1. Груповим реактивом, який осаджує усі аніони другої аналітичної групи, є катіони срібла у вигляді AgNO3: Cl- + Ag+ = AgCl ¯ білий
Br- + Ag+ = AgBr ¯ блідо-жовтий J- + Ag+ = AgJ ¯ світло-жовтий
Осади є солями сильних галогеноводневих кислот і тому вони не розчиняються у сильних кислотах (для випробування береться 2н. розчин HNO3) Аніони інших аналітичних груп утворюють з AgNO3 білі осади Ag2SO3, AgNO2, Ag2СO3, або жовтий Ag3РO4. Але ці осади є солями слабких кислот і розчиняються у сильній НNO3.
Виконання: у тричисті пробіркі внести по 3-4 краплі розчину NаCl, NаBr і КJ, додати 1-2 краплі AgNO3, перемішати і спотерігати утворення осадів відповідного кольору. Додати у кожну пробірку 5-10 крапель 2 н. розчину НNO3, бовтувати деякий час і упевнитися, що осади не розчиняються.
2. Розчин амоніаку NH4OH зовсім не розчиняє осад AgJ, частково розчиняє AgBr і повностю розчиняє AgCl: AgCl + 2 NH4OH = [Ag(NH3)2]+ + Cl- +2H2O Утворюється безбарвний розчин, який знов мутніє, якщо нейтралізувати амоніак азотною килотою [Ag(NH3)2]+ +Cl-+2H+ = AgCl¯ + 2NH4+
Виконання: у чисту пробірку внести 1-2 краплі розчину NаCl, додати краплю розчину Ag NO3, перемішати і спостерігати утворення білого осаду AgCl. Додавати краплями 2 н. розчин NH4OH і збовтувати, поки осад не розчиниться. Утворюється безбарвний прозорий розчин. Додавати до нього 2 н. розчин НNO3, поки знову не утвориться осад AgCl.
2. Хлорна вода (вільний хлор Cl2 у водному розчині) не реагує з хлоридами, а броміди і йодиди окиснює до вільних брому і йоду: 2Cl- + Cl2 = не реагує
2Br- + Cl2 = 2Cl- + Br2 жовто-бурий 2J- + Cl2 = 2Cl- + J2 червоно-фіолетовий
У водному середовищі розчини брому і йоду мають жовто-бурий колір, тому проводять екстракцію хлороформом (або бензолом) і одержують жовто-бурий (Br2) і червоно-фіолетовий (J2) екстракти. Таким чином за кольором екстракту можна впевнено визначати аніон другої аналітичної групи: жовто-бурий екстракт дає бромід, а червоно-фіолетовий – йодид. Безбарвний екстракт (або забарвлений вільним хлором у дуже слабкий жовто-зелений колір) утворюється у випадку хлориду або аніону іншої групи, який не взаємодіє з хлорною водою.
Виконання: у тричисті пробіркі внести по 3-4 краплі розчину NаCl, NаBr і КJ (або невідомий розчин), додати у кожну 1-2 краплі 2 н. розчину НCl або H2SO4, 2-3 краплі хлорної води (або розчину хлораміну) і 3-4 краплі хлороформу. Закрити кожну пробірку і інтенсивно збовтати. Залишити у штативі до повного розшарування води і хлороформу. Хлороформ важчий за воду і утворює нижній шар, колір якого вказує на аніон, який реагував з хлорною водою: жовто-бурий – бромід, червоно-фіолетовий – йодид.
4. Нітрит KNO2 (або NaNO2) у кислому середовищі окиснює йодид на відміну від броміду і хлориду: 2J- + 2 NO2- + 4H+ = 2NO + J2¯ + 2H2O
Виконання: проводиться як попередня реакція, тільки замість хлорної води додається розчин KNO2 (або NaNO2). Хлороформ забарвлюється у червоно-фіолетовий колір у присутності йодиду.
7 .3. Третя аналітична група аніонів: CH3COO-, NO2-, NO3-.
Не має групового реактиву. Якщо групові реактиви 1-ї та 2-ї аналітичних груп не дають характерних осадів з досліджуваним розчином, треба з окремими порціями цього розчину виконати індивідуальні реакції на аніони третьої аналітичної групи у такій послідовності, яка наведена далі.
7.3.1. Аніони ацетату CH3COO-
1. Сильні кислоти (2 н. розчин H2SO4) витісняють з ацетатів слабку оцтову кислоту, при обережному нагріванні можна відчути характерний запах: CH3COO- + Н+ = CH3COOН
Виконання: у чисту пробірку внести 3-4 краплі розчину CH3COONа і додати 3-4 краплі 2н. H2SO4. Перемішати і обережно підігріти. Пари, які виділяються з пробірки, мають запах оцту. Якщо замість запаху оцту відчувається запах оксидів азоту, можна зробити припущення про присутність NО2-. Але остаточний висновок можна зробити, тільки виконавши реакцію з KJ (п. 2 див. нижче).
2 .Хлорид заліза(ІІІ) FeCl3 утворює з ацетатами ацетат заліза(ІІІ), який є сілью слабкої кислоти і дуже слабкої основи, тому у водному розчині і катіон і аніон беруть участь у гідролізі, внаслідок якого утворюється основний ацетат заліза (ІІІ), що забарвлює розчин у червоно-бурий колір. При нагріванні гідроліз посилюється і випадає червоно-бурий осад.
Склад основних ацетатів заліза(ІІІ) залежить від умов проведення реакції, тому можна записати спрощений варіант реакції: Fe3+ + 3CH3COO- + H2O «CH3COOH + FeOH(CH3COO)2
червоно-бурий розчин
FeOH(CH3COO)2 + H2O = CH3COOH + Fe(OH)2CH3COO¯ червоно-бурий осад
Виконання: у чисту прбірку внести 3-4 краплі розчину CH3COONа і додати 1-2 краплі розчину FeCl3, перемішати і спостерігати забаравлення розчину у червоно-бурий колір. Якщо підгріти розчин до кипіння, можна спостерігати утворення червоно-бурого осаду і відчути запах оцту.
Йодид-іон окиснюється розчином FeCl3 до вільного йоду J2, який забарвлює водний розчин у червоно-бурий колір. Але при нагріванні такого розчину осад не виділяється і відчувається запах йоду, а не оцту. 7.3.2. Аніони нітриту NО2-.
1. Сильні кислоти витісняють з нітритів слабку азотисту кислоту, яка поступово розкладається:
2 NaNO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2HNO2; 2 НNO2 ® H2O + N2O3; N2O3 ® NO + NO2
При цьому виділяються оксиди азоту NO і NO2, які мають відповідний запах. Але остаточний висновок можна зробити, тільки виконавши більш чутливу реакцію п. 2 з KJ.
2. Йодид калію у кислому середовищі відновлює нітрити до NO, окиснюючись до вільного йоду:
2J- + 2NO2- + 4H+ = 2NO + J2¯ + 2H2O
Виконання: у чисту прбірку внести 1-2 краплі розчину NaNO2 (або КNO2) додати 4-5 крапель 2 н. розчину H2SO4, і 2-3 краплі розчину KJ,перемішати. Спостерігати забарвлення розчину у червоно-бурий колір (інколи випадає сірий осад йоду). Додати 4-5 крапель хлороформу, щільно закрити і добре збовтати. Після розшарування спостерігати забарвлення хлороформного екстракту (нижній шар) у чевоно-фіолетовий колір.
Ця реакція дає можливість відрізнити іони NO2- від нітрат-іонів NO3-, які не дають реакції з KJ.
3. Перманганат калію КМnО4 у сильнокислому середовищі знебарвлюється при додаванні нітриту: 2 KMnO4 + 3 H2SO4 +5 NaNO2 = 2MnSO4 + 5 NaNO3 +K2SO4 + 3H2O
Ця реакція дає можливість перевірити присутність нітриту, якщо у розчині є іони, які реагують з КІ, як у попередній реакції, з виділенням йоду (Cu2+, Fe3+).
Виконання: у чисту пробірку взяти краплю розчину KMnO4, додати 10 крапель 2 н. розчину H2SO4, перемішати і спостерігати забарвлення розчину у червно-фіолетовий колір. Обережно додати 1-2 краплі розчину NaNO2, перемішати і спостерігати знебарвлення розчину у пробірці.
7.3.3. Аніони нітрату NO3-
Усім реакціям на нітрат, які наведені нижче, заважає нітрит, оскільки він дає такий самий ефект реакції. Тому перед відкриттям нітрату треба упевнитися, що у досліджуваному розчині відсутній нітрит (виконати наведену вище реакцію п. 2 з KІ і п.3 з KMnO4).
1. Металічна мідь (стружки) з 2 н. розчином H2SO4 не реагує, але якщо у розчині з”являється нітрат, мідь починає розчинятися 3Cu + 2 NO 3- + 8H+ = 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
3Cu + 4H2SO4 + 2NaNO3 = 3CuSO4 + 2NO + Na2SO4 + 4H2O
Безбарвний розчин стає блакитним, виділяється NO, який має характерний запах і легко переходить в NO2, забарвлений у жовто-бурий колір.
2. Металічний алюміній (або цинк) у сильнолужному середовищі відновлює нітрат до амоніаку, який можна виявити за запахом або іншими методами:
NO3- + 4Zn + 7OH- = NH3 + 4ZnO22- + 2H2O 3NO3- + 8Al + 21OH- = 3NH3 + 8AlO33- + 6H2O
2. Реакція “бурого кільця”: до розчину, який містить нітрат, додають насичений розчин FeSO4, перемішують і додають конценровану Н2SO4 по стінці пробірки так, щоб вона, не перемішуючись, зібралась у нижній частині пробірки. На межі поділу двох шарів утворюється буре кільце – нестійка коплексна сполука [FeNO]SO4 темно-бурого кольору: NO3- + 3Fe2+ + 4H+ = 3Fe3+ + NO + 2H2O
2NaNO3 +6FeSO4 +4H2SO4 = 2NO + 3Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 8H2O; NO + FeSO4 = [FeNO]SO4
Реакції пп. 1-3 найбільш специфічні для нітратів і тому їх треба знати, але у скороченому курсі якісного аналізу нітрати відкривають менш специфічною реакцією з дифеніламіном.
4. Дифеніламін (C6H5)2NH у концентрованій H2SO4 дає з нітратами темно-сине забарвлення на стінках пробірки. Це перетворення (окиснення) відбувається і при дії інших окисників.
Виконання: у чисту пробірку внести 1-2 краплі розчину що містить нітрат, і вилити. До того розчину, який залишився на стінках пробірки, додати розчин дифеніламіну у концентрованій H2SO4 (дуже обережно! Не торкатися піпеткою стінок пробірки!). Спостерігати темно-синє забарвлення на стінках пробірки.
АНАЛІЗ СОЛЕЙ
У скороченому курсі якісного аналізу макро- та мікроелементів аналіз невідомої речовини є аналізом простої солі, яка містить тільки один катіон та один аніон і розчинна у воді.Сіль видається у сухому вгляді у день виконання індивідуального завдання.
І. Підготовчі операції. Описати зовнішній вигляд солі (кристалічна форма, колір та ін.) і приготувати її розчин у воді у співвідношенні 1:10 – у чисту пробірку насипати частину виданої солі і долити 10 частин дистильованої води, перемішати скляною паличкою. Цією ж паличкою нанести краплину розчину солі на один край універсального індикаторного папірця (жовтого кольору), з іншого краю – краплину дистильованої води, у якій розчиняли сіль. Порівняти зі шкалою рН і визначити, як змінює розчинена сіль рН води. Визначення рН розчину солі необхідно перед виконанням багатьох аналітичних реакцій, тому що вони виконуються тільки у певному середовищі.
ІІ. Відкриття катіону солі. Спочатку відкривають аналітичну групу, а вже потім – сам катіон. Реакції виконують у чистих пробірках з невеликими порціями розчину солі.
1. Відкриття катіонів 3-ї групи: До окремої порції розчину солі додати 1 М розчин HCl. Утворення білого осаду вказує на наявність катіонів 3-ї групи. Додати дист.води до 1/3 пробірки, нагріти, злити прозорий розчин у чисту пробірку і додати КІ. Утворення жовтого осаду PbІ2 вказує на присутність Pb2+. Якщо жовтий осад не утворюється, до білого осаду, що утворився з НСІ, додати NН4OH. Розчинення осаду вказує на Ag+.
2 .Відкриття катіонів 2-ї групи. Якщо з НСІ білий осад не утворився, до нової порції розчину солі додати 1М розчин Н2SО4. Утворення білого осаду вказує на присутність Cа2+ або Ва2+. (Осад BaSO4 утворюється миттєво, а для утворення CaSO4 треба охолодити пробірку під краном з холодною водою і потерти сляною паличкою стінки пробірки). У чисту пробірку взяти нову порцію цього розчину і додати 2 – 3 краплі K2Cr2O7 та 1 – 2 краплі CH3COONa. Утворення жовтого осаду вказує на присутність Ва2+. Якщо Ва2+ немає, з новою порцією розчину виконати реакцію на Са2+ з (NH4)2C2О4.
3. Відкриття катіонів 4-ї, 5-ї та 6-ї груп. Якщо з НСІ і Н2SО4 осаду не було, треба з новою порцією розчину солі виконати реакції з груповими реактивами 4-ї, 5-ї та 6-ї аналітичних груп катіонів – NаОН та NH4OH і далі як описано у задачі №2.
4. Відкриття І групи. Якщо з груповими реактивами 2-ї, 3-ї, 4-ї, 5-ї та 6-ї груп осадів не було, в окремих порціях розчину солі відкривають катіони 1-ї групи у певній послідовності: NH4+, K+, Na+.
ІІІ. Відкриття аніону солі..Спочатку відкривають аналітичну групу, а потім – сам аніон. Не треба шукати аніони, які з уже відкритим катіоном утворюють нерозчинні у воді солі.
1.Відкриття І аналітичної групи аніонів. До нейтрального розчину солі додати ВаСІ2 (або Ва(NО3)2 ). Утворення білого осаду (BaSO4, BaSO3, BaCO3, Ba3(PO4)2) вказує на присутність аніону І групи. Перевірити розчинність осаду у сильних кислотах - HCI або HNO3. Нерозчинність у сильних кислотах вказує на BaSO4. Але аніон SO42- може утворитися при окисненні SO32-, тому з новою порцією розчину треба виконати реакцію на SO32-. Якщо осад повністю розчиняється у сильних кислотах, треба шукати CO32- або PO43-. Якщо розчин солі кислий (рН 4-5 і менше), і осад після додавання ВаСІ2 не випадає, додавати по краплині 2M NH4OH до слаболужної реакції розчину (рН більше 7). Якщо і у цьому випадку білий осад не випадає, аніонів І групи у розчині немає.
2.Відкриття аніонів ІІ аналітичної групи. До нової порції розчину солі додати 1-2 краплі AgNO3. Утворення світлого осаду (AgCI білий, AgBr блідо-жовтий, AgІсвітло-жовтий) вказує на присутність аніону ІІ групи тільки у тому випадку, якщо цей осад не розчиняється у сильних кислотах (HNO3 розведена). Додати до осаду 4-5 крапель 2 М HNO3, перемішати, упевнитися у тому, що осад не розчинився (суміш не стає прозорою). З новою порцією розчину виконати реакцію з хлорною водою і визначити, який саме аніон ІІ групи входить до складу солі.
3.Відкриття аніонів ІІІ аналітичної групи. Якщо ні катіони Ва2+, ні катіони Ag+у відповідних умовах не осаджують аніон солі, він належить до ІІІ групи. З окремими порціями розчину солі виконати реакції на СН3СОО-, NO2- і тільки потім – на NO3- - іони.
Визначивши катіон і аніон солі, скласти звіт про роботу і записати відповідь – формулу солі.
