Первая аналитическая группа анионов

Опыт 1. Обнаружение аниона SO₄^2–

Все сульфаты, за исключением сульфатов бария, кальция, стронция и свинца, хорошо растворимы в воде. Анион SO₄^2–бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария образует с анионом SO₄^2– белый кристаллический осадок сульфата бария

SO₄^2– + Ва²⁺ = Ва SO₄

К 4 - 5 каплям раствора сульфата натрия прибавьте 2 - 3 капли раствора хлорида бария. Убедитесь, что образовавшийся осадок не растворяется в кислотах.

Б) Реакция с родизонатом бария

Нанесите на фильтровальную бумагу последовательно 1 каплю раствора хлорида бария и 1 каплю родизоната натрия (или родизоновой кислоты).Об-

ратите внимание на красный цвет образовавшегося родизоната бария. Красное пятно этого соединения смочите 1 - 2 каплями раствора, исследуемого на содержание аниона SO₄^2–. В присутствии иона SO₄^2– красная окраска родизоната бария тотчас обесцвечивается вследствие образования белого сульфата бария. Реакция селективна для определяемого аниона.

Опыт 2. Определение аниона СО₃^2–

Анион СО₃^2– в растворах бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Раствор хлорида бария дает с определяемым ионом белый осадок карбоната бария

СО₃^2– + Ва²⁺ = ВаСОз

Как и все карбонаты, ВаСОз легко растворяется в сильных минеральных кислотах и даже в уксусной кислоте.

Б) Реакция с сильными минеральными кислотами

Сильные минеральные кислоты (соляная, серная, азотная) разлагают карбонаты с выделением углекислого газа

СО₃^2– + 2Н⁺ = Н₂О + СО₂↑

Выделяющийся газ вызывает помутнение раствора гидроксида кальция

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃↓ + Н₂О

Для проведения анализа берут избыток раствора гидроксида кальция, так как в противном случае муть быстро исчезает вследствие образования хорошо растворимой в воде кислой соли

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂

Иногда вместо гидроксида кальция применяют гидроксид бария.

Опыт 3. Определение аниона РО^4–

В зависимости от кислотности раствора фосфор может существовать в форме РО₄^3–, НРО₄^2– или Н₂РО₄^–. В кислой среде устойчивы гидро- и дигидро-фосфаты, в щелочной – фосфаты. В воде растворимы все фосфаты щелочных металлов и аммония, а также дигидрофосфаты щелочноземельных металлов. Ион РО₄^3– в водных растворах бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария осаждает гидрофосфат в виде белого осадка гидрофосфата бария

НРО₄^2– + Ва²⁺ = ВаНРО₄

К 4 - 5 каплям раствора гидрофосфата натрия прибавьте 2 - 3 капли раствора хлорида бария до образования белого осадка.

В присутствии щелочей или гидроксида аммония образуется белый осадок фосфата бария

2НРО₄^2– + 2ОН ^– + 3Ва²⁺ = Ва₃(РО₄)₂ + 2Н₂О

Осадки ВаНРО₄ и Ва₃(РО₄)₂ растворимы в сильных кислотах (за исключением серной), а также в уксусной кислоте.

Б) Реакция с молибденовой жидкостью

Молибденовая жидкость, т.е. раствор молибдата аммония (NН₄)₂МоО₄ в азотной кислоте, образует с анионами РО₄^3– и НРО₄^2– желтый кристаллический осадок фосфоромолибдата аммония

РО₄^3– + 3NH₄⁺ + 12МоО₄^2– + 24Н⁺ = (NН₄)3Н₄[Р(Мо₂О₇)₆]+ 10Н₂О

НРО₄^2– + 3NH₄⁺ + 12МоО₄^2– + 23Н⁺ = (NН₄)3Н₄[Р(Мо₂О₇)₆] +10Н₂О

Выполняя реакцию, действуют избытком реактива, так как осадок растворяется в гидрофосфате натрия. К 5 - 6 каплям молибденовой жидкости, предварительно нагретой на водяной бане, прибавьте 1 - 2 капли раствора гидрофосфата натрия и дайте постоять. Полезно добавить несколько кристаллов нитрата аммония, так как присутствие в растворе одноименного иона NH₄⁺ понижает растворимость осадка. Осадок растворим в щелочах и гидро-ксиде аммония

(NН₄)3Н₄[Р(Мо₂О₇)₆] + 24ОН^– = РО₄^3– + 12МоО₄^2– + 14Н₂О

В) Реакция с магнезиальной смесью

Магнезиальная смесь (МgС1₂ + NН₄ОН +NН₄С1) образует с фосфатами и гидрофосфатами белый кристаллический осадок. Например:

НРО₄^2– +Mg²⁺ + NH₄OH = MgNН₄РО₄ + H₂O

Осадок растворим в сильных кислотах и в уксусной кислоте.

К 2 - 3 каплям раствора хлорида магния прибавьте столько же раствора гидроксида аммония, и выпавший осадок гидроксида магния растворите в хлориде аммония, прибавляя его по каплям. Полученную таким образом магнезиальную смесь нагрейте на водяной бане и прибавляйте раствор гидрофосфата натрия до появления осадка. Испытайте отношение полученного осадка к кислотам.

Г) Реакция с бензидином

Выполнять реакцию удобнее всего капельным методом. На кусочек фильтровальной бумаги наносят каплю исследуемого раствора, а затем по одной капле (одну за другой) азотнокислого раствора молибдата аммония и бен-зидина C₁₂H₈(NH₂)₂. Далее влажное пятно выдерживают в парах аммиака или обрабатывают каплей ацетата натрия. Перед проведением этой операции полезно влажное пятно для ускорения реакции подержать над нагретой электрической плиткой. В присутствии аниона РО₄^3– появляется синяя окраска, интенсивность которой зависит от концентрации аниона в растворе.

Аналогичную, но растворимую в воде, соль образует также анион SiO₃^2–, присутствие небольших количеств которого в воде всегда возможно. Поэтому опыт лучше вести в присутствии винной кислоты Н₂С₄Н₄О₆, которая добавляется в раствор молибдата аммония и препятствует образованию молибде-нокремниевой кислоты.

Реакция позволяет обнаружить 1,5 мкг РО₄^3– в присутствии 500 кратного избытка аниона SiO₃^2–. Предельное разбавление 1:33 000.

Опыт 4. Определение аниона SiO₃^2–

В воде растворимы силикаты калия и натрия. Ион SiO₃^2– бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария образует с анионом SiO₃^2– белый осадок силиката бария. Кислоты разлагают его с образованием студенистого осадка смеси кремниевых кислот

SiO₃^2– + Ва²⁺ = ВаSiO₃

ВаSiO₃ + 2Н⁺ = Н₂SiO₃ + Ва²⁺

К 5 - 6 каплям раствора силиката натрия прибавьте 3 - 4 капли реактива. На получившийся белый аморфный осадок силиката бария подействуйте соляной кислотой. Обратите внимание на изменение характера осадка.

Б) Реакция с нитратом серебра

Нитрат серебра АgNO₃ выделяет из растворов силикатов желтый осадок силиката серебра, растворимый в азотной кислоте

SiO₃^2– + 2Аg⁺ = Ag₂SiO₃

К 3 - 4 каплям раствора силиката натрия добавьте несколько капель раствора нитрата серебра до образования желтого осадка.

В) Реакция с разбавленными кислотами

Разбавленные минеральные кислоты вытесняют из силикатов гель кремниевых кислот

SiO₃^2– + 2Н⁺ = Н₂SiO₃

К 5 - 6 каплям раствора силиката натрия прибавьте 3 - 4 капли соляной кислоты. При действии избытка кислоты образуется коллоидный раствор кремниевых кислот, и осадок не выпадает. Полное выделение кремниевых кислот достигается многократным выпариванием исследуемого раствора с концентрированной соляной кислотой. При этом они переходят в нерастворимое состояние и легко могут быть удалены фильтрованием.

Г) Реакция с солями аммония

Соли аммония NН₄С1, (NН₄)₂SО₄ или (NН₄)₂СО₃ выделяют из растворов силикатов хлопьевидный осадок кремниевой кислоты. Связано это с тем, что соли аммония усиливают гидролиз силикатов, доводя его до конца. Уравнение реакции имеет вид

SiO₃^2– + 2H₂О + 2NH₄⁺ = Н₂SiO₃ + 2NН₄ОН

К 6 - 8 каплям раствора силиката натрия прибавьте столько же капель раствора хлорида аммония и нагрейте на водяной бане. Наблюдайте появление осадка кремниевых кислот. Полное осаждение аниона SiO₃^2– солями аммония невозможно.

Опыт 5. Определение аниона F ^–

В воде растворимы фториды щелочных металлов, аммония, а также серебра, алюминия, олова и ртути. Реакция растворов фторидов близка к нейтральной. Ион F ^– бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария дает с F ^– объемистый белый осадок фторида бария, растворимый в минеральных кислотах и солях аммония

2 F ^– + Ва²⁺ = ВаF₂

К 3 - 4 каплям раствора фторида натрия добавьте несколько капель хлорида бария до образования осадка. Убедитесь в растворимости осадка в сильных минеральных кислотах (но не в серной) и в растворе хлорида аммония.

Б) Реакция c хлоридом кальция

Хлорид кальция образует белый осадок СаF₂, почти нерастворимый в минеральных кислотах и нерастворимый в уксусной кислоте.

К 3 - 4 каплям раствора фторида натрия добавьте несколько капель хлорида кальция до образования белого осадка.

В) Микрокристаллоскопическая реакция

К капле исследуемого раствора, подкисленного соляной кислотой, прибавляют немного твердой кремниевой кислоты или оксида кремния и затем крупинку хлорида натрия. Образуются кристаллы Na₂SiF₆, окрашенные в бледно-розовый цвет. Предельное разбавление реакции составляет 1:2500.