2 +}$