METODIChKA

12.3.3. Обнаружение ацетат-иона

Действие серной кислоты. В присутствии ацетаты разлагаются с образованием уксусной кислоты. Реакция протекает при нагревании. Выделение уксусной кислоты может быть обнаружено по запаху:

Действие этилового спирта. Выполнение реакции: к 1 мл концентрированного раствора ацетата (или к нескольким кристалликам сухой соли) добавить 1 мл концентрированной и равный объем спирта. Раствор нагреть на водяной бане и перелить в стакан с холодной водой. Образующийся уксусно-этиловый эфир имеет приятный запах:

12.4. АНАЛИЗ СМЕСИ АНИОНОВ ВСЕХ ГРУПП.

Анионы в большинстве случаев не мешают обнаружению друг друга, к реакциям отделения приходится прибегать в сравнительно редких случаях. Поэтому анализ анионов в основном выполняется дробным методом. Групповые реагенты в анализе анионов используются не для разделения групп, а лишь для установления факта наличия или отсутствия данной группы в задаче. Систематический анализ применяется лишь для обнаружения некоторых анионов.

Далее будут даны указания к анализу смеси следующих анионов:

12.4.1. Предварительные испытания:

Определение рН раствора. Если анализируемый раствор имеет кислую реакцию, то отсутствуют анионы

Прoбa на выделение газов. К части раствора добавляют H2SO4 и слегка нагревают. Выделение газообразных продуктов говорит о наличии анионов . Если при подкислении раствор мутнеет, то в задаче присутствует

Проба на присутствие окислителей. К подкисленному раствору добавляют KI и бензол. В присутствии окислителей ( ) выделяется .

Проба на присутствие восстановителей. а) Часть раствора подкисляют 2 н H2SO4 и добавляют 1-2 капли раствора KMnO4. Обесцвечивание раствора свидетельствует о возможности присутствия ионов: б) К части подкисленного H2SO4 раствора прибавляют раствор йода. Обесцвечивание раствора говорит о присутствии сильных восстановителей:

Следует помнить: если реакция исходного раствора кислая, то совместное присутствие окислителей и восстановителей исключено.

Проба на присутствие анионов 1 группы. К части раствора прибавляют раствор Ba(NO3)2. Выпадение белого осадка говорит о присутствии 1 группы анионов ( и - ионы образуют пересыщенные растворы с солями бария; для ускорения образования осадка нужно потереть стенки пробирки стеклянной палочкой). Если полученный осадок не растворяется в HCl, это говорит о присутствии и -ионов.

Проба на присутствие анионов 2 группы. К части раствора прибавляют AgNO3 в присутствии HNO3. Образование осадка говорит о присутствии анионов 2 группы. Черный цвет осадка указывает на наличие S2--ионов. Из этой же пробы обнаруживают -ион:

21

полученный осадок, промытый водой, на фильтре обрабатывают 2 н раствором NH3. В фильтрате проделывают характерную реакцию на хлорид-ионы.

После этих предварительных испытаний и соответствующих выводов, анализ анионов ведут далее обычно дробно. Однако некоторые сочетания анионов требуют систематического хода анализа.

12.4.2.Анализ смеси анионов

Кчасти анализируемого раствора добавляют порошок CdCO3. -ион выпадает в

виде желтого осадка CdS. После отфильтровывания осадков CdCO3 и CdS к фильтрату добавляют раствор SrCl2. При этом осаждаются SrSO4 и SrSO3, а S2O32--анион остается в растворе. Осадок отфильтровывают, фильтрат подкисляют HCl. При наличии S2O32-- анионов раствор мутнеет и выделяется SO2. Тщательно промытый осадок SrSO4 и SrSO3 взмучивают в пробирке с водой и разделяют на 2 части. К одной части прибавляют 2-3

капли 2 н HCl и по каплям раствор I2. В случае обесцвечивания йода – присутствует анион. К другой порции раствора прибавляют НСl. Если осадок не растворяется — в задаче присутствует анион SO42-.

12.4.3.Обнаружение в присутствии , .

Если в растворе обнаружены ионы и их окисляют 5-6 каплями 3%- го H2O2. После этого раствор подкисляют 2 н HCl и наблюдают бурное выделение CO2 или образование осадка CaCO3.

12.4.4.Анализ смеси .

Кнебольшой части анализируемого раствора прибавляют магнезиальную смесь. При

этом образуются осадки MgNH4PO4 и MgNH4AsO4 (и магниевые соли других анионов, присутствующих в растворе). Осадок отфильтровывают и промывают водой, содержащей

NH3.

а) Обнаружение и . Полученный осадок растворяют в небольшом объеме 2 н СН3СООН. К части фильтрата добавляют раствор KI и бензол. В присутствии -иона при встряхивании раствора бензольное кольцо окрашивается в красно-фиолетовый цвет. К другой части фильтрата добавляют винную кислоту и определяют -ионы реакцией с молибденовой жидкостью.

б) Обнаружение . Раствор, содержащий арсенит-анион, обрабатывают раствором Cu(NO3)2. Образование голубовато-зеленоватого осадка говорит о присутствии. Можно проверить наличие действием раствора I2.

12.4.5.Обнаружение и -ионов.

Кчасти исходного раствора прибавляют бензол и по каплям при энергичном перемешивании раствора - хлорную воду. В присутствии -ионов раствор окрашивается в фиолетовый цвет. Продолжают добавлять хлорную воду до обесцвечивания бензольного слоя. Если при последующем добавлении хлорной воды бензольный спой окрашивается в

желтый или оранжевый цвет - в растворе присутствует бромид-ион. Проведению реакции мешают восстановители ( , , A ). Если они обнаружены в растворе, то

прежде чем открывать и -ионы, восстановители в этой порции раствора окисляют добавлением по каплям раствора KMnO4 в присутствии H2SO4. Избыток перманганата удаляют добавлением 1-2 капель исходного раствора. После этого добавляют бензол и хлорную воду.

22

Присутствие остальных ионов ( и др.) обнаруживается дробно, из отдельных порций раствора в произвольной последовательности.

13. АНАЛИЗ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ.

Заключительной задачей по качественному анализу является анализ сухого образца или раствора. Чаще всего это анализ соли, состоящей из одного катиона и одного аниона, либо анализ смеси солей, состоящих из 2-3 катионов и анионов.

Прежде всего, проводят визуальные наблюдения, отметив цвет веществ, однородность и т.д. Если образец белого цвета, то предполагать присутствие какого-либо определенного иона трудно. При анализе окрашенного образца по его цвету можно предположить наличие некоторых ионов. Соли катионов I аналитической группы бесцветны. Из катионов IV группы соли Сr(III) окрашены либо в зеленый, либо в фиолетовый цвет. Из катионов V аналитической группы соли Fe(III) окрашены в краснобурый цвет, кристаллы солей Fe(II) - бледно-зеленого цвета, а разбавленные растворы - бесцветны; соли Mn(II) - в кристаллах бледно-розового цвета, в растворе - бесцветны. В VI аналитической группе цветными являются соли Со (II) – они окрашены в розовый цвет, соли Ni(II) - в зеленый, соли Сu(II) могут быть голубого или зеленого цвета, безводные соли меди бесцветны.

Соли катионов III группы, а также сурьмы (III,V), олова (II,IV) и мышьяка (III,V) чаще всего белого цвета. Окраска соли может зависеть как от окраски катиона, так и от окраски аниона. Но в некоторых случаях даже при бесцветном катионе и анионе образец может быть окрашенным. Таким образом, по цвету образца делается лишь предположение о наличии некоторых ионов, окончательный вывод может быть сделан на основании результатов анализа.

Далее определяется растворимость образца. Вначале проверяется растворимость соли в воде. Небольшая часть анализируемой соли переводится в раствор при встряхивании. Если при этом получается прозрачный раствор, следовательно, соль в воде растворима. Признаком нерастворимости соли является образование мутного раствора с осадком на дне. Некоторые соли хорошо растворимы в горячей воде (например, PbCl2). Поэтому, если соль не растворяется в холодной воде, необходимо применить нагревание.

13.1. АНАЛИЗ СОЛИ, РАСТВОРИМОЙ В ВОДЕ.

Обнаружение аниона. При анализе соли надо сначала обнаружить анион, так как открытие в водном растворе некоторых анионов исключает возможность присутствия катионов целых групп. Например, если в водном растворе обнаружены анионы или, то катион может быть только из I группы.

Чтобы открыть анион анализируемой соли, необходимо вначале установить: к какой аналитической группе он относится. Для этого к. небольшой части водного раствора добавляется реактив на анионы первой группы (используется только Ba(NO3)2!). При прибавлении группового реактива необходимо помнить, что бариевые соли некоторых анионов ( и ) образуют пересыщенные растворы. Выпадение осадка от добавления Ba(NO3)2 к раствору анализируемой соли указывает на то, что анион относится к 1 группе. В этом случае в отдельных частях раствора характерными реакциями устанавливается, какой это анион.

При отсутствии осадка от прибавления Ba(NO3)2 к новой части раствора прибавляют НNO3 до кислой реакции и AgNO3. Выпадение осадка говорит о принадлежности

23

определяемого аниона к 2 группе. Если осадок черный - в растворе присутствует S2-. В случае, если осадок белый или желтоватый, идентифицировать анион лучше следующим образом. Новая часть раствора подкисляется серной кислотой, добавляется бензол и по каплям - хлорная вода. После энергичного встряхивания содержимого пробирки обращается внимание на окраску бензольного кольца. Если и -ионы отсутствуют, то делается вывод о присутствии аниона . При отсутствии осадка от действия групповых реактивов на анионы первой и второй групп предполагается наличие аниона . Его присутствие должно быть подтверждено одной из характерных реакций.

Обнаружение катиона. Анализ начинают с проведения дробных реакций, затем приступают к систематическому анализу.

Прежде всего, необходимо установить, к какой группе относится катион. Определение группы катиона проводится в определенной последовательности.

1.К части раствора анализируемой соли прибавляется раствор 2 M HCl, выпадение осадка укажет на принадлежность катиона к III группе. Если образовался осадок от действия HCl, то необходимо определить, какой это катион (см. ход анализа катионов III группы).

2.При отсутствии осадка от действия хлористоводородной кислоты в тот же раствор добавляется 2 н H2SO4. Образование осадка укажет на присутствие катиона Ba2+. CaSO4 при

этом может и не выпасть, поэтому при отсутствии осадка от прибавления H2SO4 следует добавить равный объем спирта или ацетона. Появление осадка укажет на катион Сa2+.

3.Если от действия H2SO4 осадок не выпадает, необходимо выполнить пробу на присутствие катионов олова и сурьмы. Для этого к новой части раствора добавляется 6 н

HNO3 при нагревании. Образование осадка указывает либо на присутствие метаоловянной, либо метасурьмяной кислот (катионы мышьяка (III,V) не даются). Далее характерными реакциями определяется: какой именно катион присутствует в растворе.

4.При отсутствии осадка от действия HNO3 при нагревании к новой порции раствора анализируемой соли добавляется Na2НРО4 (или (NН4)2НРО4). Если при этом осадок не выпал, следовательно, присутствует катион I группы. В этой группе катионов первым обязательно проверяется наличие катиона NН4+.

5.Если не был обнаружен катион I группы, то часть анализируемого раствора вливается в 2- или 3-кратный объем концентрированного раствора NH3 и добавляется

Na2HPO4 (или (NН4)2НРО4). Образование осадка при этом указывает на присутствие катиона II группы либо катионов Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+, Al3+, Cr3+. Если осадок не

выпал — присутствует катион VI группы или Zn2+.

13.2. АНАЛИЗ СОЛИ, НЕРАСТВОРИМОЙ В ВОДЕ.

Если анализируемая соль не растворяется в воде, то проверяется ее растворимость в кислотах. Вначале проверяется растворимость ее в разбавленной хлористоводородной кислоте без нагревания; если она не растворяется, применяют нагревание. При нерастворимости солей при нагревании в разбавленной кислоте, добавляют концентрированную HCl. Если соль в ней не растворяется, берут новую часть соли и растворяют в HNO3, вначале на холоду, а затем при нагревании (вначале в разбавленной, а затем в концентрированной кислоте). При нерастворимости соли в кислотах ее растворяют в царской водке при кипячении. Если вещество не растворилось ни в одном из перечисленных случаев, необходимо проверить его на растворимость в концентрированном растворе ацетата аммония (если соль – сульфат свинца) или в аммиаке (хлорид серебра). Если вещество и в этом случае не растворилось, это могут быть сульфаты катионов II группы.

24

При растворении соли в кислотах необходимо прежде всего обратить внимание на то, как идет растворение: не происходит ли выделение газов в момент прибавления кислоты (СО2, SO2, H2S). Если этот момент будет упущен, то в дальнейшем анионыи S2- обнаружить будет невозможно.

Если сульфид растворяется в HCl, то анион S2- может быть обнаружен по запаху сероводорода, выделяющегося в процессе растворения соли, или по почернению бумаги, смоченной солью свинца. Если сульфид растворяется либо в азотной кислоте, либо в царской водке, то о наличии S2--иона судят по образованию свободной серы или по появлению в растворе сульфата.

Следует помнить, что, если образец растворим в кислоте, то установить анион 1 группы (за исключением SO42-) действием группового реактива (Ва(NO3)2) в кислой среде невозможно. Поэтому анионы 1 группы открываются из отдельных порций раствора характерными реакциями.

Анион может быть открыт из сухой соли получением борно-этилового эфира. Не следует искать анион в кислом растворе, так как все соли азотной кислоты растворимы в воде. Если соль растворима в кислоте, то не следует искать анион кислоты, использованной для растворения.

Открытие катиона соли, растворимой в кислоте, начинается также с нахождения группы катиона. Среди нерастворимых в воде солей не может быть солей катионов I группы.

13.3. АНАЛИЗ СМЕСИ СОЛЕЙ.

Прежде чем приступить к анализу испытуемого образца, необходимо провести его визуальное изучение: обратить внимание на окраску вещества, на неоднородность образца и т.д.

Растворение испытуемого образца рекомендуется проводить методом отдельных вытяжек. Для этого часть вещества обрабатывается водой, а не растворившуюся часть вещества последовательно обрабатывают 2 н раствором CH3COOH, 2 н раствором HCl, концентрированным раствором HCl, концентрированным раствором HNO3.

Полученную водяную вытяжку упаривают до небольшого объема и анализируют на присутствие катионов и анионов.

Не растворившийся в воде осадок обрабатывается кислотами (как было указано выше). Растворившийся в кислотах осадок также анализируется на присутствие катионов и анионов. При этом не следует забывать, что как в водной, так и в кислотной вытяжках могут присутствовать по несколько катионов и анионов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бессероводородные методы качественного полумикроанализа. / Под ред. проф. Крешкова А.П. - М.: Высшая школа, 1979.

2. Ушакова Н.Н., Николаева Е.Р., Моросанова С.А. Пособие по аналитической химии. - М.: Изд-во МГУ, 1981.

3. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. - М.:

Химия, 1973.

4. Методы обнаружения и разделения элементов. (Практическое руководство) / Под ред. ак. Алимарина И.П. Изд. МГУ. 1984.

25