Друга аналітична група аніонів Cl- , Br-, J-

Аніони фосфату РО43-.

Фосфат-іон може існувати у розчині у різних формах: при рН 4,3 у розчині існує переважно іон Н₂РO₄^-, при рН 9,6 – іон НРO₄^2-, а при рН 12,5-13 - іон РO₄^3-. Тільки попереднє визначення рН розчину може вказати на одну з цих форм, оскільки всі вони дають однакові аналітичні реакції.

1. Магнезіальна суміш (MgCl₂+ NH₄Cl + NH₄OH) утворює з фосфатом білий кристалічний осад фосфату магнію-амонію (магній-амоній фосфат): HPO₄^2- + Mg ²⁺ + NH₄OH = MgNH₄PO₄¯ + H₂O

Виконання: у чисту пробірку внести 2-3 краплі розчину MgCl₂, додати 3-4 краплі NH₄Cl і 1-2 краплі NH₄OH, перемішати і спотерігати утворення безбарвного розчину (магнезіальна суміш). Додати 1-2 краплі Nа₂НPO₄, перемішати і спостерігати утворення білого осаду.

2. Молібденова рідина (HNO₃ + (NH₄)₂MoO₄) утворює з фосфатом жовтий кристалічний осад 12-молібдофосфату амонію: Na₂HPO₄+12(NH₄)₂MoO₄+23HNO₃=

=(NH₄)₃[P(Mo₃O₁₀)₄]¯+2NaNO₃+21NH₄NO₃+ 12H₂O

Розчин молібдату амонію в азотній кислоті (олібденову рідину треба додавати у великому надлишку до фосфату. На відміну від попередньої реакції осад утворюється поступово (3-5 хв.): спочатку розчин жовтіє, потім мутніє. Процес можна прискорити додаванням кристалів NH4NO3 або нагріванням. Виконання: у чисту пробірку взяти не більше однієї краплі розчину Nа₂НPO₄ (або невідомого розчину), додати не менш як 10 крапель молібденової рідини, збовтувати деякий час, залишити у штативі на 3-5 хв. Якщо осад не випадає, додати кілька кристалів NH₄NO₃, обережно підігріти. Спостерігати утворення жовтого дрібнокристалічного осаду.

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 2н. розчин HNO₃) Аніони інших аналітичних груп утворюють з AgNO₃ білі осади Ag₂SO_3, 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 5-10 крапель 2 н. розчину НNO₃, бовтувати деякий час і упевнитися, що осади не розчиняються.

2. Розчин амоніаку 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 килотою [Ag(NH₃)₂]⁺ +Cl^-+2H⁺ = AgCl¯ + 2NH₄⁺

Виконання: у чисту пробірку внести 1-2 краплі розчину NаCl, додати краплю розчину Ag NO₃, перемішати і спостерігати утворення білого осаду AgCl. Додавати краплями 2 н. розчин NH₄OH і збовтувати, поки осад не розчиниться. Утворюється безбарвний прозорий розчин. Додавати до нього 2 н. 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 пробіркі внести по 3-4 краплі розчину NаCl, NаBr і КJ (або невідомий розчин), додати у кожну 1-2 краплі 2 н. розчину НCl або 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 аніон, який реагував з хлорною водою: жовто-бурий – 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.

7 .3. Третя аналітична група аніонів: CH₃COO^-, NO₂^-, NO₃^-.

Не має групового реактиву. Якщо групові реактиви 1-ї та 2-ї аналітичних груп не дають характерних осадів з досліджуваним розчином, треба з окремими порціями цього розчину виконати індивідуальні реакції на аніони третьої аналітичної групи у такій послідовності, яка наведена далі.

7.3.1. Аніони 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 2н. H₂SO₄. Перемішати і обережно підігріти. Пари, які виділяються з пробірки, мають запах оцту. Якщо замість запаху оцту відчувається запах оксидів азоту, можна зробити припущення про присутність NО₂^-. Але остаточний висновок можна зробити, тільки виконавши реакцію з KJ (п. 2 див. нижче).

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

Склад основних ацетатів заліза(ІІІ) залежить від умов проведення реакції, тому можна записати спрощений варіант реакції: Fe³⁺ + 3CH₃COO^- + H₂O «CH₃COOH + FeOH(CH₃COO)₂

червоно-бурий розчин

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 забаравлення розчину у червоно-бурий колір. Якщо підгріти розчин 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. 7.3.2. Аніони нітриту NО₂^-.

1. Сильні кислоти витісняють з нітритів слабку азотисту кислоту, яка поступово розкладається:

2 NaNO₂ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HNO₂; 2 НNO₂ ® H₂O + N₂O₃; N₂O₃ ® NO­ + NO₂­

При цьому виділяються оксиди азоту NO і NO₂, які мають відповідний запах. Але остаточний висновок можна зробити, тільки виконавши більш чутливу реакцію п. 2 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 чевоно-фіолетовий колір.

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

3. Перманганат калію КМnО₄ у сильнокислому середовищі знебарвлюється при додаванні нітриту: 2 KMnO₄ + 3 H₂SO₄ +5 NaNO₂ = 2MnSO₄ + 5 NaNO₃ +K₂SO₄ + 3H₂O

Ця реакція дає можливість перевірити присутність нітриту, якщо у розчині є іони, які реагують з КІ, як у попередній реакції, з виділенням йоду (Cu²⁺, Fe³⁺).

Виконання: у чисту пробірку взяти краплю розчину KMnO₄, додати 10 крапель 2 н. розчину H₂SO₄, перемішати і спостерігати забарвлення розчину у червно-фіолетовий колір. Обережно додати 1-2 краплі розчину NaNO₂, перемішати і спостерігати знебарвлення розчину у пробірці.

7.3.3. Аніони нітрату NO₃^-

Усім реакціям на нітрат, які наведені нижче, заважає нітрит, оскільки він дає такий самий ефект реакції. Тому перед відкриттям нітрату треба упевнитися, що у досліджуваному розчині відсутній нітрит (виконати наведену вище реакцію п. 2 з KІ і п.3 з KMnO₄).

1. Металічна мідь (стружки) з 2 н. розчином H₂SO₄ не реагує, але якщо у розчині з”являється нітрат, мідь починає розчинятися 3Cu + 2 NO ₃^- + 8H⁺ = 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

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

Безбарвний розчин стає блакитним, виділяється NO, який має характерний запах і легко переходить в NO₂, 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

2. 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 поділу 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 треба знати, але у скороченому курсі якісного аналізу нітрати відкривають менш специфічною 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.

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 та ін.) і приготувати її розчин у воді у співвідношенні 1:10 – 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. Визначення рН розчину солі необхідно перед виконанням багатьох аналітичних реакцій, тому що вони виконуються 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 3-ї групи: До окремої порції розчину солі додати 1 М розчин HCl. Утворення білого осаду вказує на наявність катіонів 3-ї групи. Додати дист.води до 1/3 пробірки, нагріти, злити прозорий розчин у чисту пробірку і додати КІ. Утворення жовтого осаду PbІ₂ вказує на присутність Pb²⁺. Якщо жовтий осад не утворюється, до білого осаду, що утворився з НСІ, додати NН₄OH. Розчинення осаду вказує на Ag⁺.

2 .Відкриття катіонів 2-ї групи. Якщо з НСІ білий осад не утворився, до нової порції розчину солі додати 1М розчин Н₂SО₄. Утворення білого осаду вказує на присутність Cа²⁺ або Ва²⁺. (Осад BaSO₄ утворюється миттєво, а для утворення CaSO₄ треба охолодити пробірку під краном з холодною водою і потерти сляною паличкою стінки пробірки). У чисту пробірку взяти нову порцію цього розчину і додати 2 – 3 краплі K₂Cr₂O₇ та 1 – 2 краплі CH₃COONa. Утворення жовтого осаду вказує на присутність Ва²⁺. Якщо Ва²⁺ немає, з новою порцією розчину виконати реакцію на Са²⁺ з (NH₄)₂C₂О₄.

3. Відкриття катіонів 4-ї, 5-ї та 6-ї груп. Якщо з НСІ і Н₂SО₄ осаду не було, треба з новою порцією розчину солі виконати реакції з груповими реактивами 4-ї, 5-ї та 6-ї аналітичних груп катіонів – NаОН та NH₄OH і далі як описано у задачі №2.

4. Відкриття І групи. Якщо з груповими реактивами 2-ї, 3-ї, 4-ї, 5-ї та 6-ї груп осадів не було, в окремих порціях розчину солі відкривають катіони 1-ї групи у певній послідовності: NH₄⁺, 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 BaSO₄. Але аніон SO₄^2- може утворитися при окисненні SO₃^2-, тому з новою порцією розчину треба виконати реакцію на SO₃^2-. Якщо осад повністю розчиняється у сильних кислотах, треба шукати CO₃^2- або PO₄^3-. Якщо розчин солі кислий (рН 4-5 і менше), і осад після додавання ВаСІ₂ не випадає, додавати по краплині 2M NH₄OH до слаболужної 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, AgІсвітло-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.

Дата добавления: 2015-05-24