Лекція 7 Аніони Аніони



Дата конвертації26.12.2016
Розмір92.5 Kb.
Лекція 7

Аніони

Аніони

План

  1. Аналітична класифікація аніонів

  2. Якісні реакції аніонів 1 аналітичної групи

  3. Якісні реакції аніонів 2 аналітичної групи

  4. Якісні реакції аніонів 3 аналітичної групи

  5. Колоїдні розчини у якісному аналізі

  6. Аналіз суміші аніонів усіх аналітичних груп


1. Аналітична класифікація аніонів

Будь-який електроліт складається, окрім катіонів, з аніонів. Тому аналіз солей, кислот, природних вод і промислових розчинів буде неповним без визначення аніо­нів. Аніони, як це видно з наступної таблиці, розбиваються на три аналітичні групи. До першої відносяться ті аніони, барієві солі яких погано розчинні. До другої групи аніонів належать ті, які з катіоном Аg утворюють осади, до третьої - решта аніонів.




Аналітичні групи аніонів

І

II

III



SO42-

Cl-

NO3-

CO32-

Br-

CH3COO-

SiO32-

I-

NO2-

PO43-

S2-




BO2-







Групові реактиви

BaCl2 або Ba(NO3)2

AgNO3


Зрозуміло, що кількість аніонів значно більша, ніж наведено в таблиці. Просто в даному курсі вивчаються найбільш поширені з них.



2. Якісні реакції аніонів 1 аналітичної групи

Характерна реакція на сульфат - аніон є одночасно і груповою. Відмінність Ва8О4 від інших осадів барієвих солей 1 групи полягає в тому, що він не розчиняєть­ся в жодній з кислот, окрім концентрованої сірчаної:

BaSO4↓ + H2SO4 →Ba(HSO4)2

Карбонат-іон, як в розчині, так і в складі осаду при дії кислот виділяє вугле­кислий газ. Останній може бути ідентифікований при пропусканні його через вап­няну чи баритову воду за помутнінням останніх:

Ba(OH)2 + CO2 → BaCO3↓ + H2O

Фосфат-іон можно визначити за допомогою магнезіальної суміші (MgCl2 + NH4Cl + NH4OH). В результаті реакції утворюється білий кристалічний осад MgNH4PO4. Реакція перебігає за рівнянням

Na3PO4 + MgCl2 + NH4Cl → Mg NH4 PO4↓ + NaCl, або

Na2HPO4 + MgCl2 + NH4OH → Mg NH4 PO4↓ + NaCl + H2O

Визначенню заважають SiO32-, AsO43- та деякі інші аніони. Іншим реактивом на PO43- є молібденова суміш, яка вже застосовувалась нами для визначення арсенат-аніонів:

H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 → (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]↓ + 21NH4NO3 + 10H2O

Випадає жовтий осад амонійної солі гетерополікислоти.

Характерна реакція на силікат-іон пов'язана з утворенням білого драглистого осаду метасилікатної кислоти при додаванні розведених сильних кислот:

2H+ + SiO32- → H2SiO4

Осад утворюється краще при дії хлориду амонію, який не тільки виділяє вод­неві іони в результаті гідролізу, але й сприяє коагуляції осаду. Нагрівання сприяє гі­дролізу, отже і проведенню реакції.

Відкриття BO2- пов'язане з утворенням летких сполук (наприклад BF3), які за­барвлюють полум'я у зелений колір:

CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + H2F2

2 H2F2 + NaBO2 → BF3↑ + NaF + 2H2O

Сумарне рівняння реакції:

NaBO2 + 2CaF2 + 2H2SO4(k) → BF3↑ + NaF + 2CaSO4 + 2H2O

Реакція шкідлива, тому проводитись в лабораторії не буде.


3. Якісні реакції аніонів 2 аналітичної групи

При визначенні хлорид - іонів їх можна окислити до вільного хлору лише за допомогою сильних окисників (KMnO4, K2Cr2O7 тощо). Газоподібний хлор, що виділився, можна ідентифікувати за запахом, кольором або скориставшись вологим йод-крохмальним папірцем. В останньому випадку хлор окиснює йодид-іон до вільного йоду, а той забарвлює крохмаль папірця в синій колір. Але цей метод має той недолік, що пов'язаний з виділенням отруйного газу. Тому частіше користуються властивістю хлориду срібла розчинятися в концентрованому розчині аміаку і наступним осадженням AgCl азотною кислотою:

AgCl↓ + 2NH4OH → [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2O

[Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H+ → AgCl↓ + 2NH4+

Згадаймо, що саме ці реакції використовують для відкриття аргентум-іонів.

Ця реакція дає можливість відділити також AgCl від AgBr і AgI. AgBr дуже слабо, а AgI зовсім не розчиняється в аміаці, особливо в спеціально підібраному бу­ферному розчині.

Для визначення бромід- та йодид-іонів використовують їх більший відновний потенціал, порівняно з хлорид - іонами. Особливо зручно користуватись для їх оки-снення хлорною водою (розчин хлору у воді), оскільки відповідні стандартні елект­родні потенціали Е°. мають такі величини (В):

Сі2 + 2е = 2Сl- Е°=1.3б

Вr2+-2е = 2Вr- Е°=1.07

І2 + 2е = 21 Е°=1.3б

Для кращого виявлення вказаних аніонів користуються екстракцією вільних галогенів бензолом. Бензольний шар забарвлюється у випадку брому у жовтий, а йоду — у фіалковий колір.

Для визначення йодид-іонів можно скористатись також відомою реакцією „золотого дощу".

Сульфід-іон, як відомо, з більшістю катіонів утворює поганорозчинні солі. Розчинні лише сульфіди лужних і лужноземельних металів та амонію. Цим і корис­туються в якісному аналізі. Так, якщо до 1-2 крапель розчину сульфіду додати 2-3 краплі розчину РЬ(СН3СОО)2, випадає чорний осад сульфіду свинцю. Можно скори­статись і відновною властивістю S2-, застосувавши при цьому як окислювач перманганат калію, дихромат калію або хлорну воду. Як правило, при цьому відбувається знебарвлення розчину і випадає тонкодисперсний осад сірки,

наприклад :


4.Я кісні реакції аніонів 3 аналітичної групи

Найбільш поширеним реактивом на нітрат - іони є дифеніламін, який діє в сі­рчанокислому середовищі. У цьому випадку розчин набуває темно-синього забарв­лення, яке викликане утворенням продуктів окиснення дифеніламіна. Зрозуміло, що при проведенні цієї якісної реакції не можуть бути присутніми інші окисники. За допомогою цієї ж реакції можуть бути виявлені і нітрит-іони, якщо вони знаходять­ся окремо від М9?~.

Оцтова кислота та її солі при дії етилового спирту у присутності сірчаної кис­лоти утворюють оцтовоетиловий ефір, який можно визначити за приємним запахом:

Проте більш розповсюдженою в аналітичній практиці є реакція ацетат-іону із солями заліза (III). При кип'ятінні розчин набуває спочатку чайно-червоного забар­влення, а потім відбувається утворення червоно-бурого осаду основної солі заліза завдяки реакції:





5.Колоїдні розчини у якісному аналізі

При осадженні багатьох катіонів і аніонів у вигляді гідроксидів, сульфідів, а також при проведенні інших аналітичних операцій часто утворюються колоїдні сис­теми (колоїдні розчини або золі).

Наприклад, дуже часто спостерігається лише слабке помутніння при додаванні AgNO3 в розчин, який містить хлорид-іони, а осад, не дивлячись на перевищення ДРAgCl, не випадає. Це пояснюється утворенням колоїдного розчину.

Колоїдні розчини на відміну від дійсних (молекулярних) розчинів не уявляють собою гомогенних систем, а є високодисперсними мікрогетерогенними системами. Хоча розміри колоїдних частинок коливаються від 1 до 100 нм і перевищують роз­мір молекул та іонів у сотні раз (<1нм), їх не видно не тільки неозброєним оком, а часто навіть під мікроскопом. Проте ці частинки розсіюють світло і стають поміт­ними під ультрамікроскопом завдяки ефекту Тіндаля. Колоїдні частинки проходять через найшільніші паперові фільтри, що часто ускладнює хід аналізу, а то й взагалі робить неможливим його проведення.

Частинки більшості колоїдів несуть позитивний (Al(OH)3, Fe(OH)3, Cr(OH)3) або негативні (H2SiO3, H2Sb(OH)6, CdS, As2S3, AgCl тощо) заряди, що спричиняється адсорбцією на їх поверхню розчину аніонів у першому випадку або катіонів у дру­гому. Ці частинки притягують іони протилежного заряду з розчину, утворюючи так звані міцели. Спрощений запис складу міцели наведено нижче


Наявність у колоїдних частинок зарядів, що спричиняє їх відштовхування ор-дна від одної, утруднює утворення крупніших частинок, здатних під дією гравітації випадати в осад.

Заряджені колоїдні можно спеціальними прийомами з'єднати (згорнути) в крупніші агрегати. Цей прцес носить назву коагуляції. Стійкість зо лей можно пони­зити і здійснити перевід їх в гелі (осади) додаванням в розчин електролітів (коагу­лянтів). В якісному аналізі з цією метою частіш за все застосовують леткі кислоти або амонійні солі. Це пояснюється тим, що такі коаголянти при нагріванні можуть бути видалені і тому не викликають ускладнень у ході аналізу. Підвищення темпе­ратури розчину теж сприяє процесу коагуляції.

При промиванні і тривалому стоянні осадів у контакті з розчином, а також при дії деяких реагентів спостерігається явище, протилежне коагуляції - пептизація. Пептизація, яка частіш за все спостерігається при промиванні осадів чистою водою, пояснюється зменшенням концентрації іонів - коагулянтів, що оточують частинки осаду. Для попередження цього негативного як для якісного, а особливо кількісного аналізу, осади слід промивати не водою, а розчинами відповідних електролітів. Так, осад AgCl промивають розведеною азотною кислотою, NiS i Fe(OH)3 — розчином хлориду амонію тощо.

б.Аналіз суміші аніонів усіх аналітичних груп

На відміну від катіонів, аніони, в більшості випадків, не заважають визначен­ню один одного. Тому вони, за деякими виключеннями, відкриваються дробним ме­тодом. Спочатку за допомогою груповихз рекактивів визначають наявність чи відсу­тність аніонів І і II груп.

Серед аніонів І групи лише SiO32- заважають визначенню PO43-, тому осад полісилікатних кислот, який випал після дії NH4Cl, треба відділити. Аналіз аніонів II групи носить риси систематичного аналізу і проводиться в наступній послідовності: осадження срібних солей, розчинення в аміаці AgCl і визначення Cl- у фільтраті. Відкриття I- і Br- проводять з однієї проби за допомогою хлорної води і бензолу у наступній послідовності. До водного розчину , що аналізується, додають трохи бен­золу і по краплям свіжеприготовану хлорну воду. Суміш постійно струшують. За умови присутності йодид-іонів вони окиснюються першими

2Г + СІ22 + 2СГ

йод екстрагується бензолом і забарвлює його у бузковий колір. При подальшому до­даванні хлорної води йод окиснюється далі

2I- + 5С12 + 6Н2О = 2103 + 12H+ + 10Cl-

а бензольний шар знебарвлюється.

Нарешті, як маючи меншу відновлювану силу починають окиснюватись бромід-іони

2Вr- + СІ2 = Вr2 + 2Cl-

і бензольний шар набуває жовтого кольору.

Так, для визначення ванадію (V) застосовують такий прийом, спочатку його відновлюють:

3- + Fе2+ = VО32-' + Fе3+

Потім надлишок заліза (П)окиснюють персульфатом калію, який у цих умовах не діє на ванадій (IV):

2Fе2+ + S2О82- = 2Fе3+ + 2SO42-

Нарешті ванадій титрують перманганатом калію:

5VО32- + МnО4- + 8е- = 5VО3+ Мn2+ + 4Н2О.



Прикладом застосування відновників у якості робочих розчинів є тіосульфат натрію у йодометрії, про що йтиметься у подальшому.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка