Групповой реактив и характерные реакции на анионы I группы: сульфат-ион, сульфит-ион, тиосульфат-ион, фосфат-ион, карбонат-ион, гидрокарбонат-ион, оксалат-ион, борат-ион.

Групповым реагентом является хлорид бария в нейтральном или слабощелочном растворе. Анионы этой группы образуют малорастворимые в воде соли бария, но легко растворимые, за исключением сульфата бария, в минеральных кислотах. Соли серебра, за исключением сульфата серебра малорастворимы в воде, но растворимы в азотной кислоте.

Реакции анионов SO₄^2-.

Реакция с хлоридом бария ВаС l ₂:

Na₂SO₄ + ВаСl₂ = BaSO₄↓ + 2NaCl

Образуется белый кристаллический осадок BaSO₄, не растворимый в кислотах и щелочах.

Реакция с солями кальция Ca(N O ₃)₂

Na₂SO₄ + Ca(NO₃)₂ = CaSO₄↓ + 2NaNO₃

проводится на предметном стекле микроскопа. В присутствии сульфат-иона образуются характерные кристаллы гипса CaSO₄*2Н₂O в виде игольчатых пучков.

Реакция с солями свинца, например Pb(N O ₃)₂:

Na₂SO₄ + Pb(NO₃)₂ = PbSO₄↓ + 2NaNO₃

Образуется белый осадок, растворимый в ацетате аммония.

Реакция с нитратом серебра AgNO ₃:

Na₂SO₄ + 2AgNO₃ = Ag₂SO₄↓ + 2NaNO₃

В сильно концентрированных растворах образуется белый осадок сульфата серебра Ag₂SO₄, растворимый в азотной кислоте.

Реакции анионов SO ₃ ^2-.

Реакция с хлоридом бария ВаС l ₂:

Na₂SO₃ + ВаСl₂ = BaSO₃↓ + 2NaCl

Образуется белый осадок BaSO₃, растворимый в кислотах.

Реакция с кислотами (на примере НС l):

Na₂SO₃ + 2НСl = H₂SO₃ + 2NaCl

H₂SO₃ = H₂O + SO₂↑

При действии кислот на сухие сульфиты появляется характерный резкий запах SO2 (горящей серы).

Реакция с окислителями:

а) с перманганатом калия

5Na₂SO₃ + 2КМnO₄ + 8H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Наблюдается обесцвечивание раствора перманганата калия;

б) с иодом

Na₂SO₃ + I₂ + Н₂O = Na₂SO₄ + 2HI

В присутствии ионов SO₃^2- раствор иода обесцвечивается. Реакция становится более чувствительной, если ее проводить в присутствии крахмала.

Реакция с нитратом серебра AgNO ₃:

Na₂SO₃ + 2AgNO₃ = Ag₂SO₃↓ + 2NaNO₃

Образуется белый осадок сульфита серебра Ag₂SO₃, растворимый в азотной кислоте.

Реакции анионов S₂ O ₃ ^2-.

Реакция с хлоридом бария ВаС l ₂:

Na₂S₂O₃ + ВаСl₂ = BaS₂O₃↓ + 2NaCl

Образуется белый осадок BaS₂O₃. При проведении реакции возможно образование пересыщенных растворов. Поэтому для выпадения осадка необходимо потереть стенки пробирки стеклянной палочкой.

Реакция с кислотами (например, с НС l):

Na₂S₂O₃ + 2НСl = Н₂O + SO₂↑ + Si + 2NaCl

В ходе реакции наблюдается помутнение раствора (выделение свободной серы) и образование сернистого газа с резким запахом. В разбавленных растворах реакция идет медленно: 2-10 мин.

Реакция с нитратом серебра AgN O ₃:

Na₂S₂O₃ + 2AgNO₃ = Ag₂S₂O₃↓ + 2NaNO₃

Ag₂S₂O₃ + H₂O = Ag₂S↓ + H₂SO₄

С избытком AgNO₃ образуется белый осадок Ag₂S₂O₃, постепенно желтеющий, а затем чернеющий в результате превращения тиосульфата серебра в сульфид Ag₂S черного цвета.

Реакция с иодом:

Na₂S₂O₃ + I₂ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

Наблюдается обесцвечивание раствора иода. Для повышения чувствительности реакцию проводят в присутствии крахмала. Реакция применяется в количественном анализе.

Реакции анионов CO₃^2-.

Реакция с хлоридом бария ВаС l ₂:

Na₂CO₃ + ВаСl₂ = ВаСО₃↓ + 2NaCl

Образуется белый осадок ВаСО₃, растворимый в кислотах.

Реакция с кислотами:

Na₂CO₃ + 2НСl = 2NaCl + Н₂СО₃;

Н₂СО₃ = Н₂O + СO₂↑;

СO₂ + Са(ОН)₂ = СаСO₃ + Н₂O.

Выделяются пузырьки СO₂ (газ без цвета и запаха). Для обнаружения СO₂ полученный газ пропускают через раствор известковой воды Са(ОН)₂. При наличии СO₂ наблюдается помутнение раствора. Следует иметь в виду, что помутнение может исчезнуть вследствие образования кислой соли:

СаСO₃ + СO₂ + Н₂O = Са(НСO₃)₂

Реакция с нитратом серебра AgNO ₃:

Na₂CO₃ + 2AgNO₃ = Ag₂CO₃↓ + 2NaNO₃

Образуется белый осадок карбоната серебра Ag₂CO₃, растворимый в кислотах.

Раздельное открытие карбонат-ионов и гидрокарбонат-ионов реакциями с катионами кальция и с аммиаком.

Если в растворе одновременно присутствуют карбонат-ионы СО₃^2- и гидрокарбонат-ионы НСO₃^-, то каждый из этих анионов можно открыть раздельно. Для этого вначале к анализируемому раствору прибавляют избыток раствора хлорида кальция. При этом карбонат-анионы СО₃^2- осаждаются в виде карбоната кальция СаСО₃. Гидрокарбонат-анионы остаются в растворе, так как Са(НСO₃)₂ растворим в воде.

Осадок СаСO₃ отделяют от раствора и к последнему прибавляют раствор аммиака. Гидрокарбонат-анионы с аммиаком и катионами кальция дают снова осадок карбоната кальция:

НСO₃^- + Са²⁺ + NH₃ = СаСО₃ + NH₄⁺

Реакции анионов РО₄^3-.

Реакция с хлоридом бария ВаС l ₂:

Na₂HPO₄ + ВаСl₂ = ВаНРO₄↓ + 2NaCl

Образуется белый осадок гидрофосфата бария ВаНРO₄, растворимый в кислотах (кроме серной).

Реакция с магнезиальной смесью:

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

Наблюдается образование кристаллического белого осадка MgNH₄PO₄. Реакция используется для гравиметрического количественного определения фосфора.

Реакция с парамолибдатом аммония (N Н₄)₆Мо₇ O ₂₄:

7NaH₂PO₄ + 12(NH₄)₆Mo₇O₂₄ + 58HNO₃ = 7(NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀]↓ + 51NH₄NO₃ + 7NaNO₃ + 36H₂O

Образуется желтый мелкокристаллический осадок молибдофосфата аммония (NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀]. Осадок растворяется в щелочах при нагревании. Аналогичные реакции дают анионы мышьяковой и кремниевой кислот. Анионы SO₃^2-, S^2- и др. могут восстановить шестивалентный молибден (МоO₄^2-) до молибденовой сини (смесь соединений молибдена различных степеней окисления), раствор может окраситься в синий цвет. Поэтому реакционную смесь необходимо подкислить концентрированной азотной кислотой.

Реакции анионов С₂ O ₄ ^2-.

Реакция с хлоридом бария ВаС l ₂:

С₂O₄^2- + Ва²⁺ = ВаС₂O₄↓

Образуется белый осадок оксалата бария, растворимый в минеральных кислотах, а при кипячении и в уксусной.

Реакция с нитратом серебра AgNO ₃.

2Ag⁺ + С₂O₄^2- = Ag₂C₂O₄

Образуется белый творожистый осадок оксалата серебра Ag₂C₂O₄, растворимый в азотной кислоте, в концентрированном растворе аммиака. Действие раствора НСl на оксалат серебра приводит к образованию хлорида серебра:

Ag₂C₂O₄ + 2НСl = 2AgCl + H₂C₂O₄

Реакция с перманганатом калия КМ nO ₄:

5С₂O₄^2- +2МnО₄^- +16Н⁺ = 10СO₂ +2Мn²⁺ +8Н₂O

Оксалат-ионы при взаимодействии с перманганатом калия КМnO₄ в кислой среде при нагревании окисляются с выделением газообразного диоксида углерода СO₂; раствор перманганата калия при этом обесцвечивается вследствие восстановления марганца(VII) до марганца(II).

Реакции борат-ионов В₄ O ₇ ^2- и BO₂^-:

Тетраборат-ион В₄O₇^2- — анион слабой двухосновной тетраборной кислоты Н₂В₄O₇, которая в свободном (индивидуальном) состоянии неизвестна, но может существовать в растворах.

Метаборат-ион BO₂^- (часто называемый просто «борат-ионом») — анион (по составу) не существующей в растворах метаборной кислоты НВO₂.

В водных растворах тетра-, орто- и метаборная кислоты находятся в равновесии:

Н₂В₄O₇ +5Н₂O ⇄ 4Н₃ВO₃ ⇄ 4НВO₂ + 4Н₂O

Реакция с хлоридом бария.

В₄O₇^2- + Ва²⁺ + ЗН₂O = Ва(ВO₂)₂↓ + 2Н₃ВO₃

В водных растворах образуется белый кристаллический осадок метабората бария Ва(ВO₂)₂, растворимый в азотной и уксусной кислотах.

Окрашивание пламени горелки сложными эфирами борной кислоты (фармакопейный тест).

Борат-ионы или борная кислота образуют с этанолом С₂Н₅ОН в присутствии серной кислоты сложный этиловый эфир борной кислоты (С₂Н₅O)₃В, который окрашивает пламя в зеленый цвет. Реакцию образования сложных эфиров борной кислоты можно описать схемой:

В₄O₇^2- +2Н⁺ +5Н₂O = 4Н₃ВO₃

Н₃ВO₃ + 3С₂Н₅ОН = (C₂H_sO)₃B +3Н₂О

Аналогичные продукты реакции борная кислота и бораты дают с глицерином, метанолом и другими спиртами.

Реакция с куркумином (фармакопейная).

Борная кислота и бораты при взаимодействии с красителем куркумином в кислой среде образуют куркуминовый комплекс розового или темно-красного цвета (в зависимости от концентрации борной кислоты), который в щелочной или аммиачной среде изменяет окраску на зеленовато-черную или синевато-черную.

Краситель куркумин (желтого цвета) в растворах может существовать в двух таутомерных формах — кетонной и енольной, находящихся в равновесии:

Щелочные растворы куркумина имеют красно-коричневый цвет, кислые — светло-желтый.

Некоторые исследователи полагают, что в реакции комплексообразования участвует енольная форма куркумина и образуется куркуминовый комплекс бора — розоцианин красного цвета:

Другие исследователи считают, что в реакцию образования красного куркуминового комплекса вступает кетонная таутомерная форма куркумина:

Реакцию проводят обычно с помощью куркумовой бумаги. Ее готовят, пропитывая белую плотную фильтровальную бумагу спиртовым раствором куркумина (спиртовой настойкой куркумы) и затем высушивая ее в защищенном от света месте в атмосфере, не содержащей паров кислот и аммиака.