Характеристика аніонів першої аналітичної групи

До першої групи аніонів ставляться аніони РО₄^3-, SO₄^2-, SO₃^2-, СО_З^2-, S₂O₃^2-, BO₂^-, В₄О₇^2- і С₂О₄^2-. Груповим реактивом є ВаCl₂ в нейтральному або слаболужному середовищі, так як важкорозчинні барієві солі цих аніонів, за винятком BaSО₄, розчинні в кислотах. Іон Ag⁺ утворює з аніонами даної групи (крім SO₄^2-) важкорозчинні у воді солі, легко розчинні в розведеній азотній кислоті. Всі аніони цієї групи безбарвні.

Для організму людини велике значення мають фосфати і карбонати. Фосфатні і гідрокарбонатні буферні суміші підтримують певну величину рН внутрішнього середовища живого організму.

Наявність карбонатів і сульфатів у питній воді визначає її побутові та смакові якості. Крім того, присутність сульфатів немінерального походження є показником санітарного забруднення води (наприклад, стічними водами).

В якості лікарських речовин використовують сульфат магнію (проносне і гіпотензивний засіб), гідрокарбонат натрію (при шлункових захворюваннях), борну кислоту і тіосульфат натрію (антисептичні засоби).

Перша група аніонів

Прилади і реактиви: тиглі, фільтри, амоній хлорид, етиловий спирт.

Розчини: натрію сульфат(0,5н), барію хлорид (0,5н), срібла нітрат (0,1н), свинцю нітрат або ацетат (0,5н), натрію або калію гідроксид (2н), натрію сульфіт (0,5н), хлороводнева кислота (2н), йодна вода , калію перманганат (0,1н), натрію або калію карбонат (0,5н), вапняна або баритова вода, натрію гідрофосфат (0,5н), натрію силікат (0,5н), натрію тіосульфат(0,5н), натрію тетраборат (0,5н), сірчаної кислоти (конц.), магнію хлорид (0,5н), амонію гідроксид (2н), амонію хлорид (0,5н), амонію молібдат або молібденова рідина, азотна кислота (конц.).

Характерні реакції аніонів SO₄^2-

1. Реактив BaCl₂.

Хлорид барію утворює з аніоном SO₄^2- білий осад BaSO₄, нерозчинний в кислотах і лугах.

2. Реактив солі свинцю.

Солі свинцю – Pb(NO₃)₂ – дають білий осад PbSO₄, розчинний в надлишку лугів. Складіть рівняння всіх реакцій.

Характерні реакції аніонів SO₃^2-

1. Реактив BaCl₂.

Хлорид барію з аніонами SO₃^2- утворює білий осад BaSO₃, легко розчинний в кислотах.

2. Реактив йодна вода.

Йодна вода стає безбарвною при додаванні сульфітів. До 4-5 капель розчину сульфіту натрію додають 5 капель розчину соляної кислоти і 2-3 краплі розчину йоду.

3. Реактив перманганат калію.

Обезбарвлення перманганату калію в кислому середовищі. Наливають в пробірку 4-5 капель сульфіту натрію, 5 капель сірчаної кислоти і 2-3 краплі розчину перманганату калію. Складіть рівняння реакцій.

Характерні реакції аніонів CO₃^2-

1. Реактив BaCl₂.

Розчин хлориду барію осаджує аніони CO₃^2- у вигляді білого осаду BaCO₃, розчинного в кислотах (за винятком сірчаної)

2. Реактив вапняна або баритова вода.

Виділення CO₂ можна виявити по помутнінню вапняної води ( або баритової води).

В пробірку поміщають 5-8 капель розчину карбонату натрію і додають такий же об’єм 2н хлороводневої кислоти. В пробірку вставляють піпетку з 2-3 каплями вапняної води. Спостерігають помутніння вапняної води в піпетці. Складіть рівняння реакцій.

Характерні реакції аніонів PO₄^3-

Фосфат-іон є аніоном ортофосфорної кислоти H₃PO₄. У воді розчинні солі лужних металів, амонію і Ca(H₂PO₄)₂. Решту солей не розчинні у воді, але розчинні в мінеральних кислотах, а також в оцтовій кислоті.

1. Реактив BaCl₂ .

Розчин BaCl₂ з Na₂HPO₄ утворює білий осад ВаHPO₄, розчинний в кислотах (крім сірчаної).

2. Реактив нітрат срібла.

Нітрат срібла з Na₂HPO₄ утворює жовтий осад Ag₃PO₄, розчинний в аміаку.

3. Реактив магнезіальна суміш (MgCl₂, NH₄OH, NH₄Cl).

Реактив магнезіальна суміш з фосфат-іонами утворює білий кристалічний осад NH₄MgPO₄, розчинний в кислотах. До 5-6 капель розчину хлориду магнію додають декілька капель розчину аміаку, після цього приливають декілька капель розчину гідрофосфату натрію. Складіть рівняння вище вказаних реакцій.

4. Реактив молібденова рідина .

Молібденова рідина (розчин (NH₄)₂MoO₄ в HNO₃) утворює з фосфат-іонами при нагріванні жовтий кристалічний осад:

PO₄^3- + 3NH₄⁺ + 12MoO₄^2- + 24H⁺→ (NH₄)₃ [P(Mo₃O₁₀)₄] ↓ + 12H₂O

До 8 капель молібдату амонію додають 8 капель концентрованої азотної кислоти. До суміші додають 2-3 краплі фосфату натрію і нагрівають до 40-50^о С на водяній бані.

Характерні реакції аніонів SiO₃^2-

1. Реактив BaCl₂.

Розчин BaCl₂ з SiO₃^2- утворює білий осад BaSiO₃, який розкладається кислотами з утворенням драглистого осаду суміші кремнієвих кислот.

2. Реактив солі амонію.

Сіль амонію (NH₄Cl) виділяє із розчинів кремнієву кислоту повніше, ніж кислоти, так як іони амонію сприяють коагуляції кремнієвої кислоти, зміщуючи рівновагу гідролізу в сторону її утворення.

До 4-5 капель розчину силікату додають 4-5 капель води, кидають в пробірку 2-3 кристалики хлориду амонію та нагрівають.

3. Реактив розведені кислоти.

Розведені кислоти при повільному додаванні до розчину силікату натрію виділяють білий драглистий осад (гель) кремнієвої кислоти.

Складіть рівняння вище вказаних реакцій.

Характерні реакції аніонів S₂O₃^2-

Тіосульфати важких металів гідролізують з виділенням важкорозчинних

сульфідів і утворенням сірчаної кислоти:

HgS₂O₃ + H₂O → H₂SO₄ + HgS

1. Реактив BaCl₂.

Хлорид барію виділяє із розчинів тіосульфатів білий осад тіосульфату барію.

2. Реактив AgNO₃.

При додаванні розчину нітрату срібла до розчину Na₂S₂O₃ виділяється білий осад Ag₂S₂O₃ , який в невдовзі жовтіє, буріє, і нарешті стає чорним внаслідок утворення Ag₂S. Складіть рівняння вищевказаних реакцій.

3. Реактив розчини кислот.

При дії розведених кислот на тіосульфати виділяється сірка у вільному стані і розчин мутніє.

S₂O₃^2- + 2H⁺ → SO₂ + S + H₂O

Характерні реакції аніонів B₄O₇ ^2- і BO₂^-

Для проведення реакцій використовують розчин тетраборату натрію Na₂B₄O₇·10 H₂O (бура).

1. Реактив хлорид барію.

Хлорид барію утворює з бурою білий осад метаборату барію Ba(BO₂)₂ розчинний в кислотах:

Na₂B₄O₇ + BaCl₂ + 3 H₂O → Ba(BO₂)₂↓ + 2H₃BO₃ +2 NaCl

2. Забарвлення полум’я.

Розчин бури (5-6 капель) випарюють в тиглі насухо, після чого приливають 2-3 краплі концентрованої сірчаної кислоти, 5-6 капель спирту, перемішують і запалюють. Полум’я спирту забарвлюється в зелений колір:

H₃BO₃ + 3C₂H₅OH → B(OC₂H₅)₃ + 3 H₂O