Лабораторна робота № 10. Друга аналітична група аніонів: Cl– , Br–, J–

Друга аналітична група аніонів: Cl^– , Br^–, J^–

Груповим реагентом, який осаджує усі аніони другої аналітичної групи, є катіони аргентуму 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 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 0,5 М розчинів NаCl, NаBr і КJ, додати 1 – 2 краплі 1 М AgNO₃, перемішати і спостерігати утворення осадів відповідного кольору. Додати у кожну пробірку 5 – 10 крапель 2 М розчину НNO₃, збовтувати деякий час і упевнитися, що осади не розчиняються.

1. Розчин аміаку NH₄OH 25% зовсім не розчиняє осад AgJ, частково розчиняє

AgBr і повностю розчиняє AgCl:

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

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

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

Виконання: у чисту пробірку внести 1 – 2 краплі 0,5 М розчину NаCl, додати краплю розчину AgNO₃, перемішати і спостерігати утворення білого осаду AgCl. Додавати краплями 25% розчин NH₄OH і збовтувати, 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 та йодиди окиснює до вільних брому та йоду:

2 Cl^– + Cl₂ – не реагує

2 Br^– + Cl₂ = 2 Cl^– + Br₂ – жовто-бурий

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

У водному середовищі розчини брому та 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 0,5 М розчини 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 водної та хлороформної фаз. Хлороформ важчий за воду і утворює нижній шар, колір якого вказує на аніон, який реагував з хлорною водою: жовто-бурий – бромід, червоно-фіолетовий – йодид.

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

2 J^– + 2 NO₂^– + 4 H⁺ = 2 NO­ + J₂¯ + 2 H₂O

Виконання: проводиться як попередня реакція, тільки замість хлорної води додається 0,5 М розчин KNO₂ (або NaNO₂). Хлороформ забарвлюється у червоно-фіолетовий колір у присутності йодиду.

Лабораторна робота № 11

Третя аналітична група аніонів: CH₃COO^–, NO₂^–, NO₃^–

Не має групового реагенту.

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 1 М 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 (нітрогену), можна зробити припущення про присутність NО₂^–. Але остаточний висновок можна зробити, тільки виконавши реакцію з KJ.

2. Хлорид феруму (ІІІ) FeCl₃ утворює з ацетатами ацетат феруму (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 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⁺ + 3 CH₃COO^– + H₂O «CH₃COOH + FeOH(CH₃COO)₂

червоно-бурий розчин

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

червоно-бурий осад

Виконання: у чисту пробірку внести 3 – 4 краплі розчину 1 М CH₃COONа і додати 1 – 2 краплі 0,5 н. розчину FeCl₃, перемішати і спостерігати забарвлення розчину у червоно-бурий колір. Якщо підігріти 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.

Аніони нітриту NО₂^–

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

2 NaNO₂ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2 HNO₂

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. 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:

2 J^– + 2 NO₂^– + 4 H⁺ = 2 NO­ + J₂¯ + 2 H₂O

Виконання: у чисту пробірку внести 1 – 2 краплі 0,5 М 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 = 2 MnSO₄ + 5 NaNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O

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

Виконання: у чисту пробірку взяти краплю 0,05 н. розчину KMnO₄, додати 10 крапель 2 н. розчину H₂SO₄, перемішати і спостерігати забарвлення розчину у червно-фіолетовий колір. Обережно додати 1 – 2 краплі 0,5 М розчину NaNO₂, перемішати і спостерігати знебарвлення розчину у пробірці.

Аніони нітрату NO₃^–

Усім реакціям на нітрат (0,5 М розчин), які наведені нижче, заважає нітрит, оскільки він дає такий самий аналітичний ефект реакції. Тому перед відкриттям нітрату треба упевнитися, що у досліджуваному розчині відсутній нітрит (виконати наведенівище реакції з KJ і з KMnO₄).

1. Металічна мідь (стружки) з 2 н. розчином H₂SO₄ не реагує,

але якщо у розчині з‘являється нітрат, мідь починає розчинятися:

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

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

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 аміаку, який можна виявити за запахом або іншими методами:

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

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

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

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

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

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 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.

Лабораторна робота № 12

Дата добавления: 2015-05-24