Treća analitička grupa katjona

Treća analitička grupa katjona u analitičkoj hemiji je grupa sledećih katjona: Al³⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Zn²⁺.

Opšte karakteristike

Talože se iz neutralnih i baznih rastvora sa grupnim reagensom amonijum-sulfidom u obliku sulfida, osim aluminijuma i hroma koji se talože kao hidroksidi. Ovi sulfidi se ne talože sa vodonik-sulfidom iz kiselih rastvora jer se u njima rastvaraju.

Soli katjona ove grupe koje se rastvaraju u vodi su uglavnom hloridi, sulfati i nitrati, a ne rastvaraju se sulfidi, fosfati i karbonati. Većina ovih, kao i drugih soli su različito obojene.

Jedno od glavnih svojstava je sposobnost građenja kompleksnih jedinjenja. Takođe, veoma su nepostojani u prisustvu oksido-redukcionih sredstava, posebno jedinjenja gvožđa, mangana, hroma, nikla i kobalta.

Opšte reakcije

• Sa amonijum-sulfidom u neutralnoj i baznoj sredini grade taloge sulfida i hidroksida: crni talog gvožđe(II)-sulfida, gvožđe(III)-sulfida, nikl(II)-sulfida i kobalt(II)-sulfida, beli talog aluminijum(III)-hidroksida i cink(II)-sulfida, sivozeleni talog hrom(III)-hidroksida i ružičasti talog mangan(II)-sulfida.

Mn²⁺ + S^2- → MnS

• Alkalni hidroksidi sa katjonima ove grupe talože hidrokside: beli talog mangan(II)-hidroksida, aluminijum(III)-hidroksida i cink(II)-hidroksida, zeleni talog hrom(III)-hidroksida, gvožđe(II)-hidroksida i nikl(II)-hidroksida i tamnocrveni talog gvožđe(III)-hidroksida.

CoCl₂ + OH^- → Co(OH)Cl + Cl^-

• Amonijak reaguje sa katjonima ove grupe i tada se grade hidroksidi i bazne soli, kao na primer:

Zn²⁺ + 2NH₃ + 2H₂O → Zn(OH)₂ + 2NH₄⁺

• Sa alkalnim karbonatima daju taloge karbonata, baznih karbonata i hidroksida.

Fe²⁺ + CO₃^2- → FeCO₃

• Sa dinatrijum-hidrogen-fosfatom iz neutralne sredine talože se fosfati: zeleni talog nikl(II)-fosfata i hrom(III)-fosfata, bledožuti talog gvožđe(III)-fosfata, ljubičasti talog kobalt(II)-fosfata i beli talog cink(II)-fosfata, mangan(II)-fosfata i alimunijum(III)-fosfata. Gvožđe(II)-fosfat je takođe beo, ali na vazduhu pomodri.

Al³⁺ + HPO₄^2- → AlPO₄ + H⁺

• Redukciona sredstva kao što su vodonik-peroksid, vodonik-sulfid, jodo-vodonik i sulfitna kiselina redukuju jedinjenja hroma, mangana, gvožđa, nikla i kobalta. Na primer:

2Cr³⁺ + 3H₂O₂ + 10OH^- → 2CrO₄^2- + 8H₂O

• Jaka oksidaciona sredstva u zavisnosti od uslova izvođenja reakcije oksiduju jedinjenja hroma, mangana, gvožđa, nikla i kobalta. Na primer:

2MnO₄^- + 5H₂O₂ + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 5O₂ + 8H₂O

Dokazivanje Al³⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
amonijak	aluminijum-hidroksid	beli želatinozni talog	Al3+ + 3NH3 + 3HOH → Al(OH)3 + 3NH4+
alizarin	alizarinski lak (ako reaguje aluminijum-hidroksid)	cigla-crveni talog
kobalt(II)-nitrat	kobalto-aluminat	tenardovo plavo- talog	Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O Co(NO3)2 → 2NO2 + 1/2O2 + CoO Al2O3 + CoO →

Dokazivanje Cr³⁺ jona

Sa EDTA Cr³⁺ jon pravi kompleksno jedinjenje ljubičaste boje

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
vodonik-peroksid	hromat	žuta boja rastvora	2Cr(OH)4- + 3H2O2 + 2OH- → 2CrO42-+ 8H2O

Dokazivanje Mn²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
vodonik-peroksid	metamanganasta kiselina	smeđi talog	Najpre Mn2+ reaguje sa NaOH, pa se stvara Mn(OH)2 i uz dodavanje H2O2 i H2MnO3.

Mangan se može dokazati i oksidacijom sa olovo(IV)-oksidom i tada se dobijeni rastvor boji ljubičasto.

Dokazivanje Fe³⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
kalijum-heksacijanoferat(II)	gvožđe(III)- heksacijanoferat(II)	berlinsko plavo- talog	4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3
kalijum-rodanid ili amonijum-rodanid	kompleksno jedinjenje	tamnocrveni rastvor	3Fe2+ + 3NCS- → Fe(NCS)3

Dokazivanje Fe²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
kalijum-heksacijanoferat(III)	gvožđe(II)-heksacijanoferat(III)	modri talog	3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2

Sa dimetil-glioksimom stvara se kompleksno jedinjenje ružičastocrvene boje.

Dokazivanje Co²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
kalijum-rodanid ili amonijum-rodanid	kompleksno jedinjenje	plava boja rastvora	Co2+ + 4NCS- → [Co(NCS)4]2-
kalijum-nitrat	heksa-nitrokobaltat(III)	žuti kristalni talog	Co2+ + 7NO2 + 3K+ + 2H+ → K3[Co(NO2)6] + NO + H2O

Sa α-nitrozo-β-naftolom stvara se purpurni talog soli kobalta(III): Co[C₁₀H₆(NO)O]₃

Dokazivanje Ni²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
dimetil-glioksim	nikl- dimetil-glioksim	ružičastocrveni talog
alkalni hidroksid i hlorna voda	nikl(III)-hidroksid	tamnocrveni talog	Ni2+ + + 2OH- → Ni(OH)2 2Ni2+ + Br2 + 6OH- → 2Ni(OH)3 + 2Br-

Dokazivanje Zn²⁺ jona

reagens	proizvod	detektovanje promene	reakcije
vodonik-sulfid	cink-sulfid	beli talog	Zn2+ + H2S → ZnS + 2H+
kalijum-heksacijanoferat(III)	cink-heksacijanoferat(III)	žuti talog	3Zn2+ + 2K3[Fe(CN)6] → Zn3[Fe(CN)6]2 + 6K+

Literatura

• Rondović, D. 1991. Kvalitativna hemijska analiza. Naučna knjiga: Beograd.