Аналитическая классификация анионов

 

Наиболее распространённая классификация анионов основана на способности к взаимодействию с растворимыми солями серебра и бария с образованием осадков нерастворимых в воде солей серебра и бария соответственно. Анионы делятся на три аналитические группы (табл. 4).

К первой группе анионов относятся ионы, образующие малорастворимые соли серебра. Групповой реагент - AgNO₃. Вторую группу анионов составляют ионы, образующие малорастворимые соли бария. Групповым реагентом является хлорид бария, имеющий нейтральную или слабощелочную реакцию. К третьей группе относятся анионы, соли серебра и бария которых растворимы в воде.

Анионы первой аналитической группы

К первой аналитической группе относятся анионы бескислородных кислот (S^2-, Cl^-, Br^-, I^-), дающие нерастворимые в воде и разбавленной азотной кислоте соли серебра. Растворимые соли серебра в присутствии разбавленной азотной кислоты являются групповым реагентом на анионы первой аналитической группы. Нерастворимые в воде соли серебра дают также некоторые из анионов второй группы, однако они растворимы в разбавленной азотной кислоте. Поэтому в ее присутствии осаждение солей серебра анионов второй аналитической группы не происходит. Бариевые соли анионов первой аналитической группы в воде растворимы. При взаимодействии солей серебра с анионами первой аналитической группы в присутствии разбавленной азотной кислоты образуются осадки:

 

Ag⁺ + Cl^- = AgCl_(тв),

  белый

Ag⁺ + Br^- = AgBr_(тв),

      желтый

Ag⁺ + I^- = AgI _(тв),

      желтый

2Ag⁺ + S^2- = Ag₂S_(тв).

       черный

3.1.1. Реакции хлорид - иона

 

+++ 1. Реакция с нитратом серебра AgNO ₃. Нитрат серебра в присутствии азотной кислоты образует с хлорид-ионами белый творожистый осадок хлорида серебра.

 

Ag⁺ + Cl^- = AgCl_(тв).

 

Этот осадок нерастворим в HNO₃, но легко растворим в растворах гидроксида аммония, карбоната аммония, цианида калия и тиосульфата натрия за счет образования растворимых комплексных солей серебра:

 

AgCl _(тв)  + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-,

 

AgCl _(тв) + 2(NH₄)₂CO₃ = [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2NH₄⁺ + 2HCO₃^-,

 

AgCl _(тв) + 2CN^- = [Ag(CN)₂]^- + Cl^-,

 

AgCl _(тв) + 2S₂O₃^2- = [Ag(S₂O₃)₂]^3- + Cl^-.

 

Осадок AgCl постепенно темнеет на свету вследствие его разложения:

 

2AgCl _(тв) = 2Ag + Cl_{2 (г)}.

Методика проведения реакции . В пробирку помещают 3 капли раствора хлорида, 2 капли 2 н. раствора HNO₃, 2 капли раствора AgNO₃ и наблюдают образование белого осадка AgCl. К полученному осадку добавляют избыток 2 н. раствора NH₄ОН и наблюдают его растворение.

2. Реакция с окислителями. Сильные окислители (MnO₂, MnO₄^-, PbO₂, ClO₃^-) в кислой среде окисляют хлорид-ион до свободного хлора:

 

MnO₂ + 2Cl^- + 4H⁺ = Cl_{2 (г)} ­ + Mn²⁺ + 2 H₂O.

 

Выделение свободного хлора легко обнаружить по запаху, а также по окрашиванию в синий цвет иод-крахмальной бумаги. Проведению реакции мешают бромид- и иодид-ионы, также окисляющиеся до свободных брома и иода.

Методика проведения реакции . В пробирку помещают несколько гранул MnO₂, добавляют 5 капель исследуемого раствора, 5 капель концентрированной H₂SO₄. Смесь нагревают и в верхнюю часть пробирки опускают иод-крахмальную бумагу (пропитанную раствором крахмала и иодида калия фильтровальную бумагу).

 

Реакции бромид-иона

1. Реакция с хлорной водой Cl₂. При действии хлорной воды (водного раствора хлора) бромид-ион окисляется до элементарного брома.

 

Cl_{2 (г)} + 2 Br^- = 2 Cl^- + Br₂.

 

Раствор приобретает бурую окраску вследствие образования свободного брома. Органические растворители CHCl₃, CCl₄, C₆H₆ экстрагируют Br₂, при этом органическая фаза окрашивается в оранжевый цвет. При большом избытке хлорной воды бром окисляется дальше до гипобромид-аниона BrO^-, а окраска хлороформного слоя становится лимонно-желтой.

Методика проведения реакции . К смеси 3 капель раствора, содержащего ионы Br ^-, и 3 капель серной кислоты прибавляют 6 капель CCl₄ или CHCl₃ и при энергичном встряхивании прибавляют по каплям хлорную воду.

2. Реакция с фуксин-сернистой кислотой. Фуксин при действии солей сернистой кислоты в кислой среде образует бесцветный продукт присоединения - фуксин-сернистую кислоту. При действии свободного брома на фуксин-сернистую кислоту образуется бромпроизводное фуксин-сернистой кислоты, имеющее красно-фиолетовый цвет. Реакция специфична и позволяет определять очень малые количества бромид-иона в присутствии хлоридов и иодидов.

Методика проведения реакции. Смешивают 5 капель раствора, содержащего бромид-ионы, с 4 каплями раствора KMnO₄ и 4 каплями H₂SO₄. Смесь нагревают и в верхнюю часть пробирки опускают фильтровальную бумагу, смоченную фуксин-сернистой кислотой (фильтровальную бумагу пропитывают раствором фуксина, обесцвеченного смесью Na₂SO₃ + H₂SO₄).

Реакции иодид-иона

+++ 1. Реакция с солями свинца.

 

Pb²⁺ + 2I^- = PbI_{2 (тв)}.

 

Образуется желтый осадок иодида свинца, растворяющийся при нагревании в воде.

Методика проведения реакции . К 2-3 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 2-3 капли раствора нитрата свинца. К образовавшемуся раствору с осадком добавляют небольшое количество дистиллированной воды и нагревают на водяной бане.

2. Реакция с серной кислотой H ₂ SO ₄. Концентрированная серная кислота окисляет иодистоводородную кислоту до свободного иода, который окрашивает раствор в бурый цвет.

 

I^- + H⁺ = HI,

 

8HI + H₂SO₄ = 4I₂ + 4H₂O + H₂S.

 

При нагревании смеси иод улетучивается в виде фиолетовых паров. Если к реакционной смеси добавить эфир или хлороформ, происходит окрашивание слоя органического растворителя в фиолетовый цвет.

Методика проведения реакции . К 3 каплям раствора, содержащего иодид-ионы, добавляют 5-7 капель концентрированной серной кислоты и 5 капель CHCl₃. Смесь встряхивают и наблюдают фиолетовое окрашивание органической фазы.

3. Реакция окисления нитритом натрия:

 

2 I^- + NO₂^- + H₂O = I₂ + NO₃^- + 2 H⁺

 

Методика проведения реакции . В пробирку прилить 3-4 капли исследуемого раствора, подкислить кислотой до рН < 7 и бросить несколько кристалликов NaNO₂. Выделяется свободный иод, который окрашивает иод-крахмальную бумагу в синий цвет.

 

Реакции сульфид-иона

 

+++ 1. Реакция с нитратом серебра AgNO₃. Нитрат серебра образует с сульфид-ионом черный осадок сульфида серебра, нерастворимый в NH₄OH, Na₂S₂O₃ и KCN, но растворимый при нагревании в 2 н. HNO₃ в отличие от других солей анионов первой аналитической группы.

 

S^2- + 2 Ag⁺ = Ag₂S _(тв).

 

Методика проведения реакции . К 1-2 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, прибавляют 1-2 капли раствора AgNO₃. Наблюдают появление черного осадка. Проверяют растворимость осадка в 2 н. HNO₃ при нагревании.

+++ 2. Реакция с кислотами. Соляная и серная кислоты при действии на сульфиды разлагают их с выделением сероводорода:

 

Na₂S + H₂SO₄ = H₂S_(г) + Na₂SO₄.

 

Выделение сероводорода легко обнаружить по запаху или по почернению фильтровальной бумаги, смоченной раствором ацетата свинца:

 

Pb(CH₃COOH)₂ + H₂S = PbS _(тв) + 2 CH₃COOH.

 

Методика проведения реакции . К 3 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, добавить 3 капли раствора серной или хлороводородной кислоты. К отверстию пробирки поднести фильтровальную бумагу, смоченную раствором ацетата свинца.

+++ 3. Реакция с нитратом кадмия Cd ( NO ₃ )₂. При добавлении к раствору, содержащему сульфид-ион, солей кадмия образуется желтый осадок сульфида кадмия.

 

Na₂S + Cd(NO₃)₂ = CdS _(тв) + 2NaNO₃.

 

Методика проведения реакции . К 3 каплям раствора, содержащего сульфид-ионы, добавить 3 капли раствора соли кадмия.

4. Реакция с нитропруссидом натрия Na ₂ [ Fe ( CN )₅ NO ]. Раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет вследствие образования комплекса.

 

Na₂S + Na₂[Fe(CN)₅NO] = Na₄[Fe(CN)₅NOS].

 

Методика проведения реакции . На часовом стекле смешивают каплю сульфида натрия, каплю 2 н. раствора NaOH и каплю 1%-ного раствора нитропруссида натрия.

5. Реакция с гидроксокомплексом свинца [Pb(OH)₄ ]^2-:

 

Pb²⁺ + 2OH^- = Pb(OH)_{2 (тв)},

 

Pb(OH)_2(тв) + 2OH^- = Pb(OH)₄^2-,

 

S^2- + Pb(OH)₄^2- = PbS _(тв) + 4OH^-.

 

Гидроксокомплекс свинца образует с сульфид-ионом черный осадок PbS, растворимый при нагревании в 2 н. HNO₃:

 

3PbS _(тв) + 8HNO₃ = 3Pb(NO₃)₂ + 3S _(тв) + 2NO _(г) + 4H₂O.

 

Предел обнаружения сульфида 1, 8 мкг. Определение возможно в присутствии всех анионов.

Методика проведения реакции . В отдельной пробирке готовят раствор гидроксокомплекса свинца, для чего к 2-3 каплям раствора соли свинца Pb(NO₃)₂ добавляют раствор NaOH до полного растворения осадка. Каплю полученного раствора наносят на фильтровальную бумагу и на нее наносят каплю раствора, содержащего сульфид-ионы. В присутствии сульфид-ионов пятно становится черным или темно-бурым.

 

Некоторые реакции анионов первой аналитической группы приведены в табл. 11.

Таблица 11

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: