Ванадий (V). Реакции обнаружения катионов

• 1. Кислоты. Состояние ионов ванадия (V) в водном растворе зависит от концентрации ионов водорода. В щелочной среде преобладает ион VO43?. При подкислении раствора образуются более сложные ионы:
• 2VO43? + 3Н+ > V2O6(OH)3? + Н2О
• 3VO43? + 6Н+ > V3O93? + 3Н2О

При рН 1 — 2 присутствуют ионы HnV10O28(6-n)?, в сильнокислой среде (4 М и выше) — VO2+, VO3+.

При высоких значениях рН растворы ванадатов бесцветны, но по мере понижения рН они приобретают желтую и затем оранжевую окраску вследствие образования поливанадатов вышеуказанного состава.

Выполнение реакции. К 2 — 3 каплям раствора, содержащего ионы ванадия (V), добавляют по каплям 1 М H2SO4. Наблюдают изменение окраски от бесцветной до оранжевой.

2. Пероксид водорода в кислой среде (2 М H2SO4 и выше) образует с ионами ванадия (V) пероксосоединения красно-коричневого цвета:

VO (O2)+, V (O2)3+, [V (O2)]2(SO4)3.

Интенсивность окраски пероксидных соединений максимальна при соотношении компонентов 1:1 и кислотности раствора не менее 9 моль H2SO4 на 1 моль ванадия. Предел обнаружения ванадия — 50 мкг. Следует избегать избытка Н2О2 и H2SO4; в присутствии избытка Н2О2 образуется желтая ортопероксиванадиевая кислота VO2(OH)3.

В щелочной среде пероксосоединения имеют различный состав и окраску:

VO43? + 2H2O2 = VO2(O2)23? + 2H2O.

желтый.

VO43? + 4H2O2 = V (O2)43? + 4H2O.

сине-фиолетовый Мешающее влияние железа (III) и титана (IV) устраняют добавлением фосфатов и фторидов, которые с указанными ионами образуют бесцветные устойчивые комплексы Fe (HPO4)+, FeF63?, TiF62?.

Вольфрам (VI) образует с Н2О2 бесцветный комплекс W2O112?. Молибден (VI) в аммиачной среде образует красный комплекс Мо2О112?, который при подкислении приобретает желтую окраску. Для уменьшения влияния ионов вольфрама и молибдена добавляют щавелевую кислоту. Пероксидные соединения хрома синего цвета экстрагируют диэтиловым эфиром. Предел обнаружения повышается в присутствии иодидов, бромидов, а также в присутствии окрашенных ионов металлов.

3. Металлы (Zn, Al, Cd) в кислой среде восстанавливают ионы ванадия (V) ступенчато с образованием ионов V (IV), V (III), V (II) с характерной окраской. Сначала образуются ионы VO (H2O)52+, синего цвета; затем акваионы V (H2O)63+ зеленого цвета и, наконец, V (H2O)62+ фиолетового цвета:

VO2+ + 2H+ + 4H2O + e = VO (H2O)52 + E° = 1,0 В;

VO (H2O)52+ + 2H+ + e = V (H2O)63+ E° = 0,36 В;

V (H2O)63+ + e = V (H2O)62+ E° = 0,25 В.

Если в растворе одновременно присутствуют ионы V (H2O)62+ и VO (H2O)52+, возможно образование промежуточного соединения коричневого цвета, в котором имеется мостиковая группа VOV4+.

4. 8-Оксихинолин в уксуснокислых растворах с ионами VO3? образует нерастворимое в воде соединение, экстрагируемое хлороформом. Строение этого соединения отличается от строения оксихинолинатов многих металлов; вероятно, в этом случае образуются эфиры 8-оксихинолина с ванадиевой кислотой:

Предел обнаружения ванадия — 2 мкг. Мешают Cu (II), Fe (III), Ti (IV); используя в качестве маскирующего реагента ЭДТА, можно устранить влияние этих элементов.