Третья аналитическая группа анионов
К третьей группе анионов относятся нитрат-ион NO3-, нитрит-ион NO2-, ацетат-ион CH3COO-. Катионы Ba2+ и серебра Ag+ c анионами этой группы осадков не образуют. Группового реагента на анионы третьей группы нет.
Частные реакции нитрат-иона NO3-
1. Дифениламин (C6H5)NH с нитрат-ионом NO3- образует интенсивно-синее окрашивание. Опыт. На чистое и сухое часовое стекло поместите 4–5 капель раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте. Внесите туда же стеклянной палочкой каплю испытуемого раствора и перемешайте. В присутствии аниона NO3- появляется интенсивно-синяя окраска раствора вследствие окисления дифениламина. Аналогичное окрашивание дает и ион NO2-. Условия проведения опыта. 1. Окислители и иодид-ион I-, который может окисляться серной кислотой до I2, мешают проведению реакции. 2. Анионы-восстановители SO32-, S2- и др. также мешают открытию нитрат иона NO3-. 3. Для выполнения реакции лучше брать разбавленные растворы испытуемых веществ. 2. Металлическая медь в концентрированной серной кислоте восстанавливает нитрат-ион NO3- до оксида азота: 2 NO3- + 8 H+ + 3 Cu ® 3 Cu2+ + 4 H2O + 2 NO 2 NO + O2(воздух) ® 2 NO2 Опыт. К 2–3 каплям раствора нитрата калия добавьте несколько капель концентрированной серной кислоты, положите кусочек металлической меди и нагрейте. Выделяется оксид азота (белый экран). Условия проведения опыта. 1. Медные стружки берутся обезжиренные и свободные от загрязнений. 2. При наличии нитрит-ионов их предварительно удаляют нагреванием с хлоридом аммония NH4Cl, так как они мешают проведению реакции. 3. Сульфат железа (II) с нитрат-ионом NO3- образует в концентрированном растворе серной кислоты комплексную соль бурого цвета [Fe(NO)]SO4. Опыт. Поместите на часовое стекло каплю раствора нитрата, туда же внесите маленький кристаллик сульфата железа FeSO4 и прибавьте каплю концентрированной серной кислоты. Вокруг кристалла появляется бурое кольцо вследствие образования комплексного соединения [Fe(NO)]SO4: 6FeSO4 + 2NaNO3 + 4H2SO4 ® 3Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 4H2O + 2NO 2 NO + 2 FeSO4 ® 2 [Fe(NO)]SO4 Анионы I- и Br- образуют сходные по окраске кольца. Анион NO2- дает эту реакцию с более разбавленными кислотами. 4. Металлический алюминий в сильнощелочной среде восстанавливает нитраты до аммиака: 8 Al + 3 NO3- + 5 OH- + 2 H2O ® 3 NH3 + 8 AlO2- Опыт. Поместите в пробирку 4 капли раствора нитрата калия и добавьте 6 капель 6 н. раствора гидроксида натрия. Внесите в раствор кусочек алюминия. Отверстие пробирки закройте влажной красной лакмусовой бумажкой. Наблюдайте ее посинение. Условия проведения опыта. 1. Восстановление ведут в умеренно щелочной среде во избежание слишком интенсивного протекания процесса. 2. Пробирку рекомендуется закрыть кусочком ваты (тампоном), чтобы задержать брызги раствора щелочи, которые захватываются выделяющимся газом. 3. Обнаружению аниона NO3- мешает ион NH4+, который удаляют предварительным нагреванием со щелочью. 4. Присутствие аниона NO2- также мешает открытию аниона NO3- 5. Микрокристаллоскопическая реакция. На каплю раствора, содержащего нитрат-ион NO3-, подействуйте каплей 10%-ного раствора нитрона C20H16N4 в 5%-ной уксусной кислоте. Выпадают характерные пучки игл нитратнитрона. Условия проведения опыта. 1. Проведению реакции мешают нитрит и иодид-ионы NO2-, I-, так как они также образуют кристаллические осадки. 2. Для проведения реакции берут свежеприготовленный раствор нитрона.
Частные реакции нитрит-иона NO2-
Описанные реакции для аниона NO3- характерны также и для аниона NO2-. Анион NO2- можно отличить от аниона NO3- следующими реакциями: 1. Кислоты разлагают все нитриты с выделением окислов азота: 2 NaNO2 + H2SO4 ® Na2SO4 + 2 HNO2 2 HNO2 ® NO2 + NO + H2O 2. Иодид калия KI в присутствии разбавленной серной кислоты окисляется нитритами до свободного иода: 2 I + 2 NO2- + 4 H+ ® I2 + 2 H2O + 2 NO Опыт. К 4–5 каплям подкисленного серной кислотой раствора прибавьте столько же раствора иодида калия. Выделяется свободный иод, который узнается по посинению крахмальной бумажки. Условия проведения опыта аналогичны условиям окисления иодид-иона. 3. Сульфаниловая кислота H2N - C6H4 - SO3H и a-нафтиламин C10H7 - NH2 при взаимодействии с нитрит-ионами образует окрашенный в красный цвет азокраситель состава: H2N - C10H6 - N = N - C6H4 - SO3H Опыт. К капле нейтрального или уксуснокислого исследуемого раствора, находящегося на часовом стекле, прибавьте по одной капле раствора сульфаниловой кислоты и нафтиламина. В присутствии аниона NO2- появляется характерная красная окраска. Условия проведения опыта. 1. Окислители, которые могут окислить нитрит-ион NO2-, мешают проведению опыта. 2. Реакцию целесообразно проводить при малых концентрациях аниона NO2- в анализируемом растворе. Удаление аниона NO2- можно осуществить путем нагревания раствора с твердым хлоридом аммония NH4Cl или мочевиной: NH4- + NO2- ® N2+ 2 H2O CO(NH2)2 + 2 NO2- + 2 H+ ® 2 N2+ CO2 + 3 H2O Опыт. К 4–5 каплям исследуемого раствора прибавьте 5–6 капель хлорида аммония и осторожно нагрейте. При этом образовавшийся нитрит аммония полностью разрушается с выделением свободного азота. Опыт. В 4 каплях раствора, содержащего анион NO2-, растворите около 0,1 г мочевины, после чего в полученный раствор прибавьте 2–3 капли 2 н. раствора серной кислоты. Дайте жидкости некоторое время постоять, после чего сделайте пробу на анион NO2- с иодидом калия KI в присутствии крахмала. Обнаружение аниона NO3- в присутствии аниона NO2- может быть достигнуто только после удаления анионов NO2- из раствора вышеописанными методами.
Реакции ацетат-ионов CH3COO -
1. Серная кислота, взаимодействуя с ацетатами, вытесняет из них свободную уксусную кислоту, которая, улетучиваясь при нагревании, придает раствору специфический запах уксуса. Опыт. В пробирку поместите 5–6 капель раствора ацетата натрия и добавьте 2 капли концентрированной серной кислоты. Осторожно нагрейте. Обнаружьте уксусную кислоту по запаху. 2. При взаимодействии спиртов с растворами ацетатов образуются эфиры, которые узнаются по запаху: 2 CH3COONa + H2SO4 ® Na2SO4 +2 CH3COOH CH3COOH + C5H11OH Û; CH3COOC5H11 + H2O Опыт. К нескольким каплям раствора ацетата прибавьте 3–4 капли концентрированной серной кислоты и столько же амилового спирта C5H11OH, смесь нагрейте на водяной бане, после чего содержимое пробирки вылейте в стакан с холодной водой. Образуется амилацетат характерного запаха. Условия проведения опыта. 1. Амиловый спирт не следует брать в избытке, так как, обладая резким запахом, он мешает обнаружить запах амилацетата “грушевой эссенции”. 2. Нагревание смеси следует проводить 4–5 мин. (до образования амилацетата). 3. Для ускорения реакции рекомендуется добавить кристаллик нитрата серебра, который играет роль катализатора. 3. Хлорид железа FeCl3 при взаимодействии с растворами ацетатов образует комплекс красно-бурого цвета, который при разбавлении и нагревании легко подвергается гидролизу с образованием осадка основной соли ацетата железа (III): [Fe3(CH3COO)6O]OH Опыт. К 6 каплям испытуемого раствора прибавьте столько же хлорида железа FeCl3. При этом образуется красно-бурый осадок ацетата железа. При разбавлении раствора водой в 2–3 раза и нагревании выпадает осадок основной соли ацетата железа (III) [Fe3(CH3COO)6O]OH. Открывать ацетат-ионы этой реакцией нельзя в присутствии анионов CO32-, I-, SO32-, PO43-, S2-. Их необходимо осадить хлоридом бария и нитратом серебра. Реакция протекает при рН=5–8.
|
