Második rész III. kationosztály elemzése 2011 Készítette Fogarasi József Lektorálta dr. Golopencza Pálné 2011 Második rész

III. kationosztály (2.) Mn2+ Cr3+ Al3+ Baj van! Melyik anyagnak változik az oxidációs száma? Mangán(II)ion: Mn2+ Cr3+ Al3+ Króm(III)ion: Alumíniumion: Rózsaszín. Híg oldatban nem látszik. Tintakék Színtelen Jellemzőjük, hogy (NH4)2S-dal gyengén lúgos közegben csapadékot képeznek. Írd fel ezeket a reakciókat! Kiindulási anyagként az ionok nitrát-sóit használd! Zöld színű csapadék Cr(NO3)3 + (NH4)2S + H2O = Cr(OH)3 + H2S + NH4NO3 Lehet találgatni is, de inkább gondolkodjunk! Írjuk fel két lépésben: Egyiknek sem! Akkor ez nem redoxi reakció! Rendezés. Oxidációs számokkal, ahogy megszoktuk! 2 2 Cr(NO3)3 Cr(NO3)3 + 3 3 (NH4)2S (NH4)2S = Cr2S3 + 6 6 NH4NO3 NH4NO3 A króm-szulfid azonban hidrolizál. Cr2S3 + 6 6 H2O H2O = 2 2 Cr(OH)3 Cr(OH)3 + 3 3 H2S H2S Adjuk össze a két egyenletet! + + + + = Ez tehát az osztályreakció, amit kihagyunk. Miért is?

A Mn2+ és Al3+ osztályreakciója Mn(NO3)2 + (NH4)2S = MnS + NH4NO3 2 testszínű (drapp) csapadék 3 2 3 2 Al(NO3)3 + (NH4)2S + H2O = Al(OH)3 + H2S + NH4NO3 3 3 Rendezés találgatással: 1. A bal oldal 3 nitrátja miatt 2. Így 3 ammóniumion van a jobb oldalon, ennyi kell a bal oldalra is. [Tört együttható lesz ] 3. Ez 3/2 kénatomot igényel a jobb oldalon. 4. Így 3 víz kell a bal oldalra. 5. Végül megszabadulunk a tört együtthatóktól. Hogyan? 2 Al(NO3)3 + 3 (NH4)2S + 6 H2O = 2 Al(OH)3 + 3 H2S + 6 NH4NO3 fehér, kocsonyás csapadék Persze, ez sem találgatás volt!

A Cr(III)ion reakciói Kiindulás Reagens Észlelés Reakció Cr(NO3)3 ammónia-oldat NH3 zöld színű kocsonyás csapadék Cr(NO3)3 + NH3 + H2O = Cr(OH)3 + NH4NO3 3 3 3 feleslegben nem oldódik zöld színű kocsonyás csapadék Cr(NO3)3 + NaOH = Cr(OH)3 + NaNO3 3 3 nátrium-hidroxid NaOH Cr(NO3)3 feleslegben zöld színnel oldódik Cr(OH)3 + NaOH = Na[Cr(OH)4] Igen. Timsó előállítása, Al oldása KOH-ban. Ez melyik tanult reakcióra emlékeztet? Na-tetrahidroxo-kromát hidrogén-peroxid H2O2 +3 -1 +6 -2 2 Na[Cr(OH)4] + H2O2 + NaOH = Na2CrO4 + H2O 3 2 2 8 forralás után sárga Na[Cr(OH)4] - 2 +3 nátrium-kromát 6

A mangán(II)ion reakciói Kiindulás Reagens Észlelés Reakció drapp kocsonyás csapadék ammó-nia-odldat NH3 Mn(NO3)2 + NH3 + H2O = Mn(OH)2 + NH4NO3 2 2 2 Mn(NO3)2 rázogatva megbarnul 2 Mn(OH)2 + O2 = 2 MnO(OH)2 drapp kocsonyás csapadék nátrium-hidroxid NaOH Mn(NO3)2 Mn(NO3)2 + NaOH = Mn(OH)2 + NaNO3 2 2 rázogatva megbarnul 2 Mn(OH)2 + O2 = 2 MnO(OH)2 + K2S2O8 + HNO3 + AgNO3 +forralás MnO(OH)2 ibolyaszínű lesz az oldat 2 MnO(OH)2 + 3 K2S2O8 + 2 H2O = = 2 HMnO4 + 3 K2SO4 + 3 H2SO4 A 2 db peroxidos oxigénre: –1 +4 +7 Minden oxigén: –2 2 MnO(OH)2 + K2S2O8 = HMnO4 + K2SO4 + H2SO4 3 + 2 H2O 2 3 3 +3 - 2 6

Az alumíniumion reakciói alizarin-szulfonsavas nátrium C14H7NaO7S 1,2-dihidroxi-3-szulfonsav-antrakinon-Na Kiindulás Reagens Észlelés Reakció Al(NO3)3 fehér, kocsonyás csapadék ammónia-oldat NH3 Al(NO3)3 + NH3 + H2O = Al(OH)3 + NH4NO3 3 3 3 feleslegben nem oldódik kocsonyás csapadék 3 nátrium-hidroxid NaOH Al(NO3)3 + NaOH = Al(OH)3 + NaNO3 3 Al(NO3)3 feleslegben oldódik Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] Neve? alizarin-próba piros, pelyhes csapadék, amit a fölös ecetsav nem oldja Na[Al(OH)4] Na[Al(OH)4] + NH4Cl = Al(OH)3 + NaCl + NH4OH Lúgos oldathoz sok NH4Cl + sok alizarin + ecetsav Az NH4Cl, mint savas pH-jú só, csökkenti az oldat pH-ját és visszaáll az Al(OH)3 csapadék. Don’t worry! Ez nem lesz dolgozatkérdés. Egyenlőre. Al3+ alizarinlakk alizarin-szulfonsavas nátrium [C14H7NaO7S]

A Mn2+ Cr3+ Al3+ kationok szétválasztása (2) Emlékeztető: 0. lépés: Homogenizálás 1. lépés: 1 cm3 törzsoldathoz 1 csepp NH4SCN Fe3+ 2. lépés: + NH4SCN + éter + amil-alkohol Co2+ 3. lépés: szűrlethez dimetil-glioxim Ni2+

A Mn2+ Cr3+ Al3+ kationok szétválasztása (2) 4. lépés: Új minta, 1 cm3 törzsoldathoz fölös nátrium-hidroxidot adunk. A lúgos csapadékot három részre osztjuk. 4a + K2S2O8 + AgNO3 + melegítés + NaOH Kémcső tartalmát kiöntjük, és csak a falára tapadt csapadékkal dolgozunk tovább. Mn2+ Lila szín 4b H2O2 + forralás szűrlet sárga Cr3+ A csapadékot szűrjük. 4c szűrlethez sok NH4Cl piros, pelyhes csapadék, fölös ecetsav nem oldja (kb. 5’) sok alizarin Al3+ alizarinlakk

Ha jól dolgoztál, és jól is adminisztráltál, ismét kaphatsz egy ilyet: Az elemezés, mint minden labormunka, akkor fejeződik be, ha dokumentáltuk az eredményt. Report sheet Ennek érdekében a mérési füzetben folyamatosan jegyezd fel az összes munkafázist, és az észleléseket! Jegyzőkönyv elkészítésekor csak a talált ionokat kell rögzíteni. Ha jól dolgoztál, és jól is adminisztráltál, ismét kaphatsz egy ilyet: The End