Характеристика группы

Автор: | Январь 3, 2011

К. третьей аналитической группе относятся катионы Fe2+, Fe3+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+. Групповым реактивом яв­ляется раствор сульфида аммония (NH4)2S в присутст­вии раствора аммиака. Последний нужен для того, что­бы уменьшить гидролиз сульфида аммония и предотвра­тить образование ионов HS. Так как обычно в лабора­тории раствор сульфида аммония готовят пропусканием сероводорода через концентрированный раствор аммиа­ка, то получающийся при этом раствор уже содержит избыток аммиака и при выполнении частных реакций его можно не добавлять.

Действие группового реактива на различные катионы третьей группы различно. При действии на соли желе­за (II) и железа (III), марганца и цинка выпадают осад­ки сульфидов соответствующих катионов, например:

Fe2+ + S2— = FeSi.

Осадки FeS, Fe2S3 черного цвета, MnS — телесного, ZnS — белого цвета. Цвета осадков сульфидов являются важным для анализа признаком. При действии группо­вого реактива на соли алюминия и хрома образуются со­ответствующие гидроксиды:

2Сг»+ + 3S-2 + 6Н20 = 2Сг(ОН)3| + 3H2St •

Все гидроксиды катионов третьей группы труднорас­творимы и являются слабыми электролитами. Гидрокси­ды цинка Zn(OH)2, алюминия А1(ОН)3 и хрома Сг(ОН)з обладают, кроме того, амфотерными свойст­вами.

Амфотерными называются такие гидроксиды, которые при диссоциации образуют одновременно и ионы водоро­да Н+ и гидроксид-ионы ОН~

2’H+ + Zn02—              Zn(OH)2 Zn2+ + 20H».

раствор

II

Zn(OH)2 осадок

Этим и объясняется взаимодействие амфотерных гидро-ксидов с кислотами и со щелочами. При добавлении к гидроксиду цинка кислоты возрастает концентрация ио­нов водорода. Согласно принципу Ле-Шателье диссоциа­ция Zn(OH)2 по типу кислоты подавляется, а по типу основания усиливается. В итоге осадок Zn(OH)2 раство­ряется и образуется соль, в которой цинк является ка­тионом:

Zn(OH)2 + 2НС1 = ZnCl2 + 2Н20.

При добавлении к гидроксиду цинка щелочи возрастает концентрация ионов ОН. Равновесие в системе опять нарушается, но теперь преобладает диссоциация Zn (ОН) 2 по типу кислоты. В результате Zn(OH)2 растворяется с образованием соли, в которой цинк входит в состав аниона:

Zn(OH)2 + 2NaOH = N.42Zn02 + 2Н20.

Можно двойную диссоциацию амфотерных гидроксидов рассматривать как проходящую иным путем:

Zn2+ + 20H» ч=> Zn(OH)2 + 2Н20 4=fc 2Н++ [Zn(OH)4]2-,

т. е. при диссоциации гидррксида цинка по типу кислоты образуется комплексный анион [Zn(OH)4]2-. Тогда реак­ция взаимодействия со щелочью проходит с образовани­ем гидроксосолей:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4].

Свежеосажденные сульфиды и гидроксиды аморфны и способны довольно легко переходить в коллоидное со­стояние.

Это происходит в том случае, когда при определен­ных условиях рост частиц труднорастворимого соедине­ния задерживается и образуются так называемые колло­идные частицы. Кроме того, на поверхности коллоидных частиц адсорбируются находящиеся в растворе ионы и частицы оказываются заряженными. Это препятствует объединению коллоидных частиц в более крупные, так как одинаково заряженные частицы отталкиваются. Та­ким образом, труднорастворимое соединение не выпада­ет в осадок, а образует коллоидный раствор, занимаю­щий промежуточное положение между грубыми суспен­зиями (взвесями) и истинными растворами.

Если в коллоидный раствор добавить избыток како­го-либо электролита, в окружающем коллоидную части­цу слое оказывается избыток противоположно заряжен­ных ионов, нейтрализующих заряд частицы. Снятие за­рядов уничтожает препятствие для столкновения и сли­пания частиц в более крупные. Происходит процесс коагуляции: образующиеся крупные частицы уже не мо­гут удерживаться во взвешенном состоянии и начинают быстро оседать. Коагуляции способствует повышение температуры.

Склонность некоторых сульфидов и гидроксидов об­разовывать коллоидные растворы усложняет анализ, так как коллоидные частицы не могут быть отделены цен­трифугированием. Поэтому осаждение необходимо вести в условиях, способствующих разрушению коллоидных систем, т. е. при нагревании раствора и прибавлении к нему электролита. Такие осадки промывают горячей во­дой с небольшим количеством электролита (обычно до­бавляют хлорид или нитрат аммония). Если этого не сделать, при промывании водой электролит с осадка полностью удаляется, частицы осадка образуют колло­идный раствор.

Железо и марганец относятся к жизненно необходи­мым элементам. Железо входит в состав гемоглобина и ряда ферментов. Большая часть железа содержится в гемоглобине эритроцитов, часть находится в печени в соединении с белком. Марганец участвует в обмене угле­водов, оказывает определенное влияние «а размножение. В медицине применяется перманганат калия КМп04, раствор которого используется как антисептическое средство. Препараты железа применяют при понижении количества гемоглобина в крови. Оксид цинка ZnO вхо­дит в состав различных мазей.