Классификация анионов по окислительно - восстановительным свойствам
| группа | изучаемые ионы | групповой реагент | схема взаимодействия | аналитический сигнал |
| анионы-окислители | CrO42-(Cr2O72-), NO2-, NO3-, | KI+H2SO4 | NO2-+2I-→I2+2NO↑+2H2O | выделение свободного йода |
| анионы- восстановители | SO32-, S2O32-,C2O42-, Cl-, Br-, I-, SCN-, S2- | I2(pH<9) KMnO4+H2SO4 | 2S2O32-+I2→2I-+S4O62- 5SO32-+2MnO4-+6H+→5SO4 2-+2Mn2++3H2O | обесцвечивание раствора йода обесцвечивание раствора KMnO4 |
| индифферентные ионы | SO4 2-, CO32-, (HCO3-) PO43-(HPO42-), B4O72-(BO2-,BO33-) -, CH3COO-, C6H5COO-, C6H4(OH)COO- | не имеют группового реактива |
Анализ катионов
Лекция № 7
Первая аналитическая группа
Первая аналитическая группа объединяет простые катионы, образованные S-элементами I группы периодической системы Д.И. Менделеева Na+ , K+ и комплексный катион аммония, образованной за счет донорно-акцепторной связи между NH3-донор электронов и протона H+-акцептор электронов:
:NH3 + H+→[NH4]+
Катионы калия и натрия не являются комплексообразователями, обладая постоянной и устойчивой степенью окисления, эти катионы не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Для них характерны реакции обмена.
Гидроксиды калия и натрия сильные основания, соли этих катионов и анионов сильных кислот в водных растворах не гидролизованы pH=7, соли слабых кислот гидролизованы по аниону pH>7.
· Катион аммония в силу своего строения обладает рядом отличительных свойств:
Неустойчив в щелочной среде
NH4++OH-→NH3+H2O
Реакция используется для обнаружения катиона аммония.
· Обладает восстановительными свойствами
2NH4++4Cl2→N2↑+8HCl
В качестве окислителя могут быть использованы хлорамин Б, хлорная известь гипохлориты и др.
· Соли аммония термически не устойчивы.
При прокаливании они разлагаются с образованием газообразных продуктов.
NH4Cl→NH3↑+HCl↑
(NH4)2CO3→2NH3↑+CO2↑+H2O
NH4NO3→N2O↑+2H2O
Реакция протекает без изменения степени окисления элементов, если соли образованы кислотой не окислителем, и с изменением степени окисления элементов, если анион является остатком кислоты окислителя. В анализе используется для удаления катиона аммония.
· Водный раствор аммиака является слабым основанием, соли аммония и сильных кислот гидролизованы по катиону pH<7
NH4++HOH→NH4OH+H+
При анализе катионов I аналитической группы используют следующие способы выполнения реакций: пробирочный, микрокристаллоскопический, пирохимический.
Характерные реакции катионов I аналитической группы.
Катион натрия
С диоксиуран(VI)цинкацетатом МКС, ГФ.
NaNO3+Zn(UO2)3(CH3COO)8+CH3COOH+9H2O→NaZn(UO2)3(CH3COO)9∙H2O↓+HNO3
Желтые кристаллы тетра- и октаэдрической формы, нерастворимые в уксусной кислоте.
Мешающие ионы: K+, катионы тяжелых металлов(Hg22+, Hg2+, Bi3+Fe3+ и др.)
Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов.
Окрашивание пламени горелки в интенсивный желтый цвет. ГФ.
С пикриновой кислотой. МКС.
пикрата натрия желтого цвета игольчатой формы, исходящие из одной точки.
Мешающие ионы K+, NH4+, Ag+.
С гексагидроксостибатом(V) калия.
NaNO3+K[Sb(OH)6]→Na[Sb(OH)6]↓+KNO3
В кислой среде образует белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты HSBO3.
Условия проведения реакции:
-достаточная концентрация Na+;
-нейтральная реакция среды;
-проведение реакции на холоду.
Мешающие ионы: NH4+, Mg2+.
Катион калия.
С винной кислотой. ГФ.
KNO3+H2C4H4O6→KHC4H4O6↓+HNO3
Образуется белый кристаллический осадок гидротартрата калия, растворимый в сильных кислотах и щелочах и нерастворимый в уксусной кислоте.
Условия проведения реакции:
-достаточно высокая концентрация ионов калия в растворе;
-проведение реакции на холоду;
-слабокислая или нейтральная среда раствора, pH 4÷7.
Для этого реакцию проводят в присутствии ацетата натрия:
H++CH3COONa→ CH3COOH+Na+
-потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.
Мешающие ионы: NH4+ и катионы s2- и d- элементов.
С гексанитрокобальтатом(III) натрия.ГФ.
2KNO3+ Na3[C0(NO3)6]→K2Na[C0(NO3)6] ↓+2NaNO3
Образуется осадок желтого цвета, растворимый в сильных кислотах, нерастворимый в уксусной кислоте, разлагается щелочью.
Условия проведения реакции:
-свежеприготовленный реагент;
-избыток реагента;
-слабокислая среда,pH 4÷6.
Мешающие катионы: NH4+, катионы s- и d-элементов.
Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов действием NaOH или Na2CO3.
Окрашивание бесцветного пламени горелки в фиолетовый цвет. ГФ.
С перхлоратом аммония, МКС
KNO3+NH4ClO4→KClO4↓+NH4NO3
Кристаллы имеют вид многогранников с затемненными гранями.
Реакция дробная, специфическая.
С тройным нитритом (гексанитро меди(II)натрий свинец. МКС.
2KNO3+Na2Pb[Cu(NO2)6]→K2Pb[Cu(NO2)6]+2NaNO3
Черные или коричневые кубические кристаллы.
Реакцию проводят в нейтральной среде. PH=7.
Методика: На предметное стекло нанесите 1каплю соли калия и выпарьте досуха. Поместите рядом каплю реактива и смешайте палочкой с сухим остатком. Рассмотрите форму и цвет кристаллов под микроскопом.
Катион аммония
С гидроксидмом натрия.ГФ
NH4NO3+NaOH→NH3↑+NaNO3+H2O
Пробирку осторожно нагревают, выделяющиеся пары аммиака окрашивают влажную лакмусовую бумагу в синий цвет.
С раствором Несслера
Образуется аморфный осадок белого цвета иодида аминооксодиртути(II),(иодид оксодимеркураммония).
Реакция специфична, высокочувствительна.
Мешающие ионы катионы тяжелых металлов.
Особенности систематического анализа катионов Iаналитической группы в растворе.
Проводят дробное обнаружение катиона аммония в растворе.
Удаляют катион аммония из раствора термическим разложением.
Обнаружение катионов кия и натрия проводят в последнюю очередь, после удаления катионов всех других групп, мешающих их открытию.