Реакції аніонів другої аналітичної групи аніонів


1. Груповим реактивом, який осаджує усі аніони другої аналітичної групи, є катіони срібла у вигляді AgNO3.

Cl + Ag+ = AgCl ¯ – білий

Br + Ag+ = AgBr ¯ – блідо-жовтий

J + Ag+ = AgJ ¯ – світло-жовтий

Осади є солями сильних галогеноводневих кислот і тому вони не розчиняються у сильних кислотах (для випробування береться 2 М розчин HNO3.). Аніони інших аналітичних груп утворюють з AgNO3 білі осади Ag2SO3, AgNO2, Ag2СO3, або жовтий Ag3РO4. Але ці осади є солями слабких кислот і розчиняються у сильній НNO3.

Виконання:у тричисті пробіркі внести по 3 - 4 краплі розчину NаCl, NаBr і КJ, додати 1 - 2 краплі AgNO3, перемішати і спотерігати утворення осадів відповідного кольору. Додати у кожну пробірку по 5 - 10 крапель 2 М розчину НNO3, перемішувати деякий час і упевнитися, що осади не розчиняються.

2. Розчин аміаку(NH4OH) зовсім не розчиняє осад AgJ, частково розчиняє AgBr і повностю розчиняє AgCl:

AgCl + 2 NH4OH = [Ag(NH3)2]+ + Cl + 2H2O

Утворюється безбарвний розчин, який знов мутніє, якщо нейтралізувати амоніак азотною (нітратною) килотою:

[Ag(NH3)2]+ + Cl + 2H+ = AgCl ¯ + 2NH4+

Виконання:у чисту пробірку внести 1 - 2 краплі розчину NаCl, додати краплю розчину AgNO3, перемішати і спостерігати утворення білого осаду AgCl. Додавати краплями 2 М розчин NH4OH і перемішувати, поки осад не розчиниться. Утворюється безбарвний прозорий розчин. Додавати до нього 2 М розчин НNO3 , поки знову не утвориться осад AgCl.

2. Хлорна вода (вільний хлор Cl2 у водному розчині) не реагує з хлоридами, а броміди і йодиди окиснює до вільних брому і йоду:

2Cl + Cl2 = – не реагує

2Br + Cl2 = 2Cl + Br2 – жовто-бурий

2J + Cl2 = 2Cl + J2 – червоно-фіолетовий

У водному середовищі розчини брому і йоду мають жовто-бурий колір, тому проводять екстракцію хлороформом (або бензолом) і одержують жовто-бурий (Br2) і червоно-фіолетовий (J2) екстракти. Таким чином за кольором екстракту можна впевнено визначати аніон другої аналітичної групи: жовто-бурий екстракт дає бромід, а червоно-фіолетовий – йодид. Безбарвний екстракт (або забарвлений вільним хлором у дуже слабкий жовто-зелений колір) утворюється у випадку хлориду або аніону іншої групи, який не взаємодіє з хлорною водою.

Виконання:у тричисті пробірки внести по 3 - 4 краплі розчину NаCl, NаBr і КJ (або невідомий розчин), додати у кожну 1 - 2 краплі 2 М розчину НCl або 2 н. H2SO4, 2 - 3 краплі хлорної води (або розчину хлораміну) і 3 - 4 краплі хлороформу. Закрити кожну пробірку і інтенсивно збовтати. Залишити у штативі до повного розшарування води і хлороформу. Хлороформ важчий за воду і утворює нижній шар, колір якого вказує на присутність аніону, який реагував з хлорною водою: жовто-бурий колір – це бромід, червоно-фіолетовий – йодид.

4. Нітрит KNO2 (або NaNO2)у кислому середовищі окиснює йодид на відміну від броміду і хлориду:

2J + 2 NO2 + 4H+ = 2NO­ + J2¯ + 2H2O

Виконання:проводиться як попередня реакція, тільки замість хлорної води додається розчин KNO2 (або NaNO2). Хлороформ забарвлюється у червоно-фіолетовий колір у присутності йодиду.

Реакції аніонів ІІІ аналітичної групи

Не має групового реактиву. Якщо групові реактиви першої та другої аналітичних груп не дають характерних осадів з невідомим розчином, потрібно з окремими порціями цього розчину виконати індивідуальні реакції на аніони третьої аналітичної групи у послідовності, яка наведена далі.

Аніон ацетату – CH3COO

1. Сильні кислоти(2 н. розчин H2SO4) витісняють з ацетатів слабку оцтову кислоту. При обережному нагріванні можна відчути характерний запах:

CH3COO + Н+ = CH3COOН ­

Виконання:у чисту пробірку внести 3 - 4 краплі розчину CH3COONа і додати 3 - 4 краплі 2 н. розчину H2SO4. Перемішати і обережно підігріти. Пара, яка виділяється з пробірки, має запах оцту.

2. Хлорид феруму (ІІІ) (FeCl3) утворює з ацетатами ацетат феруму (ІІІ), який є сіллю слабкої кислоти і дуже слабкої основи, тому у водному розчині і катіон і аніон беруть участь у гідролізі, внаслідок якого утворюється основний ацетат феруму (ІІІ), що забарвлює розчин у червоно-бурий колір. При нагріванні гідроліз посилюється і випадає червоно-бурий осад.

Склад основних ацетатів феруму (ІІІ) залежить від умов проведення реакції, тому можна записати спрощений варіант реакції:

Fe3+ + 3CH3COO + H2O « CH3COOH + FeOH(CH3COO)2

червоно-бурий розчин

to

FeOH(CH3COO)2 + H2O = CH3COOH­ + Fe(OH)2CH3COO¯

червоно-бурий осад

Виконання:у чисту прбірку внести 3 - 4 краплі розчину CH3COONа і додати 1 - 2 краплі розчину FeCl3, перемішати і спостерігати забарвлення розчину у червоно-бурий колір. Якщо обережно підгріти розчин майже до кипіння, можна спостерігати утворення червоно-бурого осаду і відчути запах оцту.

Йодид-іон окиснюється розчином FeCl3 до вільного йоду J2, який забарвлює водний розчин у червоно-бурий колір. Але при нагріванні такого розчину осад не виділяється і відчувається запах йоду, а не оцту.

Аніон нітриту – NО2

1. Сильні кислотивитісняють з нітритів слабку азотисту (нітритну) кислоту, яка поступово розкладається:

2 NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO2

2 НNO2 ® H2O + N2O3

N2O3 ® NO­ + NO2 ­

При цьому виділяються оксиди азоту (нітрогену) NO і NO2, які мають відповідний запах, а NO2 – забарвлений у жовто-бурий колір.

Ефект реакції дуже слабкий, вона не використовується для відкриття нітриту, але реацію потрібно знати, тому що відкриття аніонів ІІІ аналітичної групи починається з реакції на ацетат-іон з H2SO4, Якщо замість запаху оцту відчувається запах оксидів азоту (нітрогену), можна зробити припущення про присутність нітриту. Але остаточний висновок можна зробити, тільки виконавши більш чутливу реакцію з KJ.

2. Йодид калію у кислому середовищі відновлює нітрити до NO, окиснюючись до вільного йоду:

2J + 2NO2 + 4H+ = 2NO­ + J2¯ + 2H2O

Виконання:у чисту прбірку внести 1 - 2 краплі розчину NaNO2 (або КNO2) додати 4 - 5 крапель 2 н. розчину H2SO4, і 2 - 3 краплі розчину KJ, перемішати. Спостерігати забарвлення розчину у червоно-бурий колір (інколи випадає сірий осад йоду). Додати 4 - 5 крапель хлороформу, щільно закрити і добре збовтати. Після розшарування спостерігати забарвлення хлороформного екстракту (нижній шар) у червоно-фіолетовий колір.

Ця реакція дає можливість відрізнити нітрит–іони - NO2 від нітрат-іонів NO3, які не дають реакції з KJ.

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 + 4ZnO22– + 2H2O

3NO3 + 8Al + 21OH = 3NH3­ + 8AlO33– + 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:

6Н5―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.

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 розчинНСІ. 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 K2CrO4.

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 SO42– може утворитися у розчині при окисненні SO32–, тому з новою порцією розчину солі потрібно виконати реакцію на SO32–. Якщо осад повністю розчиняється у сильних кислотах, потрібно шукати CO32– або PO43–.

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.

Література

1. Жаровський Ф.Т., Пилипенко А.Т., П‘ятницький І.В. Аналітична хімія. - К.:

Вища школа, 1969. - 560 с.

2. Алексеев В.Н. Курс химического качественного полумикроанализа. - М.:Химия, 1973. - 584 с.

3. Алемасова А.С., Зайцев В.М., Єнальєва Л.Я., Щепіна Н.Д., Гождзінський С.М. Аналітична хімія / Під ред. В.М. Зайцева. – Донецьк.: Ноулідж., 2010. – 410 с.

Контрольні запитання

1. У якій послідовності слід відкривати катіони першої аналітичної групи?

2. У якому середовищі проходить реакція Несслера?

3. Чим відрізняються сульфіди катіонів четвертої аналітичної групи від сульфідів катіонів третьої аналітичної групи і як це використовується у якісному аналізі ?

4. Які іони відкривають за допомогою диметилгліоксиму і дифеніламіну?

5. До невідомого розчину додали розчин AgNO3, утворився світлий осад. Що потрібно перевірити, шоб упевнитися в тому, що аніон належить до другої аналітичної групи?

6. Що таке маскування і як воно використовуєть ся в аналітичній хімії?

7. Що таке екстракція і в яких реакціях вона використовується?

8. Які аналітичні групи не мають групового реактиву?

 









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь