Анализ смесей анионов

Общая характеристика изучаемых анионов. Анионы образуются в основном элементами групп IV, V, VI и VII периодической системы. Один и тот же элемент может образовывать несколько анионов, отличающихся своими свойствами. Например, сера образует анионы S^2-, SO₃^2-, SO₄^2-, S₂O₃^2- и др.

Все анионы являются составной частью кислот и соответствующих солей. В зависимости от того, в состав какого вещества входит анион, свойства его существенно меняются. Например, для иона SO₄^2- в составе концентрированной серной кислоты свойственны реакции окисления- восстановления, а в составе солей - реакции осаждения.

Состояние анионов в растворе зависит от среды раствора. Некоторые анионы разлагаются при действии концентрированных кислот с выделением соответствующих газов: CO₂ (анион CO₃^2-), H₂S (анион S^2-), NO₂ (анион NO₃^-) и др. При действии разбавленных кислот анионы MoO₄^2-, Wo₄^2-, SiO₃^2- образуют нерастворимые в воде кислоты (H₂MoO₄, H₂WO₄^.H₂O, H₂SiO₃). Анионы слабых кислот (CO₃^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-, S^2-) в водных растворах частично или полностью гидролизуются, например

S^2- + H₂O ↔ HS^- + OH^-

Большинство элементов, образующих анионы, обладают переменной валентностью и при действии окислителей или восстановителей изменяют степень окисления, при этом меняется и состав аниона. Хлорид-ион, например, можно окислить до Cl₂, ClO^-, ClO₃^-, ClO₄^-. Иодид-ионы, например, окисляются до I₂, IO₄^-; сульфид–ион S^2-― до SO₂, SO₄^2-; анионы NO₃^- можно восстановить до NO₂, NO, N₂, NH₃.

Анионы-восстановители (S^2-, I^-, Cl^-) восстанавливают в кислой среде ионы MnO₄^-, вызывая их обесцвечивание. Ионы-окислители (NO₃^-, CrO₄^2-, VO₃^-, MoO₄^2-) окисляют иодид-ионы в кислой среде до свободного иона, окрашивают дифениламин в синий цвет. Эти свойства используются для качественного анализа. Окислительно-восстановительные свойства хромат-, нитрат-, иодид-, ванадат-, молибдат-, вольфрамат-ионов лежат в основе их характерных реакций.

Групповые реакции анионов. Реагенты по своему действию на анионы разделяют на следующие группы:

1) Реактивы, разлагающие вещества с выделением газов. К таким реактивам относятся разбавленные минеральные кислоты (HCl, H₂SO₄).

2) Реактивы, выделяющие анионы из растворов в виде малорастворенных осадков (табл.3): а) BaCl₂ в нейтральной среде или в присутствии Ba(OH)₂ осаждает: SO₄^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-, CO₃^2-, PO₄^2-, B₄O₇^2-, AsO₄^3-, SiO₃^2-; б) AgNO₃ в 2н HNO₃ осаждает: Cl^- , Br^- , I^- , S^2- (SO₄^2- только в концентрированных растворах).

3) Реактивы-восстановители (KI) (табл.4)

4) Реактивы-окислители (KMnO₄, раствор I₂ в KI, HNO₃(конц), H₂SO₄).

Анионы при анализе в основном не мешают обнаружению друг друга, поэтому групповые реакции применяют не для разделения, а для предварительной проверки наличия или отсутствия той или иной группы анионов.

Систематические методы анализа смеси анионов, основанные на делении их на группы, используются редко, главным образом для исследования несложных смесей. Чем сложнее смесь анионов, тем более громоздкими становятся схемы анализа. Дробный анализ позволяет обнаружить анионы, не мешающие друг другу, в отдельных порциях раствора.

В полусистематических методах имеет место разделение анионов на группы с помощью групповых реактивов и последующее дробное обнаружение анионов. Это приводит к сокращению числа необходимых последовательных аналитических операций и в конечном итоге упрощает схему анализа смеси анионов.

Таблица 3

Классификация анионов по признаку растворимости солей

Таблица 4

Классификация анионов по признаку окислительно-восстановительной активности

Современное состояние качественного анализа не ограничивается классической схемой. В анализе как неорганических, так и органических веществ, часто используются инструментальные методы, такие как люминесцентный, абсорбционно-спектроскопический, различные электрохимические методы, некоторые варианты хроматографии и т. д.. Однако в ряде случаев (полевые, заводские экспресс-лаборатории и др.) классический анализ ввиду простоты, доступности, дешевизны не утратил своего значения.