Пятая (гидроксидная) аналитическая группа катионов

Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Sb³⁺, Bi³⁺

В нее входят простые катионы s²-, р- и d-элементов. Магний (s-элемент) находится в главной подгруппе II группы, сурьма и висмут (р-элементы) – в главной подгруппе V группы, марганец и железо (d-элементы) – в побочных подгруппах VII и VIII группах периодической системы Д. И. Менделеева.

Электронные формулы, радиусы (нм), ионные потенциалы катионов:

Катионы Мg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺ обладают умеренной поляризующей способностью (наименьшей – Mg²⁺), катионы Fe³⁺, Sb³⁺, Bi³⁺ являются поляризаторами за счет высокого ионного потенциала (Fe³⁺) и наличия глубинных многоэлектронных слоев (Bi³⁺, Sb³⁺). Это объясняет появление малорастворимых соединений (гидроксидов, сульфидов, карбонатов, фосфатов и др.). Гидроксиды катионов V группы проявляют основные свойства, кроме гидроксида сурьмы (III) и железа (III), которые амфотерны. Так гидроксид сурьмы (III) растворяется в щелочах с образованием гидроксокомплексных ионов [Sb(OH)₄]^–, [Sb(OH)₆]^3– и в кислотах, образуя ацидокомплексные ионы, например ([SbCl₄]^–, [SbCl₆]^3–. Гидроксиды магния, марганца хорошо, а железа (II) заметно растворимы в насыщенных растворах солей аммония (таблица 5).

Пероксид водорода в основной среде окисляет Mn²⁺, Fe²⁺, Sb³⁺ до Mn⁴⁺, Fe³⁺, Sb⁵⁺.

2Fe(OH)₂↓ + Н₂О₂ = 2Fe(OH)₃↓

Mn(OH)₂↓ + H₂O₂ = MnO(OH)₂↓ + H₂O

Sb(OH)₃↓ + H₂O₂ = SbO(OH)₃↓ + H₂O

Соли катионов V группы и сильных кислот в водных растворах гидролизованы по катиону (рН 2-4), причем гидролиз сурьмы (III) и висмута (III) ведет к образованию осадков солей состава МеОАn.

Характерные реакции катионов V аналитической группы

Ионы магния Мg²⁺

1. С гидрофосфатом натрия Na₂HPO₄ в присутствии хлорида аммония с образованием белого осадка, растворимого в уксусной и минеральных кислотах.

MgCl₂ + Na₂HPO₄ + NH₄OH = NH₄MgPO₄↓ + Н₂О + 2 NaCl

2NH₄MgPO₄↓ + 4CH₃COOH = 2(CH₃COO)₂Mg + (NH₄)₂HPO₄ + H₃PO₄

Реакцию обнаружения следует проводить при рН = 9 (в присутствии аммиачного буфера). Мешающие ионы: катионы s-, p- и d-элементов. Для использования ее в качестве дробной, мешающие ионы удаляют, катионы р-элементов восстановлением цинком в среде аммиака; Ва²⁺, Sr²⁺ – осаждением (NH₄)₂SO₄;

Таблица 5