Аниондарды топтарға жіктеу

Катиондармен салыстырғанда аниондарды анықтауда олар бір-біріне кедергі келтірмейтіндіктен бөлшектік әдіспен кез-келген ретте анықтайды. Бірақ бұл аниондарды анықтау катиондарды анықтаумен салыстырғанда оңай жұмыс деп есептеуге болмайды. Аниондарды анықтау өте күрделі мәселе болып табылады, мысалы, егер зерттелетін қоспада бір мезгілде тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш анион болса олар бір-бірімен әрекеттесіп анықтауды күрделендіреді.

Аниондарды талдау әдістері катиондарды талдау әдістеріне қарағанда жетік зерттелмеген. Көптеген аниондарды бөлшектік әдіспен анықтауға мүмкін болса да, талдау жеңіл болу үшін оларды да топтарға бөледі. Аниондарды топтарға бөлудің нақты шарты жоқ. Әр автор аниондарды топтарға бөлуде әртүрлі қасиеттеріне сүйенеді. Бірақ көпшілік жағдайда аниондарды топтарға жіктеу сәйкес аниондардың барий және күміс тұздарының әртүрлі ерігіштігіне негізделген. Бұлай жіктеу әдісін 1878 жылы неміс ғалымы Бунзен ұсынған:

1. топтың аниондары: SO₄^2-, SO₃^2- S₂O₃^2-, СО₃^2-, С₂О₄^2-, РО₄^3-, AsO₄^3-, AsO₃^3- СrO₄^2- Сг₂О₇^2-, F-, SiO₃^2-, ВО₂^2-, В₄О₇^2-,

2. топтың аниондары: СI^-, Вr, I^-, S^2-.

III топтың аниондары: NO₃^-, NO₂ ^-, СН₃СОО^-.

Топтың аниондарының топтық реагенті бейтарап немесе әлсіз сілтілік ортадағы барий хлориді, Бұл жағдайда 1 топтың аниондары Ва²⁺ катионымен суда нашар еритін, сұйытылған тұз қышқылында BaSO₄ басқасы жақсы еритін тұнба түзеді. 1-ші топтың аниондары (F^- және SO₄^2- басқасы) Ag⁺ катионымен де тұнбаға түседі, бірақ олар сұйытылған азот қышқылы мен күкірт қышқылында ериді.

II-ші топтың аниондары 1-ші топтың аниондарымен салыстырғанда Ag⁺ катионымен сұйытылған азот қышқылында ерімейтін (Ag₂S, сұйытылған азот қышқылында қыздырғанда ериді) тұнба түзеді. Сондықтан П-ші топтың аниондарына сұйытылған азот қышқылы қатысындағы AgNO₃ топтық реагент болып табылады.

Ва²⁺ катионымен П-ші топтың аниондары тұнба түзбейді, себебі бұл тұздар суда жақсы ериді.

III-ші топтың аниондарында топтық реагент жоқ, себебі олар Ag⁺ және Ва²⁺ катиондарымен де суда жақсы еритін тұздар түзеді.

Аниондарды талдауда топтық реагенттің катиондарды талдаумен салыстырғанда мағынасы өзгеше. Катиондарды жүйелік талдауда топтық реагент бір топтың катиондарын екінші топтан бөліп алу үшін қолданылса, аниондарды талдауда топтық реагент бір топтың аниондарын екінші топтың аниондарынан бөліп алу үшін емес, тек анықтау үшін қолданылады. Аниондарды талдауда топтық реагентті қолдану арқылы тек сол топтың аниондары бар ма жоқ па соны анықтауға болады.

Аниондарды талдау

Аниондарды талдау катиондарды анықтағаннан кейін ғана жүргізіледі. Бұл келесі себептерге байланысты:

• кейбір аниондардың қоспада бар, жоқтығы катиондармен қабаттас жүргізіледі. Мысалы: As (III), As (V), Мn²⁺, Сr³⁺ катиондарына сәйкес AsO₄^3-, СrО₄^2-, Сr₂О₇^2-, MnO₄^- қабаттас анықталады,

• анықталған катиондардың тұздарының ерігіштігіне байланысты кейбір аниондардың болу, болмауы туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Мысалы, егер зерттелетін зат суда жақсы ерісе және катиондар S^2-, SO₄^2-, СО₃², РО₄^3- аниондармен суда нашар еритін тұздар түзсе, онда бұл қоспада соңғы аниондар болмағаны;

• аниондарды талдауға К⁺, Na⁺, NH₄⁺ катиондарынан басқа катиондардың барлығы кедергі жасайды, себебі олардың көпшілігі аниондармен тұнбаға түседі немесе тотығу-тотықсыздану реакциясына түседі.

Аниондарды талдау алдында ауыр және сілтілік жер металдарды қоспадан бөліп тастау керек. Ол үшін содалық тартпа деп аталатын аналитикалық әдісі қолданылады, яғни қоспаға Na₂CO₃ ерітіндісін қосып қыздырады.

II, III, V, VI аналитикалық топтардың катиондары оксидтер, карбонаттар, гидроксидтер немесе негіздік тұздар түрінде тұнбаға түседі ( IV аналитикалық топтың катиондарынан басқасы).

Мысалы:

Hg₂²⁺ + СО₃^2- → Hg↓ + Hg↓ + CO₂↑,

Ва²⁺ + СО₃^2- ↔ BaCO₃↓,

Fe²⁺ + СО₃^2- ↔ FeCO₃↓,

4FeCO₃↓ + 6H₂O + O₂ ↔ 4Fe(OH)₃↓ + 4CO₂↑,

2Co²⁺ + 2CO₃^2- + H₂O ↔ (CoOH)₂CO₃↓ + CO₂,

[SnCl₆]^2- + 2CO₃^2- + 2H₂O ↔ Sn(OH)₄↓ + 2CO₂↑ + 6Сl^-,

Sn(OH)₄↓ + 2CO₃^2- + 2H₂O ↔ [Sn(OH)₆]^2- + 2HCO₃^-.

Центрифугалағаннан кейін ерітіндіде аниондар I, IV аналитикалық топтардың катиондары болады.

Сілтілік ерітіндіден NO₃^- және NO₂^- иондарын ашады, содан кейін ерітіндіні сұйытылған азот қышқылымен бейтараптайды. Бейтараптауды абайлап жүргізу керек, себебі қышқылдық ортада тұрақсыз қышқылдардың аниондары ыдырайды, ал сілтілік ортада СО₃^2- аниондары қалып қояды да I топтың аниондарын анықтағанда ВаС1₂ әрекеттесіп, ВаСО₃ тұнбасын түзіп анықтауға кедергі жасайды.

Зерттелетін ерітіндіге содалық тартпа жасағанда карбонат ионын қосады, сондықтан карбонат ионын алдын ала анықтап алады.

Аниондарға топтық реагенттермен сынама

I топтың аниондарын анықтағанда барий тиосульфаты аса қанық ерітіндіден, ал барий бораты ерітіндідегі борат ионның концентрациясы жоғары болғанда түзілетінін ескеру керек. Сондықтан барий хлориді ерітіндісін қосқанда бірден тұнба түзілмесе онда, пробирканың қабырғасын шыны таяқшамен үйкелеп, ерітіндіні біраз уақыт қойып қою керек.

BaF₂ тұнбасын ажырату қиын, себебі кілегейлі болып келеді, сондықтан бұл аталған аниондар топтық реагентпен I топтың аниондары кері реакция көрсетсе де қайта анықтау керек.

II топтың аниондарына сынама жасағанда ерітіндіні азот қышқылымен жеткілікті қышқылдандырмаса I топтың да аниондары тұнбаға түсіп кетуі ғажап емес, сондықтан II топтың катиондарын қайта ашу керек болады.

Бұл қателік кетпес үшін ерітіндіге қышқылдық орта болғанша азот қышқылын қосу керек.

Тотықтырғыш аниондарға сынама.

Бұл аниондар қышқылдық ортадағы KI ерітіндісін бос иодқа дейін тотықтырады. Мұндай аниондарға: Cr₂O₇^2-, AsO₄^3-, NO₂^-, CIO₃^-, ВrО₃^-, IO₃^-, BrO₃^- MnO₄^- жатады; KI ерітіндісінен бос иодтың бөлінуі осы аниондардың бар болуының дәлелі. Мысалы, тотықтырғыш аниондардың I^—ионымен реакциясы келесі түрде жүреді:

NO2- + 2H+ +1e ↔ NO↑ + H2O ЗI- -2e ↔ [I3]-

2 1

2HNO₂ + 2Н⁺ + ЗI^- → 2NO↑ + 2Н₂О + [I₃]^-

Сынауды екі рет жүргізеді: біріншіде сұйытылған HCI мен, ал екіншіде концентрлі HCI мен AsO₄^3- ионын ашу үшін.

Иодтың бөлінгенін анық көру үшін оны бензол немесе хлороформ, төртхлорлы көміртекпен экстракциялайды. Осы айтылған органикалық еріткіштерде иод қызыл күлгін түсті.

Тотықсыздандырғыш аниондарға сынама.

Бұл аниондар иодты тотықсыздандырады, сондықтан иод ерітіндісінің түссізденуі осы иондарды анықтауға мүмкіндік береді. Бұл аниондар: SO₃^2-, S₂O₃^2-, S^2-, AsO₃^3- және т.б.

Мысалы, иодтың тотықсыздануы келесі реакция теңдеуі бойынша жүреді:

2S2O32- -2e ↔ S4O62- [I3]- +2e ↔ 3I-

1 1

2S₂O₃^2- + [I₃]^- → S₄O₆^2- + 3I^-

S₄O₆^2- - тетратионат ионы, тетратион қышқылының H₂S₄O₆ анионы. Тотықсыздандырғыш аниондарға сынаманы екі рет жүргізеді: біріншісінде HCI –мен қышқылдандырып, ал екіншісінде NaHCO₃ қатысында (AsO₃^3- ионын анықтау үшін).

Тотықтырғыш ретінде КМnО₄ қолданылса, онда тотықсыздандырғыш қасиет көрсететін көптеген аниондарды SO₃^2-, S₂O₃^2-, С₂О₄^2-, AsO₃^3- анықтауға болады.

Олар ашық қызыл КМnО₄ ерітіндісін түссіз Мn²⁺ дейін тотықсыздандырады. Калий перманганаты ерітіндісінің түссізденуі осы көрсетілген аниондардың ерітіндіде бар екендігін көрсетеді.

Мысалы, МnО₄^- ионының оксалат-ионмен тотықсыздану реакциясы келесі теңдеу бойынша жүреді:

МnО4- + 8Н+ +5е ↔ Мn2+ + 4Н2О Н2С2O4 -2е ↔ 2СO2 + 2Н+

2 5

2MnO₄^- + 6Н⁺ +5Н₂С₂О₄ ↔ 2Мn²⁺ + 8Н₂О + 10СО₂ + 10Н⁺

Тұрақсыз қышқылдардың аниондарына сынама

Тұрақсыз қышқылдардың аниондарына (SO₃^2-, S₂O₃^2-, СО₃^2-, NO₂^-, S^2-) 2М HCI әсер еткенде газдар бөліп ыдырайды немесе өздері ұшқыш зат (СН₃СОО^-) түзеді.

Концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттескенде газ түзетін аниондарға сынама. Ол үшін концентрлі H₂SO₄ пен құрғақ тұздарына әсер етеді. Ондай аниондарға жататындар: СI^-, Вr^-, I^-, F^-, С₂О₄^2-, РО₃^-, SO₃^2-, S₂O₃^2- , S^2- , СО₃^2-, NO₃^-, СН₃СОО^-.

Бұл кезде мына реакция жүреді.

Мысалы: NaCI + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCI

HCI – түссіз газ, ылғал ауада адамды тұншықтырады, суда еріп тұз қышқылының тамшыларын түзеді – «түтінденеді».

2 5

Осыған ұқсас HF - өткір иісті тұншықтырғыш газ. Бромидтер мен иодидтерге концентрлі H₂SO₄ әсер еткенде НВг мен қоңыр түсті бром суы мен иодсутек және күлгін түсті иод буларының қоспасы түзіледі. Бөлініп жатқан бромсутек пен иодсутек концентрлі H₂SO₄ мен бос күйіндегі бром мен иодқа дейін тотығады.

Мысалы:

KBr + H₂SO₄ → KHSO₄ + HBr.

H₂SO₄ + 2H⁺ +2e ↔ SO₂↑ + 2H₂O

2HBr -2e ↔ Br₂ + 2H⁺

H2SO4 + 2НВr → SO2 + 2Н2О + Вr2

Осыған ұқсас HI бөлінеді, әрі қарай H₂SO₄ әсерінен бос иод бөлінеді.

Оксалаттар концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттескенде бастапқыда қымыздық қышқылы бөлінеді, ал кейін ол СО₂ мен СО ыдырайды:

Na₂C₂O₄ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + Н₂С₂О₄,

Н₂С₂О₄ → Н₂О + СО₂↑ + СО↑.

СО – көк түсті жалынмен жанады.

Нитраттар H₂SO₄ әрекеттесіп мына теңдеу бойынша ыдырайды:

NaNO₃ + H₂SO₄ → Na₂HSO₄ + HNO₃,

4HNO₃ → 2H₂O+ 2NO₂↑ + O₂↑.

Жоғарыда айтқандай, көпшілік жағдайда аниондарды бөлшектік талдаумен анықтайды.

Төменде I, II және III аналитикалық топтардың аниондарының реакциялары келтірілген.