Az Ib csoport elemei (Cu, Ag, Au) és fontosabb ionjaik · 111 Az Ib csoport elemei (Cu, Ag, Au) és fontosabb ionjaik A réz vöröses színű, fémesen csillogó, puha, nyújtható

111

Az Ib csoport elemei (Cu, Ag, Au) ésfontosabb ionjaik

A réz vöröses színű, fémesen csillogó, puha, nyújtható és hajlítható fém, továbbá jóhő és elektromos vezető (az ezüst után a második legjobb elektromos vezető).Olvadáspontja: 1083 °C. Levegőben csak a felületén oxidálódik, és a szabadban lévőréztárgyak gyakran zöld színűek a felületen lévő bázisos-karbonátok és bázisos-szulfátokmiatt.

A tiszta ezüst ragyogó, fehér színű fém. Az ezüst kissé keményebb, mint az arany,nagyon jól nyújtható és hajlítható, és e tekintetben csak az arany és talán a palládiumpuhább. A tiszta ezüstnek van valamennyi fém között a legjobb hő és elektromosvezetőképessége. Olvadáspontja: 962 °C. Az ezüst stabil tiszta levegőben és vízben, defényét veszti ózon, kénhidrogén és kéntartalmú levegő jelenlétében.

Az arany jellegzetes sárga színű, nehéz fém. Poralakban általában vörösesbarna, definom por alakban fekete, rubin-vörös, vagy ibolya. Olvadáspontja: 1064 °C. Az arany alegjobban nyújtható és hajlítható fém, puha és igen jó hő és elektromos vezető. Az aranylevegővel és a legtöbb reagenssel szemben ellenálló.

Oldhatóság savban és lúgban

Pozitív standard elektródpotenciáljuk következtében a réz, ezüst és arany nemoldódik sósavban és híg kénsavban.

Forró és tömény kénsav a rezet és az ezüstöt oldja, de az aranyat nem:

Cu + 2 H2SO4 → Cu2+ + SO42− + SO2 ↑ + 2 H2O

2 Ag + 2 H2SO4 → 2 Ag+ + SO42− + SO2 ↑ + 2 H2O

A közepesen tömény (8 M) salétromsav ugyancsak oldja a rezet és az ezüstöt, de azaranyat nem:

3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu2+ + 6 NO3− + 2 NO ↑ + 4 H2O

6 Ag + 8 HNO3 → 6 Ag+ + 6 NO3− + 2 NO ↑ + 4 H2O

A királyvíz a rezet és az aranyat oldja:

3 Cu + 6 HCl + 2 HNO3 → 3 Cu2+ + 6 Cl− + 2 NO ↑ + 4 H2OAu + 4 HCl + HNO3 → H[AuCl4] + NO ↑ + 2 H2O

112

Az ezüst és az arany nem oldódik lúgokban.A réz erős lúgokban oxigén jelenlétében rosszul oldódik, de oldódik tömény

ammónia oldatban oxigén jelenlétében:

4 Cu + 8 NH3 + 2 H2O + O2 → 4 [Cu(NH3)2]+ + 4 OH−

A réz, ezüst és arany oldódik alkáli-cianid oldatokban oxigén jelenlétében:

4 Cu + 8 KCN + 2 H2O + O2 → 8 K+ + 4 [Cu(CN)2]− + 4 OH−

4 Ag + 8 KCN + 2 H2O + O2 → 8 K+ + 4 [Ag(CN)2]− + 4 OH−

4 Au + 8 KCN + 2 H2O + O2 → 8 K+ + 4 [Au(CN)2]− + 4 OH−

Hasonlítsa össze astandard redoxpotenciálok (ε°)

komplexképződés következtébenfellépő változását

Au-Au+= +1.69 VAu-Au3+= +1.50 V

NO-NO3−= +0.96 V

Au-[AuCl4]−= +1.00 VAg-Ag+= +0.80 VCu-Cu+= +0.52 V

OH−-O2= +0.40 VCu-Cu2+= +0.34 V

H2-H+= 0.0 VCu-[Cu(NH3)2]+= -0.12 VAg-[Ag(CN)2]−= -0.31 VCu-[Cu(CN)2]−= -0.43 VAu-[Au(CN)2]−= -0.60 V

Foglalja össze az alábbi fémek oldhatóságát hideg, tömény salétromsavban !

Au Be Al C Si Pb

cc HNO3

113

A réz, ezüst és arany fontosabb kationjai: (Cu+) *

Cu2+Ag+

(Ag2+)*** (Au+) **

Au3+

* A réz(I) ionok nem stabilak vizes oldatban, könnyen diszproporcionálódnak, vagy oxidálódnakréz(II)-vé pl. a levegő oxigénjének hatására. Réz(I) vegyületek szintelenek és a legnagyobb részükvízben oldhatatlan.** Az Au(I) ionok rendkívül instabilak és könnyen diszproporcionálódnak Au és Au(III)-á.*** Az ion nem stabil vizes közegben, oxidálja a vizet, miközben redukálódik Ag(I) ionná.

A réz, ezüst és arany oxidjai:

oxid Cu2O CuO Ag2O AgO Au2O3

szín vörös fekete barna fekete barna

A réz oxidjai nem oldódnak vízben. A CuO oldódik savakban, NH4Cl és KCNoldatokban. A Cu2O oldódik sósavban, ammónia, NH4Cl oldatokban és kis mértékbenoldódik híg salétromsavban.

Az ezüst oxidjai oldódnak salétromsavban, kénsavban és ammónia oldatban is. AzAg2O rendkívül kis mértékben oldódik vízben (oldhatóság 20 °C-on: 0,0013 g/100 ml víz),és vizes szuszpenziója lúgos kémhatású. Jobban oldódik erősen lúgos közegben, mintvízben, ahol AgOH és Ag(OH)2

− keletkezik. Az AgO -nak igen kevés gyakorlatijelentősége van. Az AgO tulajdonképpen AgIAgIIIO2.

Az arany(III)-oxidnak kevés gyakorlati jelentősége van. Hidratált formában, mintamorf, barna csapadék akkor keletkezik, ha lúgot adunk egy AuCl4

− oldathoz. Az oxidgyenge sav és feloldódik erős lúgban, valószínüleg hidroxokomplex Au(OH)4

− formájában.Az oxid oldódik sósavban, tömény salétromsavban és alkáli-cianid oldatokban.

A réz(II)-ionok reakciói, Cu2+

A réz(II)-klorid, -klorát, -bromid, -nitrát és -szulfát oldódik vízben.A réz(II)-acetát és -fluorid vízben kevéssé oldódik, valamennyi egyéb fontosabb réz(II)vegyület vízben gyakorlatilag oldhatatlan.

Például 20 °C-on: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)CuCl2CuF2

70,6 (0 °C-on)4,7

CuS 0,000033

114

A réz(II)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M réz-szulfát oldatot.

1. Kénhidrogén gáz: savas oldatból fekete réz(II)-szulfid csapadék válik le, oldhatóságiszorzat: L(CuS, 25 °C)= 1,27x10−36.

Cu2+ + H2S → CuS ↓ + 2 H+

Semleges, vagy gyengén savanyú oldatból a CuS kolloidálisan válik le, ezért az oldatnaksavasnak kell lennie, hogy jól szűrhető csapadékot kapjunk.

A csapadék nem oldódik sósavban, forró és híg kénsavban, nátrium-hidroxid oldatban,ammónium-szulfidban, nátrium-szulfidban és elhanyagolható mértékben oldódikpoliszulfidokban.

Forró, tömény salétromsav a réz(II)-szulfidot oldja, miközben fehér csapadék formájábankén válik ki :

CuS ↓ + 4 HNO3 → Cu2+ + 2 NO3− + S ↓ + 2 NO2 ↑ + 2 H2O

Ha az oldatot huzamosabb ideig forraljuk, a kén oxidálódik kénsavvá és kék színű oldatkeletkezik:

S ↓ + 6 HNO3 → 2 H+ + SO42− + 6 NO2 ↑ + 2 H2O

A csapadék oldódik kálium-cianidban, amikor szintelen tetraciano-kuprát(I)-ionok ésdiszulfidionok keletkeznek (a réz redukálódik és a kén oxidálódik):

2 CuS ↓ + 8 CN− → 2 [Cu(CN)4]3− + S22−

Megfigyelés:

2. Ammónia oldat: ha lassan adjuk az oldathoz, kék, bázisos réz-szulfát csapadékkeletkezik:

2 Cu2+ + SO42− + 2 NH3 + 2 H2O → Cu(OH)2.CuSO4 ↓ + 2 NH4

+

A csapadék oldódik a reagens feleslegében mélykék színű oldat keletkezése közben, amiréz(II)-tetrammin komplex ionokat tartalmaz:

Cu(OH)2.CuSO4 ↓ + 8 NH3 → 2 [Cu(NH3)4]2+ + SO42− + 2 OH−

Ha az oldat ammónium sókat tartalmaz, a csapadék nem válik le, hanem azonnal mélykékszínű oldat keletkezik. (A reakció jellemző a réz(II)-ionokra nikkel(II)-ionok távollétében.)

Megfigyelés:

115

3. Nátrium-hidroxid oldat: hideg oldatban kék színű réz(II)-hidroxid csapadékkeletkezik:

Cu2+ + 2 OH− → Cu(OH)2 ↓

A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik ammónia oldatban mélykékszínű oldat keletkezése közben:

Cu(OH)2 ↓ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 2 OH−

Ha a csapadékot hevítjük, vízvesztéssel fekete réz(II) oxiddá alakul:

Cu(OH)2 ↓ → CuO ↓ + H2O

Megfigyelés:

4. Kálium-jodid oldat: fehér réz(I)-jodid csapadék keletkezik (oldhatósági szorzat: L(CuI,25 °C)= 1,27x10−12), de az oldat intenzív barna színű a trijodidionok keletkezésekövetkeztében (a keletkező jód oldódik a reagens feleslegében):

2 Cu2+ + 5 I− → 2 CuI ↓ + I3−

Ha nátrium-tioszulfátot adunk feleslegben az oldathoz, a trijodidionok redukálódnakszintelen jodidionokká és a csapadék fehér színe láthatóvá válik:

I3− + 2 S2O3

2− → 3 I− + S4O62−

Megfigyelés:

5. Kálium-cianid oldat: ha cseppenként adjuk az oldathoz, először sárga réz(II)-cianidcsapadék keletkezik:

Cu2+ + 2 CN− → Cu(CN)2 ↓

A csapadék gyorsan elbomlik fehér réz(I)-cianid csapadék és dicián gáz (erősen mérgező!)keletkezése közben:

2 Cu(CN)2 ↓ → 2 CuCN ↓ + (CN)2 ↑

A csapadék oldódik a reagens feleslegében szintelen tetraciano-kuprát(I) komplexkeletkezése közben:

CuCN ↓ + 3 CN− → [Cu(CN)4]3−

A komplex annyira stabil (a réz(I)-ionok koncentrációja olyan alacsony), hogy ebbõl azoldatból kénhidrogénnel nem keletkezik réz(I)-szulfid csapadék.(Oldhatósági szorzat: L(Cu2S, 25 °C)= 2,26x10−48.)

Megfigyelés:

116

6. Kálium-tiocianát oldat: fekete réz(II)-tiocianát csapadék keletkezik:

Cu2+ + 2 SCN− → Cu(SCN)2 ↓

A csapadék lassan elbomlik fehér réz(I)-tiocianát képződése közben. Oldhatósági szorzat:L(CuSCN, 25 °C)= 1,77x10−13:

2 Cu(SCN)2 ↓ → 2 CuSCN ↓ + (SCN)2 ↑

Redukálószerek hatására a réz(II)-tiocianát azonnal réz(I)-tiocianáttá alakul, pl. kéndioxidtelített oldatát az oldathoz adva:

2 Cu(SCN)2 ↓ + SO2 + 2 H2O → 2 CuSCN ↓ + 2 SCN− + SO42− + 4 H+

Megfigyelés:

7. Vas: ha tiszta vasszöget rézsók oldatába teszünk, réz válik ki, ami vöröses színéről felismerhető és ekvivalens mennyiségű vas megy oldatba:

Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+

ε°(Fe/Fe2+)= −0,45 V, ε°(Cu/Cu2+)= +0,35 V

Megfigyelés:

8. K4[Fe(CN)6] oldat: vörösbarna réz(II)-[hexaciano-ferrát(II)] csapadék válik ki az oldatból, ami híg savakban nem oldódik. A csapadék oldódik ammónia oldatban tetrammino-réz(II) komplex ionok képződése közben.

2 Cu2+ + [Fe(CN)6]4− → Cu2[Fe(CN)6] ↓

Megfigyelés:

9. Lángfestés: zöld színűre festi a Bunsen-lángot.

Megfigyelés:

Hasonlítsa össze a réz(II)- és bizmut(III)-ionok jellemző reakcióit !

H2S NH4OHfeleslegben

NaOH KI Fe láng-festés

Cu2+

Bi3+

117

Az ezüst(I)-ionok reakciói, Ag+

Az ezüst-nitrát, -fluorid, -klorát és -perklorát jól oldódik vízben. Az ezüst-acetát, -nitrit és -szulfát rosszul oldódik vízben, a többi fontosabb ezüstsó vízben gyakorlatilagoldhatatlan.

Például 0 °C-on: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)AgNO3Ag2SO4

1220,57

AgI 0,0000002

Az ezüst(I)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M ezüst(I)-nitrátoldatot.

1. Híg sósav (vagy klorid oldat): fehér ezüst-klorid csapadék válik le, oldhatóságiszorzat: L(AgCl, 25 °C)= 1,77x10−10.

Ag+ + Cl− → AgCl ↓

Tömény sósavval csapadék nem keletkezik. A frissen leválasztott és leszűrt ezüst-kloridcsapadék oldódik tömény sósavban dikloro-argentát(I) komplex ionok képzõdése közben:

AgCl ↓ + Cl− ↔ [AgCl2]−

Ha a tömény sósavas oldatot higítjuk, az egyensúly balra tolódik és a csapadék ismétkiválik.

Híg ammónia oldat oldja a csapadékot diamino-argentát(I) komplex ionokkeletkezése közben:

AgCl ↓ + 2 NH3 ↔ [Ag(NH3)2]+ + Cl−

Híg salétromsavat vagy sósavat adva az oldathoz a csapadék újra kiválik.

Kálium-cianid vagy nátrium-tioszulfát oldat az AgCl csapadékot oldja komplexionok keletkezése közben:

AgCl ↓ + 2 CN− → [Ag(CN)2]− + Cl−

AgCl ↓ + 2 S2O32− → [Ag(S2O3)2]3− + Cl−

Megfigyelés:

2. Kénhidrogén gáz: semleges vagy savas közegben fekete ezüst-szulfid csapadék válikle, oldhatósági szorzat: L(Ag2S, 25 °C)= 6,69x10−50.

2 Ag+ + H2S → Ag2S ↓ + 2 H+

118

A csapadék nem oldódik ammónium-szulfidban, ammónium-poliszulfidban, ammóniaoldatban, kálium-cianidban és nátrium-tioszulfátban sem. (Az ezüst-szulfid leválaszthatódiciano- és ditioszulfáto-argentát komplexek oldatából is kénhidrogénnel.)

Forró, tömény salétromsav az ezüst-szulfidot oldja, miközben kén válik ki azoldatból:

Ag2S ↓ + 4 HNO3 → 2 Ag+ + 2 NO3− + S ↓ + 2 NO2 ↑ + 2 H2O

Ha a tömény salétromsavas oldatot hosszabb ideig forraljuk, a kén oxidálódik szulfáttá ésaz oldat kitisztul:

S ↓ + 6 HNO3 → 2 H+ + SO42− + 6 NO2 ↑ + 2 H2O

Megfigyelés:

3. Ammónia oldat: barna ezüst-oxid csapadék keletkezik:

2 Ag+ + 2 NH3 + H2O → Ag2O ↓ + 2 NH4+

A reakció egyensúlyra vezet, így az ezüst-oxid kicsapódása nem teljes. A csapadék oldódikhíg salétromsavban és a reagens feleslegében is:

Ag2O ↓ + 2 HNO3 → 2 Ag+ + 2 NO3− + H2O

Ag2O ↓ + 4 NH3 + H2O → 2 [Ag(NH3)2]+ + 2 OH−

Megfigyelés:

4. Nátrium-hidroxid oldat: barna ezüst-oxid csapadék válik le:

2 Ag+ + OH− → Ag2O ↓ + H2O

A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében.A csapadék oldódik ammónia oldatban és salétromsavban is:

Ag2O ↓ + 4 NH3 + H2O → 2 [Ag(NH3)2]+ + 2 OH−

Ag2O ↓ + 2 HNO3 → 2 Ag+ + 2 NO3− + H2O

A csapadék szuszpenziója kissé lúgos kémhatású az oxid hidrolízise miatt:

Ag2O ↓ + H2O ↔ 2 AgOH ↓ ↔ 2 Ag+ + 2 OH−

Megfigyelés:

119

5. Kálium-jodid oldat: sárga ezüst-jodid csapadék válik ki az oldatból, oldhatóságiszorzat: L(AgI, 25 °C)= 8,51x10−17.

Ag+ + I− → AgI ↓

A csapadék nem oldódik híg vagy tömény ammónia oldatban, de könnyen oldódik kálium-cianid és nátrium-tioszulfát oldatban:

AgI ↓ + 2 CN− → [Ag(CN)2]− + I−

AgI ↓ + 2 S2O32− → [Ag(S2O3)2]3− + I−

Megfigyelés:

6. Kálium-kromát oldat: semleges oldatban vörösbarna ezüst-kromát csapadék válik le,oldhatósági szorzat: L(Ag2CrO4, 25 °C)= 1,12x10−12.

2 Ag+ + CrO42− → Ag2CrO4 ↓

A csapadék oldódik ammónia oldatban és híg salétromsavban is:

Ag2CrO4 ↓ + 4 NH3 → 2 [Ag(NH3)2]+ + CrO42−

2 Ag2CrO4 ↓ + 2 H+ ↔ 4 Ag+ + Cr2O72− + H2O

Megfigyelés:

7. Kálium-cianid oldat: ha a reagenst lassan adjuk a semleges ezüst-nitrát oldathoz, fehérezüst-cianid csapadék keletkezik, oldhatósági szorzat: L(AgCN, 25 °C)= 5,97x10−17.

Ag+ + CN− → AgCN ↓

Ha a reagenst feleslegben adjuk, a csapadék feloldódik vízben oldódó diciano-argentát(I)ionok képződése következtében:

AgCN ↓ + CN− → [Ag(CN)2]−

Megfigyelés:

8. Nátrium-karbonát oldat: sárgásfehér színű ezüst-karbonát csapadék keletkezik,oldhatósági szorzat: L(Ag2CO3, 25 °C)= 8,45x10−12.

2 Ag+ + CO32− → Ag2CO3 ↓

A csapadék oldódik salétromsavban és ammónia oldatban:

Ag2CO3 ↓ + 2 HNO3 → 2 Ag+ + 2 NO3− + CO2 ↑ + H2O

Ag2CO3 ↓ + 4 NH3 → 2 [Ag(NH3)2]+ + CO32−

120

Ha az oldatot forraljuk, az ezüst-karbonát csapadék elbomlik és ezüst-oxid csapadékkeletkezik:

Ag2CO3 ↓ → Ag2O ↓ + CO2 ↑

Megfigyelés:

9. Dinátrium-hidrogén-foszfát: semleges oldatból sárga ezüst-foszfát csapadékkeletkezik. L(Ag3PO4, 25 °C)= 8,88x10−17.

3 Ag+ + HPO42− → Ag3PO4 ↓ + H+

A csapadék oldódik salétromsavban és ammónia oldatban:

Ag3PO4 ↓ + 3 HNO3 → 3 Ag+ + 3 NO3− + H3PO4

Ag3PO4 ↓ + 6 NH3 → 3 [Ag(NH3)2]+ + PO43−

Megfigyelés:

Töltse ki az alábbi táblázatot !

Fe Zn Sn Cu

Cu2+

Ag+

Standard redoxpotenciálok: ε°(Fe/Fe2+)= −0,44 V; ε°(Zn/Zn2+)= −0,76 V;ε°(Sn/Sn2+)= −0,14 V; ε°(Cu/Cu2+)= +0,34 V; ε°(Ag/Ag+)= +0,80 V.

Összefoglaló kérdések:1. Milyen színű a réz(II) sók kristályvizes illetve kristályvízmentes formája ?2. Milyen színű a Cu2+, [Cu(NH3)4]

2+, [Cu(CN)4]3− ionokat tartalmazó oldat ?

3. Végezze el a lángfestést réz(II)-klorid oldattal ! Mit tapasztal ?4. Foglalja össze azokat a reakciókat, melyek a réz változó oxidációfokát bizonyítják !5. Hogy állítana elő réz(II)-kloridot rézporból ?6. Mi lehet az oka annak, hogy az aranymosók higanyt is használnak az arany kinyerésére (és sajnos higannyal szennyezik a természetes vizeket) ?7. Mi a fehérarany ?8. Milyen réz(II), ezüst(I) és arany(III) komplexeket ismer ?

121

Preparatív feladatok:

Réz(I)-klorid előállításaCuCl

A réz(I)-ionok vizes oldatban még a levegő kizárása mellett sem stabilak éskönnyen rézzé és réz(II) ionokká diszproporcionálódnak. Nagy mennyiségű kloridionjelenlétében azonban a réz(II)-ionok réz(I)-ionokká redukálhatók, mivel a réz(I) stabilklorokomplexet [CuCl2]

− képez.Standard redoxpotenciálok:

ε°(Cu+/Cu2+)= +0,15 V, ε°(Cu/Cu2+)= +0,34 V, ε°(Cu/Cu+)= +0,52 V.A redukció lejátszódása, majd a reakcióelegy leszűrése után nyert tiszta oldat higításával aklorokomplex megbontható és gyors hűtés közben a vízben rosszul oldódó réz(I)-kloridfehér csapadék alakjában kiválik az oldatból.

Cu2+ + 4 Cl− + Cu → 2 [CuCl2]−

[CuCl2]− higitas → CuCl ↓ + Cl−

A redukciót 300 ml-es csiszolatos Erlenmeyer-lombikban végezzük. A lombikotolyan csiszolatos feltéttel látjuk el, amely kb. 20 cm hosszú üvegcsőben végződik. Azüvegcső felső végére gumidugóval lezárt, hosszanti irányban pengével 1-2 cm hosszanbevágott gumicsövet (Bunsen-féle feltét) húzunk. Ezzel az egyszerű eszközzel biztosítható,hogy forralás közben a gőz eltávozhat a lombikból, de a levegő nem juthat a gőztérbe, így aredukció végbemenetelét nem akadályozhatja.

A redukció megkezdése előtt el kell készíteni az ecetsavas kicsapó oldatot. Egy 300ml-es Erlenmeyer-lombikbot CO2 gázzal átöblítünk, majd 150 ml előzetesen kiforralt éslehűtött desztillált vizet és 2 ml cc. ecetsavat töltünk bele. Ezután gumidugóval lezárjuk.

Ezután a Bunsen-feltéttel ellátott lombikba 0,05 mol CuSO4⋅5H2O-ot, 0,1 molrézport, 0,5 mol NaCl-ot és 100 ml vizet teszünk. Írjuk le a színváltozást! A lombikcsiszolatát bezsírozzuk és rátesszük a feltétet. A lombik tartalmát felforraljuk és kis lángona forralást addig folytatjuk, amíg az oldat elveszti zöld színét. Az elszíntelenedett és mégforrásban levő reakcióelegyet redős szűrőn gyorsan beleszűrjük (Erlenmeyer-lombikbanelőkészített) ecetsavval megsavanyított vízbe, miközben a CuCl fehér csapadék alakjábanazonnal kiválik. Ha az egész oldatot leszűrtük, a csapadékot tartalmazó edénytbedugaszoljuk, és vízcsap alatt, folyó vízzel lehűtjük. Ezalatt a csapadék leülepszik.Szívótölcséren dekantálva szűrjük (gyorsan, nehogy oxidálódjék). A csapadékot többrészletben acetonnal mossuk és alaposan leszívatjuk. A száraz anyagot kiszárított és lemérttömegű kémcsőbe tesszük. A kémcsövet bedugaszoljuk, és leparaffinozzuk. A száraz CuCllevegőn stabil, de nedves állapotban a levegő oxigénjének hatására könnyen oxidálódikzöld, bázisos réz(II)-kloriddá, Cu(OH)Cl.

122

[Tetrakisz(piridin)-ezüst(II)]-(peroxo-diszulfát) előállítása[Ag(C5H5N)4] S2O8

Az ezüst(II)-ion nem stabil vizes közegben, oxidálja a vizet, miközben redukálódikAg+ ionná. ε°(Ag+/Ag2+)= +1,98 V.A kétértékű ezüstöt tartalmazó ezüstvegyületek csak igen erősen oxidáló közegbenképződnek és hamar elbomlanak. Ha azonban valamely nagyméretű ligandummal teljesenkörbezárjuk a kétértékű ezüstiont, a vegyület stabilitása lényegesen megnőhet. Így nyerhetőpl. a viszonylag stabil [Ag(Piridil)4]S2O8.

2 Ag+ + 3 S2O82− + 8 Py = 2 [Ag(C5H5N)4] S2O8 + 2 SO4

2−

0,16 g AgNO3-ot feloldunk 3,2 ml vízben, és ehhez 1,4 ml tiszta piridint adunk. 2 gK2S2O8-ot 135 ml vízben feloldunk, és ehhez hozzáöntjük az előbb készített ezüst-nitrátpiridines oldatát, jeges hűtés közben. Fél óráig hagyjuk az elegyet állni, majd a keletkezettvilágossárga csapadékot üvegszűrőn szűrjük, hideg vízzel mossuk és exszikkátorbanszárítjuk. A szárazanyag tömegét mérjük le és számítsuk ki a termelési hányadot!

[Hexammin-króm(III)]-[pentakloro-kuprát(II)] előállítása[Cr(NH3)6][CuCl5]

Az ötös koordinációjú komplexvegyületek ritkák a négyes és hatoskoordinációjú komplex vegyületekhez képest.Leggyakrabban sík-piramisos, vagy trigonális-bipiramisos szerkezetűek. Az alábbiakban atrigonális-bipiramisos szerkezetre és ilyenkomplex előállítására található egy példa.

Cr3+

NH3

NH3

H3N

H3N

NH3

NH3

Cu2+

Cl-

Cl-Cl-

Cl-

Cl-

��

��

��

[Cr(NH3)6]3+ + Cu2+ + 5 Cl− → [Cr(NH3)6][CuCl5]

Oldjon fel 1 g [hexammin-króm(III)]-kloridot 15 ml vízben és egy külön edényben1 g réz(II)-klorid-dihidrátot 15 ml vízben. Öntse össze a két oldatot és ha szükséges szűrjele. Melegítse fel az oldatot 60 °C-ra és adjon hozzá 10 ml tömény sósavat, majd hagyja azoldatot lehülni szobahőfokra. Lehülés közben kristályok válnak ki. Szűrje le a terméket,mossa etanollal, majd szárítsa exszikkátorban. Számítsa ki a kitermelést.

123

A IIb csoport elemei (Zn, Cd, Hg) ésfontosabb ionjaik

A cink kékes-fehér, csillogó fém, szobahőfokon törékeny, de 100-150 °C-onnyújtható és hajlítható. Olvadáspontja: 420 °C. A cink levegőn közönséges körülményekközött stabil, mivel felületén védő oxid, illetve bázikus cink-karbonát réteg keletkezik.Magas hőmérsékleten (vörösízzás) fehér cink-oxid felhők képződése közben reagál azoxigénnel.

A kadmium puha, késsel könnyen vágható, nyújtható, hajlítható, kékes-fehér fém.Olvadáspontja: 321 °C. Közönséges körülmények között levegőn stabil. Fizikai és kémiaitulajdonságaiban igen hasonlít a cinkre.

A higany nehéz, ezüstfehér folyékony fém. Gyakorlatilag az egyetlen fontosabbfém, ami közönséges körülmények között folyadék. Olvadáspontja: −39 °C. A higanykönnyen képez ötvözeteket más fémekkel (például arany, ezüst, ón), amiket amalgámoknaknevezünk.

A cink és a kadmium kémiai tulajdonságai igen hasonlóak, a higany ezektőljelentősen eltér.

Oldhatóság savban és lúgban A nagytisztaságú fém cink igen lassan oldódik savakban és lúgokban. A

szennyezések, vagy kontaktus pl. platinával vagy rézzel meggyorsítja a reakciót. Ezmagyarázza a kereskedelmi cink igen jó oldhatóságát.

A cink nagy negatív standard potenciálja következtében (−0,76 V) könnyen oldódikhíg sósavban és híg kénsavban hidrogén gáz fejlődése közben:

Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2 ↑

Forró, tömény kénsav túlnyomórészt kéndioxid gáz fejlődése közben oldja:

Zn + 2 H2SO4 → Zn2+ + SO42− + SO2 ↑ + 2 H2O

A cink igen híg salétromsavban gázfejlődés nélkül oldódik:

4 Zn + 10 H+ + NO3− → 4 Zn2+ + NH4

+ + 3 H2O

Ha a salétromsav koncentrációja növekszik, dinitrogén-oxid (N2O) és nitrogén-monoxid(NO) keletkezik:

4 Zn + 10 H+ + 2 NO3− → 4 Zn2+ + N2O ↑ + 5 H2O

3 Zn + 8 HNO3 → 3 Zn2+ + 2 NO ↑ + 6 NO32− + 4 H2O

A tömény salétromsav a cinket nem oldja, mivel a cink-nitrát a tömény savban nemoldódik és védőrétegként rárakódik a fém felületére (passziválódás).

124

A kadmium negatív standard potenciálja (−0,40 V) következtében lassan oldódikhíg savakban hidrogén gáz fejlődése közben:

Cd + 2 H+ → Cd2+ + H2 ↑

Forró, tömény kénsavban kéndioxid, és közepesen tömény salétromsavban főlegnitrogén-monoxid fejlődése közben oldódik.

A higany pozitív standard potenciálja következtében (Hg/Hg2+= +0,85 V;Hg/Hg2

2+= +0,80 V) nem oldódik sósavban és híg (2 M) kénsavban.A forró, tömény kénsav oldja a higanyt. Ha a higany van feleslegben higany(I)

ionok, ha a sav van feleslegben higany(II)-ionok keletkeznek:

Hg feleslegben: 2 Hg + 2 H2SO4 → Hg22+ + SO4

2− + SO2 ↑ + 2 H2Okénsav feleslegben: Hg + 2 H2SO4 → Hg2+ + SO4

2− + SO2 ↑ + 2 H2O

A higany gyorsan reagál salétromsavval. Hideg, közepesen tömény (8 M)salétromsavval higany(I)-ionok keletkeznek, ha a higany van feleslegben. Forró, töménysalétromsav feleslegével higany(II)-ionok lesznek az oldatban:

Hg feleslegben: 6 Hg + 8 HNO3 → 3 Hg22+ + 2 NO ↑ + 6 NO3

− + 4 H2Osav feleslegben: Hg + 4 HNO3 → Hg2+ + 2 NO2 ↑ + 2 NO3

− + 2 H2O

A cink amfoter fém, alkáli-hidroxidokban is oldódik tetrahidroxo-cinkát(II) ionokkeletkezése közben:

Zn + 2 OH− + 2 H2O → [Zn(OH)4]2− + H2 ↑

A kadmium és a higany nem oldódik lúgokban.

Foglalja össze az alábbi fémek oldhatóságát salétromsavban !

Ag Pb Zn

hideg, töményHNO3

közepesen tömény(8M) HNO3

125

A cink, kadmium és higany oxidjai:ZnO CdO Hg2O HgOfehér barna fekete sárga v. vörösAz oxidok gyakorlatilag vízben oldhatatlanok. A ZnO és HgO oldhatósága vízben

rendkívül kicsi: oldhatóság 25 °C-on 0,00016 g ill. 0,0053 g/100 ml víz.A CdO és Hg2O vízben oldhatatlan.

Valamennyi oxid oldódik savakban (a Hg2O csak salétromsavban).

A cink, kadmium és higany fontosabb kationjai

Zn2+ Cd2+Hg2

2+

Hg2+

A cink(II)-ionok reakciói, Zn2+

A cink(II)-klorid, -bromid, -jodid, -klorát, -nitrát, -szulfát és -acetát oldódik vízben.A cink-fluorid igen kis mértékben oldódik vízben. A többi fontosabb szervetlencinkvegyület (pl. szulfid, karbonát, foszfát, cianid) vízben gyakorlatilag oldhatatlan.

Például 20 °C-on: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)ZnBr2

Zn(NO3)2.6H2O447

184,3

ZnF2 1,62ZnS (β)Zn(CN)2

0,0000650,0005

A cink(II)-ionok jellemzõ reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M cink(II)-szufát oldatot.

1. Kénhidrogén gáz: savas közegben (pH: 0−6) csapadék nem válik ki, semlegesközegben is csak részben válik ki kolloidális eloszlású cink-szulfid. Lúgos közegben,pl. alkáli-acetátos oldatban a fehér cink(II)-szulfid kicsapódása csaknem teljes.Oldhatósági szorzat: L(ZnS, 25 °C)= 2,93x10−25.

Zn2+ + H2S → ZnS ↓ + 2 H+

A cink-szulfid a lúgos tetrahidroxo-cinkát oldatból is kiválik:

[Zn(OH)4]2− + H2S → ZnS ↓ + 2 OH− + 2 H2O

Megfigyelés:

126

2. Ammónium-szulfid: semleges vagy lúgos oldatból fehér cink-szulfid csapadék válikki:

Zn2+ + S2− → ZnS ↓

A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, ecetsavban és lúgokban, de oldódik hígásványi savakban.

A cink-szulfid csapadék részben kolloid, ezért nehéz szűrni és mosni, könnyenátszalad a szűrőpapíron. Könnyebben szűrhető csapadékot akkor kapunk, ha a cink-szulfidleválasztását forró oldatból végezzük.

Megfigyelés: 3. Ammónia oldat: fehér cink-hidroxid csapadék keletkezik (oldhatósági szorzat:

L(Zn(OH)2, 25 °C)= 6,86x10−17), ami könnyen oldódik a reagens feleslegében ésammóniumsó oldatokban tetrammin-cinkát(II)-ionok keletkezése közben:

Zn2+ + 2 NH3 + 2 H2O ↔ Zn(OH)2 ↓ + 2 NH4+

Zn(OH)2 ↓ + 4 NH3 ↔ [Zn(NH3)4]2+ + 2 OH−

Megfigyelés:

4. Nátrium-hidroxid: fehér, kocsonyás cink(II)-hidroxid csapadék keletkezik:

Zn2+ + 2 OH− ↔ Zn(OH)2 ↓

A csapadék oldódik savakban és a reagens feleslegében is:

Zn(OH)2 ↓ + 2 H+ ↔ Zn2+ + 2 H2OZn(OH)2 ↓ + 2 OH− ↔ [Zn(OH)4]2−

Megfigyelés:

5. Dinátrium-hidrogén-foszfát oldat: semleges oldatból fehér cink-foszfát csapadék válikki:

3 Zn2+ + 2 HPO42− ↔ Zn3(PO4)2 ↓ + 2 H+

Ammónium ionok jelenlétében cink-ammónium-foszfát keletkezik:

Zn2+ + NH4+ + HPO4

2− ↔ Zn(NH4)PO4 ↓ + H+

Mindkét csapadék oldódik híg savakban, amikor a reakció az ellentétes irányba megy.Mindkét csapadék oldódik ammónia oldatban:

Zn3(PO4)2 ↓ + 12 NH3 → 3 [Zn(NH3)4]2+ + 2 PO43−

Zn(NH4)PO4 ↓ + 3 NH3 → [Zn(NH3)4]2+ + HPO42−

Megfigyelés:

127

6. Kálium-[hexacianoferrát(II)] oldat: fehér, változó összetételű csapadék keletkezik.Ha a reagenst kis feleslegben adjuk K2Zn3[Fe(CN)6]2 keletkezik:

3 Zn2+ + 2 K+ + 2 [Fe(CN)6]4− → K2Zn3[Fe(CN)6]2 ↓

A csapadék nem oldódik híg savakban, de könnyen oldódik nátrium-hidroxidban.A reakció felhasználható a cink(II)- és alumínium(III)-ionok megkülönböztetésére (azalumíniumionok a reagenssel nem adnak csapadékot).

Megfigyelés:

7. Ditizon teszt. A ditizon (difenil-tiokarbazon) számos fémionnal képez komplexet,amelyek széntetrakloriddal kiextrahálhatók. A cink komplex semleges, lúgos, vagyecetsavas közegben keletkezik és vörös színû:

S CNH

N N

NHS C

NH

N N

NC S

NN

HNNZn

��Zn2+ +2 + + 2 H

A tesztet úgy végezzük, hogy az oldatot ecetsavval megsavanyítjuk, majd kevés reagenstadunk hozzá (rendszerint a ditizon széntetrakloridos oldatát használjuk). A szerves fáziscink jelenlétében vörös lesz. (Számos ion, pl. Cu2+, Hg2

2+, Hg2+, Ag+ zavarnak.)

Megfigyelés:

Hasonlítsa össze a cink- és az alumíniumionok jellemző reakcióit !

(NH4)2S NH4OH OH− morinteszt

ditizonteszt

K4[Fe(CN)6]

Zn2+

Al3+

128

A kadmium(II)-ionok reakciói, Cd2+

A kadmium(II)-szulfát, -nitrát, -acetát, -klorid, -bromid, -jodid, -klorát jól oldódikvízben. A kadmium-fluorid kis mértékben oldódik vízben. A többi fontosabb szervetlenkadmium vegyület (pl. szulfid, karbonát, foszfát, hidroxid) vízben gyakorlatilagoldhatatlan.

Például: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)20 °C-on:0 °C-on:

CdCl2Cd(NO3)2

140109

25 °C-on: CdF2 4,3526 °C-on: Cd(OH)2

Cd3(PO4)2

0,00026-----

A kadmium(II)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 Mkadmium(II)-szufát oldatot.

1. Kénhidrogén gáz: savas közegben jellegzetes sárga kadmium-szulfid csapadék válikle. Oldhatósági szorzat: L(CdS, 25 °C)= 1,40x10−29.

Cd2+ + H2S → CdS ↓ + 2 H+

A reakció reverzibilis. Ha az erős sav koncentrációja nagyobb, mint 0,5 M, a csapadékkiválása nem teljes. Ugyanezen okok miatt tömény savak oldják a csapadékot.A csapadék nem oldódik kálium-cianidban (különbség a réz(II)-ionoktól).

Megfigyelés:

2. Ammónia oldat: ha a reagenst cseppenként adjuk fehér kadmium(II)-hidroxidcsapadék keletkezik. Oldhatósági szorzat: L(Cd(OH)2, 25 °C)= 5,27x10−15:

Cd2+ + 2 NH3 + 2 H2O ↔ Cd(OH)2 ↓ + 2 NH4+

A csapadék oldódik savakban, amikor az egyensúly balra tolódik. A reagens feleslegeugyancsak oldja a csapadékot szintelen tetrammin-kadmiát(II) komplex ionok képzõdéseközben (eltérés a bizmut(III)-tól):

Cd(OH)2 ↓ + 4 NH3 → [Cd(NH3)4]2+ + 2 OH−

Megfigyelés:

3. Nátrium-hidroxid oldat: fehér kadmium(II)-hidroxid csapadék keletkezik, ami nemoldódik a reagens feleslegében. Híg savak a csapadékot oldják.

Cd2+ + 2 OH− → Cd(OH)2 ↓

Megfigyelés:

129

4. Kálium-cianid oldat: fehér kadmium-cianid csapadék keletkezik, ha a reagenstcseppenként adjuk az oldathoz:

Cd2+ + 2 CN− → Cd(CN)2 ↓

A csapadék oldódik a reagens feleslegében tetraciano-kadmiát(II) ionok keletkezéseközben:

Cd(CN)2 ↓ + 2 CN− → [Cd(CN)4]2−

A szintelen cianokomplex nem túl stabil, így kénhidrogén gáz hatására a kadmium-szulfidkicsapódik az oldatból:

[Cd(CN)4]2− + H2S → CdS ↓ + 2 H+ + 4 CN−

A réz(II)- és a kadmium(II)-ionok tetraciano-komplexeinek stabilitása közti lényegeskülönbség az alapja a réz és kadmium-ionok elválasztásának, továbbá a kadmiumkimutatásának réz-ionok jelenlétében.

Megfigyelés:

5. Kálium-jodid oldat: csapadék nem keletkezik (különbség a réz ionoktól).

Megfigyelés:

Foglalja össze a Cu2+, Cd2+ és Bi3+ ionok alábbi reakcióit !

Cu2+ Cd2+ Bi3+

H2Ssavas közegben

NaOH

NH4OHfeleslegben

KI

Fe szög

130

A higany(I)-ionok reakciói, Hg22+

A higany(I)-nitrát vízben oldódik és kissé hidrolizál. A többi fontosabb higany(I)vegyület vízben rosszul oldódik, vagy oldhatatlan.

Például 25 °C-on: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)Hg2SO4 0,06Hg2CO3Hg2Br2

0,00000450,000004

A higany(I)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M higany(I)-nitrát oldatot, ami a hidrolízis visszaszorítására kevés salétromsavat tartalmaz.

1. Híg sósav, vagy oldható kloridok: fehér higany(I)-klorid csapadék válik ki (kalomel).Oldhatósági szorzat: L(Hg2Cl2, 25 °C)= 1,45x10−18.

Hg22+ + 2 Cl− → Hg2Cl2 ↓

A csapadék oldhatatlan híg savakban.Ammónia oldattal a csapadék reagál és higany(II)-amidoklorid és fémhigany keverékébőlálló csapadék keletkezik. A higany(II)-amidoklorid fehér színű csapadék, de a finomeloszlású higany miatt fekete (a reakció során a higany(I) diszproporcionálódik higany(II)-vá és fémhigannyá):

Hg2Cl2 ↓ + 2 NH3 → Hg ↓ + Hg(NH2)Cl ↓ + NH4+ + Cl−

A reakció felhasználható arra, hogy a higany(I)-et ólom(II)- és ezüst(I)-ionok mellettkimutassuk.

A higany(I)-klorid csapadék királyvízben oldódik higany(II)-klorid képződése közben. Ahigany(II)-klorid vízben oldódik, de nem disszociál ionjaira:

3 Hg2Cl2 ↓ + 2 HNO3 + 6 HCl → 6 HgCl2 + 2 NO ↑ + 4 H2O

Megfigyelés:

2. Kénhidrogén gáz: semleges vagy híg savas közegben fekete csapadék keletkezik, amihigany(II)-szulfid és fémhigany keveréke:

Hg22+ + H2S → Hg ↓ + HgS ↓ + 2 H+

Mivel a higany(II)-szulfid oldhatósági szorzata rendkívül kicsi (6,44x10−53), a reakciónagyon érzékeny.A királyvíz oldja a csapadékot higany(II)-klorid és kén keletkezése közben:

3 Hg ↓ + 3 HgS ↓ + 12 HCl + 4 HNO3 → 6 HgCl2 + 3 S ↓ + 4 NO ↑ + 8 H2O

131

Ha a királyvizes oldatot melegítjük, a kén kénsavvá oxidálódik és az oldat kitisztul:

S ↓ + 6 HCl + 2 HNO3 → SO42− + 6 Cl− + 8 H+ + 2 NO ↑

Megfigyelés:

3. Ammónia oldat: fekete csapadék keletkezik, ami bázisos higany(II)-amidonitrát ésfémhigany keveréke. (Maga a higany(II)-amidonitrát fehér csapadék.)

2 Hg22+ + NO3

− + 4 NH3 + H2O → 2 Hg ↓ + HgO.Hg(NH2)NO3 ↓ + 3 NH4+

A reakció felhasználható a higany(I)- és higany(II)-ionok megkülönböztetésére.

Megfigyelés:

4. Nátrium-hidroxid: fekete higany(I)-oxid csapadék keletkezik.

Hg22+ + 2 OH− → Hg2O ↓ + H2O

A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de jól oldódik híg salétromsavban.

Ha a csapadékos oldatot forraljuk, a higany diszproporcionálódik és a csapadékmegszürkül, miközben higany(II)-oxid és fémhigany keletkezik:

Hg2O ↓ → HgO ↓ + Hg ↓

Megfigyelés:

5. Kálium-kromát oldat: forró oldatból vörös, kristályos higany(I)-kromát csapadék válikki:

Hg22+ + CrO4

2− → Hg2CrO4 ↓

Ha a reakciót hidegen végezzük barna, amorf ismeretlen összetételű csapadék keletkezik.Hevítésre a csapadék átalakul vörös, kristályos higany(I)-kromáttá.

Nátrium-hidroxid hatására a csapadék fekete higany(I)-oxiddá alakul:

Hg2CrO4 ↓ + 2 OH− → Hg2O ↓ + CrO42− + H2O

Megfigyelés:

6. Kálium-jodid oldat: ha a reagenst lassan adjuk hideg oldathoz, zöld színű higany(I)-jodid csapadék keletkezik:

Hg22+ + 2 I− → Hg2I2 ↓

132

Ha a reagenst feleslegben adjuk, a higany(I) diszproporcionálódik és vízben oldódótetrajodo-merkurát(II)-ionok és fekete, finom eloszlású fémhigany csapadék keletkezik:

Hg2I2 ↓ + 2 I− → [HgI4]2− + Hg ↓

Ha a higany(I)-jodid csapadékot vízzel forraljuk, a higany diszproporcionálódik és vöröshigany(II)-jodidból és fekete, finom eloszlású higanyból álló csapadék keletkezik:

Hg2I2 ↓ → HgI2 ↓ + Hg ↓

Megfigyelés:

7. Nátrium-karbonát oldat: hideg oldatból sárga higany(I)-karbonát csapadék keletkezik(oldhatósági szorzat: L(Hg2CO3, 25 °C)= 3,67x10−17):

Hg22+ + CO3

2− → Hg2CO3 ↓

A csapadék lassan megszürkül a higany(I) diszproporciója következtében, amikorhigany(II)-oxid és fémhigany keletkezik:

Hg2CO3 ↓ → HgO ↓ + Hg ↓ + CO2 ↑

A diszproporció gyorsítható a csapadékos oldat melegítésével.

Megfigyelés:

8. Dinátrium-hidrogén-foszfát oldat: fehér higany(I)-hidrogén-foszfát csapadékkeletkezik:

Hg22+ + HPO4

2− → Hg2HPO4 ↓

Megfigyelés:

9. Kálium-cianid oldat: higany(II)-cianid és fém higany keletkezik:

Hg22+ + 2 CN− → Hg ↓ + Hg(CN)2

A higany(II)-cianid vízben oldódik, de nem disszociál ionokra.

Megfigyelés:

10. Ón(II)-klorid oldat: a higany(I)-ionokat fém higannyá redukálja, amely szürkésfeketecsapadékként kiválik az oldatból:

Hg22+ + Sn2+ → 2 Hg ↓ + Sn4+

Megfigyelés:

133

11. Réz lemez, vagy réz érme: a réz felületére fém higany válik le:

Hg22+ + Cu → 2 Hg ↓ + Cu2+

Megfigyelés:

Hasonlítsa össze a higany(I), ezüst(I) és ólom(II) ionok reakcióit !

Hg22+ Ag+ Pb2+

HCl

H2S

NH4OH

NH4OHfeleslegben

KI

KIfeleslegben

NaOH

Na2CO3

K2CrO4

Cu

ε°(Cu/Cu2+)= +0,34 V; ε°(Hg/Hg22+)= +0,80 V

ε°(Ag/Ag+)= +0,80 V; ε°(Pb/Pb2+)= −0,13 V

134

A higany(II)-ionok reakciói, Hg2+

A higany(II)-nitrát vízben jól oldódik. A higany-klorid, -klorát, -cianid, és -acetátugyancsak oldódik vízben, de ezek oldhatósága sokkal kisebb, mint a nitráté. Valamennyiegyéb fontosabb higany(II) vegyület (pl. szulfid, karbonát, jodid) vízben gyakorlatilagoldhatatlan.


Hg(ClO3)2Hg(Ac)2

2525

25 °C-on: HgI2 (α) 0,0118 °C-on: HgS (α) 0,000001

A higany(II) ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M higany(II)-nitrátoldatot.

1. Kénhidrogén gáz: gyengén savanyú oldatból fekete higany(II)-szulfid csapadék válikle. Oldhatósági szorzat: L(HgS, 25 °C)= 6,44x10−53.

Hg2+ + H2S → HgS ↓ + 2 H+

Híg sósav jelenlétében először egy fehér higany(II)-kloroszulfid, (HgCl2)x.(HgS)y ↓csapadék válik le, amely elbomlik ha több kénhidrogént vezetünk az oldatba és feketehigany(II)-szulfid csapadék keletkezik:

3 Hg2+ + 2 Cl− + 2 H2S → Hg3S2Cl2 ↓ + 4 H+

Hg3S2Cl2 ↓ + H2S → 3 HgS ↓ + 2 H+ + 2 Cl−

A HgS csapadék nem oldódik vízben, forró és híg salétromsavban, alkáli-hidroxidokbanvagy ammónium-szulfidban.A csapadék királyvízben oldódik:

3 HgS ↓ + 6 HCl + 2 HNO3 → 3 HgCl2 + 3 S ↓ + 2 NO ↑ + 4 H2O

A kén fehér csapadékként kiválik, de feloldódik kénsavként, ha az oldatot forraljuk.

A 2 M nátrium-szulfid oldja a HgS csapadékot diszulfo-merkurát(II) komplex ionokképződése közben:

HgS ↓ + S2− → [HgS2]2−

Ha ammónium-kloridot adunk az oldathoz, a higany(II)-szulfid ismét kiválik.

Megfigyelés:

135

2. Ammónia oldat: fehér, változó összetételű, bázisos higany(II)-amidonitrát csapadékválik ki, ami tulajdonképpen higany(II)-oxid és higany(II)- amidonitrát keveréke:

2 Hg2+ + NO3− + 4 NH3 + H2O → HgO.Hg(NH2)NO3 ↓ + 3 NH4

+

Megfigyelés:

3. Nátrium-hidroxid oldat: ha a reagenst lassan adjuk az oldathoz, egy barnásvörösváltozó összetételû csapadék válik le. Ha sztöchiometrikus mennyiségű nátrium-hidroxidotadunk, a csapadék sárga lesz és higany(II)-oxid keletkezik:

Hg2+ + 2 OH− → HgO ↓ + H2O

A csapadék nem oldódik a nátrium-hidroxid feleslegében. A csapadék savakban oldódik.

Megfigyelés:

4. Kálium-jodid oldat: ha a reagenst lassan adjuk az oldathoz vörös higany(II)-jodidcsapadék keletkezik, L(HgI2, 25 °C)= 2,82x10−29:

Hg2+ + 2 I− → HgI2 ↓

A csapadék oldódik a reagens feleslegében szintelen tetrajodo-merkurát(II) ionokkeletkezése közben:

HgI2 ↓ + 2 I− → [HgI4]−

Megfigyelés:

5. Ón(II)-klorid oldat: ha kis mennyiségben adjuk az oldathoz fehér higany(I)-kloridcsapadék keletkezik, L(Hg2Cl2, 25 °C)= 1,45x10−18:

2 Hg2+ + Sn2+ + 2 Cl− → Hg2Cl2 ↓ + Sn4+

Ha több reagenst adunk az oldathoz a higany(I)-klorid tovább redukálódik és fémhiganyválik ki fekete csapadékként:

Hg2Cl2 ↓ + Sn2+ → 2 Hg ↓ + Sn4+ + 2 Cl−

Megfigyelés:

6. Réz lemez, vagy réz érme: a higany(II) ionokat fémhigannyá redukálja:

Cu + Hg2+ → Hg ↓ + Cu2+

(Standard redoxpotenciálok: Cu/ Cu2+= +0,34 V; Sn2+/ Sn4+= +0,15 V;Hg2

2+/ Hg2+= +0,92 V; Hg/ Hg2+= +0,85 V; Hg/ Hg22+= +0,80 V)

136

Hasonlítsa össze az arzén(III)- (arzenit), antimon(III)-, ón(II)-, ón(IV)-, réz(II)-,kadmium(II)-, bizmut(III)- és higany(II)-ionok jellemző reakcióit !

As3+ Sb3+ Sn2+ Sn4+ Cu2+ Cd2+ Bi3+ Hg2+

HCl

H2S

csapadék

+(NH4)2SX

+HCl

NaOH

KI

KCN

NH3

SnCl2

Fe

137

Hasonlítsa össze a higany(I)- és higany(II)-ionok jellemző reakcióit.

HCl H2S NH3 NaOH KI Cu

Hg22+

Hg2+

Összefoglaló kérdések:1. Mi az a "maszkírozás" ?2. Hogy lehet kimutatni a Cd2+ ionokat Cu2+ ionok jelenlétében H2S-el ?3. Hogy tudná a Zn2+ és Al3+ ionokat kimutatni egymás jelenlétében ?4. Hogyan bizonyították, hogy a higany(I) ionokban Hg−Hg kötés van ?5. Hogyan készül a Nessler reagens ?6. Hasonlítsa össze a [Cd(CN)4]

2− és [Cu(CN)4]3− ionok stabilitását a H2S-es

reakciójuk alapján !7. Hogyan mutatható ki egymás mellett az Ag+ és Hg2

2+ ion ?8. Mik az amalgámok ?9. Mit tud a Zn, Cd és Hg vegyületek mérgező hatásáról ?10. Hogy oldódnak a fémek higanyban ?

138


Réz(I)-[tetrajodo-merkurát(II)] előállításaCu2[HgI4]

A fentiekben megismertük, hogy ha kálium-jodid oldatot adunk higany(II) ionokattartalmazó oldathoz vörös higany(II)-jodid csapadék keletkezik, ami a reagens feleslegébenszíntelen tetrajodo-merkurát(II)-ionok keletkezése közben feloldódik. Az előző fejezetbenazt is megvizsgáltuk, hogy ha kálium-jodidot adunk réz(II)-ionokat tartalmazó oldathoz ajodid a réz(II)-ionokat redukálja és réz(I)-jodid, valamint elemi jód keletkezik. A kétreakció kombinálása lehetőséget ad arra, hogy a vízben oldhatatlan (a réz(I)-jodidnálrosszabbul oldódó) Cu2[HgI4]-et előállítsuk. Tehát a réz(I)-[tetrajodo-merkurát(II)]előállítása céljából réz(II) só (pl. CuSO4) oldatot kálium-jodidot (KI) tartalmazó kálium-[tetrajodo-merkurát(II)] (K2[HgI4]) oldattal reagáltatunk. Ez utóbbit higany(II)-jodidnak(HgI2) KI-oldatban történő feloldása útján, frissen készítjük. Ha a két oldatot összeöntjük,oldhatatlan piros csapadékként Cu2[HgI4] válik ki az oldatból. A lejátszódó reakciók:

HgI2 + 2 KI → K2[HgI4]

2 CuSO4 + 4 KI = 2 CuI + 2 K2SO4 + I2

K2[HgI4] + 2 CuI = Cu2[HgI4] + 2 KI—————————————————————HgI2 + 2 CuSO4 + 4 KI = Cu2[HgI4] + I2 + 2 K2SO4

9,1 g (0,02 mol) HgI2-ot kevergetés közben feloldunk 14,6 g (0,088 mol, a számítottanyagmennyiségnél 10%-kal több) KI 120 ml vízzel készült oldatában. Másik edényben 60ml forró vízben feloldunk 10 g (0,04 mol) CuSO4

.5H2O-ot, amelyet előzőleg mozsárbanmegporítottunk, s ha az oldat nem tiszta, redős szűrőn leszűrjük, majd lehűtjük. Az ígykapott tiszta, kék színű oldatoz kevergetés közben hozzáöntjük az előző, KI-os K2[HgI4]-oldatot, miközben a Cu2[HgI4] kiválása megkezdődik, amit a piros mikrokristályoscsapadék megjelenése és az oldat barnára színeződése (elemi jód kiválása) jelez. Az oldatotóraüveggel lefedve legalább egy napig állni hagyjuk, hogy a Cu2[HgI4] lehetőleg teljesenkiváljon. A csapadékot Büchner-tölcséren alaposan leszívatjuk és az anyalúgot félretéve,még néhány napig állni hagyjuk. A csapadékot metil-alkohollal addig mossuk (egyszerrecsak néhány ml-t ráöntve), amíg a lecsepegő mosófolyadék víztiszta nem lesz, vagyis azanyag elemi jód-szennyezést már nem tartalmaz, majd a már tiszta, piros csapadékotlevegőátszívatással szárítjuk. Ha az anyalúgból állás közben még válik ki Cu2[HgI4], ezt isaz előbb leírtak szerint szűrjük, mossuk és szárítjuk.

Megmérendő a színváltás hőfoka 20-200 °C hőmérséklet-tartománybanA Cu2[HgI4] élénkpiros, mikrokristályos por, ami vízben és alkoholban oldhatatlan.

Kb. 70 °C hőmérsékleten reverzíbilisen váltja a színét, magasabb hőmérsékleten újabbszínváltozás kíséretében irreverzíbilisen elbomlik.

139

Titán (IVb csoport) és fontosabb ionjai

A tiszta titán kis sűrűségű, csillogó, ezüstfehér fém. Jó mechanikai tulajdonságaivannak, emellett könnyen megmunkálható és kíválóan ellenáll a korróziónak(olvadáspontja: 1660 °C). A fém szobahőfokon nem reagál ásványi savakkal és még forrólúgoldatok sem támadják meg.

Oldhatóság savakban A fém titán nem oldódik ásványi savakban szobahőfokon, de oldható forró, tömény

sósavban és kénsavban, továbbá hidrogén fluoridban:

2 Ti + 6 HCl → 2 Ti3+ + 6 Cl− + 3 H2 ↑

Ti + 4 H2SO4 → Ti4+ + 2 SO42− + 2 SO2 ↑ + 4 H2O

A fém legjobb oldószere a hidrogén-fluorid és olyan savak, melyek fluoridionokattartalmaznak. Ezek az oldószerek oldják a titánt és az oldatban tartják fluorokomplexként.

A titán nem oldódik forró, tömény salétromsavban, hasonlóan az ónhoz, merttitánsav (TiO2.xH2O) képződik a fém felületén, ami megvédi a fémet a további savval valóreakciótól (passziválódik).

A titán fontosabb kationjai vízes közegbenTi3+

ibolyaTi4+

szintelen* Titán(II)-ionok nem stabilak vizes oldatban, hidrogén gáz fejlődése közben oxidálódnak(Ti2+/Ti3+= −0,37 V; Ti2+/Ti(OH)2

2+= −0,14 V).** Titán(III)-ionok is meglehetősen instabilak és könnyen oxidálhatók titán(IV)- ionokkávizes közegben, pl. levegő oxigénjével (Ti3+/Ti(OH)2

2+= +0,10 V).

A fehér titán(IV)-oxid, TiO2 messze a legfontosabb titán-oxid, ami a természetbenis előfordul és pigmentként is használják. A TiO2 oldhatósága nagymértékben attól függ,hogy milyen a kémiai és termikus előélete. Az erősen hevített oxid kémiailag inert.

A titán(IV)-ionok csak erősen savas közegben léteznek, mivel könnyenhidrolizálnak. Erős savban a Ti4+ (hidratált) ionok egyensúlyban vannak a Ti(OH)2

2+,Ti(OH)3

+ és TiO2+ ionokkal (hidratáltak). A fő komponens a Ti(OH)22+ és ha az oldat

savassága csökken titán(IV)-hidroxid válik ki az oldatból.

140

A titán(IV)-ionok reakciói, Ti4+

A titán(IV)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M titán(IV)-szulfátoldatot, melyet a titánsó hidrolízisének visszaszorítására úgy készíthetünk, hogy Ti(SO4)2-et 5%-os kénsavban oldunk.

1. Nátrium-hidroxid, ammónia, vagy ammónium-szulfid oldat: hidegen fehér,kocsonyás titán(IV)-hidroxid, Ti(OH)4 (vagy ortotitánsav, H4TiO4) csapadék válik le,amely nem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik ásványi savakban:

Ti(OH)22+ + 2 OH− → Ti(OH)4 ↓

Ti(OH)4 ↓ + H2SO4 → Ti(OH)22+ + 2 H2O + SO4

2−

Ti(OH)4 ↓ + 3 HCl → Ti(OH)Cl2+ + 3 H2O + 2 Cl−

Ha a csapadékot forró oldatból választjuk le, fehér TiO(OH)2 (vagy metatitánsav, H2TiO3)keletkezik, ami híg savakban gyengén oldódik.

Ti(OH)22+ + 2 OH− → TiO(OH)2 ↓ + H2O

Megfigyelés:

2. Víz: fehér metatitánsav csapadék keletkezik, ha az oldathoz vizet adunk és forraljuk:Ti(OH)2

2+ + 2 OH− → TiO(OH)2 ↓ + H2O

Megfigyelés:

3. Nátrium-foszfát oldat: fehér titán(IV)-foszfát csapadék keletkezik híg kénsavasoldatból:

Ti(OH)22+ + 2 H2PO4

− → Ti(HPO4)2 ↓ + 2 H2O

Megfigyelés:

4. Fém cink, vagy ón: ha titán(IV) só savas oldatába fém cinket vagy ónt teszünk, azoldat ibolya színű lesz a titán(III) ionok keletkezése következtében:

ε°(Zn/ Zn2+)= −0,76 V Ti3+/Ti(OH)22+= +0,10 V

2 Ti4+ + Zn → 2 Ti3+ + Zn2+

Megfigyelés:

141

5. Hidrogén-peroxid. Intenzív narancssárga szín keletkezik (sárga, ha az oldat túl híg) astabil peroxokomplex képződése miatt:

Ti(OH)22+ + H2O2 + OH− → Ti(O2)OH+ + 2 H2O

Ti

OH

OH2

OH2

OH2H2O

HO

4+

--��

��

��

��

-4+

OH2

OH2

OH2

OH

TiO

O

��

Megfigyelés:

Összefoglaló kérdések:1. Hol hasznosítják, hogy a titán kis sűrűségű, jó mechanikai tulajdonságú és

kíválóan elenáll a korróziónak ?2. Tömény salétromsavval való reakciója alapján melyik fémhez hasonlít a

titán ?3. Milyen oxidációfokokkal fordul elő a titán szervetlen vegyületeiben ?4. Írja fel a titán(IV) sók hidrolízisének reakcióegyenleteit !

142

Vanádium (Vb csoport) és fontosabb ionjai

A vanádium puha, nyújtható, fényes, ezüstfehér fém (olvadáspontja: 1890 °C). Igenkiválóan ellenáll az alkáliák, kénsav, sósav és sós vizek korróziós hatásának. A fémnek jómechanikai tulajdonságai vannak. Elektromos vezetőképessége közepes.

Oldhatóság savakban A fém vanádium nem oldódik sósavban, salétromsavban, kénsavban és lúgokban a

felületén lévő, illetve képződő vékony, védő oxidréteg miatt (passziválódik).Könnyen oldódik viszont királyvízben, forró salétromsavban, forró és tömény

kénsavban vagy tömény salétromsav és hidrogén-fluorid elegyében:

3 V + 4 HNO3 + 6 HCl → 3 VO2+ + 6 Cl− + 4 NO ↑ + 5 H2O3 V + 10 HNO3 → 3 VO2+ + 6 NO3

− + 4 NO ↑ + 5 H2OV + 3 H2SO4 → VO2+ + SO4

2− + 2 SO2 ↑ + 3 H2O

A vanádium fontosabb ionjai vizes oldatbanoxidációfok kationok anionok

+2 V2+

+3 V3+

+4 VO2+

+5 VO2+ VO4

3− vanadát 13<pHHVO4

2− monovanadát 8<pH<13HV2O7

3− divanadátVO3

− metavanadátV10O28

6− dekavanadát 2<pH<6

* A narancs színű dekavanadát ion többféle protonált formában létezhet, és az oldatsavasságának növekedésével dioxovanádium(V)-ionokká, VO2

+ alakul.

A vanádium(II)- és vanádium(III)-ionok nem stabilak vizes oldatban, és negatívredoxpotenciáljuk következtében könnyen oxidálódnak vanádium(IV)-ionokká:

[VO2(H2O)4] [VO(H2O)5] [V(H2O)6] [V(H2O)6] V 2+3+2++ ��

+0,999 V +0,359 V -0,256 V -1,186 Vszintelen kék zöld ibolya (kék)

143

Vanádium(V)-pentoxid, V2O5 a legstabilabb és legfontosabb vanádium-oxid. Avanádium-pentoxid narancs, vagy téglavörös színű por, amely nem oldódik vízben, deoldható savakban és lúgokban is.A vanádium(V) mérsékelten erős oxidálószer, így ha az oxidot sósavban oldjuk klórgázfejlődik és vanádium(IV)-ionok keletkeznek.Ha a vanádium-pentoxidot nátrium-hidroxidban oldjuk szintelen oldat keletkezik és ha azoldat erősen lúgos, pH>13 túlnyomórészt a VO4

3− ionok vannak jelen. Ha a pH csökken,számos komplikált reakció játszódik le és többféle vanadátion keletkezik (mono, di, meta,deka, stb.).

Metavanadát-ionok, VO3−

A metavanadát-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon kénsavvalmegsavanyított 0,1 M ammónium-metavanadát, NH4VO3 vagy nátrium-metavanadát,NaVO3 oldatot.

1. Kénhidrogén. Savas közegben csapadék nem keletkezik, csak kén válik ki és az oldatmegkékül a vanádium(IV)-ionok keletkezése következtében.

2 VO3− + H2S + 6 H+ → 2 VO2+ + S ↓ + 8 H2O

Megfigyelés:

2. Cink vagy alumínium savas közegben. Zn vagy Al fémmel a vanadát továbbredukálható, mint kénhidrogénnel. Azoldat elõször kék (VO2+ ionok), majdzöld (V3+ ionok) és végül ibolya (V2+

ionok) színű lesz.

ε°: VO2+/VO2+ = +1,00 V

V3+/ VO2+ = +0,36 V V2+/ V3+ = −0,26 V

Zn/ Zn2+ = −0,76 V

Megfigyelés:

3. Ammónium-szulfid oldat: csapadék nem válik le, de az oldat skarlátvörös színűvéválik a tiovanadát (VS4

3−) ionok keletkezése miatt:

VO3− + 4 S2− + 3 H2O → VS4

3− + 6 OH−

Ha az oldatot megsavanyítjuk, barna vanádium-pentaszulfid, V2S5 válik ki és az oldat kékszínű lesz, mivel a savanyításkor keletkezõ kénhidrogén a vanádium(V)-öt részbenvanádium(IV)-é redukálja:

2 VS43− + 6 H+ → V2S5 ↓ + 3 H2S ↑

A csapadék oldódik alkáli-hidroxid, alkáli-karbonát és alkáli-szulfid oldatokban.

Megfigyelés:

144

4. Hidrogén-peroxid: ha savas (15-20% kénsav) vanadát oldathoz cseppenként kevéshidrogén-peroxidot adunk, az oldat vörös színű lesz. A hidrogén-peroxid feleslegétől aszíneződés gyengül, ezért kerüljük.

A vörös szín a mono- és diperoxo-vanádium(V)-ionok, VO(O2)+ és VO(O2)2

−

képződése következtében áll elő:

VO3− + 2 H+ + H2O2 → VO(O2)+ + 2 H2O

VO3− + 2 H2O2 → VO(O2)2

− + 2 H2O

Ha az oldatot meglúgosítjuk és többhidrogén-peroxidot adunk a szín sárgáraváltozik a diperoxoortovanadát(V)-ionokkeletkezése következtében:

VO(O2)+ + H2O2 + 4 OH− → VO2(O2)23− + 3

H2OVO(O2)2

− + 2 OH− ↔ VO2(O2)23− + H2O

A reakció reverzibilis, ha az oldatotmegsavanyítjuk, ismét vörös lesz.

��

��

5+OH2

OH2

VO

O

O

OV

OH2

O

5+��

��

O

O

O

OH2

Megfigyelés:

5. Ólom-acetát oldat: sárga ólom-vanadát csapadék válik le, amely fehérre vagy sárgás-fehérre változik állás közben. A csapadék nem oldódik híg ecetsavban, de oldódik hígsalétromsavban.

2 VO3− + Pb2+ → Pb(VO3)2 ↓

Megfigyelés:

6. Bárium-klorid oldat: sárga bárium-vanadát csapadék válik le, amely oldódik híg sósavban.

2 VO3− + Ba2+ → Ba(VO3)2 ↓

Megfigyelés:

7. Vas(III)-klorid:

VO3− + 4 H+ + Fe2+ ↔ VO2+ + Fe3+ + 2 H2O

A reakció balról jobbra megy savas közegben és az ellentétes irányba, jobbról balra lúgosközegben. (ε°(Fe2+/Fe3+)= +0,77 V)

Megfigyelés:

145

Összefoglaló kérdések:

1. Vegyületeiben milyen oxidációfokkal fordul elő a vanádium ?2. Mit tud a V2O5 ipari felhasználásáról ?3. Rajzolja fel a dekavanadát ion szerkezetét !4. Hasonlítsa össze a titán, vanádium és króm peroxo-vegyületeit !5. Foglalja össze a vanádium és a króm fontosabb polianionjait !


Ammónium-[oktaikozaoxo-dekavanadat(V)]−víz (1/6) előállítása(NH4)6V10O28.6H2O

Az ammónium-metavanadát (NH4VO3) oldat enyhe megsavanyítása soránkeletkező protonált dekavanatát ion tartalmú oldatból az ammónium-dekavanadátoldószercserével kicsapható:

10 NH4VO3 + (4+n) H3O+ → HnV10O28n-6 + 10 NH4

+ + (6+n) H2O

HnV10O28n-6 + 6 NH4

+ + (6+n) H2O alkohol → (NH4)6V10O28.6H2O + n H3O+

Mérjen be egy 250 ml-es Erlenmeyer-lombikba 3,0 g NH4VO3-ot és adjon hozzá 50ml vizet. Melegítse a lombikot intenzíven 2-3 percig Bunsen-égő lángjával állandórázogatás közben. Ha szilárd maradék van az oldatban, öntse át az oldat tisztáját egy másikErlenmeyer-lombikba. Adjon az így nyert oldathoz 4 ml 1:1 arányú ecetsav-víz elegyet ésha az nem lesz teljesen tiszta, szűrje meg redős szűrőpapíron. A tiszta oldatot hűtse le jegesvízben kb. 10 °C-ra és keverés közben adjon hozzá 100 ml 96%-os alkoholt. Tartsa azoldatot további 15-20 percig 0-10 °C között és időnként rázza össze. Szűrje le a világosnarancssárga terméket Büchner tölcséren, mossa 20 ml alkohollal és szárítsa meglevegőátszívatással.Számítsa ki a kitermelést.

Vanádium-pentoxid előállításaV2O5

Forró ammónium-metavanadát (NH4VO3) oldat enyhe megsavanyítása soránkeletkező gyengén savas közegben a dekavanatát ion protonált formái képződnek és ebbőlkiválik a vanádium-pentoxid:

10 NH4VO3 + (4+n) H3O+ → HnV10O28n-6 + 10 NH4

+ + (6+n) H2OHnV10O28

n-6 + (6-n) H3O+ → 5 V2O5 + (9-n) H2O

146

Mérjen be egy 250 ml-es Erlenmeyer-lombikba 3,0 g NH4VO3-ot, vagy 3,0 g(NH4)6V10O28.6H2O-ot és adjon hozzá 50 ml vizet. Forralja fel az oldatot, miközben avanadát feloldódik. Ha nem oldódna fel teljesen, adjon még egy kis vizet az oldathoz. Aforró oldathoz ezután kevergetés közben csepegtessen 4 ml 1:1 arányú sósav-víz elegyet. Aképződő V2O5 barnásvörös színű csapadék formájában kiválik az oldatból. Szűrje le acsapadékot Büchner tölcséren, mossa vízzel és szárítsa meg szárítószekrényben. Számítsaki a kitermelést.

[Oxo-bisz(pentán-2,4-dionáto)-vanádium(IV)] előállítása[VO(H3CC(O)CHC(O)CH3)2]

A vegyületet (triviális nevén vanadil(IV)-acetilacetonát) V2O5 etanolosredukciójával nyert VOSO4-bõl állíthatjuk elő acetil-acetonnal (H-acac,H3CC(O)CH2C(O)CH3) nátrium-karbonát jelenlétében.

V2O5 + 2 H2SO4 + CH3CH2OH → 2 VOSO4 + CH3CHO + 3 H2O VO2+ + 2 Hacac + CO3

2− → [VO(acac)2] + H2O + CO2

CH3

HC

CH3

O

V

O O

O OCH

CH3

CH3

[VO(acac)2]

Tegyünk 2,5 g vanádium-pentoxidot (V2O5) egy főzőpohárba és adjunk hozzá 12ml 1:1 hígítású kénsavat. Kevertessük mágneses keverőn a szuszpenziót, majd adjunkhozzá óvatosan, részletekben 13 ml 96 %-os etanolt. Tartsuk az elegyet kb. 60-70 °C-on,kevertetés mellett, óraüveggel lefedve. 30-40 perc alatt végbemegy a redukció, amit azoldat zöldülése, majd kékülése mutat. Ha sziikséges, további 5 ml etanol adagolásávalfolytassuk a redukciót. Amikor az oldat már teljesen kék színű, szűrjük le redős szűrőn,majd a forró oldathoz adjunk 6,5 ml acetil-acetont. A lehűlt oldatot óvatosan semlegesítsük10 g vízmentes nátrium-karbonát 60 ml vízzel készült oldatával. (Erős CO2 fejlődés!) Akicsapódó kék színű nyersterméket G3-as üvegszűrőn szűrjük Ie, mossuk meg 5 ml 0 °C-osvízzel és CaCl2-os exszikkátorban szárítsuk meg.

A száraz [VO(acac)2] terméket kristályosítsuk át az alábbiak szerint:Fülke alatt kevés kloroformban (kb. 30-40 ml) oldjuk fel az anyagot forralás

közben, meleg redős szűrőn az oldatot gyorsan szűrjük le egy 100 ml-es Erlenmeyer-lombikba, majd a szűrlethez lehülés után adjunk azonos térfogatú dietil-étert. A lombikotzárjuk le parafilmmel és helyezzük 1-2 órára hűtõszekrénybe. Az oldatból kivált kék színűkristályos anyagot szűrjük ki, levegőátszívatással szárítsuk meg.

Mérjük meg a termék tömegét és számítsuk ki a termelési százalékot!

147

A króm (VIb csoport) és legfontosabb ionjai

A króm ezüstfehér színű, kemény és törékeny fém (olvadáspontja: 1857 °C). Rendkívülellenálló a közönséges korrózióval szemben, ezért elterjedten használják különböző fémekfelületére felvitt védőrétegként.

A króm oldódása savakban A passzivált tiszta fém (valószínüleg egy vékony felületi oxidréteg miatt) nem

oldódik ásványi savakban, de ha nem passzivált vagy a védőréteget megbontjuk, könnyenoldódik savakban negatív standardpotenciáljának megfelelően.Redox-potenciálok: ε°(Cr/Cr2+)= −0,91 V; ε°(Cr/Cr3+)= −0,74 V.

A króm oldódik híg és tömény sósavban.Levegő kizárása mellett első lépésben króm(II)-ionok keletkeznek:

Cr + 2 HCl → Cr2+ + 2 Cl− + H2 ↑

A levegő oxigénjének jelenlétében a króm(II)teljesen króm(III)-má oxidálódik:

4 Cr2+ + O2 + 4 H+ → 4 Cr3+ + 2 H2O1 2 3 4 5 6 7 8 9

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

[Cr2+]= [Cr3+] = 0,05 M

Cr2+/ Cr3+

H2/ H+

Redox potencial (V)

pH

A króm(II)-ionok savas oldatban még a levegő kizárása mellett sem stabilak, mivelhidrogénfejlődés mellett króm(III)-ionokká oxidálódnak.(ε°(Cr2+/Cr3+)= −0,41 V).A króm(II)-ionok tehát csak tiszta, semleges oldatban stabilak a levegő teljes kizárásamellett.

Híg kénsavban a króm lassan oldódik főleg hidrogén gáz fejlődése közben.

2 Cr + 6 H+ → 2 Cr3+ + 3 H2 ↑

Forró, tömény kénsavban a króm könnyen oldódik króm(III)-ionok képződése ésfőleg kéndioxid gáz fejlődése közben:

2 Cr + 6 H2SO4 → 2 Cr3+ + 3 SO42− + 3 SO2 ↑ + 6 H2O

A híg és a tömény salétromsav, továbbá a hideg, tömény kénsav és a királyvíz akrómot passziválja.

A króm fontosabb kationjai és anionjai vizes közegben:(Cr2+ krómo ion)*

Cr3+ krómi ionCrO4

2− kromátCr2O7

2− dikromát* a króm(II)-ionok nem stabilak vizes közegben, mivel erős redukálószerek. A levegő oxigénje gyorsan oxidálja őket króm(III)-ionokká.

148

A zöld króm(III)-oxid, Cr2O3 és hidratált formája, Cr2O3.nH2O is amfoter oxid,savakban és tömény lúgokban is oldódik, de ha az oxidot erősen hevítjük, olyanmódosulattá alakul, mely már nem oldódik sem savakban, sem lúgokban.

A króm(III)-szulfid, Cr2S3 hasonlóan az alumínium-szulfidhoz, csak vízmenteskörülmények között állítható elő, mert vízzel gyorsan hidrolizál króm(III)-hidroxid éskénhidrogén gáz fejlődése közben.

A vízmentes és a kristályvizes króm(III) sók vízben való oldhatósága között igenjelentős eltérés van. A kristályvízmentes sók (pl. CrCl3) általában rosszul, akristályvíztartalmú sók jól oldódnak vízben. A kristályvizes sók, gyakorlatilag ahidroxokomplex-króm(III) kationt tartalmazzák.

A kromát- (CrO42−) és dikromát- (Cr2O7

2−) ionok közti egyensúlyLúgos oldatban, pH=7 felett csaknem kizárólag a sárga kromát ionok, CrO4

2−

találhatók az oldatban. pH= 1 és 6 között a HCrO4− és a narancs színű dikromát ionok,

Cr2O72− vannak egyensúlyban egymással. pH<0 -nál a H2CrO4 és a HCr2O7

−

koncentrációja a legnagyobb.Az egyensúlyi reakciók a következők:

H2CrO4 ↔ HCrO4− + H+

HCrO4− ↔ CrO4

2− + H+ HCr2O7− ↔ Cr2O7

2− + H+

2 HCrO4− ↔ H2O + Cr2O7

2−

0 2 4 6 8 10 12 14

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05 co (K2CrO4)= 0,05 M

H2CrO4

HCr2O7-

HCrO4-

CrO42-

Cr2O72-

c (mol/ l)

pH

Az alkálifémek, a magnézium és a kalcium kromátjai oldódnak vízben. Astroncium-kromát vízben rosszul oldódik és a legtöbb ismert kromát vízben gyakorlatilagoldhatatlan.

Kevés dikromát ismert. A nátrium-, kálium- és ammónium-dikromát jól oldódikvízben.

149

A króm(III)-ionok reakciói, Cr3+

A kristályvizes króm(III)-szulfát, -nitrát, -klorid, -bromid, -jodid és -acetát vízbenjól oldódik. Az oxid, hidroxid, foszfát, valamint a vízmentes halogenidek (fluorid, klorid,bromid, jodid) vízben rosszul oldódnak vagy oldhatatlanok.


Cr2(SO4)3.18H2OCrCl3.6H2O

12058,5

CrCl3 -----

A króm(III)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M króm(III)-klorid,CrCl3 vagy króm(III)-szulfát, Cr2(SO4)3 oldatot.

1. Ammónia oldat: szürkészöld, vagy szürkéskék, kocsonyás króm(III)-hidroxidcsapadék válik le, amely hidegen kis mértékben oldódik a reagens feleslegében ibolya,vagy rózsaszínű oldat és hexammin-króm(III)-ionok keletkezése közben.Ammóniumsók jelenlétében a reagens feleslege a csapadékot amino-komplexképződése közben könnyen oldja. Ha az oldatot forraljuk, a króm(III)-hidroxidkicsapódik. Ahhoz, hogy a króm(III)-hidroxidot teljesen leválasszuk, az oldatot fel kellforralni és nem szabad a reagenst feleslegben használni.

Cr3+ + 3 NH3 + 3 H2O → Cr(OH)3 ↓ + 3 NH4+

Cr(OH)3 ↓ + 6 NH3 → [Cr(NH3)6]3+ + 3 OH−

Megfigyelés:

2. Nátrium-hidroxid oldat: króm(III)-hidroxid csapadék keletkezik:

Cr3+ + 3 OH− → Cr(OH)3 ↓

A reagens feleslegében a csapadék könnyen oldódik tetrahidroxo-kromát(III)-ionokkeletkezése közben:

Cr(OH)3 ↓ + OH− ↔ [Cr(OH)4]−

Ha a zöld oldathoz hidrogén-peroxidot adunk, sárga oldat keletkezik a króm(III) kromáttávaló oxidálódása következtében:

2 [Cr(OH)4]− + 3 H2O2 + 2 OH− → 2 CrO42− + 8 H2O

A felesleges hidrogén-peroxid forralással történõ eltávolítása után a kromátionok valamelyjellemző reakciójuk alapján azonosíthatók (lásd a következő oldalakon).

Megfigyelés:

150

3. Nátrium-karbonát oldat: króm(III)-hidroxid csapadék válik ki az oldatból:

2 Cr3+ + 3 CO32− + 3 H2O → 2 Cr(OH)3 ↓ + 3 CO2 ↑

Megfigyelés:

4. Ammónium-szulfid oldat: króm(III)-hidroxid csapadék keletkezik:

2 Cr3+ + 3 S2− + 6 H2O → 2 Cr(OH)3 ↓ + 3 H2S ↑

Megfigyelés:

5. Kromát teszt.A króm(III)-ionok kromáttá oxidálhatók és a kromátionok azonosíthatók jellemző

reakcióik alapján.1. A króm(III)-ionok oxidálása kromáttá: egyik legjobb módszer erre a célra az,

ha króm(III)-ionok oldatához először feleslegben nátrium-hidroxidot, majd néhány mlhidrogén-peroxidot adunk.

2 [Cr(OH)4]− + 3 H2O2 + 2 OH− → 2 CrO42− + 8 H2O

A H2O2 feleslegét néhány perces forralással eltávolíthatjuk az oldatból.

2. A kromát ionok azonosítása: a. Bárium-klorid teszt. Az oldat ecetsavval történő megsavanyítása után bárium-klorid hatására sárgabárium-kromát csapadék válik le:

Ba2+ + CrO42− → BaCrO4 ↓

b. Króm(VI)-peroxid (króm-pentoxid) teszt. A króm-pentoxid keletkezése következtében az oldatmegkékül, ha az eredeti oldatot híg kénsavvalmegsavanyítjuk, 2-3 ml étert vagy amilalkoholt, végülhidrogén-peroxidot adunk hozzá. A kék króm-pentoxid aszerves fázisba extrahálható a kémcső gyengédrázogatásával.

Cr O O

OOO

CrO42− + 2 H+ + 2 H2O2 → CrO5 + 3 H2O

Vizes oldatban a kék szín gyorsan eltűnik, mert a króm-pentoxid króm(III)- ionokraés oxigénre bomlik.

Megfigyelés:

151

A kromát- (CrO42−) és a dikromát- (Cr2O7

2−) ionok reakcióiA kromátok általában színes szilárd anyagok, melyek vízben oldva sárga oldatot

eredményeznek. Híg ásványi savak jelenlétében a kromátok részben dikromátokkáalakulnak és az oldat narancssárga színű lesz (lásd korábban).

2 CrO42− + 2 H+ ↔ Cr2O7

2− + H2O

A kromát és dikromát ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M kálium-kromát, vagy kálium-dikromát oldatot.

1. Bárium-klorid oldat: sárga színű bárium-kromát csapadék válik le. Oldhatóságiszorzat: L(BaCrO4)= 1,17x10−10:

CrO42− + Ba2+ → BaCrO4 ↓

A csapadék nem oldódik vízben, nátrium-hidroxidban és ecetsavban, de oldódik ásványisavakban.

Dikromát oldattal ugyanaz a csapadék keletkezik, de mivel a csapadék leválásaközben erős sav képződik (lásd kromát - dikromát egyensúly) a kromát csapadék leválásacsak részleges:

Cr2O72− + 2 Ba2+ + H2O ↔ 2 BaCrO4 ↓ + 2 H+

Megfigyelés:

2. Ezüst-nitrát oldat: semleges oldatból vörösbarna ezüst-kromát csapdék keletkezik,L(Ag2CrO4)= 1,12x10−12:

CrO42− + 2 Ag+ → Ag2CrO4 ↓

A csapadék oldódik híg salétromsavban és ammónia oldatban is, de nem oldódikecetsavban. Sósav hatására a csapadék ezüst-kloriddá alakul, L(AgCl)= 1,77x10−10:

2 Ag2CrO4 ↓ + 2 H+ → 4 Ag+ + Cr2O72− + H2O

Ag2CrO4 ↓ + 4 NH3 → 2 [Ag(NH3)2]+ + CrO42−

Ag2CrO4 ↓ + 2 Cl− → 2 AgCl ↓ + CrO42−

Tömény dikromát oldattal a vörösbarna ezüst-dikromát is leválasztható, de vízzelforralva a csapadék átalakul a rosszabbul oldódó ezüst-kromáttá:

Cr2O72− + 2 Ag+ → Ag2Cr2O7 ↓

Ag2Cr2O7 ↓ + H2O → Ag2CrO4 ↓ + CrO42− + 2 H+

Megfigyelés:

152

3. Ólom-acetát oldat: sárga ólom-kromát csapadék keletkezik. Oldhatósági szorzat:L(PbCrO4)= 1,77x10−14:

CrO42− + Pb2+ → PbCrO4 ↓

A csapadék nem oldódik ecetsavban, de oldódik híg salétromsavban és nátrium-hidroxidoldatban:

2 PbCrO4 ↓ + 2 H+ ↔ 2 Pb2+ + Cr2O72− + H2O

PbCrO4 ↓ + 4 OH− ↔ [Pb(OH)4]2− + CrO42−

Megfigyelés:

4. Hidrogén-peroxid. (króm-pentoxid teszt; lásd korábban)

Megfigyelés:

5. Kénhidrogén: savas közegben a kromátionokat króm(III) ionokká redukálja és az oldatmegzöldül:

ε°(H2S/ S)= +0,14 V ε°(Cr2O7

2−/ Cr3+)= +1,23 V

2 CrO42− + 3 H2S + 10 H+ → 2 Cr3+ + 3 S ↓ + 8 H2O

Megfigyelés:

6. Kálium-jodid oldat: híg ásványi savak jelenlétében a kromát króm(III)-ionokkáredukálódik. Jód keletkezik, ami kiextrahálható pl. CCl4-el, és a szerves fázis ibolyaszínéről könnyen felismerhető.

ε°(I2/ I−)= +0,54 V

2 CrO42− + 6 I− + 16 H+ → 2 Cr3+ + 3 I2 + 8 H2O

Megfigyelés:

7. Vas(II)-szulfát: ásványi savak jelenlétében a kromátokat és dikromátokat króm(III)-ionokká redukálja:

ε°(Fe2+/Fe3+)= +0,77 V

CrO42− + 3 Fe2+ + 8 H+ → Cr3+ + 3 Fe3+ + 4 H2O

Megfigyelés:

153

8. Tömény sósav: ha szilárd kromátot vagy dikromátot tömény sósavval forralunk,klórgáz fejlődik és a kromát, vagy dikromát króm(III)-ionokká redukálódik:

2 K2CrO4 + 16 HCl → 2 Cr3+ + 3 Cl2 ↑ + 4 K+ + 10 Cl− + 8 H2OK2Cr2O7 + 14 HCl → 2 Cr3+ + 3 Cl2 ↑ + 2 K+ + 8 Cl− + 7 H2O

Megfigyelés:

9. Koncentrált kénsav és klorid: (kromil-klorid teszt)

O

OCr

OH

OH

+ HCl

+ HCl

��

+ HOH

+ HOH

Cl

ClCr

O

O

Megfigyelés:

Foglalja össze a kromátionok reakcióit !

Ag+ Ba2+ Pb2+

CrO42−

oldhatóságecetsavban

HNO3 oldatban

NaOH oldatban

NH4OH old.ban

Összefoglaló kérdések:1. Mivel magyarázza, hogy a kristályvizes króm(III)-klorid zöld, a vízmentes

króm(III)-klorid pedig lila színű ?2. Hogyan változik a kromát ion koncentráció a pH függvényében ?3. Mi a krómkénsav és hogyan állítható elő ?4. Soroljon fel három amfoter hidroxidot ! Sorolja fel a hidrolizáló szulfidokat !5. Foglalja össze azokat a reakciókat, melyekben a kromát, illetve dikromát

ion oxidálószerként szerepel !

154


Kálium-dikromát előállítása feltárássalK2Cr2O7

Cr2O3 + 2 K2CO3 + 3 KNO3 → 2 K2CrO4 + 3 KNO2 + 2 CO2

A kálium-dikromátot króm(III)-oxid alkáli-karbonátos oxidációs ömlesztésével,majd az ömledékből kilúgozott kromátoldat savanyításával állithatjuk elő.Alaposan keverjen össze és porítson el mozsárban 2,0 g (0,013 mol) Cr2O3, 3,0 g (0,030mol) KNO3 és 6,0 g (0,043 mol) K2CO3 -at. Hevítse a keveréket vastégelyben (vagyporcelántégelyben) kevergetés mellett mindaddig, amig a keverék zöld színe eltűnik éssötétvörös olvadékot kap, majd ezt az olvadékot izzítsa még néhány percig. (Úgy iseljárhatunk, hogy a karbonát és nitrát keverékét megömlesztjük és ehhez adagoljukfokozatosan a króm-oxidot.) Lehülés után citromsárga szilárd anyag keletkezik. A kapottcitromsárga színű anyagot oldja fel 50 ml vízben. A vízben oldhatatlan anyagot szürésseltávolítsa el, majd a szűrlethez csepegtessen annyi kénsavat, hogy az oldat pH-ja 2-4 legyen.E közben az oldat citromsárga színe barnásvörösre változik. Hagyja állni az oldatot 1-2órát, majd szűrje le. Szűrés után szép, tiszta narancssárga színű oldatot kap. Az oldatotvízfürdőn telítettségig bepárolja be és az oldatot hűtse le. A kivált narancssárga kristályokatszűrje le szívótölcséren és szárítsa levegőn. Számítsa ki a kitermelést.

[Hexakarbamido-króm(III)]-klorid előállítása[Cr(H2NCONH2)6]Cl3.3H2O

A hexakarbamido-króm(III)-klorid-víz(1/3) kristályos króm(III)-kloridból éskarbamidból állítható elő vizes közegben egyszerű ligandumcserével. A zöld színű,kristályos króm(III)-kloridot, CrCl3.6H2O=[CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O a jellegzetes lila színű,vízmentes króm(III)-kloridból állítjuk elő.

CrCl3 + 4 H2O Zn ccHCl+ → [CrCl2(H2O)4]Cl[CrCl2(H2O)4]Cl + 6 H4N2CO → [Cr(H2NCONH2)6]Cl3 + 4 H2O

Egy 150-200 ml-es Erlenmeyer-lombikba 60 ml vizet és 0,04 mol vízmenteskróm(III)-kloridot mérünk. 8-10 csepp cc. HCl-t és spatula-hegynyi Zn-port adunk hozzá ésvízfürdőre helyezzük. Néhány perc után a lila színű, lemezes vízmentes króm(III)-kloridsötétzöld színnel oldódik. Redős szűrőn kristályosító csészébe szűrjük és majdnem szárazrapároljuk (oldhatóság 20 °C-on 60 g CrCl3⋅6H2O/100 g víz). Az mélyzöld színű, enyhéntapadós, vízben igen jól oldódó kristályos anyagot G3 üvegszűrőn szűrjük, 1-2 mlacetonnal mossuk, levegőátszivatással majd szűrőpapír között szárítjuk.

0,02 mol 6 kristályvizet tartalmazó króm(III)-kloridot melegítés közben feloldunk10 ml vízben, majd hozzáadunk 8,0 g karbamidot és 8-10 csepp 1:1 higítású sósavat. Azoldatot vízfürdőn addig pároljuk, amíg nagy mennyiségű kristályos anyag válik ki. Haszükséges, 1-2 ml vízzel higítjuk a sűrű szuszpenziót, majd gyorsan szűrjük. A leszűrtanyagot vízmentes alkohollal mossuk, majd levegőátszivatással szárítjuk. A termék fűzöldszínű, mikrokristályos anyag.

155

Mangán (VIIb csoport) és legfontosabb ionjai

A mangán szürkés-fehér fém. Fizikai és kémiai tulajdonságaiban hasonlít a vasra,de keményebb és törékenyebb (olvadáspontja: 1244 °C). A mangán reaktív fém, még ahideg vízzel is reagál lassan, hidrogénfejlődés közben.

Oldhatóság vízben és savakban

Az erősen negatív elektródpotenciálja következtében (ε°(Mn/Mn(OH)2)= −1,56V) a mangán reagál a vízzel mangán(II)-hidroxid és hidrogén gáz keletkezése közben. Areakció hidegen lassú, de meleg vízben gyors. A mangán felületén nincs védő oxidréteg,mint a legtöbb átmeneti-fémnél (pl. króm).

Mn + 2 H2O → Mn(OH)2 ↓ + H2 ↑

Híg ásványi savak és még az ecetsav is oldják a fémet mangán(II) sók és hidrogéngáz keletkezése közben (ε°(Mn/Mn2+)= −1,19 V):

Mn + 2 H+ → Mn2+ + H2 ↑

Forró és tömény kénsav esetén főleg kéndioxid fejlődik az oldás során:

Mn + H2SO4 → Mn2+ + SO42− + SO2 ↑ + 2 H2O

A mangán fontosabb ionjai vizes közegben oxidációfok kationok anionok

+2 Mn2+

+3 (Mn3+)*+4 (Mn4+)* (MnO4

4− vagy MnO32−)*

+5 (MnO43−)**

+6 MnO42− ***

+7 MnO4−

* a mangán(III)- és mangán(IV)-kation, valamint a manganát(IV)-anion nem stabil vizesközegben, mivel könnyen mangán(II)-ionokká redukálhatók.** nem stabil vizes közegben, diszproporcionálódik Mn(VII) és Mn(IV) vegyületté.*** stabil lúgos közegben, de az oldat semlegesítésére diszproporcionálódik:

3 MnO42− + 2 H2O → MnO2 ↓ + 2 MnO4

− + 4 OH−

156

A permanganát ionok lépésenként redukálhatók, pl. perborát oldattal, és jólkövethető a mangán oxidációfokának változása az oldat színe alapján:

4+6+7+��

+0,56 V +0,27 VMnO4 MnO4 MnO4 MnO4

2 3 45+

Mindeddig öt mangán-oxid ismert:MnO Mn2O3 MnO2 Mn2O7 Mn3O4zöld barna fekete vöröses olaj vörösbarna

Az MnO vízben nem oldódó por, amelynek a színe a szürkészöldtõl a sötétzöldigváltozó. Oldódik ásványi savakban.

Az Mn2O3 sem oldódik vízben. Ásványi savakban oldódik, miközben mangán(II)-ionok keletkeznek. Ha az oxidot sósavban vagy kénsavban oldjuk, klórgáz, illetveoxigéngáz keletkezik:

Mn2O3 ↓ + 6 HCl → 2 Mn2+ + Cl2 ↑ + 4 Cl− + 3 H2O2 Mn2O3 ↓ + 4 H2SO4 → 4 Mn2+ + O2 ↑ + 4 SO4

2− + 4 H2O

Az MnO2 nem oldódik vízben és hidegen savakban sem. Melegítésre oldódiksavakban, és mivel az MnO2 erős oxidálószer, nem Mn(IV)-, hanem Mn(II)-ionokkeletkeznek. A reakció lefutása a savtól függ. Tömény sósavval, vagy kénsavval klórgáz,illetve oxigéngáz keletkezik:

MnO2 ↓ + 4 HCl → Mn2+ + Cl2 ↑ + 2 Cl− + 2 H2O2 MnO2 ↓ + 2 H2SO4 → 2 Mn2+ + O2 ↑ + 2 SO4

2− + 2 H2O

Az Mn2O7 robbanásveszélyes olaj, de CCl4-es oldata stabil és biztonságos. A tisztaanyag 5−9 °C-on szilárdul meg, miközben vörös kristályok keletkeznek.

Az Mn3O4 kettős oxid, MnIIMn2IIIO4 (MnO.Mn2O3). Nem oldódik vízben, de

oldódik ásványi savakban.

A mangán(II)-ionok reakciói, Mn2+ A mangán(II)-szulfát, -nitrát, -klorid, -bromid és -jodid vízben jól oldódik. A többi

fontosabb szervetlen mangán(II) vegyület (pl. foszfát, karbonát) vízben rosszul oldódik,vagy oldhatatlan.

Például: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)0 °C-on:

25 °C-on:MnBr2MnCl2

127,372,3

40 °C-on:18 °C-on:

MnF2Mn(OH)2

0,660,0002

157

A mangán(II)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 Mmangán(II)-klorid, vagy mangán(II)-szulfát oldatot.

1. Nátrium-hidroxid oldat: kezdetben fehér vagy piszkosfehér mangán(II)-hidroxidcsapadék válik le. Oldhatósági szorzat: L(Mn(OH)2, 25 °C)= 2,06x10−13:

Mn2+ + 2 OH− → Mn(OH)2 ↓

A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik savakban.A csapadék levegőn oxidálódik és megbarnul, miközben hidratált mangán(IV)-dioxidkeletkezik, MnO2.yH2O (ε°(Mn(OH)2/MnO2)= −0,05 V):

2 Mn(OH)2 ↓ + O2 → 2 MnO2.H2O ↓

Oxidáló szerek, pl. hidrogén-peroxid hatására a csapadék azonnal megbarnul hidratáltmangán-dioxid keletkezése közben:

Mn(OH)2 ↓ + H2O2 → MnO2.H2O ↓ + H2O

Megfigyelés:

2. Ammónia oldat: semleges és ammóniumsóktól mentes oldatból piszkosfehérmangán(II)-hidroxid válik ki:

Mn2+ + 2 NH3 + 2 H2O ↔ Mn(OH)2 ↓ + 2 NH4+

A csapadék levegőn oxidálódik és megbarnul, miközben hidratált mangán(IV)-dioxidkeletkezik, MnO2.yH2O. Ammóniumsók jelenlétében a reagens hatására csapadék nemválik le, de az oldatból oxidácó folytán lassan hidratált mangán-dioxid válik ki. NH4Cl +NH3 oldatban ugyanis az Mn(OH)2 oldódik, de az oxidációkor keletkezõ MnO2.H2O nem.

Megfigyelés:

3. Ammónium-szulfid oldat: semleges, vagy gyengén lúgos oldatból hússzínűmangán(II)-szulfid csapadék válik ki, L(MnS, 25 °C)= 4,65x10−14:

Mn2+ + S2− → MnS ↓

A csapadék könnyen oldódik ásványi savakban és ecetsavban:

MnS ↓ + 2 H+ → Mn2+ + H2S ↑

Megfigyelés:

158

4. Dinátrium-hidrogén-foszfát oldat: ammónium ionok jelenlétében rózsaszín mangán-ammónium-foszfát csapadék válik le:

Mn2+ + NH3 + HPO42− → Mn(NH4)PO4 ↓

Ammóniumion mentes oldatból mangán(II)-foszfát keletkezik:

3 Mn2+ + 2 HPO42− → Mn3(PO4)2 ↓ + 2 H+

Mindkét csapadék oldódik savakban.

Megfigyelés:

5. Nátrium-karbonát oldat: rózsaszín mangán(II)-karbonát csapadék válik le, oldhatósági szorzat: L(MnCO3, 25 °C)= 2,24x10−11. A csapadék leválását ammóniumsók nem gátolják meg, ezért ammónium-karbonáttal is leválasztható anélkül, hogy a kémszer feleslegében oldódnék.

Mn2+ + CO32− → MnCO3 ↓

A csapadék oldódik híg ásványi savakban és ecetsavban.

Megfigyelés:

6. Ólom-dioxid és tömény salétromsav. Ha mangán(II)-ionok híg és halogenidmentesoldatát kevés szilárd ólom-dioxiddal és tömény salétromsavval forraljuk, majd hagyjuka felesleges ólom-dioxidot leülepedni, ibolya színű oldatot kapunk az élénk ibolyaszínűpermangánsav keletkezése következtében.

5 PbO2 + 2 Mn2+ + 4 H+ → 2 MnO4− + 5 Pb2+ + 2 H2O

Halogenidek (Cl−, Br−, I−) a reakciót zavarják, mert a keletkező permangánsavat szabadhalogén fejlődése közben redukálják.A mangán(II)-ionok nagy koncentrációja is megakadályozza az ibolya színeződéskialakulását, mivel a tömény permangánsav a tömény salétromsavat hidratált mangán-dioxid keletkezése közben oxidálja.

Megfigyelés:

Permanganátok, MnO4−

Az alkáli-permanganátok, MeMnO4 (Me= fém ion) stabil vegyületek,melyeket vízben oldva ibolyaszínű oldatot kapunk. Valamennyi alkáli-permanganát erősoxidálószer és oldódik vízben.

A permanganátionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,01 M kálium-permanganát, KMnO4 oldatot.

159

1. Hidrogén-peroxid. Ha híg kénsavas kálium-permanganát oldathoz hidrogén-peroxidotadunk az oldat elszintelenedik és oxigén gáz fejlődik:

ε°(Mn2+/MnO4−)= +1,51 V , ε°(H2O2/O2)= +0,70 V

2 MnO4− + 5 H2O2 + 6 H+ → 5 O2 ↑ + 2 Mn2+ + 8 H2O

Megfigyelés:

2. Tömény sósav. Ha a permanganátokat tömény sósavval forraljuk, klórgáz fejlõdik. ε°(Cl−/Cl2)= +1,36 V

2 MnO4− + 16 HCl → 5 Cl2 ↑ + 2 Mn2+ + 6 Cl− + 8 H2O

Megfigyelés:

3. Kénhidrogén: híg kénsavas oldatban a permanganátot redukálja, az oldatelszintelenedik és finom eloszlású kén válik ki.

ε°(H2S/S)= +0,14 V

2 MnO4− + 5 H2S + 6 H+ → 5 S ↓ + 2 Mn2+ + 8 H2O

Megfigyelés:

4. Vas(II)-szulfát oldat: kénsavval megsavanyított oldatban a permanganát a vas(II)-toxidálja, miközben mangán(II)-vé redukálódik.

ε°(Fe2+/Fe3+)= +0,77 V

MnO4− + 5 Fe2+ + 8 H+ → 5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O

Az oldat sárga színű lesz a vas(III)-ionok keletkezése következtében. Ez a sárga színeltűnik, ha az oldathoz fluoridionokat adunk, mivel a fluoriddal a vas(III) szintelenkomplexet képez.

Megfigyelés:

5. Kálium-jodid oldat: kénsavas közegben jód képződése közben a permanganátotredukálja.

2 MnO4− + 10 I− + 16 H+ → 5 I2 + 2 Mn2+ + 8 H2O

A permanganát ionoknak igen erős oxidáló hatásuk van, de az oxidáció másképpenjátszódik le savas és lúgos közegben. A fenti reakció esetén a permanganát lúgos közegbenis elszintelenedik, de mangán-dioxid csapadék válik ki. Nátrium-hidroxid jelenlétében ajodid jodáttá oxidálódik.

2 MnO4− + I− + H2O → 2 MnO2 ↓ + IO3

− + 2 OH−

Megfigyelés:

160

6. Nátrium-hidroxid oldat. Ha tömény kálium-permanganát és tömény nátrium-hidroxidoldatokat melegítünk, zöld kálium-manganát oldat keletkezik és oxigén fejlődik.

ε°(MnO42−/MnO4

−)= +0,56 V ε°(OH−/O2)= +0,40 V

4 MnO4− + 4 OH− → 4 MnO4

2− + O2 ↑ + 2 H2O

Ha a manganát oldatot nagy mennyiségű vízbe öntjük vagy az oldatot megsavanyítjukhíg kénsavval, az oldat ismét ibolya színű lesz és barna csapadék válik ki, mivel amanganát permanganáttá és mangán-dioxiddá diszproporcionálódik.

ε°(MnO42−/MnO2)= +0.60 V

3 MnO42− + 2 H2O → 2 MnO4

− + MnO2 ↓ + 4 OH−

Megfigyelés:

Foglalja össze a CrO42−, Cr2O7

2− és MnO4− ionok jellemző reakcióit !

CrO42− Cr2O7

2− MnO4−

szín(alkálifém só)

H2Ssavas oldat

H2O2savas oldat

KIsavas oldat

FeSO4savas oldat

cc HCl

161

Összefoglaló kérdések:1. Milyen oxidációfokokkal fordul elő a mangán vegyületeiben ?2. Hogy lehet kimutatni a mangán(II) iont kloridion tartalmú oldatból ?3. Írjon fel olyan reakciókat, amelyek azt bizonyítják, hogy az MnO2 erős

oxidálószer !4. Mi a különbség a permanganát lúgos és savas közegben végbemenő

reakciója között ?6. Mi az ásványi kaméleon ?


Kálium-[trioxaláto-manganát(III)]-víz(1/3) előállításaK3[Mn(C2O4)3]·3H2O

A mangán(III) ionok nem stabilak vizes közegben, mivel lassan redukálják a vizet(ε°(Mn2+/Mn3+)= +1,5415 V). A mangán(III) ionok azonban stabilizálhatók vizes közegbenolyan stabil komplexet képző anionokkal, mint pl. C2O4

2−, SO42−, EDTA4−, de még a

legstabilabb komplex is bomlik lassan szobahőfokon a ligandum oxidálódása mellett.A kálium-[trioxaláto-manganát(III)]-víz(1/3) KMnO4-ból állítható elő hidegen a

következő egyenlet szerinti oxálsavas redukcióval:

KMnO4 + K2C2O4 + 4 H2C2O4 → K3[Mn(C2O4)3] + 4 CO2 + 4 H2O

Mérjünk be 1,29 g finoman elporított KMnO4-ot egy 100 ml-es Erlenmeyer-lombikba és oldjuk fel 45 ml vízben. Helyezzük a lombikot -4 ºC-os só–jég hűtőkeverékbeés hűtsük le a KMnO4-oldatot -2 ºC-ra (a hőmérsékletet az oldatban mérjük). Előzőlegkészítsünk keveréket 4,2 g finoman elporított H2C2O4-ból és 1,7 g finoman elporítottK2C2O4-ból. Adjuk a keveréket és még 3 g jeget a -2 ºC-ra lehűtött KMnO4 oldathoz. Areakció kb. 10 perc múlva indul meg, amit a lombik fala mentén mutatkozó gyengegázfejlődés jelez. A reakció beindulását elő kell segíteni úgy, hogy időnként azErlenmeyer-lombikot kivesszük a hűtőkeverékből és rázogatjuk. A hőmérséklet azonbanekkor se emelkedjen 0 ºC fölé. A reakció lassan indul be, de később hevessé válik,miközben barna MnO(OH)2 válik ki az oldatból. Ez idõ alatt a lombikot erősen rázogassuka hűtőkeverékben, hogy a hőmérséklet +1 °C alatt maradjon. A rázogatás, illetve keveréshatására az oldat egyre inkább cseresznyevörös színűvé válik, és az oldat barnás árnyalatamintegy 20 perc alatt teljesen eltűnik. Közben készítsünk egy -5 – -10 °C-os só−jéghűtőkeveréket és hűtsünk le benne egy üres 100 ml-es Erlenmeyer-lombikot. Szűrjük le areakcióelegyet főzőpohár segítségével G3-as üvegszűrőn az előhűtött lombikba, majdhelyezzük azt a -4 ºC-os hűtőkeverékbe. Az oldathoz keverés közben adjunk 23 ml -2– -3 ºC-ra lehûtött 96%-os alkoholt, majd helyezzük -5 – -10 °C-os hűtőkeverékbe és hagyjukállni mozgatás nélkül. Mintegy 20 perc múlva a kristálykiválás befejeződik. Ekkor szűrjükle az oldatot, és a szűrlettel mossuk át a lombik falára tapadt kristályokat. A kristályosterméket fényérzékenysége miatt fekete papírral bevont exszikkátorban P4O10 fölöttszárítsuk meg.

162

A VIIIb csoport elemei (Fe, Co, Ni) ésfontosabb ionjaik

A vas viszonylag gyakori elem az univerzumban, a földön a negyedik leggyakoribbelem (a földkéreg tömege alapján). Felhasználása visszanyúlik az őskorig. A vas a növényiés állati élet nélkülözhetetlen eleme, megtalálható például a hemoglobinban.A kémiailag tiszta vas ezüstfehér, szívós és nyújtható fém (olvadáspontja: 1535 °C). Atiszta fém kémiailag igen reaktív, gyorsan korrodeálódik, különösen nedves levegőn, vagymagasabb hőmérsékleten. A vas mágnesezhető, négy allotróp formája van, de csak az α-módosulat mágneses.A kereskedelmi vas ritkán tiszta és rendszerint kis mennyiségű karbidot, szilicidet,foszfidot és szulfidot, valamint kevés grafitot tartalmaz. Ezek a szennyezők fontos szerepetjátszanak a vas mechanikai tulajdonságaiban. Egyéb ötvözők, mint például a nikkel, króm,vanádium, stb. ugyancsak erősen befolyásolják a fizikai és kémiai tulajdonságokat, ezértelterjedten használják őket különféle vasötvözetek előállítására. A vas a legolcsóbb éslegelterjedtebb fém, az élet szinte minden területén használják.

A kobalt acélszürke, kissé mágneses, törékeny és kemény fém, igen hasonlítmegjelenésében a vasra és nikkelre. Olvadáspontja: 1495 °C.

A nikkel ezüstfehér színű, csillogó fém, amely kemény, nyújtható, hajlítható, igenszívós, kissé ferromágneses, és mérsékelten jól vezeti a hőt és az elektromosságot.Olvadáspontja: 1453 °C. A tömör fém jól ellenáll a levegő és a víz korróziójánakközönséges hőmérsékleten.

Oldhatóság savakban

Híg és tömény sósav, valamint a híg kénsav oldja a vas, kobalt és nikkel fémeketvas(II)-, kobalt(II)- és nikkel(II)-sók képződése és hidrogéngáz fejlődése közben:

Fe + 2 H+ → Fe2+ + H2 ↑ ε°(Fe/Fe2+)= −0,45 VCo + 2 H+ → Co2+ + H2 ↑ ε°(Co/Co2+)= −0,28 VNi + 2 H+ → Ni2+ + H2 ↑ ε°(Ni/Ni2+)= −0,26 V

Forró, tömény kénsavval vas(III)-, kobalt(II)- és nikkel(II)-ionok keletkeznek éskéndioxid fejlődik:

2 Fe + 3 H2SO4 + 6 H+ → 2 Fe3+ + 3 SO2 ↑ + 6 H2OCo + H2SO4 + 2 H+ → Co2+ + SO2 ↑ + 2 H2ONi + H2SO4 + 2 H+ → Ni2+ + SO2 ↑ + 2 H2O

Hideg, tömény salétromsav és kénsav a vasat passziválja.

163

Hideg, híg salétromsav a vasat vas(II)- és ammóniumionok képződése közben oldja:4 Fe + 10 H+ + NO3

− → 4 Fe2+ + NH4+ + 3 H2O

Közepesen tömény salétromsav vagy forró és tömény salétromsav a vasat oldjavas(III)-ionok és túlnyomórészt nitrogén-monoxid gáz képződése közben:

Fe + HNO3 + 3 H+ → Fe3+ + NO ↑ + 2 H2O

Híg salétromsav hidegen is jól oldja a kobaltot és nikkelt:

3 Co + 2 HNO3 + 6 H+ → 3 Co2+ + 2 NO ↑ + 4 H2O3 Ni + 2 HNO3 + 6 H+ → 3 Ni2+ + 2 NO ↑ + 4 H2O

A vashoz hasonlóan a kobalt és nikkel sem oldódik tömény salétromsavban a fémekpassziválódása miatt.

A vas, kobalt és nikkel fontosabb kationjai Fe2+

Fe3+Co2+

(Co3+)*Ni2+

* Kobalt(III)-ionok nem stabilak vizes közegben, de a kobalt(III) komplexek már stabilak oldatban és kristályos formában is.

A vas, kobalt és nikkel oxidjai FeO* fekete Fe2O3 vörös Fe3O4 vörösbarna

CoO olivazöld Co2O3 barnás-fekete Co3O4 fekete

NiO zöld Ni2O3 ** Ni3O4 ***

* A FeO nem stabil 560 °C alatt, diszproporcionálódik Fe és Fe3O4-re. A levegő oxigénje is könnyen oxidálja.** Mindmáig nincs tökéletes bizonyíték a Ni2O3 létezésére. A fekete NiO(OH), azonban jól ismert.*** Ni3O4 mindmáig ismeretlen, csak a NiII-NiIII hidroxid Ni3O2(OH)4 ismert.

Vas(III)-oxid, Fe2O3 oldódik híg savakban szobahőfokon, de erősen hevítve csaknemoldhatatlanná válik még tömény sósavban is.Vas(II,III)-oxid, Fe3O4=FeIIFe2

IIIO4 savakban és lúgokban nem oldódik.

Kobalt(II)-oxid, CoO és kobalt(III)-oxid, Co2O3 ásványi savakban oldódik.Kobalt(II,III) oxid, Co3O4=CoIICo2

IIIO4 ásványi savakban igen rosszul oldódik.

Nikkel(II)-oxid, NiO savakban könnyen oldódik.

164

A vas(II)-ionok reakciói, Fe2+ A vas(II)-klorid, -bromid, -jodid, -nitrát, -szulfát, -klorát és -acetát vízben jól

oldódik. A fluorid vízben csak kis mértékben oldódik.A többi fontosabb szervetlen vas(II)-vegyület (oxid, hidroxid, karbonát, szulfid, foszfát)vízben rosszul oldódik, vagy oldhatatlan.


FeCl2FeBr2

64,4109

18 °C-on:25 °C-on:

Fe(OH)2FeCO3

0,000150,0067

A vas(II)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M vas(II)-szulfát, vagyvas(II)-ammónium-szulfát (Mohr só) oldatot.

1. Nátrium-hidroxid oldat: a levegő teljes kizárása mellett fehér vas(II)-hidroxidcsapadék keletkezik. Oldhatósági szorzat: L(Fe(OH)2, 25°C)=4,87x10−17. A csapadéknem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik savakban.

Levegőn a vas(II)-hidroxid gyorsan oxidálódik vas(III)-hidroxiddá, miközben zöldesfehér,zöldesbarna, majd vörösesbarna lesz: L(Fe(OH)3, 25°C)= 2,64x10−39.Közönséges körülmények között egy piszkos-zöld csapadékként válik le, amely pl.hidrogén-peroxiddal azonnal vas(III)-hidroxiddá oxidálható.

Fe2+ + 2 OH− → Fe(OH)2 ↓4 Fe(OH)2 ↓ + 2 H2O + O2 → 4 Fe(OH)3 ↓2 Fe(OH)2 ↓ + H2O2 → 2 Fe(OH)3 ↓

Megfigyelés:

2. Ammónia oldat: levegőn (kémcsőben való reakció alkalmával) zöldesfehér ill.piszkos-zöld vas(II)-hidroxid csapadék keletkezik.

Fe2+ + 2 NH3 + 2 H2O → Fe(OH)2 ↓ + 2 NH4+

Nagyobb mennyiségű ammónium ion jelenlétében csapadék nem válik le.

Megfigyelés:

3. Kénhidrogén: savas közegből nem válik le csapadék, mivel itt a szulfidionkoncentráció olyan kicsi, hogy a vas(II)-szulfid oldhatósági szorzatának megfelelőencsapadék nem keletkezik.

Megfigyelés:

4. Ammónium-szulfid oldat: semleges közegből fekete vas(II)-szulfid, FeS csapadékválik le, L(FeS, 25°C)= 1,59x10−19:

Fe2+ + S2− → FeS ↓A FeS könnyen oldódik savakban, kénhidrogén fejlődése közben.

165

A nedves FeS csapadék levegőn oxidáció következtében megbarnul bázikus vas(III)-szulfát, Fe2O(SO4)2 keletkezése közben:

FeS ↓ + 2 H+ → Fe2+ + H2S ↑4 FeS ↓ + 9 O2 → 2 Fe2O(SO4)2 ↓

Megfigyelés:

5. Kálium-[hexacianoferrát(II)] oldat: a levegő teljes kizárása mellett fehér kálium-vas(II)-[hexacianoferrát(II)] csapadék keletkezik:

Fe2+ + 2 K+ + [Fe(CN)6]4− → K2Fe[Fe(CN)6] ↓

Közönséges körülmények között (pl. kémcsőreakciónál) halványkék csapadék válik le.

Megfigyelés:

6. Kálium-[hexacianoferrát(III)] oldat: egy jellemző sötétkék színű vas(III)-[hexacianoferrát(II)] csapadék keletkezik. A reakció során először hexacianoferrát(II)és vas(III)ionok keletkeznek a hexacianoferrát(III)- és vas(II)- ionokból a következőredox reakciónak megfelelõen:

ε°(Fe3+/Fe2+)= +0,77 V; ε°([FeIII(CN)6]3−/[FeII(CN)6]4−)= +0,36 V

Fe2+ + [FeIII(CN)6]3− → Fe3+ + [FeII(CN)6]4−

majd ezek az ionok kombinálódnak és az úgynevezett Turnbull-kék csapadék válik le:

4 Fe3+ + 3 [Fe(CN)6]4− → Fe4[Fe(CN)6]3 ↓

A Turnbull-kék szerkezete egy három-dimenziós vázon alapszik, melyneképítőkövei olyan kockák, melyeknek asarkain FeII és FeIII ionok vannak és acsúcsait cianocsoportok kapcsoljákössze (FeII−N-C−FeIII).

A Turnbull-kék csapadék összetételemegegyezik a Berlini-kék csapadékösszetételével (lásd lejjebb a vas(III)ionok reakcióinál).

III

IIFe IIIFe IIFe

FeII IIIFe

Fe IIFeIIIFeII

Fe

FeII

Fe

III

Fe

II

Fe

Fe

IIIII

Fe

FeFeIIIFe II

III

Fe

IIFe IIIFe IIFe

Fe IIIII Fe

Fe IIFeIIIFeII

III

III

CN-CN-

CN-

CN-

CN-

CN-

CN-

CN-CN-

CN-

CN-CN-

CN-

CN-CN-

CN- CN-

CN-

CN-

CN-

CN-CN-

CN-

CN-

CN-

CN- CN-

CN-

CN-CN-

CN-

CN-CN-

CN-

CN- CN-CN-

CN-CN-

CN-

CN-

CN-

CN-

CN-

CN- CN-

CN-

CN-

CN-

CN-

CN-CN-

CN-

Megfigyelés:

166

7. Ammónium-tiocianát oldat: nem észlelhető színváltozás tiszta vas(II)-ion tartalmúoldattal (eltérés a vas(III)-ionoktól), de ha a vas(II) ionokat először oxidáljuk vas(III)-ionokká, például hidrogén-peroxiddal, vérvörös színeződést kapunk.

4 Fe2+ + 2 H2O2 → 4 Fe3+ + 2 H2O + O2

Fe3+ + 3 SCN− → Fe(SCN)3

Megfigyelés:

8. Dimetilglioxim reagens: gyengén ammóniás és borkősavas oldathoz dimetilglioximotadva az oldat intenzív vörös színű lesz a vízben oldódó vas(II)-dimetilglioxim belsőkomplex keletkezése következtében.

CH3 C N OH

CH3 C N OHFe

N N

N N

C

C

C

C

OH

O

O OH

H3C

H3C

CH3

CH3

��+ 2 H +Fe + 2+ 2

2+

-

-

Jellemző reakció a vas(II)-ionokra, a vas(III)-ionok a reakciót nem adják. Az esetlegjelenlevõ vas(III)-ionok következtében keletkező vas(III)-hidroxid kiválását a borkősavmegakadályozza. A kétértékű nikkel-, kobalt- és réz-ionok zavarnak, ezért ezeket avizsgálat előtt el kell távolítani vagy "maszkírozni" kell.

Megfigyelés:

9. Nátrium-karbonát oldat: a levegő kizárása mellett fehér vas(II)-karbonát csapadékkeletkezik, amely levegőn zöld színű lesz, majd vas(III)-hidroxid képződése közbenmegbarnul:

Fe2+ + CO32− → FeCO3 ↓

4 FeCO3 + 6 H2O + O2 → 4 Fe(OH)3 ↓ + 4 CO2 ↑

Megfigyelés:

167

A vas(III) ionok reakciói, Fe3+

A vas(III)-klorid, -bromid, -jodid, -nitrát, -szulfát és -klorát vízben jól oldódik. Afluorid vízben csak kis mértékben oldódik.A többi fontosabb szervetlen vas(III)-vegyület (oxid, hidroxid, szulfid, foszfát) vízbenrosszul oldódik, vagy oldhatatlan.


FeCl3Fe(NO3)3.6H2O

74,4150

Fe2O3 -----

A vas(III)-ionok reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M vas(III)-klorid, FeCl3oldatot.

1. Nátrium-hidroxid oldat: vörösbarna, kocsonyás vas(III)-hidroxid csapadék keletkezik,L(Fe(OH)3, 25°C)= 2,64x10−39. A csapadék nem oldódik a reagens feleslegében, dekönnyen oldódik savakban.

Fe3+ + 3 OH− → Fe(OH)3 ↓

Borkősav jelenlétében a csapadék nem választható le, mert a vas(III)-ionok vízben oldódóstabil komplexet képeznek a tartarátionokkal.

A vas(III)-hidroxid hevítve vas(III)-oxiddá alakítható. A hevített oxid híg savakbannehezen oldódik, de tömény sósavval forralva feloldható.

2 Fe(OH)3 ↓ → Fe2O3 + 3 H2OFe2O3 + 6 H+ → 2 Fe3+ + 3 H2O

Megfigyelés:

2. Ammónia oldat: vörösbarna, kocsonyás vas(III)-hidroxid csapadék keletkezik, amelynem oldódik a reagens feleslegében, de oldódik savakban.

Fe3+ + 3 NH3 + 3 H2O → Fe(OH)3 ↓ + 3 NH4+

A vas(III)-hidroxid oldhatósági szorzata olyan kicsi (2,64x10−39), hogy mégammóniumionok jelenlétében is teljesen leválik (eltérés a vas(II)-ionoktól).

Megfigyelés:

3. Kénhidrogén: savas közegben vas-szulfid csapadék nem válik ki, de a kénhidrogén avas(III)-ionokat vas(II)-ionokká redukálja, miközben tejszerű zavarosodás alakjábanfinom eloszlású kén válik ki az oldatból:

ε°(Fe2+/Fe3+)= +0,77 Vε°(H2S/ S)= +0,14 V

2 Fe3+ + H2S → 2 Fe2+ + 2 H+ + S ↓

168

A finom eloszlású ként nem lehet leszűrni közönséges szűrőpapírral (átszalad rajta). Ha azoldatot néhány apró szűrőpapírdarabkával együtt forraljuk, a csapadék összeáll és szűrhetőlesz.

Megfigyelés:

4. Ammónium-szulfid oldat: semleges, vagy gyengén lúgos közegben fekete csapadékkeletkezik, amely a vas(II)-szulfid és kén keveréke:

2 Fe3+ + 3 S2− → 2 FeS ↓ + S ↓

A fekete vas(II)-szulfid csapadék sósavban feloldódik és a fehér kén láthatóvá válik:

FeS ↓ + 2 H+ → Fe2+ + H2S ↑

Lúgos oldatból fekete vas(III)-szulfid keletkezik:

2 Fe3+ + 3 S2− → Fe2S3 ↓

Ha ezt a csapadékot sósavban oldjuk vagy a csapadékos oldathoz sósavat adunkkénhidrogén fejlődik, a vas(III) vas(II)-vé redukálódik és kén válik ki:

Fe2S3 ↓ + 4 H+ → 2 Fe2+ + 2 H2S ↑ + S ↓

Megfigyelés:

6. Kálium-[hexacianoferrát(II)] oldat: intenzív kék színű vas(III)- [hexacianoferrát(II)](Berlini-kék) csapadék keletkezik:

4 Fe3+ + 3 [Fe(CN)6]4− → Fe4[Fe(CN)6]3

A csapadék nem oldódik híg savakban, koncentrált savak oldják. Nátrium-hidroxid hatásáravörösbarna vas(III)-hidroxiddá alakul. A reagens nagy feleslege a csapadékot részben, vagyegészében feloldja és intenzív kék színű kolloid oldat keletkezik.

Megfigyelés:

7. Kálium-[hexacianoferrát(III)] oldat: barna színeződés észlelhető a nem disszociáltvas(III)-[hexacianoferrát(III)] komplex képződése miatt:

Fe3+ + [Fe(CN)6]3− → Fe[Fe(CN)6]

Ón(II)-klorid hatására a hexacianoferrát(III) redukálódik és Berlini-kék csapadékkeletkezik.

Megfigyelés:

169

8. Ammónium-tiocianát oldat: gyengén savas oldatban vérvörös színeződés észlelhető(eltérés a vas(II)-ionoktól), a vízben csak nagyon kevéssé disszociáló vas(III)-tiocianátkeletkezése következtében:

Fe3+ + 3 SCN− → Fe(SCN)3

A vörös színű vegyület éterrel vagy amilalkohollal kiextrahálható.A Fe(SCN)3 molekulán kívül a komplex ionok egész sora keletkezik, a legegyszerűbb[Fe(SCN)]2+ komplex kationtól kezdve egészen a [Fe(SCN)6]

3− komplex anionig.A fluorid- és foszfát-ionok hatására a szín eltűnik (az oldat elszintelenedik), mivel atiocianáto komplexnél jóval stabilabb fluoro és foszfáto komplexek keletkeznek:

Fe(SCN)3 + 6 F− → [FeF6]3− + 3 SCN−

Fe(SCN)3 + 3 PO43− → [Fe(PO4)3]6− + 3 SCN−

Ha SnCl2 oldatot adunk feleslegben a vörös oldathoz, az intenzív vörös szín eltűnik, mivelaz ón(II) a vas(III)-at vas(II)-ionokká redukálja:

2 Fe(SCN)3 + Sn2+ → 2 Fe2+ + Sn4+ + 3 SCN−

Megfigyelés:

9. Dinátrium-hidrogén-foszfát oldat: sárgásfehér vas(III)-foszfát csapadék keletkezik,L(FePO4.2H2O, 25°C)= 9,92x10−29:

Fe3+ + HPO42− → FePO4 ↓ + H+

Megfigyelés:

Foglalja össze a vasionok reakcióit hexaciano-ferrát ionokkal.

[Fe(CN)6]4− [Fe(CN)6]3−

Fe2+

Fe3+

170

A kobalt(II)-ionok reakciói, Co2+

A kobalt(II)-klorid, -bromid, -jodid, -nitrát, -szulfát, -klorát és -acetát vízben jóloldódik. A fluorid vízben csak kis mértékben oldódik.A többi fontosabb szervetlen kobalt(II)-vegyület (oxid, hidroxid, karbonát, szulfid, foszfát)vízben rosszul oldódik, vagy oldhatatlan.

Például: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)7 °C-on:

20 °C-on:CoCl2CoSO4

4536,2

25 °C-on: CoF2 1,5Co(OH)2 0,00032

A kobalt(II)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M kobalt-nitrát, vagy kobalt-klorid oldatot.

1. Nátrium-hidroxid oldat: hideg oldatból kék színű bázisos kobalt(II)-nitrát (vagykobalt(II)-klorid) csapadék válik ki:

Co2+ + OH− + NO3− → Co(OH)NO3 ↓

A csapadékos oldatot a kémszer feleslegével melegítve (vagy a kémszer feleslegével állásközben) a bázisos só átalakul rózsaszín kobalt(II)-hidroxid csapadékká, oldhatósági szorzat:L(Co(OH)2, 25°C)= 1,09x10−15.

Co(OH)NO3 ↓ + OH− → Co(OH)2 ↓ + NO3−

A csapadék levegőn lassan, nátrium-hipoklorit hatására azonnal barna kobalt(III)-hidroxiddá alakul:

4 Co(OH)2 ↓ + O2 +2 H2O → 4 Co(OH)3 ↓2 Co(OH)2 ↓ + NaOCl + H2O → 2 Co(OH)3 ↓ + NaCl

A kobalt(II)-hidroxid csapadék könnyen oldódik ammónia oldatban vagy ammóniumsóktömény oldatában hexammino-kobaltát(II) komplex keletkezése közben.

Megfigyelés:

2. Ammónia oldat: ammóniumsók távollétében kevés ammóniával kék színű bázisos sóválik ki:

Co2+ + NH3 + H2O + NO3− → Co(OH)NO3 ↓ + NH4

+

A reagens feleslege feloldja a csapadékot, miközben vízben oldódó hexammino-kobaltát(II)komplex ionok keletkeznek:

Co(OH)NO3 ↓ + 6 NH3 → [Co(NH3)6]2+ + NO3− + OH−

A bázisos só kiválása nem történik meg, ha az oldat nagyobb mennyiségű ammóniumionttartalmaz, mivel azonnal az aminokomplex képződik.

171

Megfigyelés:

3. Ammónium-szulfid oldat: semleges vagy gyengén lúgos oldatból fekete kobalt(II)-szulfid csapadék válik ki:

Co2+ + S2− → CoS ↓

A csapadék nem oldódik sósavban vagy ecetsavban. Forró, tömény salétromsav vagykirályvíz a csapadékot kénkiválás közben oldja:

CoS ↓ + 2 HNO3 + 2 H+ → Co2+ + S ↓ + 2 NO2 ↑ + 2 H2OCoS ↓ + HNO3 + 3 HCl → Co2+ + S ↓ + NOCl ↑ + 2 Cl− + 2 H2O

Tartós hevítésre a kén kénsavvá oxidálódik és az oldat kitisztul.A CoS csapadék oldódik tömény ecetsav és 30%-os hidrogén-peroxid 1:1 arányú

elegyében is:CoS ↓ + 4 H2O2 → Co2+ + SO4

2− + 4 H2O

Megfigyelés:

4. Tömény kálium-nitrit oldat: gyengén ecetsavas oldatból sárga, kristályos kálium-[hexanitrito-kobaltát(III)], K3[Co(NO2)6].3H2O csapadék keletkezik:

Co2+ + 7 NO2− + 2 H+ + 3 K+ → K3[Co(NO2)6] ↓ + NO ↑ + H2O

Megfigyelés:

5. Ammónium-tiocianát: ha kevés szilárd ammónium-tiocianátot adunk kobalt(II) ionoksemleges, vagy savas oldatához, az oldat megkékül a tetratiocianato-kobaltát(II)-ionokkeletkezése miatt:

Co2+ + 4 SCN− → [Co(SCN)4]2−

Ha amilalkoholos étert adunk az oldathoz, a szabad sav, H2[Co(SCN)4] kiextrahálható, és aszerves fázis kék színű lesz:

2 H+ + [Co(SCN)4]2− ↔ H2[Co(SCN)4]

A teszt érzékenyebb, ha az oldatot tömény sósavval megsavanyítjuk, mert ekkor a fentireakció jobbra, a szabad sav képződésének irányába tolódik.

Ha a kobalt(II) ion tartalmú oldathoz nem szilárd ammónium-tiocianátot, hanemcsak ammónium-tiocianát oldatot adunk, az oldat kék színe nem mindíg észlelhető, deamilalkoholos éter hozzáadására a szerves fázis itt is megkékül.

Megfigyelés:

172

A nikkel(II)-ionok reakciói, Ni2+

A nikkel-klorid, -bromid, -jodid, -klorát, -nitrát, -szulfát és -acetát jól oldódikvízben. A fluorid vízben csak kis mértékben oldódik. A többi fontosabb szervetlenvegyület (pl. oxid, karbonát, szulfid, foszfát) vízben gyakorlatilag oldhatatlan.

Például 20 °C-on: Vegyület Oldhatóság ( g / 100 ml víz)20 °C-on:0 °C-on:

NiCl2NiI2

64,2124,2

25 °C-on: NiF2 425 °C-on: NiCO3 0,0093

A nikkel(II)-ionok jellemző reakcióinak vizsgálatához használjon 0,1 M nikkel-szulfát, vagy nikkel-klorid oldatot.

1. Nátrium-hidroxid oldat: zöld színű nikkel(II)-hidroxid csapadék keletkezik,oldhatósági szorzat: L(Ni(OH)2, 25 °C)= 5,47x10−16.

Ni2+ + 2 OH− → Ni(OH)2 ↓

A csapadék a reagens feleslegében nem oldódik és levegőn nem változik.A csapadék savakban és ammónia oldatban oldódik.

Ni(OH)2 ↓ + 2 H+ → Ni2+ + 2 H2ONi(OH)2 ↓ + 6 NH4OH → [Ni(NH3)6]2+ + 2 OH− + 6 H2O

A zöld színű nikkel(II)-hidroxid csapadék nátrium-hipoklorit oldattal oxidálhatófekete nikkel(III)-hidroxiddá:

2 Ni(OH)2 ↓ + ClO− + H2O → 2 Ni(OH)3 ↓ + Cl−

Hidrogén-peroxiddal (ellentétben a vas(II)- és kobalt(II)-hidroxiddal) a nikkel(II)-hidroxidnem oxidálható, de a csapadék katalizálja a hidrogén-peroxid bomlását oxigénre és vízre.

Megfigyelés:

2. Ammónia oldat: kevés reagenssel zöld nikkel(II)-hidroxid csapadék keletkezik, amelya reagens feleslegében hexammin-nikkel(II)-kationok képződése közben intenzív kékszinnel oldódik:

Ni2+ + 2 NH4OH → Ni(OH)2 ↓ + 2 NH4+

Ni(OH)2 ↓ + 6 NH3 → [Ni(NH3)6]2+ + 2 OH−

Ammóniumsók jelenlétében csapadék nem keletkezik, hanem azonnal a komplex alakul ki.

Megfigyelés:

173

3. Ammónium-szulfid oldat: semleges vagy gyengén lúgos oldatból fekete nikkel-szulfidcsapadék válik le, L(NiS, 25 °C)= 1,07x10−21:

Ni2+ + S2− → NiS ↓

Ha a reagenst feleslegben adjuk sötétbarna kolloid oldat keletkezik, amely nem szűrhető(átszalad a közönséges szűrőpapíron). Ha a kolloid oldatot forraljuk, a nikkel-szulfidkicsapódik és szűrhető lesz.A csapadék nem oldódik sósavban és ecetsavban. Forró, tömény salétromsav és királyvíz acsapadékot kénkiválás közben oldja:

NiS ↓ + 2 HNO3 + 2 H+ → Ni2+ + S ↓ + 2 NO2 ↑ + 2 H2ONiS ↓ + HNO3 + 3 HCl → Ni2+ + S ↓ + NOCl ↑ + 2 Cl− + 2 H2O

Hosszabb forralásra a kén oxidálódik kénsavvá és az oldat kitisztul.

S ↓ + 6 HNO3 → SO42− + 2 H+ + 6 NO2 ↑ + 2 H2O

S ↓ + 3 HNO3 + 9 HCl → SO42− + 6 Cl− + 3 NOCl ↑ + 8 H+ + 2 H2O

A NiS csapadék oldódik tömény ecetsav és 30%-os hidrogén-peroxid 1:1 arányúelegyében is:

NiS ↓ + 4 H2O2 → Ni2+ + SO42− + 4 H2O

Megfigyelés:

4. Kálium-cianid oldat: kevés, zöld színű nikkel(II)-cianid csapadék keletkezik:

Ni2+ + 2 CN− → Ni(CN)2 ↓

A csapadék könnyen oldódik a reagens feleslegében sárga színű oldat képződése közben,amikor tetraciano-nikkelát(II) komplex ionok keletkeznek:

Ni(CN)2 ↓ + 2 CN− → [Ni(CN)4]2−

A [Ni(CN)4]2− oldatból az ammónium-szulfid nem választ le csapadékot (eltérés amangán(II)- és cink(II)-ionoktól), mivel a nikkel(II)-ionok koncentrációja olyan kicsi, hogyaz NiS oldhatósági szorzatának megfelelően nem válik le csapadék.

Megfigyelés:

5. Kálium-nitrit oldat: ecetsavas közegben csapadék nem keletkezik (eltérés a kobalt(II)-ionoktól).

174

6. Dimetilglioxim reagens: epervörös nikkel-dimetilglioxim csapadék keletkezik gyengénammóniás vagy nátrium-acetáttal pufferolt ecetsavas oldatokból:

CH3 C N OH

CH3 C N OHNi

N N

N N

C

C

C

C

OH

O

O OH

H3C

H3C

CH3

CH3

��+ 2 H +Ni + 2+ 2

2+

-

-

A reakció érzékeny és jellemző a nikkelionokra. A reakciót a vas(II) (vörösszíneződés), bizmut(III) (sárga csapadék) és nagyobb mennyiségű kobalt(II) (barnaszíneződés) zavarja.

Foglalja össze az alábbi szulfidok oldhatóságát:

MnS FeS CoS NiS

szín

HCl

forró, töményHNO3

királyvíz

ecetsav +H2O2

175

Hasonlítsa össze a réz(II)- és nikkel(II)-ionok jellemző reakcióit !

NH4OHoldat

feleslegbenH2S KCN NaOH lángfestés dimetil-

glioxim

Cu2+

Ni2+

Foglalja össze az alábbi fémionok NaOH és NH3-val való reakcióját !

Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+ Al3+ Cr3+ Zn2+

NaOH

NaOHfeles-legben

NH3

NH3feles-legben

Foglalja össze az alábbi fémek oldhatóságát hideg, tömény és 1:1 higításúsalétromsavban !

Ti V Cr Fe Co Ni

hígHNO3

cc HNO3

176

Összefoglaló kérdések:1. Hogyan mutatna ki vas(III)-ionok mellett kobalt(II)-ionokat ammónium-tiocianát

oldattal ?2. Hogyan mutatna ki kobalt(II)-ionok mellett nikkel(II)-ionokat ?3. Hogyan tudná a vas(III)-ionokat vas(II)-ionokká redukálni ?4. Miért jó komplexképzők a vascsoport elemei ?5. Milyen oxidációfokkal fordulnak elő vegyületeikben a vascsoport elemei ?6. A vascsoport elemei közül melyik képez ammin-komplexet ?7. Miért lehet vas edényeket használni tömény salétromsav és tömény kénsav

szállításához ?

Preparatív feladatok

Hoffmann-típusú nikkel-klatrát előállítása[Ni(CN)2.NH3].nC6H6 (n ≤ 1)

A Hoffmann-típusú [ammin-dicianid-nikkel(II)]–benzol(1/n) klatrát Ni2+- és CN−-ionokból, valamint ammóniából és benzolból képződik ammónia–ammónium-acetátpufferben:

Ni2+ + 2 CN− + NH3 + n C6H6 → [Ni(CN)2.NH3].nC6H6

Oldjunk fel 5,0 g NiSO4.7H2O-et 20 ml vízben, elegyítsük 20 ml cc. NH3 oldattal,majd adjuk hozzá 2,5 g KCN-nak 10 ml vízzel készült oldatát. Hagyjuk állni areakciólegyet addig, amíg a K2SO4 kristályos formában kiválik. Szűrjük az oldatot 100 ml-es üvegdugós Erlenmeyer-lombikba, majd bürettából lassan, állandó rázogatás közbenadjunk hozzá 60 %-os ecetsav oldatot kezdődő zavarosodásig. (Az ecetsav túladagolásátólóvakodjunk, mert meghiúsíthatja a klatrát képződését !)Általában 2-4 ml ecetsavoldatra vanszükség. Ezután adjunk az oldathoz 3 mlbenzolt és rázogassuk erőteljesen néhánypercig. Halványibolya színű kristályosanyag képződik. 10 perc múlva szűrjük akivált anyagot, mossuk 5 %-os NH3-oldattal, alkohollal, majd acetonnal ésszárítsuk meg levegőátszívatással.

Mérjük meg a termék tömegét ésszámítsuk ki a kitermelési százalékot! Avegyület szerkezete a következő (a CN-hidak irányultsága nem tisztázott):

NH

C NC

NH

NCN

Ni

Ni

NH

N C Ni

NH Ni

C

NH

Ni

NH

CN

NiC

NNi

NH

NH

C N Ni

N

3

3

3

3

3

3

3

3

177

[Hexammin-kobalt(III)]-klorid előállítása[Co(NH3)6]Cl3

A kobalt(III) komplex előállítható a kobalt(II) komplex hidrogén-peroxidosoxidációjával. A keletkező hexammin-kobalt(III) komplex vizes közegben és kristályosállapotban is stabil.

Figyelje meg a komplexképződés következtében fellépő standardpotenciálváltozást:

Co2+ ↔ Co3+ + e− ε°(Co2+/Co3+)= +1,83 V[Co(NH3)6]

2+ ↔ [Co(NH3)6]3+ + e− ε°([Co(NH3)6]

2+/[Co(NH3)6]3+)= +0,11 V

2 H2O ↔ H2O2 + 2 H+ + 2 e− ε°(H2O/H2O2)= +1,78 V

A [hexammin-kobalt(III)]-klorid legegyszerűbben kobalt(II)-kloridból állítható előammóniával, ammónium-kloriddal és hidrogén-peroxiddal. Ha a kobalt(II)-klorid nem állrendelkezésre, könnyen előállítható bázisos kobalt-karbonátból híg sósavval:

CoCO3.Co(OH)2 + 4 HCl → 2 CoCl2 + CO2 ↑ + 3 H2O2 CoCl2 + 2 NH4Cl + 10 NH3 + H2O2 → 2 [Co(NH3)6]Cl3 + 2 H2O

Egy 250-300 ml -es főzőpohárban 100 ml 1:1 higítású sósavhoz (50 ml víz és 50 mlcc. HCl) hozzáadunk 0,05 mol bázisos kobalt(II)-karbonátot. Az adagolást lassan, kisrészletekben végezzük, nehogy a fejlődő széndioxid gáz miatt az oldat "kifusson" afőzőpohárból. A gázfejlődés megszűnése után az oldatot közel forrásig melegítjük, míg azösszes anyag fel nem oldódik. Ekkor sötétkék oldatot kapunk, melyet redős szűrőnkeresztül kristályosító csészébe szûrünk. A szûrletet vízfürdõn majdnem szárazra pároljuk,hogy a feleslegben lévő sósav eltávozzon, majd az anyagot meleg vízzel feloldjuk(oldhatóság 20 °C-on: 50,4 g vízmentes CoCl2/ 100 g víz). A pirosas-lilás oldatból akobalt-kloridot (CoCl2.6H2O) kikristályosítjuk, szűrjük Büchner tölcséren,levegőátszivatással, majd szűrőpapír között szárítjuk. A termék püspöklila, mikrokristályos,vízben jól oldódó anyag.

Egy 100-150 ml-es Erlenmeyer lombikba bemérünk 13 ml vizet és melegítésközben feloldunk benne 0,11 mol ammónium-kloridot, majd 0,038 mol 6 kristályvizettartalmazó kobalt(II)-kloridot. Ezután hozzáadunk az oldathoz kb. 0,5 g aktív szenet, majdsó-jég hűtőkeverékkel 0 °C-ra hűtjük az oldatot, a hőmérsékletet a lombikba helyezetthőmérővel ellenőrizhetjük. A lombikot folyamatosan a hűtőkeverékben tartva és az oldatotkevergetve 20 ml koncentrált ammónia oldatot adagolunk a lombik tartalmához olyanütemben, hogy az oldat hőmérséklete 10 °C alatt maradjon. Ezután hozzáadunk 15 ml 30%-os hidrogén-peroxidot úgy, hogy a hőmérséklet ne emelkedjék 20 °C fõlé. Ezt követően ahőmérőt kivesszük az oldatból és a lombikot vízfürdőre helyezzük. Addig melegítjük, mígaz oldat rózsaszín színe eltűnik és tiszta sárgásbarna oldatot nyerünk. (Az el nem reagálthidrogén-peroxid intenzív gázfejlődést okozhat.) Ha a gázfejlődés befejeződött, jegesfürdőben lehűtjük az oldatot. A kivált anyagot az aktív szénnel együtt kiszűrjük, majdforrón 3 ml cc. sósav 80 ml vízzel készült oldatában oldjuk. A még meleg oldatbólszűréssel eltávolítjuk az aktív szenet. A szűrlethez hozzáadunk 10 ml cc. sósavat és jegeshűtés mellett kikristályosítjuk az anyagot. Ezután szűrjük, acetonnal mossul, majd levegőnszárítjuk. A termék sárgás színű, mikrokristályos anyag.

178

Nátrium-[hexanitrito-kobaltát(III)] előállításaNa3[Co(NO2)6]

4 Co(NO3)2 + 24 NaNO2 + O2 + 4 CH3COOH →4 Na3[Co(NO2)6] + 8 NaNO3 + 4 CH3COONa + 2 H2O

Egy 150 ml-es főzőpohárban oldjon fel 15,2 g (0,22 mol) nátrium-nitritet (NaNO2)50 ml meleg (kb. 80 °C-os) vízben, majd adjon hozzá 5,8 g (0,02 mol) kristályvizeskobalt(II)-nitrátot (Co(NO3)2.6H2O).A só keverés közben gyorsan feloldódik.Ezután hűtse le az oldatot szobahőfokra,majd adjon hozzá 10 ml 1:3 higításúecetsavat. Levegőztesse az oldatot amellékelt ábrán látható készülékben kb.fél óráig, miközben a kobalt(II) komplexoxidálódik kobalt(III) komplexszé. Alevegőztetés után szűrje le az oldatot,majd adjon a szűrlethez 50 ml 95%-osetanolt és hagyja állni kb. egy óráig.Ezután szűrje le a képződött apró, sárgakristályokat G3-as üvegszűrőn, mossanéhány ml etanollal, majd 5-10 ml

acetonnal. Terítse szét a kristályokat tiszta szűrőpapíron, hogy megszáradjanak (kb. félóra). Számítsa ki a kitermelést.

[Hexammin-nikkel(II)]-klorid[Ni(NH3)6]Cl2

NiCO3 + 2 HCl → NiCl2 + H2O + CO2NiCl2 + 6NH3 → [Ni(NH3)6]Cl2

0,042 mol NiCO3-at bemérünk 100 ml-es főzőpohárba, hozzáöntünk 30 mldesztillált vizet, majd óvatosan, intenzív kevergetés közben részletekben hozzáöntünk 10ml cc. sósavat és ha szükséges, redős szűrőn leszűrjük. A kitisztult, átlátszó zöld oldatotkristályosító csészében, vízfürdőn betöményítjük. A betöményítés során figyeljünk, mert anikkel(II)-klorid melegen igen jól oldódik és a túlságosan betöményített oldatból akristályvizes anyag szinte "egy darabban" válik ki. A megfelelő mértékben betöményített(kb. 25-30 ml térfogatú) oldatból óraüveggel lefedve kristályosítjuk ki az anyagot. Azélénkzöld kristályokat Büchner-tölcséren szűrjük, szűrőpapír között szárítjuk.

0,025 mol nikkel(II)-kloridot hidegen feloldunk 10 ml desztillált vízben. Azoldathoz hozzáöntünk 15 ml cc. ammónia oldatot, melyben előzőleg feloldottunk 0,045 molammónium-kloridot. A kékes színű csapadékos oldatot jeges vízzel lehűtjük, majd acsapadékot G3-as üvegszűrőn szűrjük. A csapadékot kevés cc. ammóniával, majdalkohollal (kb. 20 ml) mossuk és levegőátszivatással szárítjuk.

Tulajdonságai: ibolyáskék, mikrokristályos, vízben oldhatatlan anyag.

Az Ib csoport elemei (Cu, Ag, Au) és fontosabb ionjaik · 111 Az Ib csoport elemei (Cu, Ag, Au) és fontosabb ionjaik A réz vöröses színű, fémesen csillogó, puha, nyújtható

Documents