Реакции обнаружения анионов

Анализ анионов имеет свои особенности. В отличие от катионов анионы обычно не мешают обнаружению друг друга. Поэтому многие из них определяют дробным методом в отдельных порциях исследуемого раствора. К систематическому ходу анализа прибегают лишь в наиболее сложных случаях, например при наличии в воде анионов окислителей или восстановителей.

Если в ходе анализа смеси катионов групповые реагенты служат для последовательного отделения групп, то при анализе смеси анионов они используются лишь для предварительного обнаружения той или иной группы. Это значительно облегчает работу, так как отсутствие в растворе хотя бы одной из групп позволяет не производить реакции на относящиеся к ней анионы.

Реакции обнаружения анионов первой аналитической группы

К 1-й аналитической группе анионов относят анионы, образующие с катионом бария Ва²⁺ соли, нерастворимые в воде, но легко растворяющиеся в разбавленных минеральных кислотах (за исключением сульфата бария).

Схема хода анализа смеси катионов 5—1-й групп

(см. табл. 3.2). Поэтому групповой реагент — раствор хлорида бария — осаждает анионы 1-й группы только в нейтральной или слабощелочной среде.

Большинство анионов 1-й группы образует с нитратом серебра нерастворимые в воде соли, однако все они растворяются в азотной кислоте и обнаружению анионов 2-й группы нс мешают.

Сульфат-ион (SO|).

Все сульфаты, за исключением сульфатов бария, кальция, стронция и свинца, хорошо растворимы в воде. Анион SO^ бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария образует с анионом SO-ф белый кристаллический осадок сульфата бария:

Описание опыта. К 4—5 каплям раствора сульфата натрия прибавляют 2—3 капли раствора хлорида бария. Следует убедиться, что образовавшийся осадок не растворяется в кислотах.

Б) Реакция с родизонатом бария

Наносят на фильтровальную бумагу последовательно 1 каплю раствора хлорида бария и 1 каплю родизоната натрия (или родизоновой кислоты). При этом образуется родизонат бария красного цвета. Красное пятно этого соединения смачивают 1—2 каплями раствора, исследуемого на содержание аниона SO²,". В присутствии иона S0²,~ красная окраска родизоната бария тотчас обесцвечивается вследствие образования белого сульфата бария. Реакция селективна для определяемого аниона.

Карбонат-ион (СО3).

Анион СО3 в растворах бесцветен.

А) Реакция с групповым реагентом

Раствор хлорида бария дает с определяемым ионом белый осадок карбоната бария:

Как и все карбонаты, ВаСО_э легко растворяется в сильных минеральных кислотах и даже в уксусной кислоте.

Б) Реакция с сильными минеральными кислотами

Сильные минеральные кислоты (соляная, серная, азотная) разлагают карбонаты с выделением углекислого газа:

Выделяющийся газ вызывает помутнение раствора гидроксида кальция:

Для проведения анализа берут избыток раствора гидроксида кальция, так как в противном случае муть быстро исчезает вследствие образования хорошо растворимой в воде кислой соли:

Иногда вместо гидроксида кальция применяют гидроксид бария.

В зависимости от кислотности раствора фосфор может существовать в форме Р0₄, НР0₄ или Н₂Р0₄. В кислой среде устойчивы гидрои дигидрофосфаты, в щелочной — фосфаты. В воде растворимы все фосфаты щелочных металлов и аммония, а также дигидрофосфаты щелочноземельных металлов. Ион Р0₄ в водных растворах бесцветен.

A) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария осаждает гидрофосфат в виде белого осадка гидрофосфата бария:

Описание опыта. К 4—5 каплям раствора гидрофосфата натрия прибавляют 2—3 капли раствора хлорида бария до образования белого осадка.

В присутствии щелочей или гидроксида аммония образуется белый осадок фосфата бария:

Осадки ВаНРО^ и Ва^РО^ растворимы в сильных кислотах (за исключением серной), а также в уксусной кислоте.

Б) Реакция с молибденовой жидкостью

Молибденовая жидкость, т. е. раствор молибдата аммония (NH₄)₉Mo0₄ в азотной кислоте, образует с анионами Р0₄ и НР0₄ желтый кристаллический осадок фосфоромолибдата аммония:

Описание опыта. Выполняя реакцию, действуют избытком реактива, так как осадок растворяется в гидрофосфате натрия. К 5—6 каплям молибденовой жидкости, предварительно нагретой на водяной бане, прибавляют 1—2 капли раствора гидрофосфата натрия и дают постоять. Полезно добавить несколько кристаллов нитрата аммония, так как присутствие в растворе одноименного иона NH₄ понижает растворимость осадка.

Осадок растворим в щелочах и гидроксиде аммония:

B) Реакция с магнезиальной смесью.

Магнезиальная смесь (MgCl₂ + NH₄OH +NH₄C1) образует с фосфатами и гидрофосфатами белый кристаллический осадок. Например:

Осадок растворим в сильных кислотах и в уксусной кислоте.

Описание опыта. К 2—3 каплям раствора хлорида магния прибавляют столько же раствора гидроксида аммония, и выпавший осадок гидроксида магния растворяют в хлориде аммония, прибавляя его, но каплям. Полученную таким образом магнезиальную смесь нагревают на водяной бане и прибавляют раствор гидрофосфата натрия до появления осадка. Испытывают отношение полученного осадка к кислотам.

Г) Реакция с бензидином

Описание опыта. Выполнять реакцию удобнее всего капельным методом. На кусочек фильтровальной бумаги наносят каплю исследуемого раствора, а затем по одной капле (одну за другой) — азотнокислого раствора молибдата аммония и бензидина C₁₂H₈(NH₂)₂. Далее влажное пятно выдерживают в парах аммиака или обрабатывают каплей ацетата натрия. Перед проведением этой операции полезно влажное пятно для ускорения реакции подержать над нагретой электрической плиткой. В присутствии аниона Р0₄" появляется синяя окраска, интенсивность которой зависит от концентрации аниона в растворе.

Аналогичную, но растворимую в воде соль образует также анион SiO^^-, присутствие небольших количеств которого в воде всегда возможно. Поэтому опыт лучше вести в присутствии винной кислоты Н₂С₄Н₄О_е, которая добавляется в раствор молибдата аммония и препятствует образованию молибденокремниевой кислоты.

Реакция позволяет обнаружить 1,5 мкг Р0₄" в присутствии 500-кратиого избытка аниона Si0₃~. Предельное разбавление — 1:33 000.

Силикат-ион (Si0₃")

В воде растворимы силикаты калия и натрия. Ион Si0₃" бесцветен.

A) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария образует с анионом Si0₃ белый осадок силиката бария. Кислоты разлагают его с образованием студенистого осадка смеси кремниевых кислот:

Описание опыта. К 5—6 каплям раствора силиката натрия прибавляют 3—4 капли реактива. На получившийся белый аморфный осадок силиката бария действуют соляной кислотой, что приводит к изменению характера осадка.

Б) Реакция с нитратом серебра

Нитрат серебра AgN0₃ выделяет из растворов силикатов желтый осадок силиката серебра, растворимый в азотной кислоте:

Описание опыта. К 3—4 каплям раствора силиката натрия добавляют несколько капель раствора нитрата серебра до образования желтого осадка.

B) Реакция с разбавленными кислотами

Разбавленные минеральные кислоты вытесняют из силикатов гель кремниевых кислот:

Описание опыта. К 5—6 каплям раствора силиката натрия прибавляют 3—4 капли соляной кислоты. При действии избытка кислоты образуется коллоидный раствор кремниевых кислот, и осадок не выпадает. Полное выделение кремниевых кислот достигается многократным выпариванием исследуемого раствора с концентрированной соляной кислотой. При этом они переходят в нерастворимое состояние и легко могут быть удалены фильтрованием.

Г) Реакция с солями аммония

Соли аммония NH₄C1, (NH₄)₂S0₄ или (NH₄)₂C0₃ выделяют из растворов силикатов хлопьевидный осадок кремниевой кислоты. Связано это с тем, что соли аммония усиливают гидролиз силикатов, доводя его до конца. Уравнение реакции имеет вид.

Описание опыта. К 6—8 каплям раствора силиката натрия прибавляют столько же капель раствора хлорида аммония и нагревают на водяной бане. Наблюдают появление осадка кремниевых кислот. Полное осаждение аниона Si0₃~ солями аммония невозможно.

Фторид-ион (F).

В воде растворимы фториды щелочных металлов, аммония, а также серебра, алюминия, олова и ртути. Реакция растворов фторидов близка к нейтральной. Ион F^- бесцветен.

Л) Реакция с групповым реагентом

Хлорид бария дает с F объемистый белый осадок фторида бария, растворимый в минеральных кислотах и солях аммония:

Описание опыта. К 3—4 каплям раствора фторида натрия добавляют несколько капель хлорида бария до образования осадка и убеждаются в растворимости осадка в сильных минеральных кислотах (но не в серной) и в растворе хлорида аммония.

Б) Реакция с хлоридом кальция

Хлорид кальция образует белый осадок CaF₂, почти нерастворимый в минеральных кислотах и нерастворимый в уксусной кислоте.

Описание опыта. К 3—4 каплям раствора фторида натрия добавляют несколько капель хлорида кальция до образования белого осадка.

В) Микрокристаллоскопическая реакция

Описание опыта. К капле исследуемого раствора, подкисленного соляной кислотой, прибавляют немного твердой кремниевой кислоты или оксида кремния и затем крупинку хлорида натрия. Образуются кристаллы Na₂SiF₆, окрашенные в бледно-розовый цвет. Предельное разбавление реакции составляет 1: 2500.