Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Частные реакции анионов первой аналитической группы. Действие группового реагента





 

Групповым реагентом является хлорид бария в нейт­ральном или слабощелочном растворе. Хлорид бария со всеми аннонами первой аналитической группы дает осад­ки белого цвета, за исключением хромата бария ВаСrО4 — желтого цвета. Кроме того, все осадки, за исключением BaSO4, растворяются в азотной кислоте. Осадок бората ба­рия Ва(ВО2)2 выпадает только из концентрированных рас­творов, осадок тиосульфата бария BaS2O3 образуется толь­ко при прибавлении избытка ВаСl2.

Реакции обнаружения сульфат-иона SO2-4

1. Групповой реагент хлорид бария ВаСl2 образует с растворами, содержащими сульфат-ионы, белый осадок BaSO4, практически нерастворимый в кислотах:

ВаСl2 + Na2SO4 = BaSO4↓+ 2NaCl;

Ва 2+ + SO2-4= BaSO4↓.

 

Реакция является фармакопейной.

2. Соли свинца (II) осаждают из растворов сульфатов белый осадок PbSO4:

 

Pb(NO3)2 + Na2SO4 = PbSO4↓ + 2NaNO3;

Pb(CH3COO)2 + Na2SO4 = PbSO4↓ + 2CH3COONa;

Pb2+ + SO2-4= PbSO4↓.

 

Осадок PbSO4 растворяется при нагревании в щелочах и ацетате аммония:

 

PbSO4 + 4NaOH = Na2PbO2 + Na2SO4 + 2H2O;

PbSO4 + 4OH- = PbO2-2 + SO2-4+ 2H2O;

2PbSO4 + 2CH3COONH4 → [Pb(CH3COO)2 • PbSO4] +

(NH4)2SO4.

 

Образующиеся плюмбиты и комплексная соль ацетата и сульфата свинца растворимы в воде.

Реакции обнаружения сульфит-иона SO2-3

Ион SO2-3 - анион сернистой кислоты H2SO3, которая существует только в водных растворах. Кислота неустойчива и разлагается постепенно на SO2 и воду. В воде рас­творимы лишь сульфиты щелочных металлов и аммония. В водных растворах сульфиты постепенно окисляются в сульфаты, так как сама кислота и ее соли обладают силь­ными восстановительными свойствами. При взаимодейст­вии с очень сильными восстановителями сернистая кисло­та и ее соли проявляют окислительные свойства:

 

H2SO3 + 2H2S = 3S + 3Н2О.

 

1. Групповой реагент ВаСl2 с солями сернистой кисло­ты дает белый кристаллический осадок BaSO3:

 

Na2SO3 + ВаСl2 = BaSO3↓ + 2NaCl;

SO2-3 + Ba2+ = BaSO3.

BaSO3 растворяется в сильных кислотах, выделяя SO2:

 

BaSO3 + 2НСl = ВаСl2 + H2SO3;

H2SO3 = Н2О + SO2↑.

 

2. Разбавленные минеральные кислоты разлагают со­ли сернистой кислоты с выделением оксида серы (IV), имеющего характерный запах жженой серы:

 

Na2SO3 + 2НСl = 2NaCl + SO2↑+ Н2О.

 

Оксид серы (IV) обнаруживают также по его способнос­ти обесцвечивать растворы йода или перманганата калия:

 

I2 + SO2 + 2Н2О = 2HI + H2SO4;

5SO2 + 2KMnO4 + 2Н2О = 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4.

 

3. Раствор йода I2 обесцвечивается не только оксидом серы (IV), но и растворами сульфитов:

 

Na2SO3 + I2 + Н2О = Na2SO4 + 2HI.

 

Реакцию следует проводить в слабокислой среде, так как в щелочной среде йод обесцвечивается и в отсутствие сульфитов. Кроме того, проведению реакции мешают сульфйд-ионы S2- и нитрит-ионы NO-2 .

Реакции обнаружения тиосульфат-иона S2O2-3

S2O2-3 - анион тиосерной кислоты H2S2O3. Тиосерная кислота очень неустойчива и разлагается на сернистую кислоту и серу:

 

H2S2O3 = H2SO3 + S.

Соли щелочных металлов этой кислоты устойчивы и являются сильными восстановителями.

1. Хлорид бария ВаСl2 образует с ионом S2O2-3 белый осадок тиосульфата бария BaS2O3:

 

Na2S2O3 + ВаСl2 = BaS2O3↓ + 2NaCl;

S2O2-3 + Ba2+ = BaS2O3.

 

Осадок растворим в кипящей воде и в разбавленных минеральных кислотах, кроме серной.

2. Минеральные разбавленные кислоты вытесняют из тиосульфатов тиосерную кислоту H2S2O3:

 

Na2S2O3 + 2HCl = H2S2O3 + 2NaCl.

 

Тиосерная кислота разлагается:

 

H2S2O3 = S↓ + SO2↑ + H2O.

 

От выделяющейся серы раствор мутнеет. Нагревание ускоряет реакцию. Выделение свободной серы отличает ион S2O2-3 от иона SO2-3. Реакция является фармакопейной.

3. Нитрат серебра AgNO3 дает в растворах солей тио­серной кислоты белый осадок Ag2S2O3:

 

Na2S2O3 + 2AgNO3 = Ag2S2O3↓ + 2NaNO3;

S2O2-3 + 2Ag+ = Ag2S2O3↓.

 

Осадок постепенно буреет и в конце концов становится черным вследствие образования Ag2S:

 

Ag2S2O3 + H2O = Ag2S↓ + H2SO4.

 

Соль Ag2S2O3 растворима в избытке раствора тиосуль­фата натрия с образованием комплексного соединения:

 

Ag2S2O3 + 3Na2S2O3 = 2Na3[Ag(S2O3)2].

 

При проведении этой реакции необходимо добавлять избыток нитрата серебра. Это одна из наиболее характерных реакций на тиосульфат-ион.

 

Реакции обнаружения борат-иона ВО-2 и тетраборат-иона В4О72-

Ортоборная (борная) кислота Н3ВО3 представляет со­бой твердое вещество белого цвета. Соли борной кислоты неизвестны и являются производными либо метаборной кислоты НВО2, либо тетраборной Н2В4О7. Из борнокислых солей растворимы в воде только соли щелочных металлов, из которых самой важной является тетраборат натрия (бу­ра) Na2B4O7 • 10Н2О. Бура как соль слабой кислоты гидролизуется, водный раствор ее имеет щелочную реакцию:

 

Na2B4O7 + 7Н2О ↔ 4Н3ВО3 + 2NaOH;

В4О72- + 7Н2О ↔ 4Н3ВО3 + 2ОН-.

 

1. Хлорид бария ВаСl2 осаждает из концентрирован­ных растворов буры белый осадок метабората бария Ва(ВО2)2:

 

Na2B4O7 +ВаСl2 + 3Н2О = Ва(ВО2)2↓ + 2Н3ВО3 + 2NaCl;

В4О72- +Ва2+ + 3Н2О = Ва(ВО2)2↓ + 3Н3ВО3.

 

Осадок метабората бария растворим в разбавленных уксусной, соляной и азотной кислотах.

2. Куркумовая бумага (бумага, пропитанная раствором красителя куркумина). Бумага, смоченная подкисленным раствором бората или борной кислоты, после высыхания окрашивается в красно-бурый цвет. Если на окрашенное мес­то подействовать щелочью, то красно-бурый цвет меняется на сине-черный или серо-черный (в зависимости от концентра­ции борат-иона). Проведению этих реакций мешают окисли­тели. Реакция очень характерна и является фармакопейной.

3. Этиловый спирт и концентрированная серная кис­лота с сухой борной кислотой или сухими боратами обра­зуют борноэтиловый эфир, окрашивающий пламя в ха­рактерный зеленый цвет:

 

Na2B4O7 +H2SO4+ 5H2O = Na2SO4 + 4Н3ВО3;

Н3ВО3 + 3С2Н5ОН = (С2Н5О)3В + 3Н2О.

 

С метиловым спиртом образуется борнометиловый эфир:

 

Н3ВО3 + 3СН3ОН = В(ОСН3)3 + 3Н2О.

 

Реакции мешают хлориды и бромиды меди, которые также окрашивают бесцветное пламя в зеленый цвет. Реакция является фармакопейной.

Реакции обнаружения фосфат-иона РО43-

Фосфат-иону РO43- соответствует фосфорная кислота Н3РО4. Эта кислота образует три ряда солей: средние, на­пример Na3PO4, и два типа кислых, например Na2HPO4, NaH2PO4. В воде растворяются все фосфаты щелочных ме­таллов и дигидрофосфаты щелочноземельных металлов. В водном растворе гидрофосфата щелочного металла, на­пример Na2HPO4, присутствуют ионы НРО42-, Н2РО-4, РО43-, а также свободная фосфорная кислота Н3РО4. Концентра­ция указанных ионов различна. Концентрация дигидрофосфат-иона значительно больше, чем гидрофосфат-иона и фосфат-иона.

Нерастворимые в воде фосфаты, гидрофосфаты и дигид­рофосфаты хорошо растворяются в минеральных кислотах. Большинство из них растворяется также в уксусной кислоте.

1. Хлорид бария ВаСl2 образует с раствором Na2HPO4 белый осадок ВаНРО4, растворимый в кислотах (кроме H2SO4):

 

ВаСl2 + Na2HPO4 = ВаНРО4↓ + 2NaCl.

 

Если проводить реакцию в присутствии щелочей или аммиака, то ионы НРО42- превращаются в РО43- и осажда­ется средняя соль.

2. Магнезиальная смесь (водный раствор аммиака, хлорида аммония и хлорида магния) дает с ионом РО43- бе­лый кристаллический осадок магнийаммоний фосфата MgNH4PO4:

 

Na2HPO4 + MgCl2 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2NaCl+ H2O;

НРО42- + Mg2+ + NH4OH = MgNH4PO4↓ + H2O.

 

Осадок легко растворяется в кислотах и не растворяет­ся в растворе аммиака. Эта реакция характерна для фос­фат-иона РО43- и является фармакопейной.

3. Молибдат аммония (NH4)2MoO4 в азотнокислых рас­творах фосфатов при нагревании дает желтый кристалли­ческий осадок фосформолибдата аммония:

 

Na2HPO4 + 12(NH4)2MoO4 + 23HNO3 =

= (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]↓ + 21NH4NO3 +

+ 2NaNO3 + 10H2O;

 

НРО42- + 3NH+4 + 12MoO42- + 23Н+ = (NH4)3H4[P(Mo2O7)6]↓+ 10H2O.

 

Осадок растворяется в щелочах и растворе аммиака, но не растворяется в азотной кислоте. Он растворяется также в избытке гидрофосфата натрия, поэтому к нагретому реа­генту надо прибавлять исследуемый раствор, а не наоборот.

Присутствие ионов SO32- и S2O32- мешает реакции, так как эти ионы восстанавливают Mo(VI) и раствор окраши­вается в синий цвет.

Эта реакция применяется для обнаружения фосфатов в моче и является фармакопейной.

4. Нитрат серебра AgNO3 образует с растворами солей фосфорной кислоты желтый осадок фосфата серебра, растворимый в азотной кислоте:

 

2Na2HPO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NaNO3 + NaH2PO4;

2 HPO2-4 + 3Ag+ = Ag3PO4↓ + H2PO-4.

 

Осадок растворяется также в растворе гидроксида ам­мония с образованием комплексной соли:

 

Ag3PO4 + 6NH4OH = [Ag(NH3)2]3PO4 + 6Н2О.

 

Реакция является фармакопейной.

Реакции обнаружения карбонат-иона СO32-

Карбонат-ион СO32-- анион угольной кислоты Н2СО3, которая в свободном состоянии неизвестна. При вытесне­нии из солей кислотами она распадается на СО2 и Н2О. Карбонаты щелочных металлов в растворах вследствие гидролиза имеют щелочную реакцию.

1. Хлорид бария ВаСl2 дает с ионом СO32-белый осадок ВаСО3:

 

Na2CO3 + ВаСl2 = ВаСО34 + 2NaCl;

СO32-+ Ва2+= ВаСО3.

 

Как и все карбонаты, ВаСО3 легко растворяется в уксусной и минеральных кислотах.

2. Кислоты. Важнейшей реакцией на карбонат-ион яв­ляется реакция разложения карбонатов с помощью раз­бавленных минеральных кислот. При этом с шипением выделяются пузырьки диоксида углерода:

 

Na2CO3 + 2НСl = 2NaCl + CO2↑ + Н2O.

 

Выделяющийся углекислый газ можно легко обнару­жить с помощью газоотводной трубки, опущенной в извест­ковую воду. Выпадает белый осадок карбоната кальция:

 

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3↓ +Н2О.

 

Проведению реакции мешают ионы SO32-и S2O32-, так как при взаимодействии их с кислотами выделяется сер­нокислый газ, который образует с известковой водой бе­лый осадок сульфита кальция. Перед обнаружением кар­бонат-ионов целесообразно окислить SO32- до SO42- добавлением в исследуемый раствор пероксида водорода.

Реакция является фармакопейной.

3. Сульфат магния образует в растворах карбонатов бе­лый осадок карбоната магния:

 

Na2CO3 + MgSO4 = MgCO3↓ + Na2SO4;

CO32- + Mg2+ = MgCO3↓.

 

Осадок растворим в кислотах. Гидрокарбонаты образу­ют осадок с MgSO4 только при кипячении.

Реакция является фармакопейной.

4. Фенолфталеин. Карбонаты и гидрокарбонаты ще­лочных металлов гидролизуются и имеют щелочную реак­цию среды:

 

СО32- + НОН ↔ НСО-3 + ОН-;

НСО-3 + НОН ↔ Н2СО3 + ОН-.

 

При добавлении фенолфталеина в водный раствор этих солей появляется розовая окраска.

Реакции обнаружения оксалат-иона С2О42-

Оксалат-ион С2О42- — анион щавелевой кислоты Н2С2О4. Щавелевая кислота представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде. Сла­бый электролит.

1. Хлорид бария ВаСl2 образует с С2О42- белый творо­жистый осадок оксалата бария ВаС2О4:

 

(NH4)2C2O4 + ВаСl2 = ВаС2О4↓ + 2NH4Cl; С2О42- + Ва2+ = ВаС2О4↓.

 

Осадок ВаС2О4 легко растворяется в соляной и азотной кислотах, а в уксусной кислоте растворяется при кипячении.

2. Хлорид кальция СаСl2 дает с ионом С2О42- белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция СаС2О4:

 

(NH4)2C2O4 + СаСl2 = СаС2О4↓ + 2NH4Cl;

С2О42- + Са2+ = СаС2О4↓,

 

не растворимый в уксусной кислоте даже при кипячении но легко растворяющийся в НСl и HNO3.

Эта соль входит в состав мочевых камней.

3. Перманганат калия КМnО4 в присутствии серной кислоты при слабом нагревании окисляет ионы С2О42- до диоксида углерода СО2, а сам восстанавливается до бес­цветного иона Мn2+ и раствор обесцвечивается:

 

5(NH4)2C2O4 + 2KMnO4 + 8H2SO4= 2MnSO4 + K2SO4 +

+ 5(NH4)2SO4 + 10CO2↑ + 8H2O;

5C2O42- + MnO4 + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O.

 

Реакция широко используется в количественном анализе.

Реакции обнаружения хромат-иона СrО42-

О соединениях хрома написано в § 11.1.

1. Хлорид бария ВаСl2 с хромат-ионом образует жел­тый осадок хромата бария ВаСrО4:

 

К2СrO4 + ВаСl2 = ВаСrО4↓ + 2KCl;

СrО42- + Ва2+ = ВаСrО4↓.

 

Осадок растворим в минеральных кислотах, но не рас­творяется в уксусной кислоте. Дихромат-ионы Сr2О7 об­разуют желтый осадок с хлоридом бария только в присут­ствии ацетата натрия (см. § 10.3).

2. Нитрат свинца (II) Pb(NO3)2 дает с хромат-ионами осадок желтого цвета:

 

Pb(NO3)2 + K2CrO4 = PbCrO4↓ +2KNO3;

Pb2+ + CrO2-4 = PbCrO4↓.

 

Осадок растворяется в азотной кислоте и щелочах.

3. Нитрат серебра AgNO3 при взаимодействии с хроматами щелочных металлов дает кирпично-красный осадок хромата серебра Ag2CrO4:

 

2AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4↓ +2KNO3;

2Ag+ + CrO42- = Ag2CrO4↓.

 

Осадок растворим в азотной кислоте и растворе аммиа­ка, но не растворяется в уксусной кислоте.

4. Пероксид водорода в кислой среде окисляет дихро­мат-ионы Сr2О72- до надхромовои кислоты синего цвета:

 

К2Сr2O7 + 4Н2О2 + H2SO4 = 2Н2СrO6 + K2SO4 + 3Н2О;

Сr2О72- + 4Н2О2 + 2Н+ = 2Н2СrO6 + 3Н2О.

 

В водных растворах надхромовая кислота очень неус­тойчива и разлагается с образованием солей хрома (III). Синий цвет раствора переходит в зеленый. При добавле­нии к водному раствору надхромовои кислоты амилового спирта С5Н11ОН или диэтилового эфира (С2Н5)2О кислота переходит при встряхивании в органический слой, кото­рый окрашивается в синий цвет.

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ

1.Какие химические элементы способны к образованию ани­онов? Приведите примеры.

2. Как классифицируются анионы по своим ОВ-свойствам?

3. Какие анионы проявляют свойства как окислителя, так и восстановителя?

4. Как анионы подразделяются на группы?

5. Почему открытие анионов в отличие от катионов обыч­но ведут дробным методом?

6. Какова биологическая роль элементов, входящих в состав анионов: а) углерода и кремния; б) фосфора; в) кислорода; г) серы; д) фтора; е) хлора; ж) йода?

7. Перечислите важнейшие химические соединения анионов первой группы, применяемых в медицине.

8. Бариевая соль какого аниона первой аналитической груп­пы не растворяется в кислотах?

9. Какой анион первой аналитической группы дает осадок желтого цвета с групповым реагентом?

10. С помощью какой реакции можно обнаружить сульфит-ион SO2-3 в присутствии карбонат-иона? Напишите уравнение реакции.

11. Какая реакция позволяет отличить тиосульфат-ион S2O2-3 от сульфит-иона SO2-3?

12. Какая реакция является характерной и одновременно фарма­копейной для обнаружения: а) борат-ионов; б) фосфат-ионов?

13. Какие анионы могут мешать обнаружению карбонат-ио­нов? Как устранить мешающее действие некоторых анионов при обнаружении карбонат-иона?

14. Какая реакция обнаружения оксалат-ионов широко ис­пользуется в количественном анализе ? Напишите урав­нение реакции.

15. Как взаимодействуют хроматы и дихроматы с пероксидом водорода?

 






Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 927. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.108 сек.) русская версия | украинская версия