6. Схема аналізу катіонів vі групи (кислотно-основна класифікація)
Аналіз суміші катіонів VІ групи можна провести дробовим шляхом. Систематичний аналіз проводять, осаджуючи при нагріванні з розчином аміаку CoOHCl і HgNH2Cl, основну сіль кобальту розчиняють в H2SO4. Фільтрат після осадження Co2+ і Hg2+ обробляють Na2S2O3 (осад Cu2S) і аналізують на присутність Ni2+ і Cd2+ (схема 6).
Лабораторна робота №
Виявлення катіонів систематичним ходом аналізу катіонів IV-VI груп До 1-2 мл аналізованого розчину в конічній пробірці додають по 3-4 краплі 6 М HCl і 1 М H2SO4, етанолу. Розчин з осадом нагрівають на водяній бані при перемішуванні, охолоджують і центрифугують. Центрифугат - розчин 1 (катіони I, IV-VI груп і Ca2 +) відокремлюють від осаду 1 (суміш хлоридів і сульфатів Ag +, Hg2 2 +, Pb2 +, Ba2 +, Ca2 +). Осад 1 промивають 1-2 мл холодної води підкисленою 2-3 краплями 2 М розчину соляної кислоти і аналізують.
Аналіз розчину 1 До розчину 1 в конічної пробірці додають 2 М розчин NaOH до pH = 10-12 (за універсальною індикаторної папері) і ще 10 крапель надлишку. Поступово при перемішуванні додають 4-5 крапель 3% - ного розчину H2O2. Після припинення бурхливої реакції нагрівають на водяній бані кілька хвилин. Центрифугують і відокремлюють осад 2 (гідроксиди, основні карбонати катіонів V, VI груп від розчину 2 (катіони IV групи). Аналіз розчину 2 Відділення гідроксиду алюмінію. До розчину 2 додають при перемішуванні твердий NH4CI до насичення і нагрівають. Відокремлюють розчин від осаду центрифугуванням. В осаді гідроксид алюмінію, в центрифугат - [Zn (NH3) 4] 2 + і CrO4 2 -. Виявлення катіонів Al3 +. Використовують реакцію з алізарин або алюміноном, яку виконують у пробірці або крапельним методом.
1.Алізарин (1,2-діоксіантрахінон C14H6O2OH) утворює в аміачної середовищі з AI (OH) 3 важкорозчинні з'єднання яскраво-червоного кольору, який називається алюмінієвим лаком. Реакцію виконують крапельним методом. Виконання реакції: краплю розчину солі алюмінію на фільтрувальному папері обробляють парами аміаку і додають 1-2 краплі 0,2%-ного спиртового розчину алізарину. Отримане фіолетова пляма обробляють оцтовою кислотою до зникнення фіолетового забарвлення. Утворюється рожеве кільце алюмінієвого лаку. Проведенню реакції заважають катіони Fe3 +, Cu2 +, Cr3 +.
2. Алюміноном (амонійна сіль аурінтрікарбоновой кислоти C21H11O9 (NH4) 3) утворює з катіоном AI3 + внутрішньокомплексних сіль червоного кольору.
Виконання реакції: до 2 краплям розчину солі алюмінію додають 1-2 краплі 0,01%-ного розчину алюміноном і нагрівають на водяній бані. Потім додають розчин аміаку до запаху і 2-3 краплі розчину (NH4) 2CO3. Утворюються червоні пластівці алюмінієвого лаку. Заважають катіони Ca2 +, Fe3 +, Cr3 +. Виявлення CrO42-. Якщо у вихідному розчині присутній Cr (III), то центрифугат, що містить [Zn (NH3) 4] 2 + і CrO4 2 -, буде пофарбований у жовтий колір. Присутність CrO4 2 - доводять окисленням перекисом водню в кислому середовищі до надхромовой кислоти.
Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину додають розчин HNO3 до появи оранжевого забарвлення. потім доливають 6-8 крапель суміші ефіру з ізоамілового спирту і 2-3 краплі розчину пероксиду водню. Суміш перемішують. Поява інтенсивно-синього забарвлення органічного шару вказує на освіта надхромовой кислоти H2CrO6. Виявлення катіонів Zn2 +. До декількох краплях центрифугата, що містить [Zn (NH3) 4] 2 + додають насичений розчин карбонату натрію і нагрівають. Випав осад Zn2 (OH) 2CO3 відокремлюють центрифугуванням і промивають розведеним розчином карбонату натрію. Осад основного карбонату цинку розчиняють в 2 М розчині HCI і відкривають Zn2 + по реакції з дитизоном.
Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину солі цинку додають 1 мл ацетатної буферної суміші і 1-2 мл 10%-ного розчину дитизона. Розчин набуває рожеву або червону забарвлення. На відміну від аналогічних дитизонатов інших елементів дитизонатов цинку забарвлює у лужному середовищі не тільки органічний, але і водний шар. Заважають іони Pb2 +, Cu2 +, Bi3 +.
2. Гексаціаноферрат (II) калію K4 [Fe (CN) 6] утворює з катіоном Zn2 + білий осад подвійний солі: 3ZnSO4 + 2K4 [Fe (CN) 6] = K2Zn3 [Fe (CN) 6] 2 ↓ + 3K2SO4 Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину солі цинку додають рівний об'єм розчину K4 [Fe (CN) 6]. Заважають катіони Cd2 +, Ca2 +, Cu2 +, Fe2 +, Fe3 +. Аналіз осаду 2 Осад 2 розчиняють в азотній кислоті. Отримують розчин 3
Аналіз розчину 3 Для відділення гідроксидів катіонів V групи до розчину 3 додають концентрований розчин аміаку до лужної реакції, кілька крапель розчину NH4CI і 1-2 краплі 3%-ного розчину H2O2. Нагрівають при перемішуванні і центрифугують. Осад 4 - гідроксиди катіонів V групи, центрифугат - розчин 4 - катіони VI групи. Аналіз осаду 4 Відділення і виявлення катіонів Mn2 +. До осадку 4 додають 5-6 крапель 2 М розчину HNO3. Відокремлюють осад MnO (OH) 2 від розчину центрифугуванням. В центрифугат, що містить Fe (III) і Bi (III), відкривають вісмут. Осад MnO (OH) 2 розчиняють в 2 М HNO3 і 2-3 краплях 3%-ного розчину H2O2. Видаляють надлишок перекису нагріванням на водяній бані. В отриманому розчині відкривають Mn2 + реакцією з NaBiO3. Виявлення Bi3. Для визначення вісмуту використовують реакцію відновлення хлоридом олова (II).
Катіон Fe3 + Розчини солей заліза (III) мають жовту або червоно-бурого забарвлення за рахунок присутності аква-і гідроксокомплексів: [Fe (H2O) 6] 3 +, [Fe (H2O) 5OH] 2 + і ін 1. Гексаціаноферрат (II) калію K4 [Fe (CN) 6] (жовта кров'яна сіль) утворює з катіоном заліза Fe3 + темно-синій осад «берлінської лазурі»: 4Fe3 + + 3 [Fe (CN) 6] 4 - → Fe4 [Fe (CN) 6] 3 ↓ або KFe [Fe (CN) 6] Осад розчиняється в надлишку реагенту і в сильних кислотах. Луги розкладають берлінську лазур: Fe4 [Fe (CN) 6] 3 ↓ +12 NaOH → 4Fe (OH) 3 ↓ + 3Na4 [Fe (CN) 6] Надлишок K4 [Fe (CN) 6] небажаний, оскільки може викликати утворення розчинної форми берлінської блакиті. Ця реакція специфічна. Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину сульфату заліза (III) додають 3-4 краплі дистильованої води, 1-2 краплі соляної кислоти і 2 краплі гексаціаноферрата (II) калію. Утворюючи темно-синій осад.
2.Тіоціанат (роданід) амонію NH4SCN (KSCN) утворює з катіоном Fe3 + роданід заліза криваво-червоного кольору: Fe3 + + 3SCN - → Fe (SCN) 3 Для повного протікання реакції необхідно використовувати концентровані розчини NH4SCN або КSCN. Заважають фосфати, арсенати, оксалати, цитрати, тартрат, фториди, що утворюють з Fe3 + стійкі комплексні з'єднання.
Виконання реакції: в пробірку прикопують 2-3 краплі розчину сульфату заліза (III) і додають 2 краплі розчину роданида калію. З'являється криваво-червоне забарвлення розчину. Додають кілька крапель ізоамілового спирту або ефіру і струшують. Органічний шар забарвлюється в червоний колір.
Аналіз розчину 4 Аміачні комплексні сполуки міді та нікелю пофарбовані в синій колір, кобальту (III) - в бурий. За кольором розчину можна припустити наявність цих іонів. Відділення Cu2 + від інших катіонів VI групи. До розчину 4 додають 2 М розчин H2SO4 до кислої реакції, переносять розчин у фарфорову чашку і упарюють досуха на піщаній бані для видалення нітрат-іонів (під тягою!). До сухого залишку додають декілька крапель води, переносять в пробірку і вносять кілька кристалів Na2S2O3 • 5H2O. Нагрівають на водяній бані. Відокремлюють осад 5 (Cu2S, HgS) від розчину 5 (Ni (II), Co (II), Mg (II)).
Аналіз осаду 5 Аналіз осаду Cu2S. Осад сульфідів обробляють 5-6 краплями 3 М розчину азотної кислоти при нагріванні. У розчині відкривають Cu (II) дією водного розчину аміаку Аналіз розчину 5 Відділення та виявлення Mg2 +. До центрифугату додають трохи NH4CI, Na2HPO4 і водний розчин NH3. Випадає білий кристалічний осад MgNH4PO4. Осад відокремлюють від розчину центрифугуванням. У розчині відкривають катіони Ni2 +, Co2 +. Виявлення Ni2 +, Co2 +. Ni (II) відкривають дією реактиву Чугаєва, Co (II) - роданідом амонію або калію. За результатами попередніх випробувань, групових і характерних реакцій роблять висновок щодо того, які катіони присутні в аналізованому розчині.
Лабораторна робота №.
Реакції виявлення аніонів
Мета роботи: вивчити реакції виявлення аніонів та умови їх виконання. Реакції виявлення аніонів можуть бути виконані пробірочним або крапельним методом. I. 2. Аналітична класифікація аніонів Аніони утворюють тільки р-і рідше D-елементи періодичної системи, які, виявляючи позитивну ступінь окислення, мають більш сильними поляризуючими властивостями, ніж S-елементи. У зв'язку з цим велика кількість аніонів - це комплекси відповідних елементів з киснем (CrO42-, SO42-та інші). Поряд з аніонами кисневмісних кислот: SO42-, SO32-, CrO42-, MnO4-, NO3-мають місце аніони безкисневих кислот: CI -, Br -, S2-. Загальноприйнятої класифікації аніонів не існує. Найчастіше беруть до уваги розчинність солей барію і срібла тих чи інших аніонів та їх окислювально-відновні властивості у водних розчинах. У будь-якому випадку вдається логічно розділити на групи тільки частина відомих аніонів, так що будь-яка класифікація аніонів обмежена і не охоплює все аніони, що представляють аналітичний інтерес. За окислювально-відновним властивостям аніони ділять на аніони окислювачі, в яких елемент проявляє вищу ступінь окислення (CrO42-, MnO4-, NO3-), аніони – відновники (CI-, Br-, S2-), в них р-елемент проявляє нижчу ступінь окислення і індиферентні аніони, не проявляють в розведених розчинах ні окисних, ні відбудовних властивостей (CO32-, PO43-, SO42-, SiO32-). Окислювально-відновні властивості деяких аніонів з проміжною ступенем окислення елемента (SO32-, NO2-) залежать від умов проведення реакцій. За розчинності солей барію і срібла аніони ділять на три групи (табл. 3).
Таблица 3. Классификация анионов
Група |
Аніони |
Груповий реагент |
I |
SO42-, SO32-, S2O32-, C2O42-, CO32-, B4O72-, (BO2)-, PO43-, AsO43-, AsO33-, F-, SiO32- |
Розчин BaCl2 в нейтральній або слабощелужному середовищі |
II |
Cl -, Br -, I -, IO3-, CN -, SCN -, S2- |
Розчин AgNO3 в азотнокислому середовищі |
III |
NO3-, NO2-, CH3COO – та ін. |
відсутній |
До першої групи аніонів відносять аніони SO42-, SO32-, S2O32-, C2O42-, CO32-, B4O72-(BO2) -, PO43-, AsO43-, AsO33-, F-,-SiO32. Ці аніони утворюють з катіонами барію Ba2 + малорозчинні в водесолі, які (за винятком BaSO4) розчиняються в розбавлених мінеральних кислотах. Тому груповим реагентом I групи аніонів є BaCI2 в нейтральному або слабощелочном (рН = 7 - 9) розчині. Аніони першої групи з катіонами срібла також утворюють нерозчинні солі, причому SO42 - іон осідає тільки з концентрованих розчинів. Отримані опади розчиняються в розведеній азотній кислоті. Для виявлення аніонів стійких кислот (SO42-, PO43-) використовують реакції осадження, аніони нестійких у водних розчинах кислот (SO32-, S2O32-, CO32-) можуть бути відкриті реакцією розкладання. Виявлення аніонів SO32-, S2O32-, проявляють відновні властивості здійснюють дією окислювачів - KMnO4 або I2.В водних розчинах аніони першої групи безбарвні. Друга група включає аніони Cl-, Br-, I -, IO3-, CN -, SCN -, S2-. Груповим реагентом є водний азотнокислий розчин нітрату срібла AgNO3. При цьому утворюються нерозчинні в розведеною азотної кислоті солі: AgCI, AgIO3 - білі творожистие опади, AgBr - світло-жовтий осад, AgI - жовтий осад, AgCN, AgSCN - опади білого кольору, а також Ag2S-осад чорного кольору. AgCI і AgIO3 розчиняються у водному розчині аміаку з утворенням комплексних солей, AgBr і AgSCN - тільки в концентрованому розчині аміаку, AgI і Ag2S нерозчинні навіть у концентрованому розчині NH 4 OH. Всі аніони другої аналітичної групи у водних розчинах безбарвні, їх барієві солі розчинні у воді. До третьої аналітичної групи аніонів відносять нітрат-іон NO3-, нітрит-іон NO2-, ацетат-іон-CH3COO. Для цих аніонів характерна відсутність групового реагенту. Для виявлення іонів NO3-і NO2-застосовують реакції окислення-відновлення. Для іона NO2-характерні ті ж реакції, що і для NO3-(з дифеніламіном, сульфатом заліза (II) та ін.) У цих реакціях аніон NO2-проявляє властивості окислювача. Відрізнити нітрит-іон від нітрат-іона можна за допомогою реакцій: взаємодії з іодіда калію KI, сульфаниловой кислотою, розведеними кислотами. Відкриття аніону NO3-в присутності NO2-проводять тільки після повного видалення нітрит-іонів з аналізованого розчину. Аніони III групи у водних розчинах безбарвні. Солі барію і срібла цих аніонів розчиняються у воді. Аналіз аніонів частіше проводять дробовим методом. В цьому випадку аніони виявляються в окремих порціях випробуваного розчину за допомогою їх характерних реакцій, усуваючи, там, де це необхідно, вплив заважають іонів. Враховуючи обмежену кількість годин, відведених у навчальній програмі для вивчення властивостей катіонів та аніонів, в пропонованому посібнику розглядаються лише деякі з них.
Сульфат-іонSO42 - іон є аніоном сірчаної кислоти. H2SO4 являє собою сильну кислоту. Її солі - сульфати - добре розчиняються у воді, крім солей Ba2 +, Sr2 +, Pb 2 + і Ca 2 +. 1. Хлорид барію з сульфат-іоном утворює білий кристалічний осад BaSO4, практично нерозчинний в кислотах: SO42-+ Ba2 + = BaSO4 ↓ Це найбільш характерна реакція для відкриття сульфат-іона. Заважають виявленню аніони SO32-, S2O32-і суміш SO32-і S2-. При підкисленні розчину, що містить S2O32-і суміш SO32-і S2-, виділяється білий осад сірки, нерозчинний в кислотах, який можна прийняти за BaSO4: S2O32-+ 2H + = S ↓ + SO2 ↑ + H2O SO32-+ 2S2-+ 6H + = 3 S ↓ + 3H2O Відрізнити BaSO4 від сірки можна, використовуючи здатність сульфату барію до освіти з KMnO4 змішаних кристалів рожевого кольору за рахунок співосадження. Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину, що містить сульфат-іони, підкисленого декількома краплями 2 М HCl, додають 5 крапель 0,01 н. розчину KMnO4 і 1-2 краплі розчину BaCI2. Потім надлишок KMnO4 відновлюють розчином пероксиду водню. При цьому розчин знебарвлюється, а осад забарвлюється в рожевий колір, що є доказом утворення осаду BaSO4. 2. Відкриття сульфат-іонів в нерозчинних сульфатах. Реактив - насичений розчин карбонату натрію Na2CO3: BaSO4 ↓ + CO32-→ BaCO3 ↓ + SO42- Виконання реакції: нерозчинний сульфат нагрівають з насиченим розчином карбонату натрію. Для повноти протікання реакції обробку розчином карбонату натрію повторюють 2-3 рази, зливаючи з осаду розчин, що містить сульфат-іон. Отриманий розчин підкислюють і роблять в ньому випробування на присутність сульфат-іона. Сульфіт-іонSO32 - іон є аніоном сірчистої кислоти H2SO3. Сірчиста кислота - двоосновна кислота, утворює кислі і середні солі. З солей сірчистої кислоти у воді розчиняються лише солі лужних металів і амонію. Більшість сульфітів нерозчинна у воді, але розчиняються в кислотах, наприклад, в HCI. При витісненні з солей сірчиста кислота розкладається на СО2 і Н2О. Сірчиста кислота належить до кислот середньої сили. У більшості реакцій SO32 - іон є відновником і у водних розчинах поступово окислюється до SO42-. 1. Мінеральні кислоти розкладають як розчинні у воді, так і нерозчинні сульфіти з виділенням SO2, який має запах палаючої сірки, є відновником, тому знебарвлює розчини KMnO4 і I2: BaSO3 + 2HCI = BaCI2 + H2O + SO2 ↑ SO2 ↑ + I2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI 5SO2 ↑ + 2KMnO4 + 2H2O = 2KHSO4 + 2MnSO4 + H2SO4 Проведенню реакції заважають S2O32-і S2-іони. При підкисленні розчину, що містить іон-S2O32, також виділяється SO2. А при підкисленні розчину, що містить S2-_ іони, утворюється H2S, який знебарвлює розчини KMnO4 і I2. Таким чином, у присутності S2O32-і S2-виявлення SO32-цією реакцією неможливо. Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину, що містить сульфіт-іони, додають 2-3 краплі 2 н. H2SO4 і 1-2 краплі розведеного розчину KMnO4. Після нагрівання розчин KMnO4 знебарвлюється. Замість KMnO4 можна використовувати розчин I2, до якого додано декілька крапель крохмалю. Спостерігається зникнення синього забарвлення. 2. Хлорид барію з сульфіт-іоном утворює білий осад BaSO3, розчинний у кислотах. Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину, що містить сульфіт-іони, додають 2-3 краплі розчину хлориду барію. Утворюється білий осад.
Тіосульфат-іон Тіосерная кислота H2S2O3 у водному розчині нестійка і розкладається з виділенням SO 2 і S. З тіосульфатів добре розчиняються у воді солі лужних металів, а також солі Co (II), Sr (II), Zn (II), Ni (II), Cd ( II), Mn (II), Fe (II). Решта тіосульфати малорастворіми. 1. Кислоти розкладають тіосульфати з виділенням тіосерной кислоти, яка розпадається на SO2 і S: S2O32-+ 2H + = H2S2O3 H2S2O3 = S ↓ + SO2 ↑ + H2O У розчині з'являється біла муть сірки. Цією реакцією можнообнаружіть S2O32, в присутності всіх аніонів. Не повинні одночасно бути присутнім SO32-і S2-іони, так як при підкисленні йде реакція: SO32-+ 2S2-+ 6H + = 3 S ↓ + 3H2O Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину, що містить тіосульфат-іони, прикопують 2-3 краплі 2 н. HCI. Розчин каламутніє внаслідок виділення сірки. 2. Розчин йоду у кислому, нейтральною і слабощелочной (рН <8) середовищах окисляє тіосульфат-іон-S2O32 до тетратионат-іона-S4O62: 2S2O32-+ I2 → S4O62-+ 2I- Виявленню S2O32-заважають SO32-і S2-. Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину I2 додають краплю розчину крохмалю, 3-5 крапель розчину, що містить тіосульфат-іони. Синій розчин знебарвлюється. Карбонат-іон-CO32 - іон є аніоном вугільної кислоти H2CO3, яка невідома у вільному стані. При отриманні з солей вона розкладається на CO2 і H2O. H2CO3 дуже слабка кислота. З середніх солей розчиняються у воді тільки солі K +, Na +, NH4 +. Решта катіони утворюють нерозчинні в воді середні і основні карбонати, а AI3 +, Cr 3 +, Ti4 + - у вигляді гідроксидів. Кислоти, в тому числі і CH3COOH, розкладають карбонати з виділенням СО2: 2H + + CO32-= H2O + CO2 ↑ Вуглекислий газ можна виявити по помутніння вапняної або баритової води, тобто насичених розчинів Ca (OH) 2 або Ba (OH) 2: Ca (OH) 2 + CO 2 ↑ ↓ = CaCO3 + H2O При пропущенні великих кількостей СО2 осад може розчинитися: CaCO3 ↓ + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2 Виявленню CO32-заважає присутність SO32-, S2O32 - іонів, так як SO2, що виділяється при підкисленні розчину, утворює оcади CaSO3 і BaSO3 з вапняної і баритової водою. Заважає дію цих іонів усувають додаванням окислювачів KMnO4, K2Cr2O7, H2O2 перед додаванням кислоти. Виконання реакції: в пробірку з газовідвідної трубкою вносять 5-6 крапель розчину Na2CO3 і 5-6 крапель 2 н. розчину HCl. Опускають кінець газовідвідної трубки в пробірку з невеликою кількістю вапняної води. Спостерігається помутніння розчину. Фосфат-іон-PO43 - іон є аніоном ортофосфорної кислоти H3PO4. З солей ортофосфорної кислоти у воді розчинні солі лужних металів і катіона амонію, а також дигідрофосфат лужноземельних металів. Решта солі нерозчинні у воді, але розчиняються в мінеральних кислотах, а багато хто також в оцтової кислоти (нерозчинні FePO4, AIPO4). Для відкриття фосфат-іонів використовують магнезіальних суміш (суміш MgCI2, NH 4 Cl і NH 4 OH). З фосфат-іонами вона утворює білий кристалічний осад MgNH4PO4 · 6H2O, розчинний у HCI і CH3COOH, але нерозчинний у водному аміаку: HPO42-Mg2 + + + NH4OH = MgNH4PO4 ↓ + H2O MgNH4PO4 ↓ + 3HCI = MgCI2 + NH 4 Cl + H3PO4 MgNH4PO4 ↓ + 2 CH3COOH = Mg (CH3COO) 2 + NH4H2PO4 Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину додають 4-5 Na2HPO4 крапель розчину магнезіальній суміші і перемішують. Утворюється осад.
Силікат-іон Вільна кремнієва кислота майже нерозчинні у воді, але дуже легко утворює колоїдні розчини. Основною формою існування кислоти в розчині є H2SiO3. Розчиняються у воді тільки силікати лужних металів. Нерозчинні силікати переводять в розчин обробкою кислотами або сплавом з карбонатом натрію. 1. Розбавлені кислоти утворюють з концентрованими розчинами силікатів білий драглистий осад кремнієвої кислоти: 2HCI + Na2SiO3 = H2SiO3 ↓ + 2NaCI Якщо осад на повітрі не утворюється, то розчин необхідно нагріти. 2. Солі амонію при дії на аніон-SiO32 виділяють з розчинів силікатів кремнієву кислоту: SiO32-+ 2H2O + 2NH4 + = H2SiO3 ↓ + 2NH4OH Цією реакцією можна виявити силікат-іон в присутності всіх аніонів. Виконання реакції: до 4-5 крапель силікату натрію прикопують 3 краплі розчину NH 4 Cl і нагрівають на водяній бані. При цьому утворюється драглистий осад кремнієвої кислоти. Хлорид-іон У водних розчинах хлороводородная кислота повністю дисоціює з утворенням хлорид-іона і гідратованого протона: HCl + H2O = H3O + + CI - Більшість хлоридів добре розчинно у воді. Малорастворіми AgCI, Hg2CI2, PbCI2, Cu2CI2, основні хлориди сурми, вісмуту і олова. Нітрат срібла з хлорид-іоном утворює білий сирнистий осад AgCI, нерозчинний в HNO3, але легкорозчинний в концентрованому розчині аміаку (NH4) 2CO3, KCN, Na2S2O3 з утворенням комплексних солей. CI - + Ag + = AgCI ↓ AgCI ↓ + 2NH3 = [Ag (NH3) 2] CI AgCI ↓ + 2 (NH4) 2CO3 = [Ag (NH3) 2] CI + 2NH4HCO3 AgCI ↓ + 2 KCN = K [Ag (CN) 2] + KCI AgCI ↓ + 2 = Na2S2O3 Na3 [Ag (S2O3) 2] + NaCI При підкисленні розчину, що містить [Ag (NH3) 2] ДІ розчином HNO3 знову випадає осад AgCI: [Ag (NH3) 2] + CI = 2HNO3 AgCI ↓ + 2 NH4NO3 Осад AgCI темніє на світлі в результаті утворення срібла: 2 AgCI ↓ = 2Ag + CI2 ↑ Протіканню реакції заважають SCN -, Br-, I -. AgCI на відміну від AgBr, AgI і AgSCN, розчинний в (NH4) 2CO3. Виконання реакції: в пробірку до 2-3 крапель розчину хлориду натрію додають 1-2 краплі розчину нітрату срібла. Випав осад відокремлюють центрифугуванням. До осаду додають водний розчин аміаку до повного розчинення. В отриманому розчині відкривають CI - іон дією 3-5 крапель 2 н. розчину HNO3. Бромід-іон Бромід-іон є аніоном сильної бромоводородной кислоти HBr. З бромідів нерозчинні у воді AgBr, Hg2Br2 і PbBr2. За своїми властивостями солі бромоводородной кислоти близькі до солей хлороводородной кислоти. Відмінність - менша стійкість до дії окислювачів. 1. Нітрат срібла AgNO3 утворює з аніоном Br-блідо-жовтий осад броміду срібла AgBr, нерозчинний в азотній кислоті і погано розчинний в аміаку. 2. Хлорне вода окислює іони Br-до вільного брому Br2: 2Вг-CI2 + = Br2 + 2CI - Виконання реакції: до 1-2 крапель розчину NaBr додають 2-3 краплі 2 н. розчину H2SO4 і 1-2 краплі хлорної води. Розчин буріє внаслідок виділення вільного брому. Додають кілька крапель CHCI3, CCI4 або C6H6 і струшують. Шар органічного розчинника забарвлюється в жовто-оранжевий колір.
Йодид-іон Йодид-іон є аніоном сильної іодістоводородной кислоти. Кислота малостійкі і забарвлюється виділяється йодом в бурий колір. Іодіди по розчинності близькі до відповідних солей бромоводородной кислоти. 1. Нітрат срібла AgNO3 утворює з йодид-іоном жовтий осад иодида срібла AgI, нерозчинний в азотній кислоті і в розчині аміаку. 2. Нітрити лужних металів (KNO2, NaNO2) при підкисленні розведеної сірчаної, соляної або оцтової кислотою окислюють йодид-іон до йоду: 2I - + 2NO2-+ 4H + = 2 + 2NO +2 H2O В цих умовах Br-не окислюється нітритами. Виявленню йодид-іона заважають аніони SO32-, S2O32-і S2-. Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину KI додають 1-2 краплі 1М HCl, H2SO4 або CH3COOH, 2-3 краплі розчину KNO2 або NaNO2, кілька крапель бензолу і струшують. Органічний шар забарвлюється у фіолетово-рожевий колір. Сульфід-іон Сірководнева кислота - одна з найбільш слабких кислот. Сульфіди катіонів S-елементів розчиняються у воді, сульфіди катіонів р-і д-елементів у воді нерозчинні, але розчиняються в кислотах. 1. Нітрат срібла AgNO3 утворює з аніоном S2-чорний осад cульфіда срібла Ag2S, нерозчинний в розчині аміаку, але розчинний при нагріванні в розведеної азотної кислоти. Виконання реакції: до 1-2 крапель розчину, що містить сульфід-іон, прикопують 1-2 краплі розчину AgNO3. Осад розчиняють в 2 М HNO3. Напишіть рівняння протікають реакцій. 2. Солі кадмію утворюють з сульфід-іоном жовтий осад сульфіду кадмію CdS, розчинний у концентрованої соляної або розведеної азотної кислоти: S2-+ Cd2 + = CdS ↓ CdS + 4HCI = H2CdCI4 + H2S ↑ 3CdS + 8HNO3 = 3CD (NO 3) 2 + 3S + 2NO +4 H2O Даною реакцією можна виявити іони S2-в присутності всіх аніонів. Виконання реакції: до 3-4 крапель розчину сульфіду додають 3-4 краплі розчину солі кадмію. Утворений осад розчиняють в концентрованій соляній кислоті. Сірководень можна виявити по почорніння папери, змоченою розчином ацетату свинцю Pb (CH3COO) 2 при піднесенні її до отвору пробірки. Напишіть рівняння протікає при цьому реакції. Нітрат-іон NO3 - аніон азотної кислоти HNO3, однією з найсильніших мінеральних кислот. HNO3 є сильним окислювачем. Всі солі азотної кислоти розчинні у воді за винятком основних солей вісмуту, ртуті та солей деяких органічних підстав. Для виявлення нітрат-іона застосовуються в основному реакції його відновлення. 1. Сульфат заліза (II) в сірчанокислої середовищі відновлює NO3-до оксиду азоту (II) NO, який з надлишком Fe (II) утворює комплексне з'єднання бурого кольору: 2HNO3 + + 6FeSO4 3H2SO4 = 3Fe2 (SO4) 3 + 2NO ↑ + 4H2O FeSO4 + NO = [Fe (NO) SO4] Заважають NO2-, I -, Br-, аніони-відновники - SO32-, S2O32-і S2-. Цією реакцією можна виявити NO3-після осадження аніонів I і II груп та за відсутності NO2-і-CIO3. Виконання реакції: до 2-3 крапель розчину NaNO3 на скляній пластинці вносять кристал FeSO4 • 7H2O і краплю концентрованого розчину H2SO4. Навколо кристала з'являється бура пляма. 2. Дифеніламін окислюється азотною кислотою в кислому середовищі, що супроводжується появою інтенсивно-синього забарвлення утворюється діфенілбензідіна: 2 (C6H5) 2NH ↔ C6H5-N = С6Н4 = С6Н4 = N-C6H5 Заважають іони NO2-, MnO4-, Cr2O72-я - та інші. Виконання реакції: на ретельно вимиту і суху скляну пластинку поміщають 2-3 краплі розчину дифениламина в концентрованої H2SO4 і 1 краплю розчину нітрату калію або натрію. З'являється інтенсивно-синє забарвлення.
Нітрит-іонNO2 - аніон азотистої кислоти HNO2, яка існує лише в розбавлених водних розчинах. Вона легко розкладається з утворенням оксиду азоту (III) і води. Азотистая кислота проявляє окислювально-відновну подвійність властивостей. Нітрити активних металів добре розчиняються у воді. Важко розчинний AgNO2 і деякі комплексні сполуки, що містять NO2-у внутрішній сфері. 1. Сильні кислоти розкладають все нітрити з утворенням оксиду азоту (IV): 2NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO2 2HNO2 → NO2 + NO ↑ ↑ + H2O Виконання реакції: до 1-2 крапель нітриту додають 1-2 краплі розчину 1М H2SO4, виділяється бурий газ. Увага! Досвід слід проводити у витяжній шафі. 2. Йодид калію в присутності розбавленої мінеральної кислоти або оцтовокислої середовищі окислюється нітритами до I2: 2KI + + 2KNO2 2H2SO4 = 2 + 2NO + 2K2SO4 +2 H2O Реакції заважають аніони-окислювачі MnO4-, Cr2O72, та інші. Виконання реакції: до 1-2 крапель розчину KI додають стільки ж 2 н. H2SO4 і KNO2. Виділився I2 екстрагують декількома краплями бензолу або хлороформу. Шар органічного розчинника забарвлюється у фіолетовий колір. 3. Перманганат калію в сірчанокислої середовищі окисляє до NO2-NO3-. При цьому розчин KMnO4 знебарвлюється. Напишіть рівняння реакції. Заважають відновники (SO32-, S2O32-, S2-, I -, Br-) і великі кількості CI -. Ацетат-іон CH3COO - аніон слабкої оцтової кислоти. Солі її добре розчиняються у воді, крім основних ацетатів, наприклад Fe3O (CH3COO) 6OH і СH3COOAg. 1. Сірчана кислота, взаємодіючи з ацетатами, витісняє з них вільну оцтову кислоту, яка, улетучиваясь при нагріванні, надає розчину специфічний запах оцту. Виконання реакції: в пробірку прикопують 4-5 крапель розчину ацетату натрію, додають 2 краплі концентрованого розчину H2SO4 і обережно нагрівають. Відчувається запах оцтової кислоти. Напишіть рівняння реакції. 2. Хлорид заліза (III) при взаємодії з розчинами ацетатів утворює ацетат заліза червоно-бурого кольору, який при розведенні і нагріванні легко піддається гідролізу з утворенням осаду основної солі ацетату заліза (III). Виконання реакції: до 5-6 краплях випробуваного розчину додають стільки ж розчину FeCI3. Спостерігається червоно-буре забарвлення. При розведенні розчину водою в 2-3 рази і нагріванні випадає осад основної солі ацетату заліза (III) Fe (OH) 2CH3COO. Проведенню реакції заважають аніони CO32-, I -, SO32-, PO43-, S2-. Їх осаджують розчином хлориду барію і нітрату срібла. Реакція протікає при рН = 5-8. Напишіть рівняння протікають реакцій.
Виявлення аніонів Встановлення присутності тих чи інших катіонів в досліджуваному розчині значно полегшує виявлення аніонів. Користуючись таблицею розчинності, можна заздалегідь передбачити наявність в досліджуваному розчині окремих аніонів. Наприклад, якщо в розчині виявлено катіон Pb 2 +, то розчин не може містити аніони CI -, SO42-, SO32-, CO32-, PO43-. Визначивши попередньо присутність окремих груп аніонів, виявляють їх відповідними груповими і характерними для них реакціями. Групові реакції аніонів Випробування на аніони першої групи. До 2-3 крапель аналізованого розчину (якщо вихідний розчин кислий, його нейтралізують аміаком), додають 2 краплі розчину хлориду барію. Якщо осад випадає, то присутні аніони першої групи. Випробування на аніони другої групи. 2 краплі аналізованого розчину підкислюють 2 краплями 2 М розчину HNO3 і додають краплю розчину нітрату срібла. У присутності аніонів другої групи утворюється осад. Випробування на аніони третьої групи. Якщо при випробуванні на аніони першої та другої груп опади не випали, то можливо, присутні аніони третьої групи. Випробування на аніони-відновники. До 2-3 крапель аналізованого розчину додають краплю 2 М розчину NaOH та 1-2 краплі розведеного розчину KMnO4. Нагрівають на водяній бані. У присутності аніонів-відновників SO32-, S2O32-, I-випадає бурий осад. Якщо аніони-відновники виявлені, то до іншої порції аналізованого розчину додають 2 М H2SO4 і 1-2 краплі розчину I2. У присутності SO32-і S2O32-бура забарвлення йоду зникає. Випробування на аніони-окислювачі. До 2-3 крапель аналізованого розчину додають 2 М H2SO4 до кислої реакції, кілька крапель бензолу або хлороформу і 1-2 краплі розчину KI. Суміш струшують. У присутності аніонів-окислювачів органічний шар забарвлюється в рожево-фіолетовий колір. Якщо в аналізованому розчині одночасно присутні окислювачі та відновники, не можна робити остаточні висновки про відсутність тих чи інших аніонів на підставі негативних результатів попередніх випробувань. . Випробування на виділення газів. До декількох краплях аналізованого розчину додають 1-2 краплі 2 М H2SO4 і нагрівають. У присутності CO32-, S2-, SO32-, NO2-, S2O32, виділяється газ. Відзначають колір і запах газу: CO2 - безбарвний газ без запаху, викликає помутніння вапняної води, SO2 - безбарвний газ з характерним запахом палаючої сірки, що викликає помутніння вапняної води, NO2 - бурий газ з різким запахом, H2S, безбарвний газ з характерним запахом, викликає почорніння папери, змоченою розчином Pb (CH3COO) 2. Виявлення аніонів дробовим методом Виявлення SO42-і-S2O32 проводиться при дії групового реагенту BaCI2. Перевіряють розчинність осаду в HCI. Тіосульфат барію розчиняється в хлороводородной кислоті, а сульфат барію не розчиняється. Виявлення CO32-. Карбонат-іон виявляють по помутніння вапняної води. Реакції заважають SO32-і-S2O32, також викликають помутніння вапняної води. Для видалення SO32-до розчину додають 2-3 краплі 3%-ного розчину H2O2. Виявлення SO32-. До декількох краплях аналізованого розчину додають стільки ж 2 М розчину H2SO4, закривають пробірку пробкою з відвідної трубкою, яку опускають спочатку в пробірку з вапняною водою, а потім - в пробірку з підкисленим розчином перманганату калію (слабо-рожевого кольору). При наявності SO32-у першій пробірці утворюється осад, у другій - розчин знебарвиться. Виявлення PO43-. Про присутність PO43-судять за освітою білого кристалічного осаду з магнезіальній сумішшю. Виявлення SiO32-. Силікат-іон виявляють по реакції з солями амонію. Виявлення галогенід-іонів. При позитивному результаті групової реакції з нітратом срібла з невеликою пробою аналізованого розчину проводиться екстракційна реакція з хлорною водою. Виконання реакції: в пробірку з прошліфовані пробкою поміщають 6-8 крапель аналізованого розчину, додають 3-4 краплі хлорної води і розбавленого розчину сірчаної кислоти. Вміст пробірки струшують, після чого спостерігають зміну забарвлення. В пробірку додають 1 мл хлороформу і знову струшують. Органічний шар забарвлюється в жовто-оранжевий колір при наявності вільного брому і в фіолетовий-йоду. Негативний результат у цій реакції дозволяє методом виключення встановити наявність CI - в розчині. Хлорид срібла розчиняють в аміаку. Отриманий розчин ділять на дві пробірки, в одну доливають К.І., в іншу - HNO3. За результатами експерименту роблять висновки про наявність хлорид-іона. Виявлення S2-.Сульфід-іони виявляють по реакції з солями кадмію. З подальшим розчиненням CdS в соляній кислоті і виявленню виділився H2S по почорніння папери, змоченою ацетатом свинцю (II). Виявлення СH3COO -. В пробірку поміщають 5-6 крапель аналізованого розчину, додають 2 краплі концентрованої сірчаної кислоти і обережно нагрівають. У присутності ацетат-іонів відчувається характерний запах оцту. Виявлення NO2-. На його присутність вказують: окислювально-відновна двоїстість (позитивні результати при дії иодида калію в кислому середовищі і перманганату калію в кислому середовищі) і виділення бурого газу при підкисленні розчину. Виявлення NO3-. Нітрат-іон виявляють по появі інтенсивно-синього забарвлення розчину при взаємодії з дифеніламіном в концентрованої сірчаної кислоти. Систематичний хід аналізу аніонів Перед проведенням систематичного ходу аналізу суміші необхідно видалити SiO32-і S2-. Для цього до 1-2 мл аналізованого розчину додають розчин [Zn (NH3) 4] 2 + до припинення виділення осаду. Осад центрифугують і відкидають. Центрифугат використовують для проведення систематичного ходу аналізу. Для приготування розчину, який містить [Zn (NH3) 4] 2 +, до розчину солі цинку по краплях додають 10% - ний розчин NH3 до утворення осаду, отриманий осад промивають водою і розчиняють у кількох краплях 10%-ного розчину NH3. Осадження аніонів я групи До 15-20 крапель аналізованого розчину в конічній пробірці, нагрітого до 60-700С на водяній бані (середа нейтральна або слаболужна), додають насичений розчин Sr (NO 3) 2, до припинення виділення осаду. Залишають стояти 25 - 30 хв. Осад 1 містить SrSO4, SrCO3, SrSO3, SrHPO4. Розчин 1, що містить аніони II, III групи і S2O32, не аналізують. Виявлення SO42-. До частини осаду 1 додають кілька крапель розчину BaCI2 для перетворення SrSO4 в BaSO4. Додають 2 М розчин соляної кислоти до кислої реакції. Якщо осад не розчинився, то в аналізованому розчині присутній сульфат-іон. Виявлення SO32-. До частини осаду 1 додають декілька крапель 2 М HCI і по краплях розчин I2. У присутності SO32-йод знебарвлюється. До іншої частини осаду додають 2-3 краплі 2 М H2SO4 і по краплях розбавлений розчин KMnO4. У присутності SO32-рожеве забарвлення KMnO4 зникає. Осадження аніонів II групи До 1-2 мл аналізованого розчину додають на холоду по краплях розчин AgNO3, підкислений 2 М HNO3, до припинення виділення осаду і центрифугують. Осад 2 містить AgCI, AgBr, AgI, Ag2S2O3, розчин 2 (аніони I і III груп) не аналізують. Якщо аналізований розчин містив S2O32-, осад 2 темніє внаслідок утворення Ag2S з Ag2S2O3. Виявлення CI-і відділення AgCI. До осаду додають 10%-ний розчин (NH4) 2CO3 і перемішують. Відокремлюють осад від розчину центрифугуванням. В осаді: AgBr, AgI. У розчині містяться CI-і [Ag (NH3) 2] +. До 2-3 крапель розчину додають 2М HNO3 до кислої реакції. У присутності CI - з'являється каламуть. Виявлення Br-і I-. Для виявлення йодид-іона використовують реакції з KNO3 і хлорного водою. Для виявлення бромід-іона реакцію з хлорним водою. Відділення аніонів III групи Аніони III групи відокремлюють шляхом осадження аніонів I і II груп у вигляді солей срібла. До 1 мл аналізованого розчину (рН ~ 8) додають по краплях насичений розчин Ag2SO4 до припинення виділення осаду. Відокремлюють розчин від осаду центрифугуванням. У розчині містяться аніони III групи. Осад відкидають. Проба на присутність аніонів-окислювачів. Для виявлення аніонів-окислювачів використовують реакцію з дифеніламіном. У фарфорову чашку поміщають 4-5 крапель розчину, що містить аніони III групи, і додають 2-3 краплі розчину дифениламина. У присутності аніонів-окислювачів з'являється синє забарвлення. Виявлення і видалення NO2-. Для виявлення NO2-використовують реакції з KMnO4 і KI. Для видалення NO2-використовують реакцію з NH 4 Cl. До 4-5 крапель розчину, що містить NO2-, додають твердий NH 4 Cl до насичення і нагрівають. Перевіряють повноту видалення NO2-реакцією з KI. Виявлення NO3-. Іон NO3-виявляють реакціями з Zn і FeSO4. 1. Реакція з Zn. До 5-6 крапель розчину після видалення NO2-додають 5-6 крапель 30% - ного розчину NaOH, трохи цинку і злегка нагрівають. Над пробіркою поміщають шматочок вологої лакмусовим папери. Якщо в розчині знаходиться нітрат-іон, лакмусовий папір синіє (чому?). 2. Реакція з FeSO4. До декількох крапель розчину додають твердий FeSO4 до насичення і перемішують. По стінці пробірки доливають концентровану сірчану кислоту. В присутності NO3-утворюється буре кільце. Виявлення СH3COO-. Для виявлення ацетат-іонів використовують реакцію витіснення слабкої оцтової кислоти сильною сірчаною кислотою. За результатами групових і характерних реакцій роблять висновок про наявність аніонів в аналізованих розчині.