Общая характеристика группы. Действие группового реагента. К пятой аналитической группе катионов относятся ионы Fe2+, Fe3+, Mn2+ и Mg2+

К пятой аналитической группе катионов относятся ионы Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺ и Mg²⁺. Ионы Fe²+, Fe³⁺ и Мn²⁺ яв­ляются катионами d -элементов, ион Mg²⁺ - катион s-элемента. Ионы Мn²⁺ и Mg²⁺ - бесцветные, ионы Fe²⁺ - блед­но-зеленые, а ионы Fe³⁺ - желтые.

Нитраты, хлориды, сульфаты и ацетаты катионов пя­той группы хорошо растворимы в воде. При нагревании ацетата железа (III) происходит гидролиз, который сопро­вождается образованием основных солей. Соли других ка­тионов этой же группы также подвергаются гидролизу и имеют кислую реакцию среды.

Карбонаты катионов Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺ и Mg²⁺ не растворяют­ся в воде. Из-за гидролиза они переходят в гидроксиды, если растворимость гидроксидов меньше растворимости карбонатов.

Фосфаты катионов пятой группы менее растворимы в воде, чем их гидрофосфаты. Это приводит к тому, что при взаимодействии солей катионов пятой группы с гидрофос­фатом натрия выпадают не гидрофосфаты, а фосфаты. Фос­фаты катионов Fe²⁺, Mn²⁺ растворяются в уксусной и минеральных кислотах, а фосфат катиона Fe³⁺ растворяется лишь в минеральных кислотах.

Среди катионов пятой группы ионы железа и марганца имеют переменную степень окисления, а ионы магния - посто­янную. Для ионов железа и марганца характерны окислитель­но-восстановительные реакции. Наибольшую окислительную способность соединения марганца проявляют в кислой среде.

Катионы Fe²⁺, Fe³⁺ и Mn²⁺ легко образуют комплексные соединения. Например, катионы железа Fe³⁺ образуют фторидные и оксалатные комплексы [FeF₆]^3-, [Fe(C₂O₄)₃]^3-. Это свойство используется для маскировки ионов Fe³⁺ при анализе катионов нескольких групп.

Групповым реагентом на катионы пятой аналитической группы является гидроксид натрия. При действии гидрокси­да натрия все катионы пятой группы образуют нераствори­мые в воде гидроксиды. Гидроксиды катионов пятой группы не растворяются в избытке щелочи и в растворе аммиака в отличие от гидроксидов катионов четвертой и шестой групп.

При действии раствора щелочи на соли катионов желе­за Fe²⁺ и марганца Мn²⁺ образуются сначала гидроксиды Fe(OH)₂ - бледно-зеленого цвета и Мn(ОН)₂ - белого цве­та. На воздухе эти гидроксиды окисляются кислородом и осадки становятся бурыми:

 

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2Н₂О = 4Fe(OH)₃↓;

H₂O₂

2Мn(ОН)₂ + О₂ + 2Н₂О → 2Мn(ОН)₄ –→ МnО(ОН)₂.

 

При взаимодействии едких щелочей с солями Fe³⁺ вы­падает бурый студенистый осадок Fe(OH)₃, а с солями маг­ния — белый аморфный осадок Mg(OH)₂:

 

FeCl₃ + 3КОН = Fe(OH)₃↓ + 3HCl;

MgCl₂ + 2КOН = Mg(OH)₂↓ + 2KCl.

 

Осадок гидроксида магния Mg(OH)₂ хорошо растворя­ется в кислотах и растворах амонийных солей:

 

Mg(OH)₂ + 2Н⁺ = Mg²⁺ + 2Н₂О;

Mg(OH)₂ + 2NH⁺₄ = Mg²⁺ + 2NH₄OH.

 

Многие свежеосажденные гидроксиды и сульфиды катио­нов пятой группы часто получаются в коллоидном состоянии.