Действие группового реактива NaOH

Едкие щелочи со всеми катионами IV группы (за исключением мышьяка) образуют аморфные осадки гидроксидов, которые в избытке щелочи легко растворяются с образованием соответствующих солей комплексных солей.

AlCl₃ + 3 KOH → Al(OH)₃↓ + 3 KCl

Al³⁺ + 3 OH‾ → Al(OH)₃ ↓

Cr(NO₃)₃ + 3 NaOH → Cr(OH)₃↓ + 3 NaNO₃

Cr³⁺ + 3 OH‾ → Cr(OH)₃ ↓

и далее (в избытке едкой щелочи):

Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄]

бесцветный

Al(OH)₃ + OH‾ → [Al(OH)₄]‾

Cr(OH)₃ + 3 NaOH → Na₃[Cr(OH)₆]

изумрудный

Cr(OH)₃ + 3 OH‾ → [Cr(OH)₆]³‾

Sn(OH)₂ + 2 KOH → K₂[Sn(OH)₄]

бесцветный

Sn(OH)₂ + 2 OH‾ → [Sn(OH)₄]²‾

Алюминия, цинка и олова гидроксиды белого цвета, а хрома гидроксид имеет серо-зеленую окраску.

Под действием кислот происходит разрушение щелочных растворов указанных гидроксидов. При этом образующийся вначале осадок соответствующего гидроксида в избытке кислоты растворяется:

K₂[Zn(OH)₄] + 2 HCl → Zn(OH)₂↓ + 2 KCl + 2 H₂O

[Zn(OH)₄]²‾ + 2 H⁺ → Zn(OH)₂↓ + 2 H₂O

Zn(OH)₂ + 2 HCl → ZnCl₂ + 2 H₂O

Zn(OH)₂ + 2 H⁺ → Zn²⁺ + 2 H₂O

ОПЫТ: Берут 4 пробирки с растворами солей катионов Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, по 5 капель в каждой и добавляют к ним по 1-2 капли 2 н. раствора NaOH до появления осадка. Осадок разделить на две пробирки. В первую добавить несколько капель HCl, во вторую – несколько капель раствора NaOH. В обоих случаях наблюдать растворение осадка. Во второй пробирке при добавлении избытка щелочи осадок растворился с образованием комплексной соли, которую можно разрушить соляной кислотой.

действие раствора аммиака (NH₄OH)

Под действием раствора аммиака катионы алюминия, хрома, цинка и олова тоже образуют осадки соответствующих гидроксидов, из которых цинка гидроксид, в отличие от остальных гидроксидов этой группы, в избытке аммиака легко растворяется с образованием комплексной соли аммиаката цинка:

Zn(OH)₂↓ + 4 NH₄OH → [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 4 H₂O

бесцветный

Как уже было отмечено выше, из этой группы гидроксидных соединений хромиты обладают наиболее слабым, а арсениты и арсенаты – наиболее сильными кислотными свойствами. Следовательно, хромиты являются довольно неустойчивыми: при кипячении они легко подвергаются гидролизу с образованием хрома (III) гидроксида даже в слабощелочной среде.

при нагревании

K₃[Cr(OH)₆] Cr(OH)₃ ↓ + 3 KOH

на холоду

Кислотные свойства [Al(OH)₄]‾ несколько сильнее, чем [Cr(OН)₆]³‾. Поэтому алюминаты устойчивее хромитов и при нагревании полностью гидролизуются только в присутствии аммонийных солей:

[Al(OН)₄]‾ + NH₄⁺ → Al(OH)₃↓ + NH₄OH (при нагревании)

Цинкаты и, в особенности, станниты, станнаты, арсенаты и арсениты более устойчивы, чем хромиты и алюминаты и из щелочных растворов осадков не образуют ни при каких условиях. Цинкаты, станниты и станнаты гидролизуются, образуя осадки гидроксидов лишь из нейтральных растворов, а арсенаты и арсениты осадка не дают, даже при нейтрализации раствора.

Следует, кроме того, отметить одну отличительную особенность хрома (III) гидроксида, а именно: свойство его соосаждать и соосаждаться вместе с гидроксидами других металлов и, в связи с этим, в присутствии некоторых катионов (главным образом, цинка, кобальта, никеля) почти полную нерастворимость его в избытке едких щелочей. Например:

1) хрома (III) гидроксид Cr(OH)₃ и цинка гидроксид Zn(OH)₂ порознь очень легко растворяются в разбавленной едкой щелочи; если же катионы хрома и цинка присутствуют совместно, то полученный при действии на них едкой щелочи осадок гидроксидов нерастворим даже в большом избытке осадителя.

2) ни катионы хрома, ни катионы цинка не образуют осадка при действии на них натрия ацетата. Однако если катионы Cr³⁺ и Zn²⁺ присутствуют в растворе совместно, то при взаимодействии их с натрия ацетатом из раствора немедленно выпадает осадок, почти нерастворимый в едких щелочах; аналогичное явление наблюдается при сочетаниях Cr³⁺/Ni²⁺ и Cr³⁺/Co²⁺.

3) осадки гидроксидов и основных ацетатных солей железа и алюминия (Al(OH)₃, FeOH(CH₃COO)₂) и т.п. настолько соосаждают хрома (III) гидроксид, что последний в их присутствии также очень трудно переходит в раствор при действии избытка разбавленной едкой щелочи.

Подобное явление объясняется тем, что во всех указанных случаях хром осаждается не в форме хрома (III) гидроксида, а в виде соответствующих ему солей (кобальта хромиты Co(CrO₂)₂, хрома цинката Cr₂(ZnO₂)₃ и т.п.), которые в избытке щелочей растворяются довольно трудно:

1) Cr₂(SO₄)₃ + 3 ZnSO₄ + 12 KOH → Cr₂(ZnO₂)₃↓ + 6 K₂SO₄ + 6 H₂O

2) 2 CrCl₃ + CoCl₂ + 8 KOH → Co(CrO₂)₂↓ + 8 KCl + 4 H₂O

3) 2 Al(OH)₃ + 2 Cr(OH)₃ → Al₂O₃↓ + Cr₂O₃ + 6 H₂O

4) CH₃COONa + H₂О ↔ СH₃COOH + NaOH

3 ZnCl₂ + 2 CrCl₃ + 12 NaOH → Cr₂(ZnO₂)₃↓ + 12 NaCl + 6 H₂O

Отмеченные выше характерные свойства некоторых амфотерных гидроксидов и их щелочных растворов нередко используются в химическом анализе для выделения и обнаружения из растворов катионов, соответствующих этим гидроксидам. Так, например:

1) если при действии на раствор, содержащий смесь катионов IV группы, разбавленной едкой щелочью, окажется, что полученный вначале осадок в избытке щелочи не растворяется, это является признаком того, что в растворе присутствуют и катионы хрома, и катионы цинка; если же осадок в избытке разбавленной щелочи растворяется – один из этих катионов в растворе отсутствует;

2) если на смесь катионов IV группы действовать избытком аммиака, то катионы хрома, алюминия и олова при этом перейдут в осадок, а мышьяк и значительная часть цинка останутся в растворе в виде AsO₄³‾ или AsO₃³‾ и, соответственно, [Zn(NH₃)₄]²⁺;

3) если при действии на раствор, содержащий катионы IV группы, избытком едкой щелочи образовавшийся вначале осадок полностью переходит в раствор, а при добавлении к этому раствору небольшого количества солей хрома осадок в избытке щелочи не растворяется – это является одним из признаков наличия в растворе катионов цинка; если же к исследуемому раствору добавить небольшое количество какой-либо соли цинка, то в этом случае нерастворимость осадка в избытке едкой щелочи будет указывать на наличие в ней хрома;

4) если из раствора требуется удалить катионы цинка, то для этого следует добавить, примерно, эквивалентное количество какой-либо соли хрома и подействовать на этот раствор избытком разбавленной едкой щелочи: при этом весь цинк практически будет соосажден с хрома гидроксидом и т.д.

ОПЫТ: К растворам солей катионов Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺ (по 3-5 капель) добавляют концентрированный раствор аммиака до образования осадков соответствующих гидроксидов, из которых цинка гидроксид, в отличие от остальных, в избытке аммиака легко растворяется.