Ванадий (V). Качественные реакции и методы анализа катионов металлов III-V аналитических групп

• 1. Кислоты. Состояние ионов ванадия (V) в водном растворе зависит от концентрации ионов водорода. В щелочной среде преобладает ион VO₄^3?. При подкислении раствора образуются более сложные ионы:
• 2VO₄^3? + 3Н⁺ > V₂O₆(OH)^3? + Н₂О
• 3VO₄^3? + 6Н⁺ > V₃O₉^3? + 3Н₂О

При рН 1 — 2 присутствуют ионы H_nV₁₀O₂₈^(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:

VO₄^3? + 2H₂O₂ = VO₂(O₂)₂^3? + 2H₂O.

желтый

VO₄^3? + 4H₂O₂ = V (O₂)₄^3? + 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)⁺, FeF₆^3?, TiF₆^2?.

Вольфрам (VI) образует с Н₂О₂ бесцветный комплекс W₂O₁₁^2?. Молибден (VI) в аммиачной среде образует красный комплекс Мо₂О₁₁^2?, 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)₅^{2 +} 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.