КРАСОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МОЛИБДЕНА

Некоторые переходные элементы хорошо известны своей красочной "химией растворов" - в частности, хром и ванадий.

Однако молибден стоит здесь несколько особняком, т.к. демонстрирует огромнейшее разнообразие окрасок своих водных растворов. Здесь мы рассмотрим только реакции с аскорбиновой кислотой. Существует помимо этого огромное количество реакций (в частности, с гипофосфитом и фосфорноватистой кислотой), в которых образуется множество других, не менее удивительных цветов. Также здесь не рассматриваются окраски в неводных средах, которые в ряде случаев отличаются от таковых в водной среде.

Итак.

Этот бесцветный раствор (фотка "Молибдат натрия") выглядит довольно скучно и неинтересно. Он содержит молибден в степени окисления +6.

Аскорбиновая кислота образует красивый темно-желтый комплекс с молибдат-ионами, а при определенных условиях она способна снизить степень окисления молибдена с +6 до более низкой, что приводит к образованию соединения синего цвета. Сочетание желтого комплекса и синий продукт приводит к сокращению всех видов зелени.

Поведение системы молибдат/аскорбат также сильно зависит от рН, как вы тоже сейчас увидите.

Вначале мы подкислим этот бесцветный раствор молибдата натрия аскорбиновой кислотой. Раствора аскорбиновой кислоты добавим так много, что смесь раствора молибдата натрия и аскорбиновой кислоты покажет кислую реакцию. Раствор становится желтым. Это цвет молибдат/аскорбат комплекса. (См. фотку "Молибдат-аскорбат комплекс").

Если теперь мы подогреем этот желтый раствор, то аскорбиновая кислота снижает степень окисления молибдена. Это приводит к образованию ионов молибдена синего цвета, которые в сочетании с желтым цветом молибдат/аскорбат комплекса дают все виды зелени.
Три фотографии ниже показывают, как цвет меняется от зеленого до темно-синего. (См. фотки 011, 012 и 013).

В конечном счете у нас получается очень темно-синяя жидкость. (См. фотку 014).

Вы сейчас скажете, наверное - ОК, Лилия, но эти окраски до боли напоминают хром или ванадий. Чего удивительного-то?

Мы рассмотрели окраски, которые дает молибден с аскорбинкой в кислой среде. А сейчас мы вместо аскорбинки возьмем аскорбат натрия (нейтрализуем р-р аскорбинки щелочью), да еще добавим немного щелочи в смесь, чтобы создать щелочную реакцию.

Уж не знаю, о каком элементе идёт речь у вас, но поистине колоссальное разнообразие окрасок (гораздо больше, чем у иридия, ванадия и хрома с марганцем), у соединений углерода

КРАСОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МОЛИБДЕНА (продолжение)

Итак, опять берем бесцветный р-р молибдата натрия, и добавляем р-р аскорбинки в избытке NaOH.

Снова получается желтая жидкость, как и с кислым раствором. Но эта желтая жидкость уже имеет слабый оранжевый оттенок, в то время как желтая кислая жидкость имела у нас слабый зеленоватый оттенок. (См. фотку 015, и сравните ее с фоткой "Молибдат-аскорбат комплекс", которая была выше).

Теперь мы, как и в первом опыте, нагреем эту желтую жидкость. И мы снова наблюдаем изменение цвета. Но теперь раствор меняет цвет с желтого к оранжевому, а затем до темно-красного и даже коричневого. (См. фотки 016, 017, 018).

Похоже на аммиакат кобальта, который окисляется воздухом.

Вот очень жаль, что человек, проводивший эксперимент, не сделал опыты с той самой фосфорноватистой кислотой и орг. растворителями, и не показал фотки. Хотелось бы увидеть и эти цвета тоже. До этого я этих комплексов молибдена ни разу не видела даже на картинках.

Будет снимающий с нормальной техникой - повторим.

Я уже выкладывал в соседней ветке, но для "полноты картины" выложу и здесь.


Несколько раз пытался сфотографировать пероксохромат (синий). Не успеваю .

А сейчас покажу, как выглядят соединения никеля со степенью окисления +1, меди со степенью окисления +3, а также одно соединение "обычной" меди +2, но которое имеет не привычный синий или зеленый цвет, а темно-пурпурный. Немножко терпения.

Итак, никель.

Никель (I)
В водных растворах никель практически всегда находится в степени окисления +2, и эти соединения многие видели. Наиболее распространенным является зеленый комплекс аква-никеля (II), но есть много других, большинство из них имеют зеленый или голубоватый цвет, хотя есть и несколько желтых и красных комплексов (например, диметилглиоксимат).

Но сейчас мы увидим, как выглядит комплекс никеля со степенью окисления +1. В школе нам таких чудес не показывали, да?

Готовится умеренно концентрированный раствор сульфата никеля (II). (Фотка "Никель2+").

К этому раствору осторожно капается концентрированный раствор цианистого калия. После каждой капли раствор встряхивается.
Таким образом, мы получаем раствор тетрацианоникелата (II) калия. Фотка "Никель - цианидный комплекс".

Теперь раствор недолго кипятится для удаления растворенного кислорода, и охлаждается.

В пробирку добавляется растворитель - пентан или гексан, чтобы предохранить содержимое от воздуха. Затем добавляется небольшой полный шпатель грубого порошка цинка или мелких гранул цинка. Сразу после этого добавляется чуть больше одного полного шпателя едкого натра. Цинк растворяется в сильнощелочной жидкости, что дает пузырьки водорода. В то же время желтая окраска комплекса никеля (II) уменьшается, и образуется темно-красный комплекс никеля (I). См. фотку "Никель1+".

Жидкость немного разбавляется кипяченой водой, чтобы цвет жидкости стал несколько менее интенсивным, так, что цветовые нюансы можно наблюдать гораздо легче. См. фотку "Никель1+ (разб.)".

Уравнение реакции:
[H] + [Ni(CN)4]2- + OH- → [Ni(CN)3]2- + CN- + H2O

У меня фосфорномолибденовая кислота так позеленела. Были красивые золотисто-желтые кристаллы, но видно в воздухе оказался какой-то восстановитель, получился неприглядный болотно-зеленый цвет.
Еще из цветных соединений у молибдена есть кроваво-красные тиомолибдаты, легко получаются из молибдата аммония и сульфидов.

Сейчас мы увидим, как выглядит комплекс меди (II) в концентрированной бромистоводородной кислоте.
(Медный купорос + 40% HBr). Это приводит к образованию раствора, который имеет очень интенсивную окраску. На фото показан раствор лишь очень небольшого количества медного купороса (кучка на кончике маленькой отвертки) в 1 мл бромистоводородной кислоты. Тонкий слой жидкости, прилипшей к стеклу, уже имеет насыщенный цвет, а сама жидкость выглядит почти черной.

По данным литературы, комплексный ион [CuBr4]2- образуется при достаточно высокой концентрации бромид-ионов. При более низкой концентрации бромида, ионы образуются с более низким содержанием брома - например, [CuBr3(H2O)]-.

Итак, полюбуйтесь на это соединение двухвалентной меди с такой необычной окраской.

Комплекс меди (III)
Состояние степени окисления меди +3 примечательно еще и тем, что эта степень окисления вполне стабильна в водном растворе. (Посмотрите фотку "Медь3+").

Когда красно-коричневый раствор оставляют стоять в течение нескольких дней, то оседает кристаллическая масса. Темные кристаллы показаны на фотке "Медь3+ (1)".

Жидкость слили с кристаллов, и кристаллы высохли в течение нескольких дней при контакте с воздухом. См. фотку "Медь 3+ комплекс".

Когда эти кристаллы добавляют в воду, то они растворяются очень медленно, давая прозрачный желто-коричневый раствор, который при более высокой концентрации становится красно-коричневым.

Итак, полюбуйтесь на диортопериодатодигидроксокупрат (III) калия K3[Cu(H3IO6)2(OH)2].

ПОЛИХРОМАТЫ (VI)
Хорошо известно, что солями шестивалентного хрома являются хроматы и дихроматы. Хроматы обычно желтые, а дихроматы, как правило, ярко-оранжевые.

Гораздо менее распространенными являются высшие полихроматы, трихроматы и тетрахроматы.

Только дихроматы и в меньшей степени трихроматы действительно стабильны. Тетрахромат находится, можно сказать, на границе стабильности.

ТРИХРОМАТ АММОНИЯ
Получается добавлением 1 мл конц. азотной кислоты (65%) в пробирку, содержащую один полный большой шпатель дихромата аммония. Объем кристаллического вещества должно быть примерно в половину объема кислоты. Немного нагреваем жидкость, пока все не растворится. Это дает темно-красный раствор.

Жидкость медленно охлаждаем. Если кристаллический осадок не образуется, добавить еще немного дихромата аммония и снова нагреть, пока все не растворится, а потом пусть остынет снова.

Подождите один день. По прошествии этого времени вы увидите большие темно-красные кристаллы. Отделите их от раствора, и быстро промойте их небольшим количеством очень холодной концентрированной азотной кислоты, а затем тщательно высушите массу на фильтровальной бумаге. Фильтровальная бумага становится черно-зеленой и частично окисляется.

Затем высушите кристаллы досуха на воздухе. Получились красивые красные кристаллы, с более темным цветом, чем исходный дихромат аммония.

Можно наблюдать, как цвет солей аммония темнеет с увеличением числа атомов хрома в анионе. Ниже представлена фотка с тремя маленькими пузырьками. (См. фотку "Полихроматы"). В левом - аммония хромат, средний флакон содержит аммония дихромат, правый флакон содержит кристаллы, полученные в соответствии с описанной выше процедурой.

В правом флаконе преимущественно трихромат аммония, но он также может содержать некоторое количество тетрахромата аммония. При ограниченных ресурсах, доступных для тестирования, точный состав не может быть легко определен, но одно можно сказать наверняка - соединение имеет более высокое содержание хрома, чем дихромат.

Теперь посмотрите, как цвет полихроматов изменяется не только от изменения содержания хрома, но и в зависимости от катиона. Ниже дана фотка шести соединений в ряду. (См. фотку "Полихроматы 2").

Слева направо:
хромат калия, хромат аммония, дихромат калия, дихромат аммония, трихромат калия, трихромат аммония.

Возможно, золотисто-желтый цвет аммония хромата объясняется примесью в виде дихромат-иона. Хромат аммония не очень стабилен, он медленно теряет аммиак и воду, когда он находится в контакте с воздухом, в результате чего дает аммония дихромат.

Сравнение окислительной мощности дихроматов и трихроматов
Растворы дихромата и трихромата не сильно отличаются. Раствор трихромата быстро разлагается, давая дихромат. Только при очень высокой концентрации, в сочетании с очень кислой средой, трихромат-ион достаточно стабилен, чтобы существовать в растворе. Таким образом, химия водных растворов трихроматов не очень отличается от химии подкисленных дихроматов.

Окислительные свойства твердых веществ весьма различны. Если тонкоизмельченный трихромат калия смешать с тонким порошком красного фосфора, то эта смесь при поджигании вспыхивает почти так же бьыстро, как порох.

K2CrO4 - хромат
K2Cr2O7 - дихромат
K2Cr3O10 - трихромат
K2Cr4O13 - тетрахромат

Какого цвета сернистая сурьма?

Трисульфид сурьмы в зависимости от степени измельчения имеет цвет от темно-серого до черного. См. фотку "Сернистая сурьма обычная".

НО! Сейчас мы сделаем одну веселую штуку.

Щепотку этого темно-серого порошка мы зальем примерно 2 мл конц. соляной кислоты. Часть сероводорода растворяется в жидкости. Это нам и нужно. Бесцветное соединение SbCl3 может существовать только в очень концентрированной соляной кислоте. Когда кислота разбавляется, оно сразу же гидролизуется.

Итак. Полученный нами раствор мы сразу выливаем в большой избыток воды. Это приводит к образованию желтого осадка Sb2S3. (См. фотку "Sb2S3 nH2O").

Основным отличием является то, что Sb2S3, полученный в этой реакции, является гидратом Sb2S3*nH2O, где n - пес его знает, сколько. Если это желтое вещество высушить и нагреть, оно потеряет воду и снова станет черным.

Теперь вы знаете, что сернистая сурьма бывает и желтой.

Летучие соединения хрома

Хлорид хромила
Фотография "СХ1" показывает маленькую бутылочку с галогенидом натрия и дихроматом калия, на фотографии "СХ2" показана бутылка со смесью, после добавления концентрированной серной кислоты, где хлорид хромила уже выделяется вовсю.

Когда бутылка открыта, то можно видеть оранжевый дым. Можно также увидеть дымящий хлористый водород, который вступает в контакт с влагой воздуха. См. фотку "СХ3".

На фото "СХ4" можно увидеть жирные капли хлористого хромила.

Хром может образовывать летучие соединения виде CrO2X2, где X - это фтор или хлор. Хлор-соединения особенно сильно окрашены и очень изменчивы.

Уравнение реакции образования соединений выглядит следующим образом:
K2Cr2O7 + 6H2SO4 + 4NaX → 2CrO2X2 + 4NaHSO4 + 2KHSO4 + 3H2O
H2SO4 + NaX → NaHSO4 + HX

Обе реакции протекают одновременно. На практике, реакции могут быть даже более сложные, например, соляная кислота, образующаяся в реакции, может вступать в реакцию с K2Cr2O7 и CrO2Cl2.

Теперь вы знаете, что хром тоже имеет летучие соединения, и знаете, как выглядит одно из них.

Так выглядит крайне неустойчивое соединение хрома +2 в растворе. Можно увидеть сверху зеленоватый оттенок - уже окисляется до хрома +3.

Хлорхромат (VI) калия KCrO3Cl

Сульфат неодима может выглядеть по-разному в зависимости от способа получения.

На этом "прелести" соединений неодима не заканчиваются. Перед вами три запаянные ампулы с кислыми растворами сульфата, хлорида и нитрата неодима. Эти растворы имеют разный цвет в зависимости от источника света.

Соединения серебра со степенью окисления +3 тоже можно получить в растворе. Вот так это выглядит: