Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Аналитическая химия основы химического анализа. Качественный анализ. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

К пятой аналитической группе относят катионы серебра Ag+, ртути Hg

свинца Pb2+. Групповой реагент — раствор соляной кислоты HCl. Под действием хлороводородной кислоты катионы пятой аналитической группы выпадают в осадок в виде хлоридов AgCl, Hg2Cl2, PbCl2:

Ag+ + HCl → ↓AgCl + H+.

белый

2.2. АНАЛИЗ АНИОНОВ

Единой принятой аналитической классификации анионов не существует.

Деление анионов по группам основано на их отношении к различным реактивам: к растворам солей бария, стронция, кальция и других, к кислотам, окислителям, восстановителям и другим. С этими реактивами анионы образуют характерно окрашенные соединения, газообразные вещества или малорастворимые осадки.

Предложенные различными авторами системы классификации анионов весьма сложны, их трудно запомнить. Они не всегда позволяют провести резкое разграничение между отдельными группами анионов.

Наиболее простая и четкая классификация анионов основана на различии в растворимости солей бария и серебра. Для открытия анионов в большинстве случаев используют дробный метод. По этой наиболее распространенной классификации все анионы делятся на три аналитические группы анионов (табл. 9).

Первая группа объединяет сульфат- SO

2–

, сульфит- SO

2–

, карбонат-

2–

, фосфат- PO

3–

анионы, которые осаждаются BaCl2 в нейтральном или

слабощелочном растворе. Соли анионов первой группы нерастворимы в воде.

Вторая группа хлорид- Cl–, бромид- Br–, иодид- I– анионы осаждаются AgNO3 в присутствии HNO3. Соли серебра нерастворимы в воде и в разбавленной азотной кислоте.

Третью группу образуют нитрат- NO

–

, нитрит- NO

–

и ацетат- CH3COO– анионы. Они не имеют группового реактива. Соли бария и серебра растворимы в воде.

Если в ходе анализа смеси катионов групповые реагенты служат для по-

следовательного отделения групп, то при анализе анионов они используются лишь для предварительного обнаружения той или иной группы.

Таблица 9

Аналитические группы анионов

№

группы

Анионы

Растворимость солей

Групповой реагент

2–

, CO

2–

, PO

3–

SiO

2–

, S2O

2–

и др.

Соли бария, нерастворимые

в воде, но растворимые

в разбавленных кислотах

(кроме BaSO4)

Хлорид бария BaCl2

0,5 н. раствор в нейтральной или

слабощелочной среде

Cl–, Br–, I–, S2–

и др.

Соли серебра, нерастворимые ни в воде, ни в разбавленной

азотной кислоте

Нитрат серебра АgNО3

0,1% раствор в присутствии НNО3

III

–,

–

CH3COO–

и др.

Соли бария и серебра,

растворимые в воде

Нет

Первая аналитическая группа анионов

Бариевые соли анионов первой группы не растворяются в воде. Но эти

соли, за исключением сульфата бария BaSO4, хорошо растворимы в разбавленных кислотах. Поэтому выделить анионы этой группы в виде осадка групповым реактивом хлоридом бария BaCl2 можно только в нейтральной или слабощелочной среде.

В табл. 10 представлены аналитические сигналы анионов первой анали-

тической группы на некоторые реагенты. Сами же анионы первой группы в растворах бесцветны. Объектами качественного анализа на присутствие анионов первой группы являются почвы, природные воды, растения, биологические жидкости.

Таблица 10

Аналитические сигналы на анионы первой группы

Реагенты

Анионы

2–

SiO

2–

3–

BaCl2

в нейтральной среде

ВаSO4

молочно-белый

осадок

ВaCO3

белый осадок

ВaSiO3

белый осадок

аморфный

ВaHPO4

белый осадок

Реагенты

Анионы

2–

SiO

2–

3–

AgNO3

в нейтральной среде

–

Ag2CO

белый осадок

Ag2SiO

желтый осадок

Ag3PO

желтый осадок

Кислоты HCl и HNO3

–

выделение

углекислого

газа CO2

Н2SiO3

белый студени-

стый осадок

–

Хлорид аммония NH4Cl при нагревании

–

Н2SiO

белый студени-

стый осадок

–

Молибденовая жидкость при кипячении

–

желтое

окрашивание

желтый

кристаллический

осадок

Реакции сульфат-иона SO

2–

Хлорид бария BaCl2 образует с анионом SO

2–

, белый осадок BaSО4:

Ва2+ + SO

2–

→ BaSO4 ↓.

Сульфат бария BaSО4 в кислотах не растворяется. Реакцию образования

BaSO4 можно проводить как в нейтральных, так и в кислых средах.

Нитрат серебра AgNО

при взаимодействии с анионом SO

2–

в концен-

трированных растворах образует белый осадок сульфата серебра Ag2SO4, растворимый в азотной кислоте:

Na2SO4 + 2 AgNО3 → Ag2SO4 ↓ + 2 NaNО3.

Осадок Ag2SO4 будет выпадать только из концентрированных растворов

(растворимость Ag2SO4 = 2,6 × 10–2 моль/л).

Карбонат бария BaCO3 взаимодействуя с анионом SO

2–

, образует суль-

фат бария, который после выпаривания дает окрашивание фенолфталеина в малиново-красный цвет

BaCO3 + SO

2–

→ BaSO4 ↓ + CO

2–

Реакции сульфит-аниона SO

2–

Хлорид бария BaCl

образует с анионом SO

2–

белый осадок сульфита ба-

рия BaSO3, растворимый в кислотах:

ВаСl2 + Na2SO3 → ВаSО3 ↓ + 2 NaCl.

Нитрат серебра AgNO

образует с анионом SO

2–

белый осадок сульфита

серебра Аg2SO3, растворимый в азотной кислоте.

Na2SO3 + 2 AgNO3 → 2 NaNO3 + Ag2SO3 ↓.

Кислоты разлагают все сульфиты с выделением оксида серы (IV):

BaSO3 + 2 НСl → BaCl2 + Н2О + SO2 ↑.

Для обнаружения оксида серы (IV) используется его способность обес-

цвечивать раствор перманганата калия:

5 SO2 + 2 KMnО4 + 2 Н2О → 2 KHSО4 + 2 MnSО4 + H2SO4.

малиновый бесцветный

Обнаружению сульфит-иона мешает наличие восстановителей.

Реакция окисления йодом. При взаимодействии раствора йода с раствором любой соли, содержащей сульфит-анионы, происходит окисление сульфитов в сульфаты, реакция среды становится кислой и бурый раствор иода обесцвечивается:

I2 + SO

+ H2O → SO

2–

+ 2 H+ + 2 I–.

бурый бесцветный

О присутствии сульфатов в продуктах реакции можно судить, если к полученному раствору добавить раствор соляной кислоты НСl 2 н. и раствор хлорида бария ВаCl2. В результате выпадает белый осадок сульфата бария BaSO4, нерастворимый в соляной кислоте НСl.

ВаCl2 + SO

2–

→ BaSO4 ↓ + Cl–.

Реакции карбонат-аниона CO

2–

Хлорид бария BaCl2 осаждает анион CO

2–

, в результате образуется белый

осадок карбоната бария ВаСО3, растворимый в кислотах, за исключением серной кислоты H2SO4:

BaCl2 + Na2CO3 → 2 NaCl + ВаСО3 ↓.

Нитрат серебра AgNO

образует с анионом CO

2–

белый осадок Ag2CO3,

растворимый в кислотах, за исключением соляной кислоты НСl.

Na2CO3 + 2 AgNO3 → 2 NaNO3 + Ag2CO3 ↓.

Кислоты разлагают соли угольной кислоты с выделением оксида углерода (IV) СО2:

Na2CO3 + 2 НСl → 2 NaCl + Н2СО3,

Н2СО3 ↔ Н2О + СО2 ↑.

Оксид углерода (IV) можно обнаружить известковой водой — насыщенный раствор Са(ОН)2:

Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3 ↓ + Н2О.

Обнаружение аниона CO

–-

в присутствии аниона SO

2–

. Анионы SO

2–

мешают обнаружению анионов CO

2–

, так как выделяющийся при действии

кислот оксид серы (IV) может дать с известковой водой Са(OH)2 белый сульфит кальция.

SO2 + 2 Са(ОН)2 → СаSO3 ↓ + 2 H2O.

Поэтому, обнаружив анион SO

2–

, необходимо его окислить в анион SO

2–

Для этого перед обнаружением аниона CO

2–

нужно добавить пероксид водоро-

да Н2О2 и далее открывать анион CO

2–

Реакции фосфат-аниона PO

3–

Хлорид бария BaCl

образует с анионом PO

3–

белый осадок гидрофосфата

бария ВаНРО4, растворимый в кислотах (кроме H2SO4):

BaCl2 + Na2HPO4 → ВаНРО4 ↓ + 2 NaCl.

Нитрат серебра AgNO3 с анионами PO

3–

дает желтый осадок фосфата

серебра Ag3PО4, растворимый в азотной кислоте:

3 AgNO3 + Na2HPO4 → Ag3PО4 ↓ + НNO3 + 2 NaNO3.

желтый

Вторая аналитическая группа анионов

Большинство солей, образуемых анионами второй группы, растворимы в воде. Исключение составляют соли серебра, ртути и свинца.

Групповым реагентом на анионы второй группы является нитрат серебра AgNО3 в присутствии разбавленной азотной кислоты HNO3, который образует с анионами второй группы серебряные соли, не растворимые в воде и, в отличие от анионов первой группы, не растворимые в разбавленной азотной кислоте.

Хлорид бария, групповой реактив анионов первой группы, анионы второй группы не осаждает. Все анионы второй группы бесцветны.

Хлорид-ионы всегда присутствуют в почвах и в природных водах. Количество хлорид-ионов в питьевой воде не должно превышать 40 мг на 1 литр. Многие хлориды используются в качестве удобрений. Хлорид натрия (поваренная соль) обязательный компонент рациона человека и животных, является активатором многих пищеварительных ферментов. Хлориды бария и ртути (II) применяют как сельскохозяйственные яды.

Иодид-ионы содержатся в питьевой воде и продуктах питания и играют огромную роль в процессах жизнедеятельности. Большое количество йода накапливается в щитовидной железе, секретирующей йодсодержащие гормоны. Бромиды используются в медицине как средства, успокаивающие центральную нервную систему.

Сероводород образуется при разложении белковых соединений. Он очень ядовит, его вдыхание может вызвать потерю сознания и паралич дыхательного центра. Поэтому все работы с сероводородом проводятся под тягой.

Реакции аниона Сl–

Нитрат серебра AgNО

образует с анионом хлора Сl– белый творожи-

стый осадок хлорида серебра AgCl, который не растворяется в воде и кислотах.

Осадок растворяется в аммиаке, при этом образуется комплексная соль серебра [Ag(NH3)2]Cl. При действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок. Эти свойства солей серебра используются для открытия аниона Сl–.

NaСl + AgNО3 → AgCl ↓ + NaNО3,

AgCl + 2 NH4OH → [Ag(NH3)2]Cl + 2 Н2О,

HNO3

[Ag(NH3)2]+ + Cl‾ + 2 H+ → AgCl ↓ + 2 NH

Обнаружению аниона хлора Сl– этой реакцией мешает присутствие анионов брома Вr–.

Реакции аниона Вr–

Нитрат серебра AgNO

образует с анионом Вr– желтоватый осадок бро-

мида серебра AgBr, нерастворимый в азотной кислоте и плохо растворимый в аммиаке.

NaBr + AgNO3 → NaNO3 + AgBr ↓.

Хлорная вода при взаимодействии с анионами Вr– окисляет их до свободного брома. Так при совместном взаимодействии бромида натрия NaBr и хлорной воды в присутствии раствора серной кислоты H2SO4 2 н. наблюдается побурение раствора вследствие выделения свободного брома. При дальнейшем добавлении бензола наблюдается окрашивание бензольного кольца в лимонножелтый цвет, так как образуется хлорид брома.

Реакция протекает при рН = 5–7. Ионы-восстановители мешают проведению реакции, поэтому должны быть удалены или окислены.

Реакции аниона I–

Нитрат серебра AgNO

образует с анионами I– желтый осадок иодида

серебра AgI, нерастворимый в азотной кислоте и растворе аммиака:

AgNO3 + KI → AgI ↓ + KNO3.

Катионы свинца Рb

образуют с анионом I– золотистый осадок иодида

свинца PbI2.

2 KI + Pb(NO3)2 → 2 KNO3 + PbI2 ↓.

Хлорная вода при взаимодействии с анионами I– в кислой среде окисляет их до свободного йода, который окрашивает крахмал в синий цвет, а органические растворители — в фиолетовый цвет.

Сl2 + 2 I– → 2 Сl– + I2.

При избытке хлорной воды фиолетовая окраска исчезает вследствие образования йодноватой кислоты НIO3:

5 Сl2 + I2 + 6 Н2О → 2 НIO3 + 10 НСl.

Применение в качестве окислителя хлора позволяет открыть как анион I–, так и анион Вr– при их совместном присутствии. При этом вначале окисляется анион I–. Проявляется характерная для йода фиолетовая окраска бензольного слоя. Которая далее исчезает, а затем появляется лимонно-желтая окраска от брома.

Обобщенные сведения об аналитических сигналах второй группы анионов представлены в табл. 11.

Таблица 11

Аналитические сигналы на анионы второй группы

Реагенты

Анионы

Cl–

Br–

I–

AgNO3

AgCl

белый

творожистый осадок

AgBr

желто-белый осадок

AgI

светло-желтый осадок

Хлорная вода в кислой среде

–

Свободный бром, желто-

оранжевый цвет

Свободный иод,

малиново-фиолетовый

цвет

MnO2 в кислой среде

Свободный хлор, практически не окрашивает

бензол

Свободный бром, желто-

оранжевый цвет

Свободный иод,

малиново-фиолетовый

цвет

Третья аналитическая группа анионов

Характерной особенностью этой группы является растворимость солей бария и серебра. Поэтому хлорид бария и нитрат серебра не осаждают анионы третьей группы. Следовательно, группового реагента у данной группы нет.

Для открытия нитрат- и нитрит-анионов применяют не реакции осаждения, а окислительно-восстановительные реакции, в которых эти анионы выступают как активные окислители.

Нитраты образуются в большом количестве в природе в результате нитрификации — процесса биологического превращения аммиака в окисленные неорганические соединения. Этот процесс происходит в почве и воде и осуществляется бактериями-нитрификаторами. Промежуточным продуктом химических реакций окисления аммиака являются нитриты, а конечным — нитраты. В результате этого нитраты всегда содержатся в природных водах.

Предельно допустимое содержание нитратов в питьевой воде составляет 20 мг/л. Содержание нитритов в питьевой воде вообще не допустимо. Однако в результате применения больших количеств аммонийных удобрений происходит накопление и нитратов и нитритов в почвах, водах и продукции растениеводства.

Кроме того, нитраты широко используются в консервной и мясоперерабатывающей промышленности в качестве добавок, сохраняющих цвет продукции.

Токсическое действие нитратов и нитритов обусловлено блокадой железа в железосодержащих дыхательных ферментах, что приводит к острой гипоксии тканей и может закончиться летально. Поэтому овощи, фрукты, колбасы, копчености, консервы мясные и плодоовощные подлежат обязательному анализу на содержание нитратов и нитритов.

Реакции нитрат-аниона NO3‾

Обнаружение аниона NO

–

в присутствии аниона NO

–

может быть до-

стигнуто только после удаления анионов NO

–

из раствора. Удаление аниона

–

можно осуществить путем нагревания раствора с твердым хлоридом ам-

мония NH4Cl или мочевиной:

+ NO

–

= N2 ↑ + 2 H2О.

Дифениламин (C6H5)

NH с анионом NO

–

образует интенсивно синее

окрашивание.

(C6H5)2NH + 2 NaNO3 → Na2NH + 2 C6H5NO3.

синий

Аналогичное окрашивание дает и анион NO

–

Окислители и анион I–, который может окислиться серной кислотой до I2, мешают проведению реакции. Восстановители SO

2–

и другие также мешают

открытию NO

–

. Для выполнения реакции лучше брать разбавленные растворы

испытуемых веществ.

Реакция с сульфатом железа (II). Анионы NO

–

при взаимодействии с сульфатом железа FeSO4 в присутствии концентрированной серной кислоты H2SO4 образует бурое кольцо в месте соприкосновения двух жидкостей. Реакция основана на восстановлении солями железа (II) нитратов до окиси азота, которая с избытком соли железа образует комплексное соединение [Fe(NO)]SO4, окрашивающее раствор в бурый цвет:

6 FeSO4 + 2 HNO3 + 3 H2SO4 → 3 Fe2(SO4)3 + 4 H2O + 2 NO,

FeSO4 + NO → [Fe(NO)]SO4.

бурый

Реакции нитрит-аниона NO

–

Описанные реакции для иона NO

–

характерны также и для аниона NO

–

Анион NO

–

можно отличить от аниона NO

–

следующими реакциями:

Кислоты разлагают все нитриты с выделением оксидов азота:

2 NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HNO2,

2 HNО2 = NO2 ↑ + NO↑ + H2O.

Иодид калия КI в присутствии разбавленной серной кислоты окисляется

нитритами до свободного йода:

2 I– + 2 NO

–

+ 4 Н+ = I2 + 2 Н2О + 2 NO ↑.

Свободный йод узнается по посинению крахмальной бумажки.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 118 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]