La determinazione qualitativa di ioni di metalli di transizione aventi configurazione elettronica di tipo 3d può essere fatta tramite semplici test.
La determinazione viene fatta senza ricorrere alla sistematica dei gruppi che è molto più complessa e richiede tempi piuttosto lunghi sfruttando la diversa colorazione che varia a seconda del numero di ossidazione.
Cromo
I numeri di ossidazione più comuni del cromo sono +3 e +6. Le soluzioni contenenti sali di cromo (III) in presenza di una base danno luogo alla precipitazione dell’idrossido di cromo (III) che si presenta gelatinoso e di colore verde secondo la reazione netta:
Cr3+(aq) + 3 OH–(aq)→ Cr(OH)3(s)
L’idrossido di cromo (III) è anfotero e in eccesso di base concentrata si solubilizza secondo la reazione:
Cr(OH)3(s) + OH–(aq → [Cr(OH)4]–(aq)
dando il complesso tetraidrossocromato (III). Ulteriore conferma della presenza dello ione cromo (III) viene effettuata trattando la soluzione contenente il complesso in ambiente alcalino con perossido di idrogeno che ossida il cromo (III) a cromo (VI) di colore giallo secondo la reazione:
2 [Cr(OH)4]–(aq)+ 2 OH–(aq) + 3 H2O2(aq) → 2 CrO42-(aq)+ 8 H2O(l)
Tale determinazione può essere effettuata in assenza degli altri ioni che, danno luogo a reazioni analoghe che interferiscono sulla determinazione del cromo, ad eccezione dello zinco il cui complesso tetraidrossozincato [Zn(OH)4]– è incolore.
Manganese
La maggior parte dei sali dello ione Mn2+ sono incolori o di colore rosa pallido; essi vengono ossidati a permanganato di colore viola da opportuni ossidanti quali, ad esempio lo ione periodato secondo la reazione:
2 Mn2++ 5 IO4– + 3 H2O → 2 MnO4– + 5 IO3– + 6 H+
La reazione è molto sensibile e va effettuata a caldo; la comparsa del colore viola, tipica del permanganato, è indice della presenza di manganese (II)
Ferro
I numeri di ossidazione più stabili del ferro sono +2 e +3. Gli ioni Fe3+ tendono a formare composti colorati con vari agenti. La reazione maggiormente usata per determinare il ferro (III) è quella con il tiocianato a seguito della quale si forma il complesso [Fe(NCS)]2+ di colore rosso sangue:
Fe3+ + SCN– → [Fe(NCS)]2+
La reazione utilizzata per la determinazione qualitativa del ferro (II) è quella con il potassioferricianuro [Fe(CN)6]3- che ossida il ferro (II) a ferro (III) formando ioni ferrocianuro:
[Fe(CN)6]3- + Fe2+ → [Fe(CN)6]4- + Fe3+
con formazione di una colorazione blu detto blu di Turnbull.
Cobalto
Molti sali del cobalto (II) sono di colore rosa o arancio ma, in solventi organici assumono una colorazione blu. Aggiungendo tiocianato di ammonio in acetone o butanolo si forma il complesso tetracianocobaltato di colore blu secondo la reazione:
Co2+ + 4 SCN– → Co(NCS)42-
Nichel
Tra i test per la determinazione del nichel vi è la reazione con la dimetilgliossima con la quale gli ioni Ni2+ formano un complesso insolubile di colore rosa fucsia
La reazione va condotta aggiungendo alla soluzione contenente nichel (II) acido tartatico ,una soluzione di dimetilgliossima e, lentamente una soluzione di ammoniaca lungo le pareti della provetta.
Rame
La colorazione blu dei sali di rame è visibile in soluzioni concentrate. Per osservare la colorazione in soluzioni diluite può essere aggiunta ammoniaca con la quale il rame (II) forma il complesso tetrammino rame (II) [Cu(NH3)42+] di colore blu secondo la reazione:
Cu2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)42+]
La presenza di nichel (II), tuttavia, interferisce nel saggio in quanto si forma il complesso blu-violetto esammino nichel (II) [Ni(NH3)62+].
Contrariamente al nichel (II) lo ione Cu2+ reagisce con lo ioduro per dare iodio secondo la reazione di disproporzione:
2 Cu2+ + 4 I– → 2 CuI + I2
Pertanto nella ricerca del rame, in presenza di nichel la soluzione, dopo l’aggiunta di ammoniaca viene trattata con ioduro. La formazione dello iodio che tende a sublimare dando vapori viola scuro conferma la presenza del rame.