Аніон нітрату - no3–

Усім реакціям на нітрат, які наведені нижче, заважає нітрит, оскільки він дає такий самий ефект реакції. Тому перед відкриттям нітрату потрібно упевнитись, що у невідомому розчині відсутній нітрит (виконати наведену вище реакцію з KJ).

1. Металічна мідь (стружки) з 2 н. розчином H₂SO₄ не реагує, але якщо у розчині з‘являється нітрат, мідь починає розчинятися

3Cu + 2 NO₃^– + 8H⁺ = 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

3Cu + 4H₂SO₄ + 2NaNO₃ = 3CuSO₄ + 2NO  + Na₂SO₄ + 4H₂O

Безбарвний розчин стає блакитним, виділяється NO, який має характерний запах і легко переходить у NO₂, що забарвлений у жовто-бурий колір.

2. Металічний алюміній (або цинк) у сильнолужному середовищі відновлює нітрат до амоніаку, який можна виявити за запахом або іншими методами:

NO₃^– + 4Zn + 7OH^– = NH₃ + 4ZnO₂^2– + 2H₂O

3NO₃^– + 8Al + 21OH^– = 3NH₃ + 8AlO₃^3– + 6H₂O

3. Реакція “бурого кільця”: до розчину, який містить нітрат, додають насичений розчин FeSO₄, перемішують і додають конценровану Н₂SO₄ по стінці пробірки так, щоб вона, не перемішуючись, зібралась у нижній частині пробірки. На межі розподілу двох шарів утворюється буре кільце – нестійка коплексна сполука FeNOSO₄ темно-бурого кольору:

NO₃^– + 3Fe²⁺ + 4H⁺ = 3Fe³⁺ + NO + 2H₂O

2NaNO₃ + 6FeSO₄ + 4H₂SO₄ = 2NO + 3Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 8H₂O

NO + FeSO₄ = FeNOSO₄

Реакції пп. 1-3 найбільш специфічні для нітратів і тому їх потрібно знати, але у скороченому курсі якісного аналізу нітрати відкривають менш специфічною, але досить чутливою реакцією з дифеніламіном.

4. Дифеніламін (C₆H₅)₂NH у концентрованій H₂SO₄ дає з нітратами темно-сине забарвлення на стінках пробірки. Це перетворення (окиснення) відбувається і при дії інших окисників і може бути зображено схемою:

2С₆Н₅―NH―С₆Н₅ + окисник  С₆Н₅―NH―С₆Н₄―С₆Н₄―NH―С₆Н₅

дифеніламін дифенілбензидин

С₆Н₅―NH―С₆Н₄―С₆Н₄―NH―С₆Н₅ + окисник  С₆Н₅―N═С₆Н₄═С₆Н₄═N―С₆Н₅

дифенілбензидин дифенілбензидин фіолетовий

Виконання: у чисту пробірку внести 1 - 2 краплі розчину, що містить нітрат, і вилити. До того розчину, який залишився на стінках пробірки, додати розчин дифеніламіну у концентрованій H₂SO₄ ( дуже обережно! Не торкатися піпеткою стінок пробірки !). Спостерігати темно-синє забарвлення на стінках пробірки.

3.3. Аналіз солей

У скороченому курсі якісного аналізу макро- та мікроелементів аналіз

невідомої речовини є аналізом простої солі, яка містить тільки один катіон та один аніон і розчинна у воді. Сіль видається у сухому вгляді у день виконання індивідуального завдання.

І. Підготовчі операції. Описати зовнішній вигляд солі (кристалічна форма, колір, гігроскопічність тощо) і приготувати її розчин у воді у співвідношенні 1:10. Для цього у чисту пробірку насипати частину виданої солі і долити 10 частин дистильованої води, перемішати скляною паличкою. Цією ж паличкою нанести краплину розчину солі на один край універсального індикаторного папірця (жовтого кольору), з іншого краю – краплину дистильованої води, у якій розчиняли сіль. Порівняти зі шкалою рН і визначити, як змінює розчинена сіль рН води. Зменшення рН вказує на гідроліз солі слабкої основи та сильної кислоти, збільшення – на гідроліз солі сильної основи і слабкої кислоти. Незначний гідроліз (незначну зміну рН) індикаторним папірцем визначити не можна.

Визначення рН розчину солі необхідно перед виконанням багатьох аналітичних реакцій, тому що вони протікають тільки у певному середовищі.

ІІ. Відкриття катіону солі. Спочатку відкривають аналітичну групу, а вже потім – сам катіон. Реакції виконують у чистих пробірках з невеликими порціями розчину солі.

1. Відкриття катіонів V групи: додати 2 М розчин НСІ. Утворення білого осаду вказує на присутність катіону V групи (Pb²⁺). З новою порцією розчину солі виконати реакцію на Pb²⁺ з KJ (“золотий дощ”) або з K₂CrO_4.

2. Відкриття катіонів IV групи. Якщо з НСІ білий осад не утворився, до того ж розчину додати ще НСІ і розчин Н₂S (має неприємний запах). Утворення темного осаду (CuS чорний, SnS коричневий) вказує на присутність катіону IV групи. З новою порцією розчину солі виконати реакції на Cu²⁺ з NH₄OH або K₄[Fe(CN)₆]. Якщо Cu²⁺ немає - на Sn²⁺ з HgCI₂ або з FeCI₃+K₃[Fe(CN)₆].

3. Відкриття катіонів ІІІ групи. Якщо з НСІ і Н₂S осаду не було, треба взяти у чисту пробірку нову порцію розчину солі і виконати реакцію з груповим реактивом ІІІ аналітичної групи катіонів: додати по 2 краплі розчинів NH₄CI та NH₄OH, 4 - 5 крапель розчину (NH₄)₂S. Утворення чорних осадів FeS, Fe₂S₃, CoS, NiS або тілесного MnS вказує на присутність катіону ІІІ групи. У чистих пробірках з новими порціями розчину солі виконати індивідуальні реакції на Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺ , Mn²⁺ та Ni²⁺.

4. Відкриття катіонів ІІ групи. Якщо з груповими реактивами на V, IV та ІІІ аналітичні групи осаду не було, з новою порцією розчину солі виконати реакцію з груповим реактивом ІІ аналітичної групи катіонів: додати по 2 краплі розчинів NH₄CI та NH₄OH, 4 - 5 крапель розчину (NH₄)₂CO₃. Утворення білого осаду вказує на присутність катіону ІІ групи. З новою порцією розчину солі виконати реакцію на Ва²⁺ з K₂Cr₂O₇. Якщо Ва²⁺ немає, виконати реакцію на Са²⁺ з (NH₄)₂C₂O₄.

5. Відкриття катіонів І групи. Якщо з груповим реактивами V, IV, III та ІІ груп осадів не було, в окремих порціях розчину солі відкривають катіони першої аналітичної групи у певній послідовності: NH₄⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺.

ІІІ. Відкриття аніону солі. Спочатку відкривають аналітичну групу, а потім – сам аніон. Не треба шукати аніони, які з уже відкритим катіоном утворюють нерозчинні у воді солі.

1. Відкриття І аналітичної групи аніонів. До нейтрального розчину солі додати ВаСІ₂ (або Ва(NО₃)₂). Утворення білого осаду (BaSO₄, BaSO₃, BaCO₃, Ba₃(PO₄)₂) вказує на присутність аніону І групи. Перевірити розчинність осаду у сильних кислотах - HCI або HNO₃. Нерозчинність у сильних кислотах вказує на присутність BaSO₄. Але аніон SO₄^2– може утворитися у розчині при окисненні SO₃^2–, тому з новою порцією розчину солі потрібно виконати реакцію на SO₃^2–. Якщо осад повністю розчиняється у сильних кислотах, потрібно шукати CO₃^2– або PO₄^3–.

Якщо розчин солі кислий (рН 4 - 5 і менше), після додавання ВаСІ₂ (якщо осад не випадає) додавати по краплині 2 M NH₄OH до нейтральної або слабколужної реакції розчину (рН більше 7). Якщо і у цьому випадку білий осад не випадає, аніонів І групи у розчині немає.

2. Відкриття аніонів ІІ аналітичної групи. До нової порції розчину солі додати 1 - 2 краплі AgNO₃. Утворення світлого осаду (AgCI - білий, AgBr - блідо-жовтий, AgJ - світло-жовтий) вказує на присутність аніону ІІ групи тільки у тому випадку, якщо цей осад не розчиняється у сильних кислотах (HNO₃ розведена). Додати до осаду 4 - 5 крапель 2 М HNO₃, перемішати, упевнитися у тому, що осад не розчинився (суміш не стає прозорою). З новою порцією розчину виконати реакцію з хлорною водою і визначити, який саме аніон ІІ групи входить до складу солі.

3. Відкриття аніонів ІІІ аналітичної групи. Якщо ні катіони Ва²⁺, ні катіони Ag⁺ у відповідних умовах не осаджують аніон солі, він належить до ІІІ групи. З окремими порціями розчину солі виконати реакції на СН₃СОО^–, NO₂^– і тільки потім – на NO₃^– - іони.

Визначивши катіон і аніон солі, скласти звіт про роботу і записати відповідь – формулу солі.