Реакции нитрат-анионов NO3-.

1.Лахтин Ю.М. Матеріалознавство. - Машинобудування, 1980. - 495 с.

2.Золотаревский B.C. Механічні властивості металів. ~ М.: Металургія, 1983.-350 с.

3.ДСТ 9454-78 Метали. Метод випробувань на ударне загинання при знижіеній та підвищеній температурах, Вид-во стандартів, 1978 - 9 с.

Третья аналитическая группа анионов NO3-, NO2-, CH3COO-.

Третья аналитическая группа анионов не имеет группового реактива. Катионы бария и серебра с анионами данной группы осадков не образуют. Большинство солей анионов данной группы хорошо растворимые соединения в воде, бесцветные соединения в растворах. С химической стороны характеризуются NO₃^- и NO₂^- ярко выраженными окислительными свойствами.

 

Реакции нитрат-анионов NO3-.

1. К раствору нитрата прибавляют концентрированную H₂SO₄ и кусочек металлической меди или медную проволоку. Содержимое пробирки нагревают, реакцию проводят строго в вытяжном шкафу. В результате выделяется бурый газ NO₂, который лучше всего заметен, если пробирку поместить над листом белой бумаги. Реакция протекает по уравнениям:

2KNO₃ + 3Cu + 4H₂SO₄ = 3CuSO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O + 2NO↑

NO₃^- + 4H⁺ + 3e → NO + 2H₂O 2

Cu⁰ – 2e → Cu²⁺ 3

2NO₃^- + 8H⁺ + 3Cu⁰ → 3Cu²⁺ + 4H₂O + 2NO↑

2NO + O₂ (воздуха) = 2NO₂↑

Раствор в пробирке приобретает голубую окраску (CuSO₄).

 

2. Алюминиевые стружки (или цинковая пыль) в присутствии концентрированной щелочи восстанавливает нитраты до аммиака NH₃↑:

3NaNO₃ + 8Al + 5NaOH + 2H₂О = 8NaAlO₂ + 3NH₃↑

NaNO₃ + 4Zn + 7NaOH = 4Na₂ZnO₂ + 2H₂O + NH₃↑

С помощью этой, очень характерной реакции, нитрат-анион очень легко обнаруживается в исследуемом растворе при условии отсутствия в нем нитрит-аниона, который дает подобную реакцию.

Выделившийся аммиак H₃N можно определить по посинению универсальной индикаторной бумажке, которая, смоченная дистиллированной водой вносится к отверстию пробирки.

Открытию NO₃^- мешают NO₂^- - анионы, но данные анионы с серной кислотой образуют HNO₂ – азотистую кислоту, которая является не устойчивой, разлагается с выделением NO₂↑.

2KNO₂ + H₂SO₄ = 2HNO₂ + K₂SO₄

4HNO₂ + O₂ → 2H₂O + 4NO₂↑

 

3. Реакция с дифениламином (C₆H₅)₂NH.

На тщательно вымытое и протертое стекло поместить 4-5 капель дифениламина в концентрированной серной кислоте H₂SO₄ и каплю анализируемого раствора и тщательно перемешать стеклянной палочкой. В присутствии NO₃^- появляется интенсивная синяя окраска, вследствие окисления дифениламина образующейся азотной кислотой HNO₃ мешают NO₂^- анионы.

 

4. Сульфат-железа (II) с нитрат-анионами NO₃^- образует в концентрированном растворе серной кислоты H₂SO₄ комплексную соль бурого цвета [Fe(NO)]SO₄.

На часовое стекло помещают каплю анализируемого раствора нитрата, в каплю помещают маленький кристаллик сульфата железа (II) FeSO₄ и каплю концентрированной H₂SO₄. Вокруг кристаллика появляется бурое окрашивание вследствие образования комплексного соединения [Fe(NO)]SO₄.

6FeSO₄ + 2NaNO₃ + 4H₂SO₄ = 3Fe₂(SO)₄ + Na₂SO₄ + 4H₂O + 2NO↑

2NO + FeSO₄ = 2[Fe(NO)]SO₄

Мешают J^-, Br^-, NO₂^-.

 

6. Восстановление NO₃^- нитрат-анионов до нитрит-анионов NO₂^-.

При действии на нитраты металлическим цинком в присутствии уксусной кислоты CH₃COOH, они восстанавливаются до нитритов:

NaNO₃ + Zn + 2CH₃COOH = Zn(CH₃COO)₂ + NaNO₂ + H₂O

Образование NO₂^--анионов можно обнаружить его характерной реакцией. Если в раствор прибавить сульфаниловую кислоту и α-нафтиламин, раствор в пробирке становится ярко-розового цвета в результате образования азокрасителя:

Реакции нитрит-аниона NO₂^-.

Описанные реакции для нитрат-аниона NO₃^- характерны и для нитрит-аниона NO₂^-. Нитрит-анион можно отличить от нитрат-аниона следующими реакциями:

1.Кислоты разлагают нитриты с выделением оксидов азота:

2NaNO₂ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HNO₂

2HNO₂ → H₂O + NO₂↑ + NO↑

2.Иодид калия KJ в присутствии разбавленной серной кислоты H₂SO₄ окисляется нитритами до свободного иода J₂:

2KJ + 2KNO₂ + 2H₂SO₄ = 2K₂SO₄ + 2H₂O + J₂ + 2NO↑

Проведение реакции. К 4-5 каплям подкисленного раствора серной кислотой раствора нитритов прибавить эквивалентное количество иодида калия KJ. Выделяется свободный иод J₂, который можно обнаружить по посинению крахмальной бумажки.

3. Сульфаниловая кислота и α-нафтиламин при взаимодействии с нитрит-анионами образуют окрашенный в красный цвет азокраситель. Химизм указан выше. Проведение реакции. К капле нейтрального или уксуснокислого исследуемого раствора, прибавить каплю раствора сульфаниловой кислоты и α-нафтиламина, в присутствии нитритов раствор будет красного цвета. Нитриты мешают NO₃^- - анионам.

Удаление из раствора нитрит-анионов можно провести путем нагревания раствора с твердым хлоридом аммония NH₄Cl или мочевиной:

t

NH₄Cl + KNO₂ = KCl + 2H₂O + N₂↑

CO(NH₂)₂ + 2KNO₂ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 3H₂O + 2N₂↑+ CO₂↑

Проведение реакции. К 3-4 каплям исследуемого раствора прибавить 5-6 капель хлорида аммония NH₄Cl и осторожно нагреть пробирку. Образовавшийся нитрит аммония NH₄NO₂ полностью разрушается с выделением свободного азота.

Реакция с мочевиной. Взять раствор, содержащий нитрит-анион, в котором растворить 0,1г мочевины, после чего в полученный раствор прибавить 2-3 капли 2н раствора серной кислоты H₂SO₄, дать жидкости немного постоять, после чего проверить раствор на отсутствие нитрит-анионов в присутствии иодида калия KJ и крахмала. Обнаружение нитрат-аниона в присутствии нитрит-аниона NO₂^- может быть достигнуто только после полного удаления нитрит-аниона из раствора вышеописанным методом.

4. Соли кобальта образуют с избытком нитрита калия KNO₂ в уксуснокислой среде желтый кристаллический осадок K₃[Co(NO₂)₆]↓ - гексанитритокобальтат (III) калия:

CoCl₂ + 7KNO₂ + 2CH₃COOH = K₃[Co(NO₂)₆]↓ + 2KCl + 2KCH₃COO + H₂O + NO↑

Реакцию следует проводить в слабокислой среде. Минеральные кислоты и сильные щелочи разрушают комплексное соединение.

 

5. Перманганат калия KMnO₄ обесцвечивается в кислом растворе солями нитритов, причем нитриты окисляются до нитратов.

5NaNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5NaNO₃ + 3H₂O

NO₂^- + H₂O – 2e → NO₃^- + 2H⁺ 5

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O 2

5NO₂^- + 5H₂O + 2MnO₄^- + 16H⁺ → 5 NO₃^- + 10H⁺ + 2Mn²⁺+ 8H₂O

6 3

 

6. Алюминиевые стружки (или цинковая пыль) в присутствии концентрированной щелочи восстанавливают нитрит-анионы до аммиака H₃N:

NaNO₂ + 2Al + NaOH + H₂O = 2NaAlO₂ + H₃N↑

 

7. Реакция с дифениламином с анионами NO₂^- подобно нитрат-анионам дает красное окрашивание раствора.

 

Реакции ацетат-анионов CH₃COOH.

1.Серная кислота с ацетат-анионами взаимодействует с образованием уксусной кислоты, которая улетучиваясь при нагревании, придает раствору специфический запах уксуса.

В пробирку поместить 5-6 капель раствора ацетата натрия и добавить 2 капли концентрированной H₂SO₄, осторожно нагреть. Обнаруживается уксусная кислота по запаху.

 

2. При взаимодействии спиртов с растворами ацетатов образуются эфиры, которые узнают по запаху:

t

2CH₃COONa + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2CH₃COOH

H₂SO₄

CH₃COOH + C₅H₁₁OH CH₃COOC₅H₁₁ + H₂O

Проведение реакции. К нескольким каплям раствора ацетата прилить 3-4 капли концентрированной серной кислоты H₂SO₄ и эквивалентное количество амилового спирта C₅H₁₁OH, смесь нагреть на водяной бане, после чего содержимое пробирки вылить в стакан с холодной водой, образуется амилацетат характерного запаха.

Условия проведения реакции. Амиловый спирт не следует брать в избытке, нагревание проводить 4-5 минут, для ускорения реакции рекомендуется добавить кристаллик нитрата серебра AgNO₃ в качестве катализатора.

3. Хлорид железа (III) при взаимодействии с ацетатами образует комплекс красно-бурого цвета, который при разбавлении и нагревании легко подвергается гидролизу с образованием осадка основной соли ацетата железа (III):

FeCl₃ + 3CH₃COONa = Fe(CH₃COO)₃ + 3NaCl

Fe(CH₃COO)₃ + 2H₂O = Fe(OH)₂CH₃COO + 2CH₃COOH

Раствор должен быть нейтральным и не должен содержать анионов: CO₃^2-, SO₃^2-, PO₄^3-, J^-, S^2-. Все эти анионы можно удалить из раствора прибавлением к нейтральному раствору растворы AgNO₃ и BaCl₂.