Разделение анионов по группам

Разделение анионов по группам

Характеристика	Состав группы	Групповой реагент
Соли бария малорастворимы в воде, но растворимы в разбавленных кислотах. Исключение – BaSO4. Соли серебра малорастворимы в воде, но растворимы в HNO3.	Первая группа анионов CO32-, SO42-, PO43-, SiO32-, C2O42-	BaCl2 в нейтральном или слабощелочном растворе.
Соли серебра не растворимы в воде и HNO3. Соли бария растворимы в воде.	Вторая группа анионов Cl-, Br-, I-	AgNO3 в присутствии HNO3.
Соли серебра и бария растворимы в воде.	Третья группа анионов NO3-, NO2-, СН3СОО-	Групповой реагент отсутствует.

Все бариевые соли анионов I группы белого цвета (BaCrO₄ – желтого).

Из серебряных солей II группы AgBr – желтоватого, AgI – желтого, Ag₂S – черного, остальные – белого цвета.

Действие групповых реагентов:

1) с AgNO₃ анионы первой группы образуют осадки, растворимые в НNO₃; Ag₂SO₄ выпадает только из концентрированных растворов;

2) с BaCl₂ анионы образуют осадки (BO₂^– может не дать осадка, т.к. = 4·10^–1), растворимые в HCl, кроме BaSO₄. BaSiO₃ при действии кислот разлагается с образованием студенистого осадка кремниевых кислот.

 

Реакции карбонат-ионов

Карбонат-ион является анионом слабой двухосновной угольной кислоты Н₂СО_3, неизвестной в свободном виде и существующей только в водном растворе. Она разлагается в момент образования на углекислый газ и воду, при этом имеют место следующие равновесия:

Н₂О + CO₂ «Н₂СО₃ «H⁺ + НСО₃^- «2Н⁺ + СО₃^2-

Из средних солей в воде растворимы только карбонаты аммония и щелочных металлов, а также гидрокарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов. Катионы остальных групп осаждаются в виде средних и основных карбонатов, а ионы алюминия и хрома (III) – в виде гидроксидов. Нерастворимые в воде карбонаты растворяются в уксусной и минеральных кислотах.

Реакция с хлоридом бария.

Хлорид бария образует с карбонат-ионом белый аморфный осадок ВаСО₃, растворимый в кислотах:

Na₂CO₃ + BaCl₂ = ВaСО₃ ¯ + 2NaCl.

Выполнение реакции: к 3 – 4 каплям раствора, содержащего карбонат-ионы, добавляют 3 – 4 капли раствора хлорида бария, образуется белый осадок. Осадок центрифугируют и растворяют в разбавленной уксусной кислоте, при этом происходит выделение пузырьков газа.

Реакция с нитратом серебра.

Нитрат серебра с карбонат-ионами образует белый осадок, растворимый в кислотах, кроме НСl:

Na₂CO₃ + 2AgNO₃ = Ag₂CO₃ ¯ + 2NaNO₃.

Выполнение реакции: к 3 – 4 каплям раствора, содержащего карбонат-ионы, добавляют 3 – 4 капли раствора нитрата серебра, образуется белый осадок.

Реакция с минеральными кислотами.

Кислоты разлагают карбонаты с выделением CO₂ (характерное шипение):

Na₂СО₃ + 2НСl = 2NaCl + H₂O + СО₂ ­.

Углекислый газ обнаруживают по помутнению известковой или баритовой воды, т.е. насыщенных водных растворов Ca(ОН)₂ и Ba(ОН)₂:

Ca(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ ¯ + Н₂О.

При пропускании больших количеств CO₂ осадок может раствориться с образованием кислой соли:

СаСО₃ ↓ + CO₂ + Н₂О = Ca(НСО₃)₂.

Выполнение реакции: в пробирку вносят 5 – 6 капель раствора карбоната и 5 – 6 капель 2 моль/л раствора хлороводородной кислоты. Закрывают пробкой, в которую вставлен капилляр с известковой водой. При наличии карбонат-ионов в растворе наблюдается помутнение жидкости в капилляре.

Реакции сульфат-ионов

В водных растворах диссоциация H₂SO₄ по первой стадии протекает практически нацело. Большинство сульфатов и гидросульфатов хорошо растворимо в воде, причем гидросульфаты растворимы лучше сульфатов. Малорастворимые сульфаты образуют ионы свинца, бария, стронция, кальция, серебра и ртути (I).

Реакция с хлоридом бария.

Хлорид бария с сульфат-ионом образует белый кристаллический осадок BaSO₄, практически нерастворимый в воде и в минеральных кислотах:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ ¯ + 2NaCl.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора хлорида бария, образуется белый осадок.

При анализе смеси анионов SO₄^2- обнаруживают в осадке, полученном при действии на исследуемый раствор нитратом стронция.

Выполнение реакции: к 2 – 3 каплям исследуемого раствора, подкисленного 2 – 3 каплями хлороводородной кислоты, добавляют равный объем раствора хлорида бария, образуется белый осадок.

Реакция с солями стронция.

Нитрат стронция с сульфат-ионом образует белый кристаллический осадок SrSO₄, практически нерастворимый в кислотах:

Na₂SO₄ + Sr(NO₃)₂ = SrSO₄ ¯ + 2NaNO₃.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора нитрата стронция, образуется белый осадок.

3. Микрокристаллоскопическая реакция образования гипса.

Na₂SO₄ + CaCl₂ + 2Н₂О = CaSO₄·2Н₂О ¯ + 2NaCl.

Реакцию проводят микрокристаллоскопическим путем, проводя упаривание на предметном стекле.

Выполнение реакции: на предметное стекло наносят 1 каплю раствора, содержащего ионы кальция, каплю 1 моль/л раствора серной кислоты и осторожно нагревают над плиткой до образования каемки по краю капли. Образовавшиеся игольчатые кристаллы гипса CaSO₄·2H₂O, собранные в пучки, рассматривают под микроскопом.

 

Реакции фосфат-ионов

Ортофосфорная кислота трехосновна, малолетуча, прочна, образует три ряда солей. В воде растворимы соли щелочных металлов и аммония, а также дигидрофосфаты щелочноземельных металлов.

Реакция с хлоридом бария.

Хлорид бария с фосфат-ионом образует в нейтральной или слабощелочной среде белый осадок BaHPO₄, а в присутствии щелочей белый осадок Ва₃(РO₄)₂. И тот и другой осадок растворимы в кислотах (кроме серной):

Na₂HPO₄ + BaCl₂ = BaHPO₄ ¯ + 2NaCl,

2Na₂HPO₄ +3BaCl₂ + 2NaOH = Ba₃(РO₄)₂ ¯ + 6NaCl + 2Н₂O.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора хлорида бария и 3 – 4 капли 10 % -ного раствора гидроксида натрия, образуется белый осадок.

Реакция с нитратом серебра.

Нитрат серебра с фосфат-ионом образует желтый осадок Ag₃PO₄ растворимый в HNO₃ и растворе NH₃:

Na₃PO₄ + 3AgNO₃ = Ag₃PO₄ ¯ + 3NaNO₃.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора нитрата серебра, образуется желтый осадок.

Реакции силикат-ионов

Свободная кремниевая кислота почти нерастворима в воде, но очень легко образует коллоидные растворы. При разрушении коллоидного раствора осаждается гель кремниевой кислоты mSiO₂·nН₂O. Основной формой существования кислоты в растворе является орто-кремниевая кислота H₄SiO₄. Кремниевая кислота является очень слабым электролитом. Растворимы в воде только силикаты щелочных металлов, которые обладают сильнощелочной реакцией среды вследствие гидролиза.

Реакция с хлоридом бария.

Хлорид бария с силикат-ионом образует белый осадок BaSiO₃, растворимый в HCl. Через некоторое время раствор мутнеет вследствие выпадения осадка кремниевой кислоты:

Na₂SiO₃ + BaCl₂ = ВaSiO₃ ¯ + 2NaCl,

ВaSiO₃ + 2НСl = H₂SiO₃ ¯ + BaCl₂.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора хлорида бария, образуется белый осадок.

Реакция с нитратом серебра.

Нитрат серебра с силикат-ионом дает желтый осадок Ag₂SiO₃, растворимый в HNО₃ и растворе NH₃:

Na₂SiO₃ + 2AgNO₃ = Аg₂SiO₃ ¯ + 2NaNO₃.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора нитрата серебра, образуется желтый осадок.

Рекция с хлоридом аммония.

Силикат-ион осаждается солями аммония в виде кремниевой кислоты. Соли аммония выделяют из растворов силикатов при нагревании кремниевую кислоту полнее, чем кислоты. Если осадок при комнатной температуре не образуется, то раствор необходимо нагреть.

NH₄Cl + Н₂O = NH₄OH + HСl,

Na₂SiO₃ + 2HСl = Н₂SiO₃ ¯ + NaСl,

Na₂SiO₃ + 2NH₄Cl = Н₂SiO₃ ¯ + 2NH₃ ­ + 2NaCl.

Этой реакцией можно обнаружить силикат-ион в присутствии практически любых других анионов.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем насыщенного раствора NH₄Cl (или несколько кристалликов сухого NH₄Cl), нагревают. Образуется белый студенистый осадок.

 

Реакции оксалат-ионов

Бесцветный оксалат-ион является анионом щавелевой кислоты – белого вещества, кристаллизующегося с двумя молекулами воды. Щавелевая кислота представляет собой простейшую двухосновную органическую кислоту насыщенного ряда НООС−СООН.

Щавелевая кислота является довольно сильным электролитом: K₁ = 3,6·10^-2 и К₂ = 6,4·10^-5. Хорошо растворимы в воде оксалаты калия, натрия и аммония. Остальные оксалаты в воде растворимы плохо. Однако в минеральных кислотах все оксалаты растворимы.

Реакция с хлоридом бария.

Хлорид бария с оксалат-ионом образует белый аморфный или кристаллический осадок BaC₂O₄, растворимый в минеральных кислотах и при кипячении в уксусной кислоте:

Na₂C₂O₄ + BaCl₂ = BaC₂O₄ ¯ + 2NaCl.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора хлорида бария, образуется белый осадок. Осадок центрифугируют, добавляют 4 – 5 капель 2 моль/л СН₃СООН, осадок растворяется.

Реакция с нитратом серебра.

Нитрат серебра образует с оксалат-ионом белый творожистый осадок Ag₂C₂O₄, растворимый в HNO₃ и растворах аммиака:

Na₂C₂O₄ + 2AgNO₃ = Ag₂C₂O₄¯ + 2NaNO₃.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют 2 – 3 капли раствора нитрата серебра, образуется белый осадок.

Реакция с хлоридом кальция.

Растворимые соли кальция с оксалат-ионом дают мелкокристаллический осадок оксалата кальция СаC₂O₄, легко растворимый в минеральных кислотах, но нерастворимый в уксусной кислоте:

Na₂C₂O₄ + CaСl₂ = СаC₂O₄ ¯ + 2NaCl.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям исследуемого раствора добавляют равный объем раствора хлорида или нитрата кальция, образуется белый осадок. Осадок центрифугируют, добавляют 4 – 5 капель 2 моль/л СН₃СООН, осадок не растворяется даже при нагревании. К осадку добавляют 1 – 2 капли раствора KMnO₄, раствор обесцвечивается.

Реакции хлорид-ионов

Бесцветный хлорид-ион является анионом одной из наиболее сильной кислот – хлороводородной, представляющей собой раствор газообразного хлороводорода в воде. Большинство хлоридов растворимо в воде, исключение составляют AgCl, Hg₂Cl₂ и PbCl₂.

Реакция с нитратом серебра.

AgNО₃ образует с Cl^- белый творожистый осадок (ПР = 1,56·10^-10), который на свету постепенно темнеет, вследствие выделения свободного Ag:

NaCl + AgNO₃ = AgCl ¯ + NaNO₃.

Осадок растворяется в NH₃∙Н₂О, Na₂S₂O₃, KCN, (NH₄)₂CO₃:

AgCl + 2 NH₃∙Н₂О = [Ag(NH₃)₂]Cl + H₂O.

При подкислении полученного раствора вновь выпадает AgCl:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl ¯ + 2NH₄NO₃.

В растворе аммиака не растворяется AgI (ПР = 1,5·10^-16), в незначительной степени AgBr (ПР = 7,7·10^-13). Чтобы понизить растворимость AgBr, растворение AgCl ведут в присутствии 12 % -ного раствора (NH₄)₂CO₃, в котором NH₃∙Н₂О образуется по реакции:

(NH₄)₂CO₃ + H₂O = NH₃∙Н₂О + NH₄HCO₃,

что достаточно для растворения AgCl, но не достаточно для AgBr и AgI.

Выполнение реакции: к 2 – 3 каплям исследуемого раствора добавляют 1 каплю 2 моль/л раствора HNO₃ и 2 – 3 капли раствора AgNO₃. В присутствии хлорид-ионов выпадает белый творожистый осадок.

Реакция с серной кислотой.

Концентрированная серная кислота при действии на сухие хлориды выделяет из них газообразный HCl, который обнаруживают по запаху или покраснению влажной лакмусовой бумажки:

NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HCl ↑.

Выполнение реакции: на предметное стекло помещают 2 – 3 кристаллика сухого хлорида, добавляют 3 – 4 капли концентрированной серной кислоты. Наблюдают шипение и выделение бесцветного газа.

Реакция с солями свинца

2NaCl + Pb(NO₃)₂ = PbCl₂ ¯ + 2NaNO₃.

Выполнение реакции: к 2 – 3 каплям исследуемого раствора добавляют 4 – 5 капель раствора Pb(NO₃)₂. В присутствии хлорид-ионов выпадает белый осадок, растворимый в горячей воде.

Реакция с дихроматом калия.

Смесь сухих хлорида калия и дихромата калия в присутствии концентрированной H₂SO₄ при нагревании образует летучий CrO₂Cl_2, представляющий собой красно-бурую жидкость:

4NaCl + K₂Cr₂O₇ + 3H₂SO₄ = 2CrO₂Cl₂ + 2Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3Н₂О.

Выполнение реакции: в сухой тигелек помещают небольшое количество твердого NaCl, добавляют двойной объем сухого K₂Cr₂O₇, 4 – 5 капель концентрированной H₂SO₄ и смесь тщательно перемешивают. Тигелек сразу же закрывают сухим стеклом, с нанесенным на него каплей 2 моль/л раствора NaOH и слегка подогревают. В присутствии хлоридов выделяется бурый газ – хлорид хромила, который с щелочью дает Na₂CrO_4, окрашенный в желтоватый цвет:

CrO₂Cl₂ + 4NaOH = Na₂CrO₄ + 2NaCl + 2H₂O.

CrO₄^2- обнаруживают с помощью BaCl₂.

Реакции мешают: вода, окислители, окисляющие CrO₂Cl₂ до Cl_2.

Реакции бромид-ионов

Бромид-ион является анионом бромоводородной кислоты, представляющей собой раствор бромистого водорода в воде. HBr является сильной кислотой, по силе не уступающей НСl. Из ее солей (бромидов) не растворимы лишь AgBr, HgBr₂, PbBr₂. Вообще бромиды очень близки по свойствам к хлоридам и отличаются от последних лишь несколько меньшей устойчивостью по отношению к действию окислителей.

Реакция с нитратом серебра.

AgNO₃ образует с растворами бромидов бледно-желтый осадок AgBr, не растворимый в НNО₃, карбонате аммония, слабо растворимый в NH₃∙Н₂О.

KBr + AgNО₃ = AgBr ¯ + KNО₃.

Под действием цинковой пыли в присутствии воды (или 1 моль/л H₂SO₄) бромид серебра разлагается:

2AgBr + Zn = ZnBr₂ + 2Ag ¯.

Серебро выделяется в виде черного осадка, а бромид-ион переходит в раствор, где и может быть обнаружен.

Выполнение реакции: к 5 – 6 каплям раствора бромида калия прибавляют 2 – 3 капли раствора нитрата серебра и наблюдают выделение осадка. Осадок центрифугируют и отделяют. К осадку бромида серебра прибавляют 5 – 6 капель воды, немного цинковой пыли и перемешивают стеклянной палочкой и центрифугируют; осадок удаляют, а в центрифугате обнаруживают бромид-ион (например, действием хлорной воды).

Реакция с серной кислотой.

Концентрированная H₂SO₄ при действии на твердые бромиды выделяет газообразный HBr:

NaBr + 2H₂SO₄ = NaHSO₄ + HBr ­.

В отличие от HCl бромистый водород частично окисляется серной кислотой до свободного Br₂, что заметно по буроватой окраске выделяющихся газов:

2HBr + H₂SO₄ = Br₂ + 2Н₂O + SO₂ ­.

Выполнение реакции: на предметное стекло помещают 2 – 3 кристаллика сухого бромида, добавляют 3 – 4 капли концентрированной серной кислоты. Наблюдают шипение и выделение бесцветного газа, а смесь на стекле при этом окрашивается в бурый цвет.

Действие окислителей.

В соответствии с меньшей величиной нормального окислительно-восстановительного потенциала пары Br₂/2Br^- (E₀ = +1,07 В), по сравнению с нормальным потенциалом пары Cl₂/2Cl^- (E₀ = +1,36 В), бромид-ионы являются более сильным восстановителем, т.е. легче окисляются, чем хлорид-ионы. Окисление бромид-ионов проходит, как правило, в кислой среде:

10KBr + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Br₂ + 6K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8Н₂O,

2KBr + MnO₂ + 2H₂SO₄ = Br₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + 2Н₂O,

6КBr + K₂Cr₂О₇ + 7H₂SO₄ = 3Br₂ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7Н₂O.

Особенно удобна в качестве окислителя хлорная вода:

NaBr + Cl₂(aq) ® Br₂ + 2NaCl.

Выполнение реакции: 3 – 4 капли раствора, содержащего Br^- подкисляют 1 – 2 каплями 1 моль/л H₂SO₄ (в щелочной среде бром переходит в бесцветные соединения), прибавляют 2 – 3 капли хлороформа и 2 – 3 капли свежеприготовленной Cl₂(aq), встряхивают содержимое пробирки. Органический растворитель, в котором бром растворяется лучше, чем в воде, приобретает оранжевый цвет. При избытке Cl₂(aq) окраска переходит в лимонно-желтый цвет вследствие образования хлорида брома BrCl. Реакции мешают ионы-восстановители.

 

Реакции йодид-ионов

Йодид-ион является анионом сильной йодоводородной кислоты, представляющей собой раствор йодистого водорода в воде. Из йодидов нерастворимы в воде соли серебра, ртути, свинца и меди. HI и ее соли окисляются еще легче, чем HBr или HСl, так как нормальный окислительный потенциал пары I₂/2I^- меньше (+ 0,54 В), чем Br₂/2Br^- и Сl₂/2Сl^-.

Реакция с нитратом серебра.

Нитрат серебра AgNO₃ образует с йодид-ионом желтый творожистый осадок йодида серебра, нерастворимый в азотной кислоте и NH₃∙Н₂О, но легко растворимый в растворе тиосульфата натрия:

KI + AgNO₃ = AgI ¯ + KNO₃,

AgI ¯ + 2Na₂S₂O₃ = Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaI.

AgI разлагается от действия цинковой пыли в присутствии 1 моль/л H₂SO₄:

2AgI + Zn + H₂SO₄ = Ag ¯ + ZnSO₄ + 2HI.

Выполнение реакции: к 5 – 6 каплям раствора йодида калия прибавляют 2 – 3 капли раствора нитрата серебра и наблюдают выделение желтого осадка. Осадок центрифугируют и отделяют. К осадку йодида серебра прибавляют 5 – 6 капель 2 моль/л серной кислоты, немного цинковой пыли и перемешивают стеклянной палочкой и центрифугируют; осадок удаляют, а в центрифугате обнаруживают йодид-ион (например, действием хлорной воды).

Реакция с серной кислотой.

Концентрированная серная кислота действует на сухие йодиды также, как и на бромиды, с той разницей, что окисление образующейся HI до свободного I₂ идет еще легче, чем окисление НBr. Серная кислота при этом восстанавливается до SO₂ или до H₂S:

8HI + H₂SO₄ = 4H₂O + H₂S ­ + 4I₂ ¯.

Образующийся йод выделяется в виде темно-серого осадка.

Выполнение реакции: на предметное стекло помещают 2 – 3 кристаллика сухого йодида, добавляют 3 – 4 капли концентрированной серной кислоты. Наблюдают шипение и выделение бесцветного газа, а смесь на стекле при этом окрашивается в темно-серый цвет.

Реакция с солями свинца.

Растворимые соли свинца дают с I^- желтый осадок йодида свинца:

2KI + Pb(CH₃COOH)₂ = PbI₂ ¯ + 2CH₃COOK.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям раствора йодида калия прибавляют столько же капель раствора ацетата свинца. Желтый осадок йодида свинца растворяется в СН₃СООН при нагревании, а при охлаждении снова выпадает в виде красивых золотистых кристаллов.

Реакция с солями меди (П).

Соли меди реагируют с I^- по уравнению:

2CuSO₄ + 4KI = 2CuI ¯ + 2K₂SO₄ + I₂.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям раствора йодида калия прибавляют столько же капель раствора соли меди. Выпадает белый осадок, а жидкость окрашивается в бурый цвет.

Реакция с окислителями.

Йодид-ионы окисляются гораздо легче, чем хлорид- или бромид-ионы. В качестве последних можно использовать перманганат- или дихромат калия. Но даже такие слабые окислители, как Fe³⁺ или Cu²⁺, выделяют свободный йод из йодидов (см. реакцию 4, 5). Особенно часто в аналитической практике используют действие на йодиды хлорной воды и нитратов:

а) хлорная вода легко вытесняет свободный йод из йодидов:

2KI + Cl₂(aq) = I₂ + 2KCl.

Реакцию проводят в подкисленном растворе, так как в щелочной среде окраска йода исчезает:

3I₂ + 6NaOH = 5NaI + NaIO₃ + 3H₂O.

Хлорную воду добавляют по каплям, поскольку избыток ее окисляет получившийся йод до йодноватой кислоты:

I₂ + 5Сl₂ + 6Н₂О = 2НIO₃ + 10НСl.

Выполнение реакции: данной реакцией можно одновременно открыть как I^-, так и Br^-. Для этого смешивают по 2 – 3 капли растворов KI и KBr (не больше), добавляют 6 – 7 капель воды, подкисляют 2 – 3 каплями 1 моль/л раствора серной кислоты. К раствору прибавляют 5 – 6 капель органического растворителя (СНСl₃, CCl₄) и по каплям хлорную воду, хорошо взбалтывая жидкость после каждой капли.

При одновременном присутствии иодид- и бромид-ионов хлорная вода сначала окисляет I^- до свободного йода. Дальнейшее прибавление хлорной воды приводит к обесцвечиванию фиолетовой окраски органического слоя по вышеуказанной причине. В присутствии Br^- вслед за этим появляется красновато-бурая окраска Вr₂, которая сменяется желтой окраской BrCl.

б) нитрит натрия (или калия) также окисляет I^- в кислой среде до свободного йода:

2KI + 2КNO₂ + 2H₂SO₄ = I₂ + 2NO ­ + 2K₂SO₄ + 2Н₂O.

Выделившийся йод обнаруживают по посинению крахмала или по окрашиванию органического растворителя в фиолетовый цвет.

Бромид-ионы в противоположность йодид-ионам нитритами не окисляются, так как окислительный потенциал NO₂^-/NO (+0,98 В) больше, чем потенциал I₂/2I^- (+0,54 В), но меньше, чем потенциал Br₂/2Br^- (+1,07 В).

Выполнение реакции: к 1 – 2 каплям раствора йодида калия прибавляют столько же раствора нитрита калия KNO₂, подкисляют 1 моль/л серной кислотой и добавляют 1 – 2 капли крахмального раствора. Синяя окраска адсорбционного соединения йода с крахмалом при нагревании исчезает, при охлаждении – снова появляется.

Реакции нитрат-ионов

Большинство нитратов растворимо в воде. Ион NО₃^- бесцветен.

Реакция бурого кольца.

Сульфат железа (II)в присутствии концентрированной серной кислоты восстанавливает нитраты до NO, который с избытком Fe (II) комплексное соединение бурого цвета.

Выполнение реакции: на предметное стекло помещают 1 каплю исследуемого раствора, вносят кристаллик FeSO₄ и 1 каплю концентрированной H₂SO₄. В присутствии NО₃^- вокруг кристалла появляется бурое кольцо вследствие образования окрашенного комплексного соединения [Fe(NO)SO₄]:

2NaNO₃ + 6FeSO₄ + 4H₂SO₄ = 2NO ­ + Na₂SO₄ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O,

NO + FeSO₄ = [Fe(NO)SO₄].

Йодиды и бромиды мешают этой реакции, так как в их присутствии выделяются свободные I₂ и Вr₂, образующие сходные по окраске кольца. NO₂^- также дает эту реакцию, причем она в этом случае идет даже с разбавленными H₂SO₄ или СН₃СООН.

Реакции нитрит-ионов

Нитрит-анион NO₂^- является ионом слабой азотистой кислоты HNO_2. Последняя в свободном состоянии может существовать лишь в холодных разбавленных водных растворах, так как она весьма легко разлагается на ангидрид и воду; реакция идет по уравнению:

2HNO₂ = N₂O₄ ­ + H₂O,

N₂O₄ = NO ­ + NO₂ ­.

Нитриты значительной устойчивее азотистой кислоты. Менее других растворим нитрит серебра, который, однако, выпадает только из концентрированных растворов и хорошо растворяется при нагревании. Для нитрит-ионов характерны окислительно-восстановительные реакции, в которых нитриты могут быть либо окислителями, либо восстановителями. Реакции для обнаружения нитрат-анионов NO₃^- (кроме п. 3) также можно использовать для открытия нитрит-аниона. Реакция бурого кольца идет даже с 1 моль/л H₂SO_4.

Отличить ионы NO₂^- от NO₃^- можно с помощью следующих реакций.

Реакция с кислотами.

Кислоты разлагают все нитриты с образованием бурого NO₂:

2NaNO₂ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HNO₂,

HNO₂ = NO₂ ­ + NO ­ + Н₂O.

Выполнение реакции: к 2 – 3 каплям испытуемого раствора добавляют 1 – 2 капли 2 моль/л раствора H₂SO₄, нагревают. Выделяются пузырьки бурого газа.

Реакция с йодидом калия.

В слабокислой среде нитриты окисляют йодид-ион до свободного йода:

2KNO₂ + 2KI + 2H₂SO₄ = I₂ + 2NO ­ + 2K₂SO₄ + 2H₂O.

Выполнение реакции: к 2 – 3 каплям раствора нитрита калия прибавляют столько же капель раствора серной кислоты и 2 – 3 капли раствора йодида калия. Выделяется свободный йод (раствор становится бурым), после прибавления крахмала раствор окрашивается в синий цвет.

5. Удаление нитрит-иона. Анион NO₂^- имеет много общих реакций с ионом NO₃^-. Поэтому нередко ионы NO₂^- приходится удалять перед обнаружением ионов NO₃^-. Достигается это нагреванием раствора нитрита с твердым хлоридом (или сульфатом аммония), мочевиной в кислой среде:

2NaNO₂ + NH₄Cl = N₂ ­ + NaCl + 2H₂O,

Н₂NCONH₂ + 2NaNO₂ + 2HCl = CO₂ ­ +2N₂ ­ + 3H₂O + 2NaCl.

Выполнение реакции: к 3 – 4 каплям раствора нитрита прибавляют твердый хлорид аммония до насыщения и в течение 5 – 6 мин нагревают на водяной бане. Полноту удаления ионов NO₂^- проверяют реакцией с перманганатом или йодидом калия.

6. Обнаружение ионов NO₂^- и NO₃^- при совместном присутствии по реакции с антипирином.

Антипирин в среде разбавленной H₂SO₄ образует с NO₂^- продукт реакции нитрозирования зеленого цвета:

В среде концентрированной H₂SO₄ в результате реакции нитрования образуется нитропроизводное антипирина темно-красного цвета:

 

Выполнение реакции: в сухую (!) пробирку помещают 2 – 3 капли исследуемого раствора, 5 – 6 капель 10 % -ного водного раствора антипирина и 1 каплю концентрированной H₂SO₄. При наличии NO₂^- раствор окрашивается в зеленый цвет. Затем туда же добавляют 15 капель концентрированной серной кислоты, в присутствии NO₃^- окраска раствора переходит из зеленой в темно-красную.

Проведению реакции мешает присутствие йодид-ионов и ионов железа (III).

 

Реакции ацетат-ионов

Бесцветный ацетат-ион является анионом слабой одноосновнойуксусной кислоты СН₃СООН. Ее соли – ацетаты почти все хорошо растворимы в воде. Менее других растворимы ацетат серебра и ацетат ртути (I).

Реакция с нитратом серебра.

Нитрат серебра образует белый осадок ацетата серебра, выпадающий из довольно концентрированных растворов:

AgNO₃ + СН₃СООNa = СН₃СООAg ¯ + NaNO₃.

Выполнение реакции: к 4 – 5 каплям раствора ацетата натрия прибавляют столько же капель раствора нитрата серебра. Выпадает белый осадок.

Реакция с серной кислотой.

Серная кислота, взаимодействуя с ацетатами, вытесняет из них свободную уксусную кислоту, которая, улетучиваясь при нагревании, придает раствору специфический запах уксуса.

2СН₃СООNa + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2СН₃СООН.

Выполнение реакции: в пробирку поместите 5 – 6 капель раствора ацетата натрия и добавьте 2 капли концентрированной серной кислоты. Пробирку осторожно нагрейте. Содержимое пробирки вылейте в стакан с холодной водой. Обнаружьте уксусную кислоту органолептически (по запаху). Лучше проводить реакцию с сухой солью.

Реакция с этиловым спиртом.

При взаимодействии спиртов с растворами ацетатов образуются эфиры, которые можно легко определить по фруктовому запаху:

СН₃СООН + C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅ + H₂O.

Выполнение реакции: в пробирку поместите 5 – 6 капель раствора ацетата натрия, 3 – 4 капли этилового спирта и 2 – 3 капли концентрированной серной кислоты. Пробирку осторожно нагрейте. Содержимое пробирки вылейте в стакан с холодной водой. Появляется запах уксусноэтилового эфира.

Определение рН среды.

а) если среда щелочная, то могут присутствовать все анионы;

б) если среда кислая (рН ≤ 2), то в растворе отсутствуют карбонаты и нитриты, а если нет осадка, то и силикаты.

4. Проба на совместное присутствие окислителей и восстановителей.

К 3 – 4 каплям анализируемого раствора прибавляют 2 моль/л раствор уксусной кислоты до кислой реакции среды. При одновременном присутствии нитрит и йодид-ионов раствор становится красно-бурым из-за выделившегося йода.

Проба на выделение газов.

К 3 – 4 каплям исследуемого раствора прилейте 3 капли 1 моль/л раствора серной кислоты и слегка встряхните пробирку. Если выделение газа незаметно, то слегка нагрейте раствор. Выделение пузырьков газа указывает на возможное присутствие карбонат- или нитрит ионов.

 

Разделение анионов по группам

Характеристика	Состав группы	Групповой реагент
Соли бария малорастворимы в воде, но растворимы в разбавленных кислотах. Исключение – BaSO4. Соли серебра малорастворимы в воде, но растворимы в HNO3.	Первая группа анионов CO32-, SO42-, PO43-, SiO32-, C2O42-	BaCl2 в нейтральном или слабощелочном растворе.
Соли серебра не растворимы в воде и HNO3. Соли бария растворимы в воде.	Вторая группа анионов Cl-, Br-, I-	AgNO3 в присутствии HNO3.
Соли серебра и бария растворимы в воде.	Третья группа анионов NO3-, NO2-, СН3СОО-	Групповой реагент отсутствует.

Все бариевые соли анионов I группы белого цвета (BaCrO₄ – желтого).

Из серебряных солей II группы AgBr – желтоватого, AgI – желтого, Ag₂S – черного, остальные – белого цвета.

Действие групповых реагентов:

1) с AgNO₃ анионы первой группы образуют осадки, растворимые в НNO₃; Ag₂SO₄ выпадает только из концентрированных растворов;

2) с BaCl₂ анионы образуют осадки (BO₂^– может не дать осадка, т.к. = 4·10^–1), растворимые в HCl, кроме BaSO₄. BaSiO₃ при действии кислот разлагается с образованием студенистого осадка кремниевых кислот.

 

Реакции карбонат-ионов

Карбонат-ион является анионом слабой двухосновной угольной кислоты Н₂СО_3, неизвестной в свободном виде и существующей только в водном растворе. Она разлагается в момент образования на углекислый газ и воду, при этом имеют место следующие равновесия:

Н₂О + CO₂ «Н₂СО₃ «H⁺ + НСО₃^- «2Н⁺ + СО₃^2-

Из средних солей в воде растворимы только карбонаты аммония и щелочных металлов, а также гидрокарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов. Катионы остальных групп осаждаются в виде средних и основных карбонатов, а ионы алюминия и хрома (III) – в виде гидроксидов. Нерастворимые в воде карбонаты растворяются в уксусной и минеральных кислотах.

Реакция с хлоридом бария.

Хлорид бария образует с карбонат-ионом белый аморфный осадок ВаСО₃, растворимый в кислотах:

Na₂CO₃ + BaCl₂ = ВaСО₃ ¯ + 2NaCl.

Выполнение реакции: к 3 – 4 каплям раствора, содержащего карбонат-ионы, добавляют 3 – 4 капли раствора хлорида бария, образуется белый осадок. Осадок центрифугируют и растворяют в разбавленной уксусной кислоте, при этом происходит выделение пузырьков газа.

Реакция с нитратом серебра.

Нитрат серебра с карбонат-ионами образует белый осадок, растворимый в кислотах, кроме НСl:

Na₂CO₃ + 2AgNO₃ = Ag₂CO₃ ¯ + 2NaNO₃.

Выполнение реакции: к 3 – 4 каплям раствора, содержащего карбонат-ионы, добавляют 3 – 4 капли раствора нитрата серебра, образуется белый осадок.