Реакции с выделением газов

Окислительно-восстановительные реакции

Реакции полимеризации

Реакции осаждения

Реакции комплексообразования

Кислотно-основные реакции

СН₃СОО^- + Н₃О⁺ ↔ СН₃СООН(г.) + Н₂О

Выделение свободной уксусной кислоты (обозначение г. — газ) при добавлении сильной кислоты (например, соляной или серной) используется для обнаружения ацетат-ионов. Партнером ацетат-иона в этой реакции является ион водорода, существующий в воде и гидратированной форме, формулу которой записывают обычно как Н₃О⁺ (правильнее было бы записывать (H₂O)₄H⁺ или H₉O₄⁺). Аналогичным образом (по выделению свободного аммиака при действии сильных щелочей, например гидроксида натрия) можно обнаружить и ион аммония:

NH⁺+ОН↔NH₃(г.)

AgCl + 2NH₃↔ [Ag(NHg)₂]²⁺ + 2Сl^-

Растворение малорастворимого хлорида серебра (см. ниже, «реакции осаждения») при действии аммиака происходит вследствие образования диаминного комплекса серебра.

Cu(H₂O)₄²⁺ + 4NH₃ ↔ [Cu(NH₃)₄J²⁺ + 4H₂O

В гидратированном ионе Cu²⁺ происходит обмен молекул воды на молекулы аммиака с образованием интенсивно окрашенного синего аммиаката меди.

Используются также реакции комплексообразования с органическими реагентами 8-оксихинолином, ализарином S и др.

Ag⁺ + Сl^- ↔ AgCl (тв.)

Ионы Ag⁺ (или Сl^-) осаждаются в виде малорастворимого хло­рида серебра (о его растворении см. выше).

Вa²⁺ + SO₄^2- ↔BaSO₄(тв.)

Ионы Ba²⁺ (или SO₄^2-) осаждаются в виде малорастворимого сульфата бария.

Многие вещества в водных растворах способны образовывать димеры или полимеры линейного или циклического строения. Простей­шим примером может служить димеризация хромат-иона с образованием бихромат-иона, сопровождающаяся изменением желтой окраски на оранжевую:

CrO₄^2- + ↔ HCrO₄^-

2HCrO₄^- ↔ Cr₂O₇^2- + H₂O (Cr₂O₇^2- = [O₃Cr-O-CrO₃]^2-)

Еще одной важной в аналитическом отношении реакцией является взаимодействие ионов двух различных типов с образованием сме­шанного полимерного соединения, так называемого гетерополисоединения. Примером может служить взаимодействие молибдат- и фосфат-ионов:

12MoO₄^2--+ H₂PO₄^- + 22H⁺ → [PO₄(MoO₃)₁₂]^3- +12H₂O

(12-молибдофосфат-ион)

Эта реакция применяется для обнаружения фосфат-иона по образованию желтого осадка гетерополисоединения.

Эти реакции связаны с переносом электронов и могут протекать в различных формах.

1. Простой обмен электронами:

Ce⁴⁺ + Fe²⁺ ↔ Ce³⁺ + Fe³⁺

2. Гетерогенные реакции между ионами в растворе и твердыми веществами:

Cu²⁺ + Fe (тв.) ↔ Cu(тв.) + Fe²⁺

3. Реакции диспропорционирования:

2Cu⁺ ↔ Cu²⁺ + Cu(тв.)

4. Реакции компропорционирования (синпропорционирования):

IO₃^- + 5I^- + 6H⁺ ↔ 3I₂ + 3H₂O

Для обнаружения ионов часто используют реакции с выделени­ем газов (например, см. приведенные выше кислотно-основные реакции). Выделяющийся газ затем обычно вступает в другую реакцию, которая, собственно, и используется для обнаружения. Например, для обнаружения карбонат-ионов используют выделе- ние диоксида углерода при действии кислот. Выделяющийся газ можно затем обнаружить при помощи реакции образования мало­растворимого карбоната бария:

H⁺+ HCO₃^-→H₂O+ СO₂(г.)

СO₂(г.) + Ba²⁺ + 2OH^- → BaCO₃(тв.) + H₂O

В аналитическом отношении важное значение имеет также ре­акция диоксида кремния и плавиковой кислоты (HF), сопровожда­ющаяся образованием летучих соединений кремния с фтором:

SiO₂(тв.) + 4HF ↔ SiF₄(г.) + 2H₂O

SiO₂(тв.) + 6HF ↔ H₂SiF₆(г.) + 2H₂O

В зависимости от количества плавиковой кислоты образуется либо тетрафторид кремния, либо летучая кремнефтороводородная кислота. Чтобы равновесия указанных реакций сместить вправо, необходимо связать выделяющуюся воду путем добавления кон­центрированной серной кислоты. Смещение этих равновесий в обратном направлении можно использовать для обнаружения вы­делившихся газов по выпадению осадка диоксида кремния.

С точки зрения наблюдаемых эффектов все реакции обнаруже­ния можно разделить на четыре группы:

1)образование характерных осадков,

2)растворение осадков,

3)появление (изменение) окраски,

4)выделение газов.

Дата добавления: 2014-01-07