Качественные реакции катионов III аналитической группы

Общая характеристика катионов III группы

К третьей группе относят катионы Zn²⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, гидроксиды которых проявляют амфотерные свойства. Групповыми реактивами являются щелочи: КОН, NaOH. Гидроксиды катионов III группы растворяются в избытке щелочи и переходят в раствор в виде комплексных ионов Zn(OH)₄^2–, А1(ОН)₄^–, Сr(ОН)₄^–, Sn(OH)₄^2–, Sn(OH)₆^2– (при иной форме записи реакций эти ионы записывают соответственно ZnO₂^2–, AlO₂^–, CrO₂^–, SnO₂^2–, SnO₃^2–). Эти анионы устойчивы только в сильнощелочной среде. В кислой среде ионы III группы существуют в виде гидратированных катионов Zn²⁺, A1³⁺, Cr³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺.

Соли катионов III группы подвергаются гидролизу, при этом соли катионов А1³⁺ и Сг³⁺ и очень слабых летучих кислот (сульфиды, карбонаты) гидролизуются полностью и не могут существовать в водных растворах.

Катионы Zn²⁺ и А1³⁺, будучи образованными элементами с законченными 8- и 18-электронными внешними уровнями, имеют постоянную степень окисления и не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Хром и олово проявляют в соединениях переменную степень окисления (Sn²⁺ → Sn⁴⁺; Сг³⁺→ CrO₄^2–→Cr₂O₇^2–), поэтому для обнаружения их ионов используют окислительно-восстановительные реакции. При действии на катионы III группы избытка щелочи в присутствии пероксида водорода все ионы переменной степени окисления находятся в растворе в высшей степени окисления (CrO₄^2–, SnO₃^2–).

Окислительно-восстановительные свойства ионов часто зависят от кислотности раствора. Так, восстановительные свойства иона Sn²⁺ усиливаются при повышении рН раствора (в кислой среде E⁰(Sn⁴⁺/Sn²⁺) = 0,15 В; в щелочной среде E⁰ (Sn⁴⁺/Sn²⁺) = 0,93 B) окислительные свойства ионов CrO₄^2–и Cr₂O₇^2– усиливаются с понижением рН раствора (в щелочной среде E⁰ (CrO₄^2–/Сr(ОН)₃) = 0,12 В; в кислой среде E⁰ (CrO₄^2–/ Сr³⁺) = 1,33 B.

Все катионы III группы склонны к комплексообразованию. Для катиона Zn²⁺ наиболее характерны амминокомплексы Zn(NH₃)_j²⁺, для иона Sn⁴⁺ – хлориды SnCl_j^4–j, где j=1 ÷ 6.

Хлориды, нитраты, сульфаты катионов III группы растворимы в воде. Соединения катионов Zn²⁺, A1³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺ бесцветны, все соединения хрома окрашены в цвет соответствующего иона: CrO₄^2– – желтого цвета, Сr₂О₇^2– – оранжевого, Сr³⁺ – сине-зеленого.