Характеристика аніонів третьої аналітичної групи

До третьої аналітичної групи аніонів ставляться NО₃^-, NO₂^- і СН₃СОО^-. Срібні та барієві солі цих аніонів розчиняються у воді, внаслідок чого ні AgNО₃, ні ВаCl₂ не осаджує аніони третьої групи. Групового реактиву у цієї групи немає.

Визначення нітритів і нітратів має велике значення для дослідження питної води. Наявність завищеної кількості нітритів і нітратів є показником забруднення і непридатності води для пиття.

Наявність великої кількості нітритів і нітратів в овочах і фруктах є небезпечним для живих організмів, воно не повинно перевищувати 40 мг/кг.

Органічні похідні азотної кислоти, наприклад, нітрогліцерин, використовуються як серцево-судинні засоби. Нітрит натрію і деякі похідні азотистої кислоти застосовують при стенокардії. Деякі солі оцтової кислоти входять до складу різних лікарських препаратів.

Третя група аніонів

Прилади та реактиви: крохмаль, дифеніламін, заліза (ІІ) сульфат.

Розчини: натрію або калію нітрат (0,5н) ,оцтова кислота (2н) , сірчаної кислоти (2н, конц.), калію йодиду (0,5н) , натрію ацетат (0,5н), заліза (ІІІ) хлорид (0,5н)

Характерні реакції аніонівNO₂^-

1. Реактив йодид калію.

Нітрити KNO₂ або NaNO₂ в оцтовокислому або сірчанокислому розчині окислюють J^- до J₂:

2NO₂^- + 2J^- + 4H⁺ → J₂ + 2NO + 2H₂O

До 4-5 капель підкисленого сірчаною кислотою розчину нітриту додають стільки ж розчину йодиду калію. При додаванні крохмалю розчин синіє.

2. Реактив мінеральні кислоти.

Кислоти розкладають всі нітрити з виділенням оксидів азоту:

2NaNO₂ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + NO + NO₂ + H₂O

Характерні реакції аніонів NO₃^-

1. Реактив дифеніламін (С₆H₅)₂NH.

Дифеніламін (С₆H₅)₂NH. В концентрованій H₂SO₄ з NO₃^- утворює інтенсивне синє забарвлення. До 4-5 капель розчину дифеніламіну в концентрованій H₂SO₄додають одну каплю досліджуваного розчину. Запишіть рівняння реакції.

2. Реактив сульфат заліза (ІІ).

Сульфат заліза (ІІ) в присутності NO₃^- утворює комплексну сполуку бурого кольору [Fe(NO)]SO₄.

На годинникове скло наносять каплю досліджуваного розчину (нітрату), кристалик FeSO₄ і каплю конц. H₂SO₄. В присутності NO₃^- навкруг кристалика з’являється буре кільце:

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

2NO + 2FeSO₄ → 2[Fe(NO)] SO₄

Характерні реакції аніонів CH₃COO^-

1. Реактив заліза (ІІІ) хлорид.

Ацетат-іон з розчином FeCl₃ утворює розчин кров’яного червоного кольору, при нагріванні якого в результаті гідролізу випадає червоно-бурий осад Fe(OH)₂(CH₃COO).

Цій реакції заважають аніони CO₃^2-.

2. Реактив конц. сірчана кислота.

Концентрована сірчана кислота витісняє оцтову кислоту із її солей. До розчину ацетату натрію приливають декілька капель конц. H₂SO₄ і нагрівають. Оцтову кислоту виявляють за запахом. Складіть рівняння реакцій.

Аналіз суміші аніонів І-ІІІ груп

Прилади і реактиви: всі прилади, реактиви і розчини, вказані в попередніх роботах по дослідженню та виявленню аніонів.

Додатково: універсальний індикаторний папір, крохмальний папір, пероксид водню (8%), сірчана кислота (4н).

Аніони в більшості випадків не заважають один одному при виявленні і їх аналіз ведуть частковим методом .

Попередні дослідження

1. Розчин досліджують на наявність аніонів І групи.

До 2-3 капель слабо лужного розчину (рН = 7-9) додають 2-3 краплі розчину BaCl₂. Утворення білого осаду вказує на присутність аніонів І групи, Які відкривають частковими реакціями.

2. Досліджують розчин на наявність аніонів ІІ групи.

До 2-3 капель досліджуваного розчину додають 3-4 краплі HNO₃ і 2-3 краплі AgNO₃. Утворення осаду вказує на присутність аніонів ІІ групи. Визначення кожного з них проводять частковими реакціями.

3. Аніони ІІІ групи відкривають частковим методом.

4. За допомогою універсального індикаторного паперу визначають рН розчину. Якщо рН < 2, в розчині можуть бути присутні аніони: CO₃^2-, SO₃^2-, NO₂^-.

5. Досліджують розчин на наявність аніона – окисника NO₂^-.

До 5-6 капель досліджуваного розчину, підкисленого 2н розчином сірчаної кислоти, додають 2-3 краплі йодиду калію і декілька капель розчину крохмалю. При наявності аніону NO₂^- розчин забарвлюється в синій колір.

6. Досліджують розчин на наявність іонів-окисників.

До 5-6 капель досліджуваного розчину додають 2 краплі 1н розчину сірчаної кислоти, 2-3 краплі розведеного розчину перманганату калію. Якщо при цьому перманганат калію знебарвлюється, то в розчині можуть бути присутні аніони-відновники: SO₃^2-, NO₂^-, J^-, Br^-, можливо , і Cl^-.

7. Досліджують розчин на наявність аніонів летких та нестійких кислот.

До 3-4 капель досліджуваного розчину приливають 3 краплі 4н розчину сірчаної кислоти і злегка струшують пробірку. Якщо виділення газу не спостерігається, то розчин злегка нагрівають. Виділення бульбашок газу вказує на можливість присутності аніонів СO₃^2-, SO₃^2-, S^2-, NO₂^-.

За властивостями газів CO₂, SO₂, H₂S, NO₂ (запах, колір) роблять висновок про їх можливий склад. На основі попередніх досліджень роблять висновок про те, які аніони можуть знаходитись в розчині. Після цього приступають до їх виявлення.

Виявлення окремих аніонів

1. Сульфат-іон відкривають частковим методом із окремої проби розчину дією хлориду барію в підкисленому ( азотною або хлороводневою кислотою) середовищі.

2. Сульфіт-іон відкривають із окремої порції розчину розкладанням сірчаною кислотою( при нагріванні). Оксид сірки (IV) , який виділяється, пропускають через розчин перманганату калію. Якщо в розчині присутні аніони NO₂^-, S^2-, то від них необхідно вивільнитись, так як вони заважають відкриттю аніона SO₃^2-. До 4 капель досліджуваного розчину додають 4 краплі розчину хлориду барію. Одержаний осад відокремлюють, промивають водою і обробляють 2-3 каплями 2н розчину хлороводневої кислоти. Газ, що виділяється досліджують на наявність оксиду сірки (IV) .

3. Карбонат-іон відкривають із окремої порції розчину частковою реакцією. Якщо в розчині присутній аніон SO₃^2-, то його попередньо необхідно окислити, так як він буде заважати виявленню аніона CO₃^2-. Для цього до досліджуваного розчину додають 8% розчин перекису водню і нагрівають на водяній бані. Після цього досліджують розчин на наявність аніона CO₃^2-.

4. Силікат-іон відкривають із окремої проби досліджуваного розчину шляхом обробітку його хлоридом амонію або хлороводневою кислотою.

5. Фосфат-іон відкривають із окремої проби розчину за допомогою магнезіальної суміші або молібденової рідини. Якщо в розчині присутні аніони другої групи та аніон SiO₃^2-, то відкриття фосфат-іону проводять наступним чином. До 5-6 капель аналізованого розчину додають такий же об’єм хлориду барію. Осад відокремлюють, промивають і розчиняють в 2н хлороводневій кислоті. Одержаний розчин нейтралізують розчином аміаку до рН = 7-8, додають декілька кристаликів хлориду амонію та злегка нагрівають. Якщо з’являється осад полікремнієвої кислоти, його відфільтровують і відкривають фосфат-іон за допомогою магнезіальної суміші або молібденової рідини.

6. Сульфід-іон відкривають із окремої проби ацетатом свинцю або окисленням його до вільної сірки. Іони S^2- можуть заважати відкриттю аніонів Cl^-, Br^-, J^-. Тому рекомендується їх усунути. Для цього до 5-6 капель нейтрального або слаболужного розчину (рН = 7-9) додають розчин ZnSO₄ і нагрівають. Сульфід цинку, який утворився, відокремлюють, а у фільтраті відкривають аніони Cl^-, Br^-, J^-.

7. Хлорид-іон відкривають за допомогою нітрату срібла, якщо в досліджуваному розчині відсутні бромід-іони, то хлорид-іони визначають наступним чином. 5-6 капель досліджуваного розчину підкислюють такою ж кількістю 2н розчину азотної кислоти і додають 5-6 капель розчину AgNO₃. Осад відокремлюють, промивають водою і додають до осаду 6-8 капель 12% розчину карбонату амонію. Осад відокремлюють, а у фільтраті відкривають аніон Cl^- розчином броміду калію.

8. Бромід-іон відкривають реакцією окислення його хлорною водою до вільного брому в присутності бензолу. Якщо присутні аніони S^2-, SO₃^2-, то їх спочатку окислюють розчином перманганату калію в кислому середовищі. Для цього до 5-6 капель досліджуваного розчину додають 2 краплі 2н розчину сірчаної кислоти і додають по каплях при помішуванні розчин перманганату калію до блідо-малинового забарвлення. В одержаному розчині відкривають бромід-іон.

9. Йодид-іон відкривають окисленням його сірчаною кислотою. До 5 капель досліджуваного розчину додають 2 краплі концентрованої сірчаної кислоти. Вільний йод, який виділився, виявляють вологим крохмальним папірцем. При наявності в розчині іонів-відновників аналіз ведуть таким же чином, що і при відкритті бромід-іонів.

10. Нітрат-іон відкривають з дифеніламіном, якщо за попередніми дослідженнями в розчині відсутні аніони NO₂^-. Якщо ж розчин містить аніони NO₂^-, то їх слід попередньо видалити за допомогою хлориду амонію. До 4-5 капель розчину додають 5-6 капель розчину (або кілька кристаликів) хлориду амонію і обережно нагрівають. При цьому нітрит амонію, який утворюється, повністю руйнується з виділенням азоту.

11. Нітрит-іон відкривають із окремої проби дією мінеральних кислот (виділення бурого газу) або йодидом калію.

12. Ацетат-іон відкривають із окремих проб досліджуваного розчину дією концентрованої сірчаної кислоти або за допомогою розчину хлориду заліза (Ш).

Контрольні запитання

1. Яким чином класифікують аніони?

2. Які аніони виявляють властивості окисників?

3. Які аніони виявляють властивості відновників?

4. Як можна виявити аніони Cl^-, Br^-, J^- при їх сумісній присутності?

5. Як виявляють аніони летких кислот?

6. Як позбуваються дії S^2- іонів при відкритті аніонів ІІ групи?

7. Чи можна відкрити аніони NO₃^- в присутності аніонів NO₂^-?

8. Які аніони можуть бути присутніми в розчині з:

а) сильно-кислим середовищем?