Качественные реакции анионов

 

Кислотно-основная классификация анионов

I группа: SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-

групповой реагент – Ba(NO₃)₂

II группа: CI¯, S^2-

групповой реагент – AgNO₃

III группа: NO₃¯, MoO₄^2-, WO₄^2-, VO₃¯, CH₃COO¯

групповой реагент – отсутствует

 

I аналитическая группа

 

 

Ион: SO₄^2-

 

1. Реактив, условия: Ba(NO₃)₂

Уравнение реакции:

SO₄^2- + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓ + 2NO₃¯

Наблюдения: белый осадок, нерастворим в HNO₃.

 

Ион: CO₃^2-

 

1. Реактив, условия: Ba(NO₃)₂

Уравнения реакций:

CO₃^2- + Ba(NO₃)₂ = ВaCO₃↓ + 2NO₃¯

ВaCO₃↓ + 2Н⁺ = Ва²⁺ + CO₂↑ + Н₂O

Наблюдения: белый осадок, легко растворимый в соляной, азотной и уксусной кислотах с выделением оксида углерода(IV) CO₂.

2. Реактив, условия: минеральные кислоты (HCl, HNO₃, H₂SO₄), известковая вода (Са(OH)₂).

Уравнения реакций:

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂↑ + Н₂O

Са(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + Н₂O

Наблюдения: выделение газа, помутнение известковой воды.

 

Ион: PO₄^3-

 

1. Реактив, условия: Ba(NO₃)₂

Уравнение реакции:

Na₃PO₄ + Ba(NO₃)₂ = Ba₃(PO₄)₂↓ + 2NaNO₃

Наблюдения: белый осадок, растворимый в минеральных кислотах.

2. Реактив, условия: молибденовая жидкость, раствор молибдата аммония (NH₄)₂MoO₄ в азотной кислоте, NH₄NO₃

Уравнение реакции:

PO₄^3- + 3NH₄⁺ + 12МоO₄^2- + 24Н⁺ = (NH₄)₃[P(Mo₃O₁₀)₄]↓ + 12Н₂O

Наблюдения: желтый кристаллический осадок.

 

Ион: SiO₃^2-

 

1. Реактив, условия: разбавленные растворы кислот.

Уравнение реакции:

SiO₃^2- + 2H⁺ = H₂SiO₃↓

Наблюдения: образование геля кремниевой кислоты.

2. Реактив, условия: соли аммония (NH₄Cl, или (NH₄)₂SO₄, или NH₄NO₃).

Уравнение реакции:

SiO₃^2- + 2NH₄⁺ + (2Н₂O) = H₂SiO₃↓ + 2NH₃ + (2Н₂O)

Наблюдения: образование геля кремниевой кислоты.

 

II аналитическая группа

 

 

Ион: Cl¯

 

Реактив, условия: AgNO₃, NH₄OH, HNO₃.

Уравнения реакций:

Ag⁺ + CI¯ = AgCl↓

AgCl↓ + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

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

Наблюдения: белый осадок, растворим в NH₄OH, образуется в HNO₃.

 

Ион: S^2-

 

1. Реактив, условия: разбавленные растворы кислот, фильтровальная бумага, смоченная ацетатом свинца РЬ₂(CH₃COО)₂.

Уравнения реакций:

S^2- + 2Н⁺ = H₂S↑

H₂S↑ + Pb²⁺ + 2CH₃COО¯ = PbS↓ + 2CH₃COOH

Наблюдения: резкий запах, почернение фильтровальной бумаги, смоченной ацетатом свинца.

2. Реактив, условия: соли сурьмы(III), Sb₂S₃

Уравнение реакции:

3S^2- + 2Sb³⁺ = Sb₂S₃↓

Наблюдения: оранжевый осадок.

3. Реактив, условия: соли кадмия(II), Cd(NO₃)₂

Уравнение реакции: S^2- + Cd²⁺ = CdS↓

Наблюдения: желтый осадок.

 

III аналитическая группа

 

 

Ион: NO₃¯

 

Реактив, условия: дифениламин (C₆H₅)₂NH в H₂SO₄ (конц.)

Наблюдения: темно-синее окрашивание на стенках пробирки.

 

Ионы: МoO₄^2-, WO₄^2-, VO₃¯

 

Реактив, условия: дифениламин (C₆H₅)₂NH в H₂SO₄ (конц.)

Наблюдения: темно-синее окрашивание на стенках пробирки.

 

Ион: VO₃¯

 

1. Реактив, условия: Н₂O₂, эфир. Уравнение реакции:

VO₃¯ + Н₂O₂ = VO₄¯ + Н₂O

Наблюдения: окрашивание органической фазы в оранжевый цвет.

2. Реактив, условия: лигнин (газетная бумага)

Наблюдения: лигнин, содержащийся в газетной бумаге, восстанавливает ион VO_3¯ до низших степеней окисления, которые окрашивают газетную бумагу в черно-зеленый цвет.

 

Ион: CH₃COО¯

 

Реактив, условия: H₂SO₄ (конц.)

Уравнение реакции:

CH₃COО¯ + Н⁺ = CH₃COOH

Наблюдения: запах уксуса.

 

 

Количественный анализ

 

Титриметрический (объемный) анализ

 

Молярная концентрация с_э = n_э/V, где n_э – количество вещества эквивалентов, моль; V – объем раствора, л; единица измерения концентрации – моль/л.

Количество вещества эквивалента (n_э) n_э = m/M_э = c_э V, где m – масса вещества, г; M_э – молярная масса эквивалента, г/моль, V – объем раствора, л.

Закон эквивалентов: n_э(А) = n_э(В) или

 

Титр – количество граммов растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора.

 

Титр по определяемому веществу – количество граммов определяемого вещества, которое реагирует с 1 мл титранта.

 

Прямое титрование – простейший прием титрования, заключающийся в том, что к определенному объему раствора определяемого вещества (А) по каплям приливают титрант (рабочий раствор) вещества (В).

 

Обратное титрование – процесс титрования, при котором к определенному объему раствора определяемого вещества (А) приливают точно известный объем титранта (В₁), взятого в избытке. Избыток не вошедшего в реакцию вещества (В₁) оттитровывают раствором другого титранта (В₂) точно известной концентрации.

 

Заместительное титрование. Процесс титрования, при котором к определяемому веществу (А) прибавляют вспомогательное вещество (Р), реагирующее с ним с выделением эквивалентного количества нового вещества (А₁), которое оттитровывают соответствующим титрантом (В). Таким образом, вместо непосредственного титрования определяемого вещества (А) титруют его заместитель (А₁). Так как количества A и A₁ эквивалентны, то количество вещества эквивалента определяемого вещества n_э(А) равно количеству вещества эквивалента титранта n_э(В):

 

 

Метод нейтрализации

 

Уравнение реакции: Н⁺ + OH¯ → Н₂O или Н₃O⁺ + OH¯ → 2Н₂O.

Основные титранты (рабочие растворы): растворы сильных кислот (HCl или H₂SO₄) и сильных оснований (NaOH или KOH).

Установочные вещества (или первичные стандарты): тетраборат натрия Na₂B₄O₇ × 10 Н₂O, карбонат натрия Na₂CO₃, щавелевая кислота Н₂С₂O₄ • 2Н₂O, янтарная кислота Н₂С₄Н₄O₄.

Индикаторы: кислотно-основные индикаторы (см. таблицу).

Характеристики некоторых индикаторов приведены в таблице.

 

Некоторые примеры кислотно-основного титрования

 

Титрование сильной кислоты сильным основанием

HCl + NaOH → NaCl + Н₂O

Н⁺ + OH¯ → Н₂O

В точке эквивалентности образуется соль сильной кислоты и сильного основания, которая не подвергается гидролизу. Реакция среды будет нейтральной (рН = 7). В данном случае индикатором может служить лакмус.

Титрование слабой кислоты сильным основанием

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + Н₂O

CH₃COOH + OH¯ – > CHgCOO¯ + Н₂O

Образующаяся соль слабой кислоты и сильного основания в растворе подвергается гидролизу:

CH₃COO¯ + HOH → CH₃COOH + OH¯

Точка эквивалентности в этом случае будет находиться в щелочной среде, поэтому следует применять индикатор, меняющий окраску при рН < 7, например фенолфталеин.

Титрование слабого основания сильной кислотой

NH₄OH + HCl &#8594; NH₄Cl + Н₂O

NH₄OH + Н⁺ &#8594; NH₄⁺ + Н₂O

Образующаяся соль в растворе подвергается гидролизу:

NH₄⁺ + HOH &#8594; NH₄OH + Н⁺

Точка эквивалентности будет находиться в кислой среде, поэтому можно применять индикатор, меняющий свою окраску при рН < 7, например метилоранж.

 

Метод комплексонометрии

 

Комплексонометрия – титриметриче-ский метод анализа, основанный на реакциях комплексообразования определяемых ионов металлов с некоторыми органическими веществами, в частности с комплексонами.

Комплексоны – аминополикарбоновые кислоты и их производные (соли).

В титриметрическом анализе широко используется один из представителей класса комплексонов – динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Ма₂Н₂ЭДТА). Этот комплексон часто называют также трилоном Б или комплексном III:

 

 

или [Na₂H₂ЭДTA]

 

Трилон Б со многими катионами металлов образует прочные, растворимые в воде внутрикомплексные соединения (хелаты). При образовании хелата катионы металла замещают два атома водорода в карбоксильных группах трилона Б и образуют координационные связи с участием атомов азота аминогрупп.

Уравнение реакции: Ме²⁺ + Н₂ЭДТА^2- &#8594; [МеЭДТА]^2- + 2Н⁺

Основные титранты (рабочие растворы): трилон Б, MgSO₄, CaCl₂

Установочные вещества (или первичные стандарты): MgSO₄, CaCl₂

Индикаторы: металлохромные индикаторы, эриохром черный Т

При рН = 7-11 анион этого индикатора (HInd^2-) имеет синюю окраску. С катионами металлов (Са²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ и др.) в слабощелочном растворе в присутствии аммиачного буфера (рН = 8-10) он образует комплексные соединения винно-красного цвета по схеме:

 

При титровании исследуемого раствора трилоном Б:

 

Константы нестойкости комплексов равны соответственно:

K _н([CaInd]&#175;) = 3,9 • 10^-6

K _н([СаЭДТА]^2-) = 2,7 • 10^-11

K _н([MgInd]&#175;) = 1,0 •1 0^-7

K _н([MgЭДTA]^2-) = 2,0 • 10^-9

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: