A d-mező elemeinek ionjai

1, Csoportreakció

2,Komplexképzések

3, Redox reakciók

 

A d-mezőbe tartozó ionok fontos tulajdonságai közé tartozik, hogy legtöbbjük színes, valamint nagy részük képes bizonyos ligandumokkal komplexeket alkotni.

Színes ionok (vizes oldatukban ilyen színűek):

réz: kék
króm(III), nikkel(II): zöld
vas(II): világoszöld
vas(III): sárgásbarna
kobalt(II): piros (A hidratáció miatt piros, a vízmentes kobaltvegyületek kék színűek)
kromát: sárga

Legfontosabb komplexek:

kation koordinációs szám ligandum
Ag+ 2 CN-, NH3, S2O32-, SO32-
Hg2+ 4 I-
Cd2+ 4 CN-, NH3
Cu2+ 4 CN-, NH3
Cr3+ 4,6 OH-, H2O, (NH3)
Fe2+ 6 CN-
Fe3+ 6 CN-, F-
Co2+ 6 NH3, H2O
Ni2+ 4,6 CN-, NH3, dimetilglioxim
Zn2+ 4 NH3,OH-

A táblázatban a színek megpróbálnak hasonlítani a komplex színéhez. A komplex a gyakorlat szempontjából azt jelenti, hogyha a fenti ionokkal képzett csapadékhoz a komplexképző fölöslegét adjuk, akkor legtöbbször (nem mindig!) a csapadék feloldódik és vagy színtelen vagy a fent jelzett színű oldatok keletkeznek belőle.

Lángfestés: A d-mezőbeli elemek közül csak a réznél tapasztalható zöld színű lángfestés

Kémhatás: A d-mező elemeinek hidroxidjai rosszul oldódó csapadékok (kivéve ha hidroxokomplexként oldódnak). Ennek következtében oldataik savas kémhatásúak. Csapadékaik lúgos és/vagy semleges közegből mindig leválaszthatók. Kivételt képeznek az I. és II. kationosztályba tartozók, melyek speciális esetben savas közegben is képeznek csapadékot.. Az ezüst- és higany(I) kloridcsapadékai erősen savas HCl oldattal is leválnak, a réz, kadmium, higany(II) szulfidcsapadékai pedig enyhén savas kén-hidrogénes vízzel szulfidcsapadékot adnak.(Természetesen lúgos közegben a kivételt képezők is adnak csapadékot).

Ha valamelyik reakció nem sikerül, vagy nem a várt eredmény történik, annak sokféle oka lehet.  Lehet azonban, hogy egy kis lúgosítás vagy savanyítás hatására (értelemszerűen a reakciótól függ, hogy melyiket alkalmazzuk) sikerrel fogunk járni. Lúgosításkor óvatosan csöppentsünk NH4OH oldatot (esetleg híg NaOH oldatot) a reakcióelegyhez. Savanyításkor híg sósavval (esetleg ecetsavval) járjunk el.

Reakciók:

A d-mező ionjai az első három kationosztályba sorolhatók be. Legfontosabb reakcióikat (ill. azok látható eredményét) az alábbi táblázat tartalmazza, kezdve az osztályreagensekkel való reakciókkal:

Reagens Ag+ Hg22+ Hg2+ Cd2+ Cu2+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+ Zn2+
HCl fehér fehér                    
H2S fekete fekete fekete sárga fekete              
(NH4)2S fekete fekete fekete sárga fekete szürkészöld hússzínű fekete fekete fekete fekete fehér
NH4OH barna fekete fehér fehér kék zöld piszkosfehér fakózöld vörösbarna kék zöld fehér
NH4OH fölösleg oldódik     oldódik mélykék oldat kicsit old       sárgásbarna oldat halványkék oldat oldódik
NaOH barna fekete sárga fehér kék zöld piszkosfehér fakózöld vörösbarna kék, hevítve rózsaszín zöld, NaOCl-dal fekete fehér
NaOH fölösleg           sötétzöld oldat       oldódik
(NH4)2CO3 sárgásfehér sárga, szürkül vörösbarna fehér kék zöld rózsaszín fakózöld vörösbarna kék zöld fehér
Na2CO3 sárgásfehér sárga, szürkül vörösbarna fehér kék zöld rózsaszín fakózöld vörösbarna kék zöld fehér
KI sárga sárgászöld, feleslegben és forralva feketedik vörös, feleslegben oldódik   sárgásbarna              
H2SO4 fehér   citromsárga                  
K2CrO4 vörösbarna vörösbarna                    
KCN fehér fekete   fehér sárga, fehér           zöld  
KCN fölösleg oldódik     oldódik oldódik           sárga oldat  
jellemző reakció HCl-dal csap., majd NH4OH-ban oldódik NH4OH-dal fekete híg kénsav vagy KI

sárga szulfidcsap., mely a cianokomplexből is leválik

NH4OH fölösleg NaOH fölösleg, majd H2O2, zöld→sárga hússzínű csapadék, csapadékai lassan barnulnak vagy PbO2 és ccHNO3 K4[Fe(CN)6], K3[Fe(CN)6],  levegőn lassan v. ox. szerekkel megsárgul KSCN (rodanid) oldattal vérvorös csapadékai levegőn lassan v. ox. szerekkel megbarnulnak dimetilglioximmal epervörös ditizon teszt
réz érme (pl. 1 Ft-os!) szürkésfekete, kiválik a felületére csillogó szürke csillogó szürke   vasszögön kiválik        

 

Redoxreakciók:

A d-mező elemeinek egy része több oxidációs állapotban is előfordulhat, ill. a nagy redoxpotenciállal rendelkező ezüst-és higanyvegyületek előszeretettel redukálódnak elemi fémmé. Így meghatározásukhoz a nagyon fontos és szemléletes csapadékképző reakciók mellett redoxireakcióikat is felhasználhatjuk. Sok esetben, egyszerű trükkökkel értékes időt spórolhatunk meg.

Ilyen pl. az 1 Ft-os próba. Ha egy 1 Ft-os (réz)érmét helyezünk a vizsgálandó oldatunkba, ezüst ionok jelenléte esetén foltokban szürkésfekete ezüst válik ki az érmére. Még szebb a higanyvegyületekkel adott reakció. Ebben az esetben a pénz egész felületét ezüstösen csillogó higany vonja be (olyan színe lesz, mint a 2 Ft-os-egy egész gyenge hamisítványának). Ja, utána ne nagyon tapogassuk a pénzt. A higany- és ezüst vegyületek redukcióját ón(II)-klorid oldattal is elvégezhetjük, ebben az esetben fekete csapadék válik le. (Az ónnal való redukciót más elemek - antimon, bizmut-is adják.) Hasonló redukáló tulajdonságú a lángfestésnél alkalmazott cinkforgács is.

Redukálószernek használhatunk vasszöget is. Ez e réz kimutatásánál szemléletes, vörös színű réz válik ki a szög felületére.

 

Mint szó volt róla, egyes fémeknek több (nem elemi, tehát 0-tól különböző) oxidációs foka is lehet. A gyakrabban előforduló oxidációs fokokat és azok színét a következő táblázat tartalmazza:

higany réz króm mangán vas kobalt nikkel
Hg22+ Hg2+ Cu(I) Cu2+ Cr3+ CrO42-/Cr2O72-   (+6) Mn2+ MnO2 (+4) KMnO4 (+7) Fe2+ Fe3+ Co2+ Co3+ Ni2+ Ni(III)
színtelen színtelen fehér csapadék kék zöld sárga/narancs halvány rózsaszín barna lila halványzöld sárga, sárgásbarna piros/kék barna csapadék zöld fekete csapadék

A különböző oxidációs fokú állapotok különböző színe, oldhatósága, egyéb tulajdonságai  alapján sokszor meghatározható, milyen ionjaink vannak. Erre található itt pár példa:

Higany: A higany (I) hajlamos diszproporcióra, azaz a +1 oxidációs számú ion Hg(II)-vé és fém higannyá (0) alakul. Ezen a módon meghatározható, hogy Hg(I), Hg(II), esetleg mindkettő van-e az oldatunkban. A Hg(I)-ből NH4OH hatására higany(II)-amidonitrát és fekete fém higany keletkezik, míg Hg(II)-ből csak  fehér amidonitrát csapadék válik le. Ha midkettő van az oldatban, a Hg(I)-ből keletkező fekete higany elnyomja a többi színt. Ekkor a Hg(II) jelenléte KI-dal (élénk vörös) vagy szulfátion adagolásával (citromsárga) tehető biztossá.

Réz: A réz(II) ionokat jodid vagy cianidionok segítségével redukálhatjuk réz(I) fehér réz(I)-jodid vagy réz(I)-cianid csapadékká. A  réz(I)-jodid fehér színe csak tioszulfát adagolása után válik láthatóvá a keletkező elemi jód (pontosabban trijodid ionok) miatt.. Ha cianiddal csináljuk, ne nagyon szagolgassuk, és csak cseppenként adagoljuk, mert a cianid feleslegében oldódik a csapadék (l. komplexek)

Króm: Króm(III) ionok kimutatására egy nagyon jó módszer, ha kromáttá oxidáljuk. Fölös NaOH-dal először előállítjuk a sötétzöld hidroxokomplexet, majd hidrogén-peroxidot hozzáadva sárga oldat keletkezik. A kromát jelenlétéről többféleképpen megbizonyosodhatunk, pl. Ag+, Pb2+ ionokkal, vagy megsavanyítva narancsszínű bikromáttá alakul. Ha elemzésnél oxidálás után nem tiszta oldat, hanem sárgásvörös csapadék keletkezik, akkor a kromát valószínűleg levált valamilyen kationnal.

Mangán: A mangán(II) ionokból képzett csapadékok, főleg a NaOH-dal képzett Mg(OH)2 már levegőn oxidálódnak, lassan megbarnulnak. Az oxidáció hidrogén-peroxiddal azonnal végbemegy. A mangán(II) ionokat akár +7-es oxidációs fokú, lila színű permanganáttá is feloxidálhatjuk, ha a mangán(II)-ionok híg és halogenidmentes oldatát kevés szilárd ólom(IV)-oxiddal és tömény salétromsavval forraljuk.

Vas: A zöld vas(II)-ionok (és csapadékaik) a levegő oxigénje hatására lassan megsárgulnak. Az oxidáció hidrogén-peroxiddal gyorsítható. A vas(III)-ionok ón(II)-ionokkal vas(II)-vé redukálhatók.

Kobalt: A kobalt(II)-ionok csapadékai (főleg a rózsaszín Co(OH)2) levegőn lassan, hidrogén-peroxid vagy nátrium-hipoklorit hatására azonnal barna kobalt(III)-hidroxiddá alakulnak.

Nikkel: A zöld nikkel(II)-hidroxid levegőn és hidrogén-peroxid hatására nem, de nátrium-hipoklorittal fekete nikkel(III)-hidroxiddá alakul.

Lap tetejére     Vissza