Реакции обнаружения анионов первой группы

Групповым реагентом на анионы первой аналитической группы яв­ляется, как было указано выше, водный раствор хлорида бария ВаС1₂, с которым анионы данной группы образуют осадки соответствующих ба­риевых солей, малорастворимые в нейтральных или слабо щелочных водных растворах. Поэтому реакции с групповым реагентом и проводят в нейтральной или слабо щелочной среде. Осадки бариевых солей рассмат­риваемых анионов растворяются в минеральных кислотах, за исключени­ем сульфата бария BaS0₄.

Карбонат ВаС0₃, тетраборат ВаВ₄0₇, ортофосфат, Ва₃(Р0₄)₂ и арсенат Ba₃(As0₄)₂ растворимы и в уксусной кислоте.

Катионы серебра Ag⁺ также дают осадки солей серебра с анионами первой группы, за исключением фторид-аниона F^-, поскольку фторид серебра AgF растворим в воде. Эти осадки растворяются в азотнокислом растворе, в отличие от солей серебра анионов второй аналитической группы. Соли свинца анионов первой группы также нерастворимы в воде, за исключением тетрабората и периодата.

Анионы первой аналитической группы в водных растворах бесцвет­ны. Первая группа включает как анионы-окислители (As0₄, иногда также СrO₄^2-, Сг₂O₇^2-), так и восстановители (AsO₃^3-,S₂O₃^2-, SO₃^2-, С₂О₄^2-). Под действием минеральных кислот анионы «летучих» кислот (СО₃^2-, SO₃^2- и S₂O₃^2-) разрушаются с выделением газообразных С0₂ или S0₂.

Аналитические реакции сульфат-иона S0₄^2-.

Сульфат-ион - анион сильной двухосновной серной кислоты H₂S0₄ (рК₂ = 1,94). В вод­ных растворах бесцветен, практически не гидролизуется, обладает окис­лительными свойствами, которые, однако, в разбавленных растворах обычно не реализуются. Сульфат-ион как лиганд образует сравнительно малостойкие сульфатные комплексы металлов.

Сульфаты аммония и многих металлов хорошо растворяются в воде. Сульфата кальция, стронция, бария, свинца(II) малорастворимы в воде, что широко используется в химическом анализе.

Реакция с катионами бария (фармакопейная). Сульфат-ионы при взаимодействии с катионами бария Ва²⁺ образуют белый мелкокристал­лический осадок сульфата бария BaS0₄:

Ba²⁺+S0^2- ->BaS0₄

Осадок не растворяется в минеральных кислотах, за исключением концентрированной H₂S0₄, в которой он частично растворим с образова­нием Ba(HS0₄)₂:

BaS0₄ +H₂S0₄ -> Ba(HS0₄)₂

Если в растворе присутствует перманганат калия КМп0₄, то осадок сульфата бария окрашивается в фиолетово-красный цвет за счет адсорб­ции перманганат-ионов Мп0₄^- на осадке.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора сульфата натрия Na₂S0₄ (или другого растворимого сульфата), прибавляют каплю разбав­ленного раствора НС1 и 2-3 капли раствора ВаС1₂. Выпадает белый оса­док сульфата бария.

Реакция с катионами свинца. Сульфат-ион дает с катионами свинца РЬ²⁺ белый кристаллический осадок сульфата свинца PbS0₄:

Pb²⁺+S0₄^2- =PbS0₄

Осадок частично растворяется в минеральных кислотах; растворяет­ся в щелочах и в водных растворах ацетатов натрия CH₃COONa или ам­мония CH₃COONH₄,с образованием комплексных соединений.

Растворение в щелочах:

PbS0₄ + 4NaOH = Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂S0₄

Комплексам, образующимся при растворении сульфата свинца в растворах ацетатов натрия и аммония, различные исследователи припи­сывают неодинаковый состав.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора сульфата натрия и прибавляют 2—3 капли раствора нитрата свинца Pb(N0₃)₂. Выпадает белый осадок сульфата свинца.

Реакция с родизонатом бария. Сульфат-ионы при взаимодействии с красным родизонатом бария разрушают его с образованием сульфата ба­рия, вследствие чего красный родизонат бария обесцвечивается:

Ва²⁺ + SO₄^2- = BaS0₄ +

родизонат бария родизонат-анион — остаток

родизоновой кислоты H₂C₆H₆

Реакция высокочувствительна: предел обнаружения 5 мкг. Реакцию обычно проводят капельным методом на фильтровальной бумаге.

Методика. На листок фильтровальной бумаги наносят каплю рас­твора хлорида бария ВаС1₂ и 1 каплю раствора родизоната натрия Na₂C₆0₆ или родизоновой кислоты Н₂С₆0₆. На бумаге возникает красное пятно родизоната бария. На это пятно наносят 1-2 капли раствора, со­держащего сульфат-ионы (разбавленной серной кислота или раствори­мых сульфатов). Пятно обесцвечивается.

Некоторые другие реакции сульфат-ионов. Сульфат-ион открывают также реакциями с некоторыми органическими реагентами - сульфанозо III и солями бария, с карбонатом бария и фенолфталеином в нейтраль­ной среде и т. д.

Аналитические реакции сульфит-иона SO₃^2-.

Сульфит-ион SO₃^2- и гидросульфит-ион HSO₃^- - анионы двухосновной нестабильной в водных растворах сернистой кислоты H₂S0₃, которая при ионизации по первой стадии является кислотой средней силы (рК₁ = 1,85), а по второй - очень слабой (рК₂ = 7,20). В водных растворах сульфит-ионы бесцветны, подвергаются гидролизу, являются сильными восстановителями (уже в водных растворах они медленно окисляются кислородом воздуха до сульфатов). Однако некоторые сильные восстановители, например, ме­таллический цинк в кислой среде, могут восстанавливать сульфиты до сероводорода H₂S. Сульфит-ион обладает довольно эффективными комплексообразующими свойствами как лиганд.

Средние сульфиты натрия и калия хорошо растворяются в воде, средние сульфиты других металлов, как правило, малорастворимы в воде.

При действии кислот на сульфиты они разлагаются.

Реакция с хлоридом бария (фармакопейная). Сульфит-ионы при взаимодействии с катионами бария образуют белый кристаллический осадок сульфита бария BaS0₃:

Ba²⁺+S0₃^2- = BaS0₃

Осадок растворяется в разбавленных НСI и HN0₃ с выделением га­зообразного диоксида серы S0₂, например:

BaS0₃ + 2НС1 -> S0₂ + ВаС1₂ + Н₂0

Аналогично протекает реакция сульфит-ионов и с хлоридом стронция SrCl₂.

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия Na₂S0₃ и прибавляют 2-3 капли раствора ВаС1₂. Выпадает белый осадок сульфита бария.

К полученной смеси прибавляют по каплям раствор НС1. Осадок растворяется.

Реакция разложения сульфитов кислотами (фармакопейная). Все сульфиты разлагаются минеральными кислотами с выделением газооб­разного диоксида серы S0₂:

S0₃^2-+2H⁺ ->S0₂+H₂0

Выделяющийся диоксид серы обнаруживают по характерному запаху, а также по обесцвечиванию водного раствора иода или перманганата калия:

S0₂ +1₂ + 2Н₂0 -> H₂S0₄ + 2HI

5S0₂ + 2KMn0₄ + 2Н₂0 -> K₂S0₄ + 2MnS0₄ + 2H₂S0₄

Разложение сульфитов под действием кислот ускоряется при нагревании и при понижении рН среды.

Реакцию обычно проводят в приборе для об­наружения газов (рис. 16.1), состоящем из двух пробирок (7 и 2). Одна пробирка 1 снабжена пробкой с газоотводной изогнутой стеклянной трубкой, свободный конец которой погружают в раствор (для поглощения выделяющегося газа), которым заполняется другая пробирка-приемник 2. Методика.

Первый вариант. В пробирку 1 с пробкой вносят 6-8 капель раствора сульфита натрия, быстро прибавляют 6-8 капель разбавленной H₂S0₄, сразу же закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой, свободный конец которой погружают в пробирку-приемник 2, заполненную сильно разбавленным (светло-розового цвета) раствором перманганата калия, подкисленным серной кислотой. Розовый раствор в пробирке-приемнике обесцвечивается.

Второй вариант. В пробирку вносят 5-6 капель раствора сульфита натрия, прибавляют столько же капель раствора НС1 или H₂S0₄ и встря­хивают пробирку с раствором. Постепенно выделяется газообразный ди­оксид серы с характерным запахом.

Реакция с нитратом серебра. Сульфит-ионы дают с нитратом се­ребра AgN0₃ белый осадок сульфита серебра Ag₂S0₃, растворимый при избытке сульфит-ионов с образованием растворимых комплексных

дисульфитоаргентат(I)-ионов [Ag(S₂0₃)₂]^3-:

2Ag⁺+S0₃^2- ->Ag₂S0₃

Ag₂S0₃ +3S0₃^2- -> 2[Ag(S0₃)₂]^3-

При кипячении смеси белый осадок сульфита серебра темнеет за счет выделения оксида серебра Ag₂0:

Ag₂S0₃ -> Ag₂0 + S0₂

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия и по каплям прибавляют раствор нитрата серебра до выпадения белого осадка сульфита серебра. К образовавшейся смеси по каплям при пере­мешивании прибавляют раствор сульфита натрия до растворения осадка.

В другой пробирке аналогично получают белый осадок сульфита се­ребра и кипятят смесь осадка с раствором. Осадок постепенно становится бурым.

Реакция с перманганатом калия. Сульфит-ион при реакции с пер-манганатом калия КМn0₄ в кислой среде окисляется до сульфат-ионов:

5S0₃^2- +2МnО₄^- +6Н⁺ = 2Mn²⁺ +5S0₄^2- +3Н₂0

При этом розовый раствор перманганата калия обесцвечивается.

В нейтральной среде сульфит-ион при реакции с перманганат-ионом также окисляется до сульфат-иона. Одновременно образуется темный хлопьевидный осадок МпО(ОН)₂:

3S0₃^2- + 2МnО₄^- + 3Н₂0 -> 2МnО(ОН)₂ + 3S0₄^2- + 20Н^-

Методика. В каждую из двух пробирок вносят по 2-3 капли рас­твора сульфита натрия.

В одну пробирку прибавляют 2-3 капли раствора H₂S0₄ и по кап­лям - сильно разбавленный (до светло-розовой окраски) раствор пер­манганата калия. Раствор обесцвечивается.

В другую пробирку добавляют по каплям такой же раствор перман­ганата калия. Выпадает темный хлопьевидный осадок МnО(ОН)₂.

Реакция с раствором иода (фармакопейная). Сульфит-ионы в ней­тральных или слабо кислых растворах окисляются иодом до сульфат-ионов. При этом желтый раствор иода обесцвечивается вследствие вос­становления иода до иодид-ионов:

SO₃^2- +1₂ + Н₂0 = SO₄^2- + 2I^- + 2Н⁺

Аналогично протекает реакция сульфит-иона с бромной водой.

Методика.

а) В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия, прибав-
ляют по каплям раствор уксусной кислоты до нейтральной реакции (по
лакмусовой бумажке), затем также по каплям добавляют разбавленный
раствор иода (бледно-желтого цвета), который обесцвечивается.

б) В пробирку вносят 2-3 капли раствора сульфита натрия и добав-
ляют 2-3 капли раствора иода, который обесцвечивается.

Реакция восстановления сульфит-иона металлическим цинком в ки­слой среде. Сульфит-ион восстанавливается металлическим цинком в кислой среде до сероводорода H₂S. Реакцию можно описать схемой:

S0₃^2- +2H⁺ = S0₂+H₂0

S0₂ +3Zn + 6H⁺ = H₂S+3Zn²⁺ +2H₂0

Выделяющийся газообразный сероводород можно обнаружить по почер­нению фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли свинца(II), вследствие образования черного сульфида свинца PbS:

H₂S + Pb²⁺ = PbS+2H⁺

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли раствора сульфита натрия, прибавляют 2 капли раствора НС1 и немного металлического цинка. В верхнюю часть пробирки помещают полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли свинца. Бумага чернеет.

Другие реакции сульфит-иона. Для открытия сульфит-иона в раство­рах используют также реакции с красителями - фуксином, малахитовым зеленым (обесцвечивание красителя), с дихроматом калия (раствор обес­цвечивается), с нитропруссидом натрия Na₂[Fe(CN)₅NO] (образуются продукты реакции розово-красного цвета), с ацетатом меди(Н) и уксусно­кислым раствором бензидина на фильтровальной бумаге (возникает тем­ное пятно) и др.

Аналитические реакции тиосульфат-иона S₂O₃^2-

Тиосульфат-ион S₂O₃^2- - анион неустойчивой двухосновной тиосерной кислоты H₂S₂0₃ средней силы (рК₁ = 0,60, рК₂ = 1,72), которая в водных растворах разла­гается с выделением элементной серы:

H₂S₂0₃ = S + S0₂ + H₂0

В водных растворах тиосульфат-ион бесцветен, практически не гидроли-зуется, является сильным восстановителем и достаточно эффективным лигандом-комплексообразователем.

Тиосульфаты щелочных металлов, стронция, цинка, кадмия, марган-ца(II), железа(II), кобальта(II), никеля(II) растворимы в воде. Тиосульфа­ты других металлов малорастворимы в воде.

Реакция с хлоридом бария. Тиосульфат-ион при взаимодействии с катионами бария образует белый мелкокристаллический осадок тиосуль­фата бария:

Ba²⁺+S₂0₃^2- = BaS₂0₃

осадок растворяется в кислотах с разложением:

BaS₂0₃ +2h⁺ = Ba²⁺+S+S0₂+h₂0

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора тиосульфата на­трия Na₂S₂0₃ и прибавляют 2-3 капли раствора хлорида бария. Выпада­ет белый осадок тиосульфата бария.

Осадок образуется медленно. Для ускорения выделения осадка мож­но потереть внутреннюю стенку пробирки стеклянной палочкой.

Реакция разложения тиосульфатов кислотами (фармакопейная). При действии минеральных кислот на тиосульфаты вначале образуется нестабильная тиосерная (серноватистая) кислота H₂S₂0₃, быстро разла­гающаяся с выделением газообразного диоксида серы S0₂ и элементной серы S, которая вызывает помутнение раствора:

S₂0₃^2-+2h⁺ = H₂S₂0₃

H₂S₂O₃ = S+SO₂+Н₂0

Выделяющийся газообразный диоксид серы обнаруживают либо по ха­рактерному запаху, либо по обесцвечиванию им растворов перманганата калия или иода.

Методика

а) В пробирку вносят 3-4 капли раствора тиосульфата натрия и
столько же капель разбавленного раствора хлороводородной кислоты
НС1. Раствор мутнеет вследствие выделения элементной серы и ощуща-
ется характерный запах диоксида серы.

б) Реакцию проводят с использованием прибора для обнаружения га-
зов, описанного выше (см. рис. 16.1).

В пробирку 1 вносят 6-8 капель раствора тиосульфата натрия и 6-8 капель разбавленного раствора НС1. Пробирку сразу же закрывают проб­кой с газоотводной трубкой, свободный конец которой погружают в сильно разбавленный раствор КМn0₄ (бледно-розового цвета) или в сильно разбавленный раствор иода (бледно-желтого цвета), находящийся в пробирке-приемнике 2. Раствор в первой пробирке мутнеет вследствие выделения элементной серы. Раствор в пробирке-приемнике обесцвечи­вается.

Реакция с иодом. Тиосульфат-ион обесцвечивает нейтральные или слабо щелочные растворы иода, восстанавливая иод до иодид-ионов I^- с одновременным образованием тетратионат-иона S₄0₆^2-:

2S₂0₃^2- + I₂ = S₄0₆^2- + 2I^-

Эта реакция имеет большое значение в количественном титриметри-ческом анализе.

Методика. В пробирку вносят 3-4 капли разбавленного раствора иода, имеющего желтую окраску, и прибавляют по каплям раствор тио­сульфата натрия до обесцвечивания раствора иода.

Реакция с нитратом серебра (фармакопейная). Тиосульфат-ион с катионами серебра Ag⁺ образует белый осадок тиосульфата серебра Ag₂S₂0₃:

2Ag⁺+S₂0₃^2- = Ag₂S₂0₃

Осадок тиосульфата серебра быстро разлагается до черного сульфида серебра(1) Ag₂S. Цвет осадка последовательно изменяется на желтый, бурый и под конец - на черный. Реакция протекает по схеме:

Ag₂S₂0₃ + Н₂0 = Ag₂S + H₂S0₄

При избытке тиосульфат-ионов осадок тиосульфата серебра рас­творяется с образованием комплексных дитиосульфатоаргентат(1)-ионов [Ag(S₂0)₂]^3-:

Ag₂S₂0₃ + 3S₂0₃^2- = 2[Ag(S₂0₃)₂]^3-

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора тиосульфата на­трия и прибавляют 2-3 капли раствора нитрата серебра AgN0₃. Выделя­ется белый осадок тиосульфата серебра, постепенно изменяющий окра­ску на буро-черную.

В другой пробирке аналогично получают белый осадок тиосульфата серебра и сразу же прибавляют к нему при перемешивании избыток рас­твора тиосульфата натрия до растворения осадка.

Реакция с сульфатом меди(II). Тиосульфат-ион при взаимодействии с катионами меди (II) Сu²⁺ образует черный осадок сульфида меди(I) Cu₂S:

2Cu²⁺ + 3S₂0₃^2- = Cu₂S₂0₃ + S₄0₆^2-

Cu₂S₂0₃ + H₂0 = Cu₂S + H₂S0₄

Методика. В пробирку вносят 2-3 капли раствора тиосульфата на­трия, прибавляют 2-3 капли раствора сульфата меди(II) CuS0₄ и осто­рожно нагревают пробирку. Выпадает черный осадок сульфата меди(I).

Некоторые другие реакции тиосульфат-иона. Тиосульфат-ион легко окисляется различными окислителями (Н₂0₂, КМn0₄, К₂Сг₂0₇ и др.); при реакциях с хлоридом железа(III) FeCl₃, образует тиосульфатный комплекс [Fe(S₂0₃)₂]^- фиолетового цвета (постепенно разлагающийся в водном рас­творе), с солями ртути(II) - черный осадок сульфида ртути(II) HgS и т. д.

Аналитические реакции оксалат-иона С₂0₄^2-

Оксалат-ион С₂0₄^2- — анион двухосновной щавелевой кислоты Н₂С₂0₄ средней силы (рК₁ = 1,25; рК₂ = 4,27), сравнительно хорошо растворимой в воде. Оксалат-ион в водных растворах бесцветен, частично гидролизуется, сильный восстано­витель, эффективный лиганд — образует устойчивые оксалатные ком­плексы с катионами многих металлов.

Оксалаты щелочных металлов, магния и аммония растворяются в воде. Оксалаты других катионов, как правило, малорастворимы в воде.

Реакция с хлоридом бария. Соли бария осаждают из водных раство­ров оксалат-ион в виде белого осадка оксалата бария ВаС₂0₄:

Ва²⁺+С₂O₄^2- = ВаС₂0₄

Осадок оксалата бария растворяется в минеральных кислотах, а при кипячении — ив уксусной кислоте.

Методика. В каждую из двух пробирок вносят по 2—3 капли рас­твора оксалата аммония (NH₄)₂C₂0₄ и прибавляют по 2—3 капли раство­ра бария хлорида. В обеих пробирках выпадает белый осадок оксалата бария.

В одну пробирку прибавляют по каплям при перемешивании раствор НСl до полного растворения осадка.

В другую пробирку прибавляют 6—7 капель раствора уксусной ки­слоты и осторожно нагревают смесь до кипения. При кипячении смеси осадок постепенно растворяется.

Аналогично протекает реакция оксалат-ионов с катионами кальция (фармакопейная) с образованием белого осадка оксалата кальция СаС₂0₄, который растворяется в минеральных кислотах, но не растворяется в ук­сусной кислоте.

Реакция с нитратом серебра. Оксалат-ионы при взаимодействии с катионами серебра Ag⁺ образуют белый творожистый осадок оксалата серебра Ag₂C₂0₄:

2Ag⁺+C₂O₄^2- = Ag₂C₂0₄

Осадок оксалата серебра растворяется в азотной кислоте, в концен­трированном растворе аммиака. Действие раствора НС1 на оксалат сереб­ра приводит к образованию хлорида серебра:

Ag₂C₂0₄+2HCl = 2AgCl + H₂C₂0₄

Методика В каждую из трех пробирок вносят по 2—3 капли рас­твора оксалата аммония (NH₄)₂C₂0₄ и прибавляют по 2—3 капли раство­ра AgN0₃. В каждой пробирке выпадает белый осадок оксалата серебра.

В одну пробирку прибавляют по каплям при перемешивании раствор HN0₃ до растворения осадка.

В другую пробирку также по каплям при перемешивании добавляют концентрированный раствор аммиака до растворения осадка.

В третью пробирку прибавляют 4—5 капель раствора НС1; в пробир­ке остается белый осадок хлорида серебра.

Реакция с перманганатом калия. Оксалат-ионы при взаимодействии с перманганатом калия КМnO₄ в кислой среде при нагревании окисляют­ся с выделением газообразного диоксида углерода С0₂; раствор перман­ганата калия при этом обесцвечивается вследствие восстановления марганца(VII) до марганца(II):

5С₂O₄^2-+ 2МnО₄^- + 16Н⁺ = 10СО₂ + 2Мn²⁺ +8Н₂0

При проведении этой реакции можно использовать прибор для обна­ружения газов, аналогичный тому, который применяется при изучении реакции разложения сульфитов кислотами (см. рис. 16.1).

Методика.

а) В пробирку вносят 2—3 капли раствора оксалата аммония,
прибавляют 3—5 капель раствора серной кислоты, нагревают смесь до
~70—80°С (не выше) и медленно, по каплям прибавляют разбавленный
раствор перманганата калия. Последний обесцвечивается; наблюдается
выделение пузырьков газа — диоксида углерода.

б) В пробирку 1 (см. рис. 16.1) вносят 6—8 капель раствора оксалата
натрия Na₂C₂0₄ (или другого растворимого оксалата), прибавляют столь-
ко же капель раствора H₂S0₄ и 5—6 капель разбавленного раствора
КМnO₄. Раствор в пробирке 1 окрашивается в бледно-розовый цвет

перманганат-ионов.

Пробирку 1 закрывают пробкой с газоотводной трубкой, погружая ее свободный конец в раствор баритовой воды (насыщенный раствор гидро-ксида бария Ва(ОН)₂) или известковой воды (насыщенный раствор гид-роксида кальция Са(ОН)₂), находящийся в другой пробирке-приемнике 2.

Осторожно нагревают раствор в первой пробирке до ~70—80 °С. При нагревании раствор обесцвечивается и из него выделяются пузырьки газа (С0₂), который через газоотводную трубку попадает в пробирку-приемник 2 и вызывает помутнение известковой воды вследствие образо­вания малорастворимого карбоната кальция СаС0₃:

Са²⁺ + 20Н^- + С0₂ = СаС0₃ + Н₂0

Некоторые другие реакции оксалат-ионов. Оксалат-ионы дают с α-нафтиламином и n-толуидином в присутствии ацетата меди(II) осадки комплексов соответственно желтого и зеленого цвета. При проведении капельной реакции на фильтровальной бумаге с уксуснокислым раство­ром бензидина и ацетатом меди оксалат-ионы образуют комплекс корич­невого цвета (на фильтровальной бумаге наблюдается возникновение коричневого пятна).

Аналитические реакции карбонат-иона СО₃^2-

Карбонаты — соли нестабильной очень слабой угольной кислоты Н₂С0₃ (pK₁= 6,35, рК₂ = 10,32), которая в свободном состоянии в водных растворах неус­тойчива и разлагается с выделением диоксида углерода С0₂:

Н₂СО₃ = СО₂+Н₂О

Угольная кислота образует два ряда солей: средние карбонаты (или просто карбонаты), содержащие анион СО₃ ^2-, и гидрокарбонаты, содержащие анион HCO₃^- .­ Карбонаты аммония, натрия, калия, рубидия, цезия растворимы в воде. Карбонат лития в воде малорастворим. Карбонаты других металлов, как правило, также малорастворимы в воде. Гидрокар­бонаты растворяются в воде.

Карбонат-ионы в водных растворах бесцветны, не обладают ни окислительными, ни восстановительными свойствами, способны как ли-ганды к образованию различных по устойчивости карбонатных комплек­сов с катионами ряда металлов.

Карбонат-ионы в водных растворах подвергаются гидролизу. Вод­ные растворы гидрокарбонатов щелочных металлов не окрашиваются при прибавлении к ним капли раствора фенолфталеина, что позволяет отличать растворы карбонатов от растворов гидрокарбонатов (фармако­пейный тест).

Реакция с хлоридом бария. Карбонат-ион при взаимодействии с ка­тионами бария образует белый мелкокристаллический осадок карбоната бария ВаС0₃:

Ва²⁺+СО₃^2- = ВаС0₃

Осадок растворяется в минеральных кислотах (в растворе H₂S0₄ об­разуется белый осадок BaS0₄) и в уксусной кислоте.

Аналогичные осадки карбонатов дают катионы кальция (СаС0₃) и стронция (SrC0₃).

Методика. В пробирку вносят 2—3 капли раствора карбоната натрия Na₂C0₃ и прибавляют 2—3 капли раствора хлорида бария. Выпадает бе­лый осадок карбоната бария.

К осадку медленно, по каплям прибавляют раствор НС1 до полного растворения осадка.

Реакция с сульфатом магния (фармакопейная). Карбонат-ион СО₃^2- с сульфатом магния образует белый осадок карбоната магния MgC0₃:

Mg²⁺+C0₃^2- = MgC0₃

Осадок карбоната магния растворяется в кислотах.

Гидрокарбонат-ион НС0₃ образует с сульфатом магния осадок MgC0₃ только при кипячении:

Mg²⁺ + 2НСО₃^- = MgC0₃ + С0₂ + Н₂О

Методика. В пробирку вносят 3—5 капель раствора карбоната на­трия Na₂C0₃ и прибавляют столько же капель насыщенного раствора сульфата магния MgS0₄. Выпадает белый осадок карбоната магния.

Реакция с минеральными кислотами (фармакопейная). Карбонат-ионы и гидрокарбонат-ионы при взаимодействии с кислотами образуют слабую нестабильную угольную кислоту, быстро разлагающуюся в ки­слой среде с выделением газообразного диоксида углерода СO₂:

СО₃^2- + 2Н₃0⁺ = Н₂С0₃ + 2Н₂O

HCO^- + Н₃О⁺ = Н₂СО₃ + Н₂O

Н₂С0₃ ->С0₂+Н₂0

Выделяющийся газообразный диоксид углерода обнаруживают по помутнению баритовой или известковой воды в приборе для обнаруже­ния газов (см. рис. 16.1).

Методика. В пробирку 1 вносят 8—10 капель раствора карбоната натрия Na₂C0₃ или гидрокарбоната натрия NaHC0₃, прибавляют столько же капель раствора НС1 или H₂S0₄ и сразу же закрывают пробирку 1 пробкой с газоотводной трубкой, свободный конец которой быстро по­гружают в баритовую или известковую воду, находящуюся в пробирке-приемнике 2. В первой пробирке наблюдается выделение пузырьков газа (С0₂), в пробирке-приемнике — помутнение раствора.

Реакция с гексацианоферратом(II) уранила. Карбонат-ионы обес­цвечивают коричневый раствор гексацианоферрата(II) уранила (U0₂)₂[Fe(CN)₆], разлагая его на бесцветный карбонат уранила U0₂C0₃ (или

на карбонатные комплексы уранила) и ферроцианид-ионы [Fe(CN)₆]^4-, которые в малых концентрациях не придают раствору интенсивной окра­ски. Реакция протекает по схеме:

2С0₃^2- + (U0₂)₂[Fe(CN)₆] -> 2U0₂C0₃ +[Fe(CN)₆]^4-

Коричневый раствор тексацианоферрата(П) уранила получают, смешивая раствор ацетата уранила (CH₃COO)₂U0₂ с раствором гексацианоферрата(II) калия:

2(CH₃COO)₂U0₂+K₄[Fe(CN)₆] = (U0₂)₂[Fe(CN)₆] + 4CH₃COOK

Реакция — высокочувствительная: предел обнаружения равен 0,4 мкг.

Методика. В пробирку вносят 3—4 капли раствора ацетата уранила и прибавляют 2—3 капли раствора гексацианоферрата(II) калия. Раствор окрашивается в коричневый цвет вследствие образования гексациано-феррата(II) уранила. К полученному раствору прибавляют по каплям рас­твор Na₂C0₃ или К₂С0₃ при перемешивании до исчезновения коричневой окраски.

Раздельное открытие карбонат-ионов и гидрокарбонат-ионов ре­акциями с катионами кальция и с аммиаком. Если в растворе одновре­менно присутствуют карбонат-ионы СО₃^2- и гидрокарбонат-ионы HCO₃^-, то каждый из этих анионов можно открыть раздельно. Для этого вначале к анализируемому раствору прибавляют избыток раствора хлорида каль­ция. При этом карбонат-анионы СО₃^2- осаждаются в виде карбоната кальция СаС0₃:

СО² +Са²⁺ = СаС0₃

Гидрокарбонат-анионы НС0₃ остаются в растворе, так как Са(НС0₃)₂

растворим в воде.

Осадок СаС0₃ отделяют от раствора и к последнему прибавляют раствор аммиака. Гидрокарбонат-анионы с аммиаком и катионами каль­ция дают снова осадок карбоната кальция:

HCO₃^- + Са²⁺ +NH₃ = СаС0₃ + NH₄⁺

Методика. В пробирку вносят 6—8 капель раствора гидрокарбоната натрия NaHC0₃, одну каплю раствора карбоната натрия Na₂C0₃ и при­бавляют 4—5 капель раствора СаС1₂. Выпадает белый осадок карбоната кальция СаС0₃, который отделяют от раствора центрифугированием.

К центрифугату добавляют по каплям раствор аммиака до прекра­щения выделения белого осадка карбоната кальция.

Другие реакции карбонат-иона. Карбонат-ион вступает во многие реакции, однако лишь некоторые из них имеют аналитическое значение.

Карбонат-ионы при реакции с хлоридом железа(III) FeCl₃ образуют бурый осадок гидрокарбоната железа(III) Fe(OH)C0₃, с нитратом серебра — белый осадок карбоната серебра Ag₂C0₃, растворимый в HN0₃ и разла­гающийся при кипячении в воде до темного осадка Ag₂0 и С0₂:

Ag₂C0₃ ->Ag₂O + CO₂