V 2. cvičení budeme pokračovat úlohami z anorganické chemie. Nejdříve si připravíme kyselinu trihydrogenboritou, kterou si na konci cvičení dokážeme pomocí plamenové zkoušky jejích esterů. V další části cvičení se budeme věnovat zkumavkovým reakcím, kde poznáme oxidačně-redukční vlastnosti peroxidu vodíku, různé zbarvení oxidačních stupňů sloučenin manganu a připravíme si síran tetraamminměďnatý a hydroxid zinečnatý.

Pracuje se ve dvojicích.

Příprava kyseliny trihydrogenborité

Reakcí roztoku tetrahydroxido-pentaoxidotetraboritanu disodného (boraxu) s roztokem kyseliny chlorovodíkové za zvýšené teploty a krystalizací ochlazením roztoku získáme kyselinu trihydrogenboritou.

Na₂[B₄O₅(OH)₄] · 8 H₂O (aq) + 2HCl (aq) → 4 H₃BO₃ (aq) + 2 NaCl (aq) + 5 H₂O

H₃BO₃ (aq) → H₃BO₃ (s)

Zkumavkové reakce:

A: Oxidačně-redukční vlastnosti peroxidu vodíku

Peroxid vodíku H₂(O₂)^-II je schopen se chovat jako oxidační i redukční činidlo v závislosti na prostředí a ostatních reaktantech. Sám se může oxidovat na dvouatomovou molekulu kyslíku O₂ nebo redukovat na oxidový aniont O^2-. Vzhledem k tomu, že peroxoskupina je nestabilní, může docházet i k disproporcionaci, to znamená, že jeden z atomů kyslíku peroxidové skupiny v oxidačním stupni ^-I se oxiduje a druhý se redukuje. Reakcí pak vznikají dvě různé sloučeniny obsahující atom kyslíků ve dvou různých oxidačních stupních.

 

2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

Oxidace: 2 O^- - 2 e^-  →  2 O nebo (O₂)^2- - 2 e^-  →  O₂

Redukce: 2 O^- + 2 e^-  →  2 O^2- nebo (O₂)^2- + 2 e^-  →  2 O^2-

 

B: Změna zbarvení sloučenin manganu

Cílem je sledovat změnu zabarvení sloučenin manganu v různých oxidačních stupních.

Manganistanové anionty (MnO₄)^- jsou silným oxidačním činidlem a mangan se při těchto reakcích redukuje z oxidačního čísla VII na VI, IV, popř. II.

V alkalickém prostředí (OH^-) nebo v přítomnosti slabě redukujících činidel dochází pouze k redukci manganu na oxidační číslo VI a vznikají mangananové anionty (MnO₄)^2-, které mají výrazně zelenou barvu.

(Mn^VIIO₄)^-  + e^-  →  (Mn^VIO₄)^2-

V neutrálním prostředí se redukce manganu obvykle zastavuje na oxidačním čísle IV a vzniká černá sraženina oxidu manganičitého MnO₂ (burel), popř. jeho hydratované formy, které jsou spíše hnědé.

(Mn^VIIO₄)^-  + 2 H₂O + 3 e^-  →  Mn^IVO₂ + 4 OH^-

V kyselém prostředí nebo přítomnosti silných redukčních činidel dochází k redukci až na oxidační číslo II a vznikají manganaté kationty Mn²⁺, které jsou ve vyšších koncentracích slabě růžové.

(Mn^VIIO₄)^-  + 8 H⁺ + 5 e^-  →  Mn²⁺ + 4 H₂O

C: Příprava síranu tetramminměďnatého

Měďnaté kationty se ve vodných roztocích vyskytují v podobě hexaaquaměďnatých kationtů [Cu(H₂O)₆]²⁺, což je důvodem modrého zabarvení vodných roztoku mědnatých solí. Přidáním amoniaku vznikají tetraamminměďnaté kationty [Cu(NH₃)₄]²⁺, které mají intenzivní modrofialové zabarvení. V roztoku, který obsahuje nadbytek chloridových aniontů mohou vznikat až komplexní měďnatanové anionty [CuCl₄]^2–, které jsou žlutozelené až žluté.

[Cu(H₂O)₆]²⁺ + NH₃  →  [Cu(NH₃)₄]²⁺

 

D: Příprava hydroxidu zinečnatého

Zinečnaté soli reagují s hydroxidy alkalických kovů za vzniku sraženiny hydroxidu zinečnatého. Přidáním nadbytku roztoku hydroxidu se vzniklá sraženina rozpouští za vzniku tetrahydroxidozinečnatanových aniontu [Zn(OH)₄]^2–.

Zn²⁺ + 2 (OH)^-  →  Zn(OH)₂

Zn(OH)₂ + 2 (OH)^-  →  [Zn(OH)₄]^2–