Качественный химический анализ анионов

Качественный  химический анализ анионов

 

В большинстве случаев  анионы открываются дробным методом. Групповые реактивы используются не для отделения группы, а для обнаружения анионов группы. В основу классификации анионов положено различие в растворимости солей бария и серебра.

         По наиболее распространенной  классификации все анионы делятся   на три аналитические группы.

 

Классификация анионов

 

Группа	Анионы	Групповой реактив	Характеристика группы
1	SO42-, SO32-, CO32-PO43-, SiO32-	BaCl2 в нейтральном или слабощелочном растворе	Соли бария нерастворимы в воде
2	Cl-, Br-, I-, S2-	AgNO3 в присутствии HNO3	Соли серебра нерастворимы в воде и в разбавленной азотной кислоте
3	NO3-, NO2-CH3COO-	Группового реагента нет	Соли бария и серебра  нерастворимы в воде

 

Первая аналитическая  группа анионов 

SO₄^2-, SO₃^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-

 

Бариевые соли анионов  первой группы не растворяются в воде. Но эти соли, за исключением сульфата бария BaSO₄, хорошо растворимы в разбавленных кислотах. Поэтому выделить анионы этой группы в виде осадка групповым реактивом BaCl₂ можно только в нейтральной или слабощелочной среде.

 

РЕАКЦИИ СУЛЬФАТ-АНИОНА SO₄^2-

 

Хлорид бария BaCl₂ образует с анионом SO₄^2- белый осадок BaSO₄:

 

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓

 

Сульфат бария BaSO₄ в кислотах не растворяется.

 

Опыт: Налейте  в пробирку 3-4 капли раствора сульфата натрия Na₂SO₄ и добавьте 2-3 капли раствора хлорида бария. Проверьте растворимость осадка.

 

РЕАКЦИИ СУЛЬФИТ-АНИОНА SO₃^2-

 

1. Иодная или бромная вода при взаимодействии с растворами  сульфитов обесцвечивается:

SO₃^2- + I₂ + H₂O= SO₄^2- + 2I^- + 2H⁺

 

Опыт: Налейте в пробирку 4-5 капель сульфита натрия, добавьте 5 капель раствора серной кислоты и 2 капли иода. Раствор почти обесцвечивается.

 

2. Хлорид бария BaCl₂ образует с анионом SO₃^2- белый осадок сульфита бария BaSO₃, растворимый в кислотах:

 

BaCl₂ + Na₂SO₃= BaSO₃↓ + 2NaCl

 

 

РЕАКЦИИ КАРБОНАТ АНИОНА CO₃^2-.

 

1. Хлорид бария BaCl₂ осаждает анион CO₃^2- c образованием белого осадка карбоната бария BaCO₃, растворимого в кислотах (кроме серной кислоты):

 

BaCl₂ + Na₂CO₃= BaCO₃↓+ 2NaCl

 

2. Кислоты разлагают соли угольной кислоты с выделением углекислого газа:

 

Na₂CO₃ +2НСl= 2NaCl + Н₂СО₃

Н₂СО₃=H₂O + CO₂

 

Оксид углерода можно  обнаружить известковой водой (насыщенный раствор Ca(OH)₂):

Ca(OH)₂ + CO₂= CaCO₃↓ + H₂O

 

Опыт. В пробирку поместите 5 капель раствора Na₂CO₃ и прилейте такой же объем соляной кислоты. Медленно по каплям добавьте 2-3 капли известковой воды. Наблюдайте помутнение известковой воды. Следует иметь в виду, что помутнение скоро может исчезнуть вследствие образования кислой соли:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca (HCO₃)₂

 

 

РЕАКЦИИ ФОСФАТ-АНИОНА  PO₄^3-

 

1. Хлорид бария BaCl₂ образует с анионом PO₄^3- белый осадок фосфата бария BaHPO₄ , растворимый в кислотах (кроме H₂SO₄):

 

BaCl₂ + Na₂HPO₄= BaHPO₄↓ + 2 NaCl

 

2. Магнезиальная смесь (смесь MgCl₂, NH₄OH и NH₄Cl) с анионами  PO₄^3- образует белый кристаллический осадок MgNH₄PO₄:

 

Na₂HPO₄+ NH₄OH+ MgCl₂= MgNH₄PO₄↓ + 2NaCI+ H₂O

 

Опыт. К 5 каплям хлорида магния прибавьте несколько капель раствора аммиака, образовавшийся осадок гидроксида магния растворите, добавляя хлорид аммония, а затем прибавьте несколько капель Na₂HPO₄.

 

 

РЕАКЦИИ СИЛИКАТ-АНИОНА SIO₃^2-

 

1. Хлорид бария BaCl₂ образует с анионами SiO₃ ^2-   белый осадок силиката бария BaSiO_3:

BaCl₂ +Na₂SiO₃ = BaSiO3¯+ 2NaCl

 

2. Разбавленные кислоты образуют с концентрированными растворами  силикатов белый студенистый осадок (гель) кремниевой кислоты:

 

2HCl + Na₂SiO₃ =  H₂SiO₃ ¯+ 2NaCl

 

Если осадок на холоде не образуется, то раствор необходимо нагреть.

 

 

Вторая аналитическая  группа анионов

 Cl^- , Br^--, I^- , S^2-

 

 

Групповым реагентом  на анионы второй группы является нитрат серебра в присутствии разбавленной азотной кислоты.

Нитрат серебра AgNO₃ образует с анионом Cl^- белый творожистый осадок хлорида серебра AgCl, нерастворимый в воде и кислотах. Осадок растворяется в аммиаке, при этом образуется комплексная соль серебра [Ag(NH₃)₂]Cl. При действии азотной кислоты комплексный ион разрушается, и хлорид серебра снова выпадает в осадок. Эти свойства солей серебра используются для открытия аниона Cl^-. Реакции протекают в такой последовательности:

Cl^- + Ag⁺ = AgCl ¯

AgCl + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2H⁺ = AgCl ¯+ 2NH₄⁺

 

 

РЕАКЦИИ АНИОНА Br^--

 

Нитрат серебра AgNO₃ образует  с анионом Br^- желтоватый осадок бромида серебра AgBr, нерастворимый в азотной кислоте и плохо растворимый в аммиаке.

 

РЕАКЦИИ АНИОНА I^-

 

Нитрат серебра AgNO₃ образует с анионами I^- желтый осадок иодида серебра AgI, нерастворимый в азотной кислоте и растворе аммиака (в отличие от AgCl):

AgNO₃+ KI = AgI ¯+ KNO₃

 

 

РЕАКЦИИ СУЛЬФИД - АНИОНА S^2-

 

1. Нитрат серебра AgNO₃ образует с анионом S^2- черный осадок сульфида серебра Ag₂S, который нерастворим в растворе аммиака, но растворяется при нагревании в разбавленной азотной кислоте:

 

2AgNO₃ + Na₂S = Ag₂S¯ + 2NaNO₃

 

2. Кислоты (H₂SO₄, HCl) при действии на сульфиды разлагают их с образованием сероводорода:

 

Na₂S+ H₂SO₄ = H₂S­ + Na₂SO₄

 

Сероводород можно обнаружить по запаху, а также по почернению бумаги, смоченной раствором ацетата  свинца Pb(CH₃COO)₂  при поднесении ее к отверстию пробирки:

 

H₂S + Pb(CH₃COO)₂  = PbS¯ + 2CH₃COOН

 

 

 

Третья аналитическая группа анионов

NO₃^-,  NO₂^-,  CH₃COO^-

 

Характерной особенностью этой группы является растворимость солей бария и серебра. Поэтому хлорид бария и нитрат серебра не осаждают анионы третьей группы. Следовательно, группового реагента нет.

 

 

 

РЕАКЦИИ НИТРАТ - АНИОНА NO₃^-

 

1. Дифениламин (C₆H₅)₂NH с анионом NO₃^- образует интенсивное синее окрашивание.

 

Опыт. На чистое и сухое часовое стекло поместите 4-5 капель раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте. Внесите туда же стеклянной палочкой каплю испытуемого раствора и перемешайте. В присутствии аниона NO₃^- появляется интенсивно синяя окраска раствора вследствие окисления дифениламина. Аналогичное окрашивание дает и анион NO₂^-.

 

2. Сульфат железа(II) с анионом NO₃^- в концентрированном растворе серной кислоты образует комплексную соль бурого цвета [Fe(NO)]SO₄ .

 

 

РЕАКЦИИ НИТРИТ - АНИОНА NO₂^-

 

Анион  NO₂^- можно отличить от аниона NO₃^-   следующими реакциями:

Кислоты разлагают все нитриты с выделением оксидов азота:

 

2NaNO₂ + H₂SO₄ = Nа₂SO₄ + 2HNO₂

2HNO₂ = NO₂­ + NO­ + H₂O

 

РЕАКЦИИ АЦЕТАТ - АНИОНОВ CH₃COO^-

 

1. Серная кислота, взаимодействуя с ацетатами, вытесняет из них свободную уксусную кислоту, которая, улетучиваясь при нагревании, придает раствору специфический запах уксуса.

 

2. Хлорид железа FeCl₃  при взаимодействии с растворами ацетатов образует ацетат железа, который легко подвергается гидролизу:

 

Fe(CH₃COO)₃ + 2H₂O = Fe(CH₃COO)(OH)₂ ¯ + 2CH₃COOН

 

Опыт. К 6 каплям испытуемого раствора прибавьте столько же хлорида железа  FeCl_{3 .} При этом образуется красно-бурый ацетат железа. При разбавлении раствора водой в 2-3 раза и нагревании выпадает осадок основной соли Fe(CH₃COO)(OH)_2.