Систематичний хід аналізу суміші катіонів ІІІ-ої аналітичної групи

1. Відкриття F е ^{2 +}

До порції контрольного розчину добавити 3-4 краплі НСІ i K₃[Fe(CN)₆]. Синій осад вказує на наявність Fе²⁺.

2. Відкриття F е³⁺

До порції контрольного розчинудобавити 3-4 крапліНСІ і HCI i K₄[Fe(CN)₆] Синій осад вказує на наявність Fе³⁺.

Примітка: Якщо замість синіх осадів появиться блідо-голубе забарвлення розчину, то це свідчить лише про наявність домішок Fе²⁺ чи Fе³⁺.

3. Відкриття Zn ²⁺ (попереднє)

До 8-10 крапель контрольного розчину додати стільки ж NН₄ОН, щоб розчин залишався слабокислим (проба метил-оранжем), додати надлишок сухого СаСО₃ і перемішати. Після виділення СО₂ відфільтрувати, додати до фільтрату розведений розчин НСІ (0,05) н, суміш нагріти і додати Nа₂S, Випадання білого осаду ZnS, розчинного в 2 н НСІ, вказує нанаявність Zn²⁺.

4. Відкриття С o ²⁺

До порції контрольного розчину додати насиченогорозчину NН₄SСN. Поява кроваво-червоного забарвлення вказує на наявність домішок іону Fе³⁺, який заважає відкриттюСо²⁺. Тому Fе³⁺ треба зв'язати у комплексну сполуку, (Fе(SСN)₃ + 6 NаF = Na₃[FеF₆] + 3NаSСN),додаючи сухого NаFдо повного зникнення червоного забарвлення.Потім додати 5-8 крапель амілового спиртуі перемішати. Синє забарвлення спиртового шару вказує нанаявність Со²⁺. Якщо синє забарвлення не появляється, то іон Со²⁺ відсутній.

5. Відкриття М n ²⁺

Відкриттю Мn²⁺ заважає іон Сl^-. До порції контрольного розчину додають 5-6 крапель АgNO₃. Поява осаду вказує на наявністьСl^-. Доцього розчину додати ще пару крапель АgNО₃ і НNО₃ ( конц.), щоб перевести Fе²⁺ у Fе³⁺ Осад відфільтрувати і викинути, а фільтрат розвести дистильованоюводою, додати пару крапель НNО₃ (конц.), всипати0,1 г сухого РbО₂ і нагріти. Поява малиново-фіолетовогозабарвлення вказує на наявністьіона Мn²⁺.

6. В i дділення А1³⁺, Сг³⁺, Zn ²⁺ від Fe ³⁺, Mn ²⁺, Со²⁺, Ni ²⁺

До порції розчину додають 25% NаОН (надлишок) і нагрівають, потім при перемішуванні додaють5-6 крапель Н₂О₂ (3%) і продовжують нагрівати ще 2-3 хв.

Спочатку під дією NаОН всі катіони утворюють гідроксиди, але потім амфотерні гідроксиди в надлишку лугу розчиняються з утворенням аніонівА1О₂^-, CrО₂^-, ZnО₂^-, a Mn(OH)₂ перекисом водню окислюється до Мn(ОН)₂. Сг(ОН)₃ в надлишку NаОНтеж розчиняється з утворенням СrO₂^-, останній перекисом водню окислюється до СгО₄^2- і надає розчину жовтого забарвлення (попереднє визначення Сг³⁺).

Отже, в осаді будутьFe(OH)₃, МnO(OH)₂, Co(OH)₃, Ni(OH)₂.

Осад відфільтровують ізалишають для аналізу Со²⁺ і Ni²⁺. Фільтрат аналізують на наявність А1³⁺, Сг³⁺, Zn²⁺.

7. Відкриття Сг³⁺

До фільтрату (пункт 6) додати 4-5 крапельконц. СН₃СООН і ВаСl₂. При наявності в розчині Сг³⁺ випадає жовтий осад ВаСгO₄. Осад відфільтровують і викидають. Фільтрат ділять на дві частини.

8.  Відкриття А 1 ³⁺

До першої частини фільтрату додати насичений розчин NH₄C1 i NH₄OH до слаболужної реакції(рН = 9), нагрівають для видалення NН₄ОН. В присутності АІ³⁺ випадає білий осад АІ(ОН)з,

9. Відкриття Zn ²⁺

До другої частини фільтрату додати Nа₂S і нагріти.При наявності Zn²⁺ випадає білий осадZnS.

Примітка: Внаслідок гідролізу Nа₂S в осад може випасти і Аl(ОН)₃, якщо катіон АІ³⁺ присутній в розчині. Тому осад уважно перевіряють на розчинність у НСІ і NаОН.Осад розділяють на дві частини. До однієї додають надлишок NаОН. Якщо осад зникне, то катіону Zn²⁺ немає. Якщо ж осад повністю не розчиняється, то Zn²⁺ присутній. До другої частини осаду додають НСІ. Розчинення осаду ще раз підтверджує наявність Zn²⁺.

10. Відкриття Ni ²⁺

Осад (пункт 6) промити водою, розчинити в 2н. Н₂SО₄ і аналізувати на вміст Ni²⁺.Доутвореного розчину додати надлишок конц. NH₄OH, потім 3% Н₂О₂ і нагрівати поки не припиниться виділення О₂. Якщо з’явиться осад, його відфільтрувати і викинути, а до фільтрату додати реактиву Чугаєва (диметилгліоксиму). При наявностіNi²⁺з'явиться червоно-рожевий осад.

Завдання

1. Записати рівняння відповідних реакцій (молекулярні та іонні) до кожного з виконуваних дослідів. Обґрунтувати умови виконання реакцій та способи їх виконання.

2. Сформулювати висновки щодо виконаної роботи та підготувати відповіді на питання для самоконтролю.

П итання для само контрол ю

1. На чому ґрунтуються хімічні методи якісного аналізу?

2. Як класифікують методи аналізу за величиною наважки, способом їх проведення?

3. Які фізико-хімічні методи використовують у якісному аналізі?

4. Які хімічні реакції називають аналітичними та які умови їх проведення?

5. Назвіть особливості специфічних, групових та селективних реакцій.

6. Що таке чутливість якісної реакції і чим вона характеризується?

7. У чому суть систематичного ходу аналізу? У яких випадках використовують цей метод?

8. У яких випадках використовують дробний метод аналізу, у чому його суть?

9. Що таке аналітична група катіонів? Які ви знаєте аналітичні групи? Назвіть катіони, які відносяться до кожної з цих аналітичних груп.

10. Що таке груповий реагент, чим він відрізняється від індивідуального реагента?

11. Назвіть групові реагенти І, ІІ і ІІІ груп.

12. Поясніть, чому пеша аналітична група не має групового реагента?

13. На чому ґрунтується класифікація катіонів на певні аналітичні групи?

14. Який посуд і обладнання потрібні для виконання аналітичних реакцій?

15. Яка техніка виконання краплинних реакцій? Якою чутливістю вони характеризуються?

16. Опишіть техніку виконання мікрокристалоскопічних реакцій. Яка їх чутливість?

17. Яких основних правил роботи слід дотримуватись у хімічній лабораторії під час проведення хімічного аналізу? Що потрібно робити у разі випадкового отруєння токсичними газами, концентрованими кислотами або лугами?

18. Що таке s-елементи? Де вони розміщені в періодичній системі хімічних елементів?

19. Катіони яких s-елементів належать до першої аналітичної групи і чому до неї входять катіони амонію та магнію?

20. Як відокремити катіон амонію від інших катіонів першої аналітичної групи?

21. Яким чином перевіряють повноту видалення солей амонію з досліджуваного розчину?

22. Складіть рівняння реакції термічного розкладання таких солей амонію: фосфату, гідрогенкарбонату, нітрату і броміду.

23. Напишіть формули малорозчинних солей Калію і Натрію. Які з них використовують для виявлення цих йонів у розчині?

24. Який реактив використовують для виявлення йонів К⁺ мікрометодом? У чому суть цього методу?

25. Яка дробна реакція на іони Натрію є найчутливішою? Напишіть рівняння цієї реакції.

26. У який колір забарвлюють полум'я солі Натрію і Калію? Поясніть причину цього явища.

27. Вкажіть біологічну роль і вміст в організмі катіонів Калію й Натрію.

28. Які сполуки, що містять катіони першої аналітичної групи, використовують в агрономічній практиці?

29. До якої родини хімічних елементів належать катіони другої аналітичної групи? Складіть їхні електронні формули.

30. Яка роль катіонів Кальцію в життєдіяльності організму? З якими продуктами харчування вони надходять в організм людини?

31. Які сполуки Кальцію використовують в агрономічній практиці і для чого?

32. Назвіть характерний реактив на іони Ва²⁺. Чи відомий такий реактив на йони Са²⁺?

33. Як відокремити іони Ва²⁺ від інших катіонів другої аналітичної групи?

34. На якій реакції ґрунтується відокремлення катіонів Са²⁺ від катіонів Sr²⁺?

35. Як практично виконують пробу на повноту осадження того чи іншого катіона?

36. Користуючись таблицею добутку розчинності ДР малорозчинних електролітів (додаток 2), назвіть найменш розчинну сіль Кальцію і Барію.

37. У який колір забарвлюють полум'я леткі солі катіонів другої аналітичної групи? Чим це пояснюється?

38. Чи характерні реакції утворення комплексних сполук для катіонів s-елементів? Які сполуки утворюються при розчиненні кальцій сульфату в амоній сульфаті та при взаємодії йонів Кальцію з жовтою кров'яною сіллю?

39. Як перетворити сульфати кальцію і барію на карбонати? Для чого здійснюють таке перетворення в систематичному аналізі катіонів другої аналітичної групи?

40. Чому радіонуклід ⁹⁰Sr дуже небезпечний для організму людини і тварин? Як він потрапляє в довкілля і який період його піврозпаду?

41. Які сполуки Барію використовують в агрономічній практиці і з якою метою?

42.  Які катіони відносяться до Ш-ї аналітичної групи? Груповий реагент катіонів Ш-ї аналітичної групи, умови осадження.

40. Поясніть, чому груповий реагент осаджує одні катіони III аналітичної групи (перерахуйте які) у вигляді сульфідів, а інші – у вигляді гідрооксидів?

41. Що є критерієм поділу катіонів Ш-ї аналітичної групи на дві підгрупи? Агробіологічне значення катіонів Ш-ї групи.

42. Напишіть реакції з допомогою яких можна виявити катіон А1³⁺.

43. Який катіон Ш-ї аналітичної групи можна відкрити з допомогою реагента К₄[Fе(СN)₆ ]? Напишіть відповідну реакцію і умови її проведення.

44. Напишіть реакцію катіона Fе³⁺ з роданідом амонію.

45. Напишіть рівняння реакції окиснення Fе²⁺ до Fе³⁺ нітратною кислотою.

46. Напишіть рівняння реакції окиснення Мп²⁺двоокисом свинцю до МnО₄^-.

47. Якісні реакції на катіон Zn²⁺з Н₂S і з лугами. Доведіть амфотерність Zn(ОН)₂

48. Якісні реакції іона Со²⁺.

49. Якісні реакції іона Ni²⁺.

50. Якісні реакції катіону Сг³⁺. Доведіть амфотерність гідрооксидів алюмінію і хрому.

 

 

АНАЛІЗ АНІОНІВ

Хоча загальноприйнятого поділу аніонів на групи немає, аніони здебільшого класифікують на три аналітичні групи (див. табл. 5). Такий поділ базується на різній розчинності у воді солей, які вони утворюють з йонами барію та аргентуму.

До першої групи аніонів належать: сульфат-іони SО₄^2-, фосфат-іони РО₄^3-, карбонат-іони СО₃^2-, сульфіт-іони SO₃^2-, силікат-іони SiO₃^2-, тіосульфат-іони S₂О₃^2-,борат ВО₂^- або тетраборат-іони В₄О₇^2-. Усі перелічені аніони з катіонами Барію утворюють солі, що важко розчиняються у воді, але розчиняються в розбавлених кислотах, за винятком BaSO₄.

Груповим реактивом є барій хлорид ВаС1₂.

До другої групи аніонів належать: хлорид-іони Сl^-, бромід-іони Вг^-, йодид-іони I^-, сульфід-іони S^2- тощо. Перелічені аніони з катіонами Аргентуму утворюють солі, які важко розчиня­ються у воді та розбавленій нітратній кислоті. Груповим реактивом є аргентум нітрат AgNО₃ за наявності нітратної кислоти HNО₃.

До третьої групи аніонів належать: нітрат-іони NO₃^-, нітрит-іони  NO₂^- тощо, які не утворюють важкорозчинних солей з іонами Барію та Аргентуму. Ця група аніонів не має групового реактиву.

На відміну від аналізу катіонів для виявлення аніонів використовують дробний метод аналізу за допомогою специфічних реакцій. Групові реактиви використовують не для розділення груп аніонів, а для виявлення аніонів з тієї чи іншої групи. Це значно полегшує і прискорює аналіз, оскільки в разі негатив­ної реакції з груповими реактивами не потрібно виявляти в до­сліджуваному розчині аніони цієї групи.

 

3.1.Загальна характеристика ан іонів п ершої аналітичної групи

 

До першої групи аніонівналежать: сульфат-іони SО₄^2-, фосфат-іони РО₄^3-, карбонат-іони СО₃^2-, сульфіт-іони SO₃^2-, силікат-іони SiO₃^2-, оксалат-іони С₂О₄^2-, тіосульфат-іони S₂О₃^{2 -} , хромат-іони СгО₄^2-, тетраборат-іони  В₄О₇^2-.

До першої групи відносять аніони, які з катіонами барію утворюють мало розчинні у воді солі. Розчинність таких солей у воді та кислотах різна, що можна використати для їх виявлення чи розділення. Так, барію сульфат практично не розчинний у воді та мінеральних кислотах. Оксалат-, сульфіт- та фторид барію розчинні у хлоридній, але нерозчинні в ацетатній кислотах. Всі інші барієві солі розчинні у мінеральних та ацетатній кислотах.

Важливою аналітичною властивістю аніонів 1 групи є відношення їх до дії окисників чи відновників, а також здатність розкладатись з виділенням газів у кислому середовищі. Сульфіт-, оксалат-, тіосульфат-іони є відновниками і здатні знебарвлювати розчин калію перманганату в сірчанокислому середовищі (оксалат – лише при нагріванні). Леткими аніонами є сульфіт-, тіосульфат- (у кислому середовищі розкладаються з виділенням SO₂), а також карбонат- і оксалат-(виділяють CO₂).

Солі Аргентуму аніонів першої групи малорозчинні у воді, крім аргентум сульфату, однак, на відміну від солей Аргентуму аніонів другої групи, вони добре розчинні в нітратній кислоті.

Розчинні у воді солі аніонів першої групи в основному безбарвні. Лише хромат-іони СгО₄^2- забарвлені у жовтий колір.

Біологічна роль і застосування. Виявлення аніонів першої групи має велике практичне значення, з'єднання їх широко застосовують у сільському господарстві. Деякі сульфати, наприклад K₂SO₄, (NH₄)₂SO₄, входять до складу мінеральних добрив, гіпс CaSO₄´2H₂O вносять у ґрунти для зниження їх засоленості, а купороси CaSO₄´5H₂O і FeSO₄´7H₂O використовують як сільськогосподарські отрути. Кількість іонів SO₄^2- доводиться визначати у водних витяжках із ґрунту й у природних водах. Питна вода повинна містити не більше 60 мг сульфатів в 1 л.

З карбонатів у ґрунтах переважають СаСО₃ і MgCO₃, карбонати ж лужних металів присутні в незначних кількостях. Від вмісту карбонатів СаСО₃ і MgCO₃ у ґрунті залежить її обмінна поглинальна здатність; СаСО₃ і доломіт CaCO₃´MgCO₃ застосовують для нейтралізації (вапнування) сильно кислих ґрунтів.

Ґрунти містять також фосфати у зв'язаному й частково в рухливому, доступному для рослин, станах. Оскільки фосфор є елементом харчування рослин, нестачу його в ґрунті відшкодовують за допомогою фосфорних добрив. Всі вони являють собою солі фосфатної кислоти. Так, фосфорит і апатит містять Са₃(РO₄)₂, преципітат - СаНРО₄, суперфосфат - Са(Н₂РO₄)₂. На основі ортофосфорної кислоти синтезують ряд органічних ядохімікатів (препарати тіофос, октаметил, НІУІФ-1 тощо). У тварин найбільша кількість фосфатів утримується в кістках.

Бор є найважливішим мікроелементом. При його нестачі, що спостерігається зазвичай в підзолистих і болотних ґрунтах, двочасткові рослини погано ростуть, не утворюють квітів або насіння, легко піддаються хворобам. Тому мікродобрива, що містять бораты, широко застосовують у сільськогосподарській практиці.

Сполуки Силіцію накопичуються деякими рослинами: злаками, осоками, хвощами. Особливо багато Силіцію в старій деревині. Зазначено, що при нестачі силікатів у ґрунті затримується ріст кукурудзи, ячменя, вівса, буряка й інших культур.

 

3.2. Загальна характеристика ан іонів другої аналітичної групи

 

До другої групи відносять аніони, які з катіонами аргентуму утворюють солі, малорозчинні у воді та розведеній нітратній кислоті: хлорид-іон С1-, бромід-іон Вг-, йодид-ион І-, сульфід-іон S^2- і деякі інші аніони, солі арґентуму яких не розчинні у воді й у розведеній нітратній кислоті. Більшість хлоридів (крім AgCl, Hg₂Cl₂, PbCl₂, SbOCl) є розчинними у воді. Не розчинними у воді є: броміди AgВr, HgВr та PbВr₂ та йодиди AgI, PbI₂, Hg₂I₄, HgI₂, Cu₂I₂.

Груповим реактивом аніонів другої групи є аргентум нітрат у середовищі нітратної кислоти.Солі аніонів Барію другої групи розчинні у воді.

Біологічна роль і застосування. Аніони С1- і І- мають істотне біологічне й сільськогосподарське значення. Хлорид-іони завжди присутні у природних водах; в 1 л питної води їх повинно бути не більше 40 мг. Вони присутні й у водних витяжках із ґрунту. Ґрунти, що містять у верхньому шарі більше 2% солей, вважають засоленими. При цьому нерідко спостерігається хлоридне засолення ґрунтів, що виникає, головним чином, завдяки присутності солей NaCl, CaCl₂, MgCl₂.

Іони хлору входять до складу таких добрив, як хлорид амонію NH₄Cl, хлорид калію КCl, сильвініт КCl · NaCl, калійна сіль KCl + KCl´NaCl, каініт КС1´MgSО₄´3H₂О. Сулему HgCl₂ і хлорид барію ВаСl₂´2Н₂О застосовують як сільськогосподарські отрути.

Хлориди визначають смакові якості води. Вміст хлоридів у джерельній і колодязній воді становить 20 - 40 мг/л. Іноді присутність хлоридів може свідчити про забруднення води органічними речовинами. Якщо у воді одночасно визначають підвищений вміст хлоридів і амоніаку, то можна припустити, що вона забруднена сечею.

Високий вміст хлоридів, амоніаку, значна окиснювальність у поєднанні з несприятливими бактеріологічними показниками свідчать про санітарну забрудненість водного джерела. Побутові стічні води можуть також містити сульфід-іони. Сірководень H₂S утворюється у поверхневих водах після витрачання розчиненого кисню на розкладання органічних речовин і часто міститься в гнильних стічних водах.

Сіль NaCl необхідна у раціоні як тварин, так і людей. Соляна кислота втримується в шлунковому соку ссавців і відіграє важливу роль у травленні. Хлорид-іони регулюють осмотичний тиск, водно-сольовий обмін, сприяють відкладанню глікогену в печінці, стимулюють діяльність ферменту амілази, яка бере участь у перетравлюванні вуглеводів.

Загальний вміст Брому в організмі такий самий, як Йоду, найбільше його в щитовидній залозі. Бром посилює процеси гальмування кори головного мозку, тому препарати Брому (KBr, NaBr) застосовують при неврозах, безсонні тощо. Розчин йоду 5 % (спиртовий) застосовують як антисептичний засіб.

Сірководень і сульфіди утворюються в природі при мінералізації (розкладанні) білкових речовин. Сірководень дуже отрутний, вдихання значних кількостей його може викликати непритомний стан, втрату свідомості, параліч дихального центра. Всі роботи із сірководнем проводять під тягою.

 

3.3.Загальна характеристика ан іонів третьої аналітичної групи

До третьої аналітичної групи відносять аніони таких оксигеновмісних кислот — нітритної, нітратної (NO₂^-, NО₃^-), ацетатної (СН₃СОO^-), перманганатної (МnO₄^-) тощо. Солі Барію й Аргентуму цих кислот розчинні у воді. Групового реактиву для цієї групи аніонів немає.

Біологічна роль і застосування. Нітрогенвходить до складу багатьох біологічно важливих речовин — білків, вітамінів, гормонів, нуклеїнових кислот. Масова частка Нітрогену в організмі людини становить 3,1 %. Він є обов'язковою складовою частиною білків (від 15 до 17,6 %), відіграє важливу роль в обміні речовин, входить до складу багатьох гетероциклічних сполук.

Нітроген - це один з найважливіших елементів харчування рослин. Однак у ґрунті він перебуває, головним чином, у вигляді органічних сполук, безпосередньо недоступних для рослин. Рослини засвоюють тільки мінеральні сполуки, тобто нітрати й солі амонію, яких у ґрунті втримується 2-3 % від загальної кількості нітрогену. Вміст нітратів у ґрунті визначають, щоб з'ясувати забезпеченість рослин нітрогеном. Добре розчинні нітрати легко переходять із ґрунту у водну витяжку, де їх виявляють якісними реакціями.

Нітрати входять до складу багатьох мінеральних добрив: натрієвої, калійної, амонійної й вапняної селітр [NaNО₃, KNО₃, NH₄NO₃, Ca(NО₃)₂], нітрат-сульфату амонію 2NH₄NО₃ + (NH₄)₂SО₄ тощо.

Виявлення нітритів і нітратів має велике значення для дослідження якості питної води. Наявність значної кількості нітратів і нітритів є показником забруднення й непридатності води для пиття. Нітрати завжди втримуються в природних водах. Питна вода може містити їх до 20 мг в 1 л. На відміну від нітратів, нітрити дуже отрутні й роблять воду непридатної для сільськогосподарських тварин і людини. Якщо разом з амоніаком у воді виявляють нітрати, то це свідчить про її систематичне забруднення впродовж тривалого часу. Наявність у воді одночасно амоніаку, нітратів та нітритів свідчить про сильну забрудненість джерела. Якщо у воді виявляють тільки нітрати, а амоніаку й нітритів немає, це означає, що джерело не забруднене органічними речовинами.

Нітрити утворюються в результаті відновлення селітри, яку додають у ковбасний фарш для надання йому рожевого забарвлення. Нітрити — токсичні сполуки,які спричинюють перетворення гемоглобіну крові на метгемоглобін. Тому визначення вмісту нітритів у ковбасних виробах має суттєве значення.

Органічні похідні нітратної кислоти (наприклад, нітрогліцерин, нітросорбіт) застосовують як серцеві засоби.

Найпоширенішою сіллю перманганатної кислоти НМnO₄ є калій перманганат КМnO₄. Розчин калій перманганату використовують у медицині як дезінфекційний засіб.

 

Якісні реакції ан іонів

4.1. Якісні реакції ан іонів I аналітичної групи (SO ₄ ^2-, СО₃^2-, РО₄^3-)

Реакції сульфат-іонів SO ₄ ^2-

Дослід 1. Реакція з груповим реактивом ВаС1₂. Барій хлорид осаджує з розбавлених розчинів сульфатів білий осад барій сульфату, нерозчинний у кислотах:

Ba²⁺ + SO₄^2-= BaSО₄↓

Виконання. До 2 - 4 крапель натрій сульфату добавляють 2 - 3 краплі розчину барій хлориду. Спостерігають випадання білого осаду.

Дослід 2. Реакція з плюмбум (ІІ) нітратом або ацетатом. Розчинні солі Плюмбуму (П) осаджують з розчинів сульфатів білий осад
плюмбум (ІІ) сульфату:

Pb²⁺ + SO₄^2- = PbSО₄↓.

Осад нерозчинний у нітратній кислоті і важкорозчинний при нагріванні в розчинах лугів.

Виконання. До 2 - 3 крапель розчину натрій сульфату добавляють 2 - 3 краплі розчину плюмбум (П) нітрату. Спостері­гають утворення білого осаду.

Реакції карбонат-іонів CO₃^2-

Дослід 3. Реакція з груповим реактивом ВаС l ₂. Карбонат-іони СО₃^2- осаджуються з розчинів карбонатів барій хлоридом. Утворюється білий осад барій карбонату, розчинний у розбавлених мінеральних та ацетатній кислотах. Реакція розчинення ВаСO₃ в кислотах відбувається з виділенням газу, що також є її характерною ознакою:

Ва²⁺ + СО₃^2- = ВаСО₃↓

ВаСО₃ + 2Н⁺= Ва²⁺ + СO₂↑ + Н₂O.

Виконання. До 5 крапель розчину натрій карбонату добавляють 2 - 3 краплі розчину барій хлориду і спостерігають розчинення осаду в кислотах з одночасним виділенням бульбашок газу.

Дослід 4. Реакція з кислотами. Мінеральні кислоти, а також ацетатна кислота виділяють із солей карбонатної кислоти вуглекислий газ:

CO₃^2- + 2Н⁺ = СО₂↑ + Н₂O,

Виділення карбон (ІV) оксиду легко підтвердити за допомогою газовідвідної трубки, зануреної у вапняну воду Са(ОН)₂. Випадає білий осад кальцій карбонату СаСО₃. Проведенню реакції перешкоджає сульфіт-іон SO₃^2-, оскільки при дії кислот може утворюватись сульфур(ІV) оксид, який при взаємодії з Са(ОН)₂ утворює білий осад кальцій сульфіту CaSO₃. Тому перед виявленням карбонат-іонів доцільно окиснити йони SO₃^2- до йонів SO₄^2-, добавляючи гідроген пероксид Н₂O₂:

SO₃^2- + Н₂O₂ = SO^2- + Н₂O

Виконання. До 10 крапель розчину натрій карбонату добавляють 10 крапель 2Мрозчину хлоридної кислоти. Спостерігають бурхливе виділення газу.

Для дослідження СO₂ вапняною водою у верхню частину спеціальної пробірки вставляють корок з трубкою, в якій знаходиться 2 - 3 краплі вапняної води. Спостерігають помутніння вапняної води.

Реакції фосфат-іонів РО₄^3-

Дослід 5. Реакція з груповим реактивом ВаС1₂. Барій хлорид осаджує з нейтральних розчинів фосфатів білий осад барій гідрогенфосфату:

Ва²⁺ + НРO₄^2- = ВаНРO₄↓.

Осад розчиняється в мінеральних (крім H₂SO₄) та ацетатній кислотах. У лужних розчинах утворюються середні солі (фосфати):

ЗВа²⁺ + 2НРО₄^2- + 2OH^- = Ва₃(РO₄)₂↓ + 2Н₂O.

Осад розчиняється в мінеральних та ацетатній кислотах.

Виконання. До 4 крапель розчину натрій фосфату добавляють 4 краплі барій хлориду. Перевіряють розчинність осаду в кислотах.

Дослід 6. Реакція з молібденовою рідиною. Молібденова рідина (розчин амоній молібдату (NH₄)₂Mo0₄ і амоній нітрату NH₄N0₃ у нітратній кислоті) осаджує фосфат-іони у вигляді жовтого кристалічного осаду амоній-фосформолібдату:

НРО₄^2- + 3 NH₄+ + 12 MoO₄^2- + 23 Н⁺ = (NH₄)₃H₄[Р(Mo₂O₇)₆]↓+l0 H₂O

або в молекулярному вигляді:

Na₂HPО₄ + 12(NH₄)₂MoО₄ + 23HNО₃ = (NH₄)₃H₄[P(Mo₂O₇)₆]↓ + 2NaNO₃ + 21NH₄NO₃ + 10H₂O.

Осад розчиняється в розчинах лугів і амоніаку. Крім того, він розчиняється в надлишку фосфату лужного металу, тому реактив потрібно брати в надлишку. Йони S0₃^2- та інші відновники перешкоджають реакції. Реакція дуже чутлива і характерна для фосфат-іонів, застосовується для виявлення фосфатів у сечі.

Виконання. До 1 - 2 крапель розчину фосфату добавляють 8 - 10 крапель молібденової рідини і суміш трохи підігрівають (до 40 - 60 °С). Випадання через деякий час жовтого осаду свідчить про наявність фосфат-іонів Р0₄^2-.

 

4.2. Якісні реакції ан іонів I І аналітичної групи (С l ^-, Br ^-, I ^-)

Реакції хлорид-іонів С l ^-

Дослід 7. Реакція з груповим реактивом AgNO ₃. Аргентум нітрат AgNO₃ за наявності нітратної кислоти осаджує з розчинів хлоридів білий осад AgCl:

Ag⁺ + Cl^- = AgCl↓.

Білий сироподібний осад добре розчиняється в розчині амоніаку, утворюючи комплексну сполуку:

AgCl_{T) + 2 NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]CI + 2 H₂O

При добавлянні до утвореного діамінаргентум хлориду концентрованої нітратної кислоти осад виділяється знову:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl↓ + 2NH₄NO₃.

Осад аргентум хлориду AgCl легко розчиняється в натрій тіосульфаті Na₂S₂O₃, амоній карбонаті (NH₄)₂СO₃, на відміну від аргентум броміду і йодиду AgBr і AgI.

Виконання. До 2 крапель розчину натрій хлориду добавляють 2 краплі розчину аргентум нітрату. До утвореного білого осаду добавляють концентрований розчин амоніаку до повного розчинення осаду. Отриманий розчин підкислюють концентрованою нітратною кислотою і спостерігають випадання білого осаду.

Дослід 8. Реакція з сильними окисниками. Сильні окисники (МпO₂, КМпO₄, РbO₂) окиснюють хлорид-іони в кислотному середовищі до вільного хлору:

10Сl^- + 2МnО₄ + 16Н⁺ = 5С1₂↑ + 2Мn²⁺ + 8Н₂О.

Виділення хлору С1₂ легко виявити за запахом та за посинінням йод-крохмального папірця, до складу якого входять КІ і крохмаль. При дії хлору йодид-іони I^- окиснюються до вільного йоду І₂, і папірець синіє:

С1₂ + 2КІ = І₂ + 2КС1.

Аніони I^- і Вг^- перешкоджають проведенню цієї реакції. Для виявлення хлорид-іонів за наявності аніонів Вг^- і I^- можна використати реакцію з AgNO₃, випробовуючи розчинність AgCl в (NH₄)₂C0₃.

Виконання. До суміші, що містить 4 - 5 крапель калій хлориду і 2 - 3 краплі розбавленої сульфатної кислоти, добавляють кілька крапель розчину КМnO₄. Реакційну суміш нагрівають і спостерігають знебарвлення розчину.

 

Реакції бромід-іонів Вг^-

Дослід 9. Реакція з груповим реактивом AgNO₃. Аргентум нітрат AgNO₃ за наявності нітратної кислоти осаджує з розчинів бромідів жовтувато-білий осад AgBr:

Ag⁺ + Br^- = AgBr↓.

Осад практично не розчиняється в амоніаку, але добре розчиняється в розчині натрій тіосульфату Na₂S₂O₃:

AgBr_(T) + 2Na₂S₂O₃ = Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaBr.

Виконання. До 4 крапель натрій броміду добавляють стільки ж аргентум нітрату. Розчин з осадом ділять на дві частини, до однієї добавляють розчин натрій тіосульфату, а до другої — концентрований розчин амоніаку і порівнюють розчинення осаду AgBr в обох пробірках.

Дослід 10. Реакція з хлорною водою. Хлорна вода окиснює йони Вг^- у кислому середовищі до вільного брому Вг₂:

С1₂ + 2Вг^- = Вг₂ + 2Сl^-.

Бром легко екстрагується органічним розчинником (карбон тетрахлоридом, хлороформом, бензеном тощо), забарвлюючи його в оранжевий колір. При дії надлишку хлорної води розчин набуває жовтого забарвлення внаслідок утворення бром хлориду ВгСl.

Виконання. До 3 - 4 крапель натрій броміду добавляють 2 - 3 краплі розчину сульфатної кислоти, 0,5 см³ органічного розчинника і 2 - 3 краплі хлорної води. Пробірку енергійно струшують і спостерігають забарвлення шару органічного розчинника в жовтий колір.

 

 

Реакції йодид-іонів I ^-

Дослід 11. Реакція з груповим реактивом AgNO ₃. Аргентум нітрат за наявності нітратної кислоти осаджує з розчинів йодидів світло-жовтий осад AgI:

Ag⁺ + I^- =AgI↓.

Цей осад не розчиняється в амоніаку і важко розчиняється в розчині натрій тіосульфату.

Виконання. До 2 крапель калій йодиду добавляють стільки ж аргентум нітрату. Спостерігають випадання світло-жовтого осаду і перевіряють його розчинення в розчині натрій тіосульфату.

Дослід 12. Реакція з хлорною (бромною) водою. Хлорна (бромна) вода окиснює йони I^- в кислому середовищі до вільного йоду І₂:

С1₂ + 2I^- = І₂ + 2Сl^-;

Вг₂ + 2I^-= І₂ + 2Вг^-.

Йод забарвлює крохмаль у синій колір, а органічні розчинники — у червоно-фіолетовий.

При надлишку хлорної води червоно-фіолетове забарвлення зникає внаслідок утворення йодатної кислоти HIO₃. Аніони S^2- і SO₃^- (сильні відновники) перешкоджають проведенню реакції.

За допомогою хлорної води можна виявити аніони Вг^- і I^- у суміші. Якщо до суміші невеликими порціями добавляти хлорну воду, то спочатку відбувається окиснення йонів I^- до вільного йоду і шар органічного розчинника забарвлюється в червоно-фіолетовий колір. При подальшому добавлянні хлорної води відбувається окиснення І₂ до йодатної кислоти НIO₃, і забарвлення зникає:

І₂ + 5С1₂ + 6Н₂О = 2HIО₃ + 10НС1.

При подальшому добавлянні хлорної води за наявності аніонів Вг^- шар органічного розчинника забарвиться в оранжевий колір, а при надлишку хлорної води – у жовтий внаслідок утворення бром хлориду ВгСІ.

Виконання. До 1 - 2 крапель розчину калій йодиду добавляють 2 - 3 краплі розчину H₂SO₄, 0,5 см³, органічного розчинника і краплями добавляють хлорну (або бромну) воду, постійно помішуючи вміст пробірки паличкою. Шар органічного розчинника забарвлюється в червоно-фіолетовий колір.

 

 

4.3. Якісні реакції ан іонів I ІІ аналітичної групи (N О₃^-, N О₂^-)

Реакції нітрат-іонів NO ₃ ^-

Дослід 13. Реакція з міддю й сірчаною кислотою. Аніон NО₃^- відновнюється металевою міддю в присутності сірчаної кислоти до оксиду нітрогену NO:

8NaNО₃ + 3Сu + 4H₂SО₄ = 2NO↑ + 3Cu(NО₃)₂ + 4Na₂SО₄ + 4H₂О

Оксид нітрогену NО, що виділяється, окиснюється киснем повітря до бурого двоокису нітрогену NО₂:

2NО + О₂ = 2NО₂

До 2 - 3 крапель розчину нітрату додайте 1-2 краплі концентрованої сірчаної кислоти, шматочок міді й нагрівати на водяній бані. Буре забарвлення двоокису нітрогену NО₂ добре помітне на білому фоні.

Дослід 14. Реакція з ферум (П) сульфатом. Ферум (П) сульфат FeSO₄ окиснюється нітрат-іонами до нітроген (ІІ) оксиду NO. Реакція відбувається в середовищі концентрованої сульфатної кислоти:

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

Нітроген (П) оксид утворює з FeSO₄ сполуку бурого кольору за рівнянням:

FeSO₄ + NO + 5Н₂O = [Fe(H₂O)₅(NO)]SO₄.

Для виявлення нітрит-іонів розчином FeSO₄ добавляють розбавлену H₂SO₄, а нітрат-іонів – концентровану кислоту.

Якщо невідомо, який аніон (NO₂^- чи NO₃^-) міститься в розчині, потрібно спочатку виконати реакцію з розбавленою сульфатною кислотою. Утворена бура сполука свідчить про наявність NO₂^-. Якщо ж бура сполука [Fe(H₂O)₅(NO)]SO₄ не утворюється, тобто аніон NO₂^- відсутній, слід повторити реакцію, але вже з концентрованою H₂SO₄. Утворення бурого кільця свідчить про наявність аніона NO₃^-.

Виконання. До 2 - 3 крапель свіжоприготовленого розчину FeSO₄ добавляють 2 краплі розчину натрій нітрату й охолоджують пробірку під водою. Обережно, по стінці, добавляють 2 - 3 краплі концентрованої H₂SO₄. На межі дотику рідин утворюється буре кільце.

Реакцію можна виконувати й на годинниковому склі. До 2-3 крапель розчину нітрату натрію на годинному склі помістити кристал сульфату заліза (ІІ) FeSО₄ · 7Н₂О і додати краплю концентрованої сульфатної кислоти. Навколо кристала з'являється буре кільце [Fe(NO)SО₄]. Іон NO₂^- теж дає цю реакцію.

Дослід 15 Реакція з дифеніламіном. Дифеніламін (C₆H₅)₂NH у сильнокислому середовищі утворює з аніоном NO₃^- сполуку інтенсивно-синього кольору, яка при подальшому окисненні переходить у безбарвну сполуку. Виконанню реакції перешкоджають аніони-окисники NO₂^-, МnО₄^-.

Виконання. У пробірку вносять кілька крапель розчину натрій нітрату і по стінках пробірки краплями добавляють розчин дифеніламіну. За наявності в розчині аніонів NO₃^- на стінках пробірки утворюється сполука синього кольору. При збовтуванні розчину синє забарвлення зникає внаслідок подальшого окиснення дифеніламіну.

Реакції нітрит-іонів NO ₂ ^-

Дослід 16. Реакція з кислотами. Розбавлена сульфатна кислота розкладає всі нітрити з виділенням бурого газу нітроген (ІV) оксиду NО₂:

NaNO₂ + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HNO₂;

2HNO₂ = NO↑ + NO₂↑ + H₂O.

На повітрі безбарвний газ NO окиснюється до NO₂ бурого забарвлення:

2NO + O₂ = 2NO₂↑.

Концентрована сульфатна кислота реагує з нітратами енергійніше.

Виконання. До 3 крапель розчину натрій нітриту добавляють 4 краплі розбавленої сульфатної кислоти. Бурий газ, що виділяється, зручно спостерігати на фоні білого паперу.

Дослід 17. Реакція з калій йодидом. <