Третья аналитическая группа анионов Опыт 10. Определение аниона no3–

Большинство нитратов растворимо в воде. Ион NO₃^– бесцветен. Определяют его с помощью реакций окисления-восстановления.

А) Реакция с металлической медью

В присутствии серной кислоты нитраты восстанавливаются металлической медью до оксида азота (II), который сразу же окисляется кислородом воздуха до бурого оксида азота (IV)

2NO₃^– + 3Cu + 8Н⁺ = 2NO + 3Cu²⁺ + 4Н₂О

2NO + О₂ = 2NO₂

К 2 - 3 каплям раствора нитрата добавьте 1 - 2 капли концентрированной серной кислоты, кусочек меди и нагревайте на водяной бане. Бурая окраска NO₂ хорошо заметна на белом фоне.

Б) Реакция с сульфатом железа (II)

В кислой среде нитраты также восстанавливаются FeSО₄ до NO

2NO^3– + 6Fе²⁺ + 8Н⁺ = 2NO + 6Fe³⁺ + 4Н₂О

Образующийся в результате реакции оксид азота (II) даст с сульфатом железа комплексное соединение бурого цвета

NO + FеSО₄ = [Fе(NО)SО₄]

К 2 - 3 каплям раствора нитрата натрия на часовом стекле поместите кристалл сульфата железа (II) FeSO₄∙7Н₂О и добавьте каплю концентрированной серной кислоты. Вокруг кристалла появится бурое кольцо. Анион NO^2– также дает эту реакцию.

В) Реакция с металлическим алюминием

Металлический алюминий в присутствии щелочи восстанавливает нитраты до аммиака

3NO^3– + 8А1 + 5ОН^– + 2Н₂О = 3NН₃ + 8АlO^2–

К 2 - 3 каплям раствора нитрата натрия добавьте 1 - 2 капли 6 н раствора гидроксида натрия, кусочек алюминия и нагрейте. Поднесите к отверстию пробирки влажную красную лакмусовую бумагу. Под действием выделяющегося аммиака она изменит свой цвет. Анион NO₂^– также даст аналогичную реакцию. Катион NН₄⁺ должен быть предварительно удален из раствора кипячением его со щелочью.

Г) Реакция с дифениламином

Дифениламин (С₆Н₅)₂NH окисляется ионом NO^3– до продукта, имеющего темно-синюю окраску.

К 3 - 4 каплям раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте, нанесенным на чистое часовое стекло, прибавьте стеклянной палочкой очень немного раствора нитрата натрия. Аналогично окрашивают дифениламин и анионы NO₂^–.

Опыт п. Определение анионов no2–

Нитриты хорошо растворимы в воде. Анион NO₂^– в растворе бесцветен.

А) Реакция с сульфаниловой кислотой и -нафтиламином

К капле нейтрального или слабокислого раствора нитрита на часовом стекле прибавьте 1 - 2 капли смеси сульфаниловой кислоты НSО₃С₆Н₄NН₂ и -нафтиламина С₁₀H₇NH₂, называемой реактивом Грисса - Илосвая. Появится красное окрашивание. Реакция характерна только для нитритов.

Б) Реакция с кислотами

Разбавленные кислоты разлагают нитриты с выделением бурого оксида азота (IV)

2NO₂^– + 2Н⁺ = NO₂ + NO + Н₂O

К 6 - 8 каплям раствора нитрита натрия добавьте 5 - 6 капель серной кислоты. Наблюдайте на белом фоне выделение бурого оксида азота.

В) Реакция с иодидом калия

В слабокислой среде нитриты окисляют анион иода до свободного иода

2NO₂^– + 2H⁺ = NO₂ + NO + 2Н₂О

К 2 - 3 каплям раствора нитрита прибавьте столько же 2 н серной кислоты, 2 - 3 капли раствора иодида калия и 1 - 2 капли бензола или раствора крахмала. Бензол окрашивается иодом в фиолетовый цвет, а крахмал - в синий.

Г) Реакция с перманганатом калия

В кислой среде перманганат калия окисляет нитриты до нитратов

5NO₂^– + 2MnO₄^– + 6Н⁺ = 5NO₃^– + 2Mn²⁺ + 3Н₂О

К 2 - 3 каплям раствора перманганата калия прибавьте столько же 2 н серной кислоты и 5 - 6 капель раствора нитрита. В результате реакции малиновая окраска раствора обесцвечивается. Также действуют на перманганат калия другие восстановители: S^2–, Br ^– , I ^–.

Таким образом, реакции с сульфатом железа (II) и дифениламином являются общими для нитратов и нитритов. В присутствии нитрита нитрат можно обнаружить действием металлической меди и серной кислоты по выделению оксида азота NO₂.

В большинстве случаев для надежного определения нитратов нитриты необходимо предварительно удалить из исследуемого раствора. Достигается это нагреванием раствора с твердым хлоридом или сульфатом аммония

NO₂^– + 2H⁺ = N₂ + 2Н₂О

Полноту удаления нитритов контролируют реакцией с перманганатом калия.

Подобно солям аммония действует мочевина в кислой среде

2NO₂^– + 2Н⁺ + СО(NH₂)₂ = 3Н₂О + СО₂ + 2N₂

В 4 каплях исследуемого раствора растворяют около 0,1 г мочевины, полученный раствор по каплям прибавляют к 2 - 4 каплям 2 н раствора серной кислоты. Каждую следующую каплю прибавляют только после того, как закончится бурная реакция с предыдущей каплей. Когда весь раствор будет добавлен, жидкости дают некоторое время постоять, после чего отдельную порцию ее испытывают на присутствие нитритов реакцией с иодидом калия.

Следует заметить, что нитриты сравнительно легко окисляются. Поэтому, если в растворе нитриты присутствуют в значительных количествах, то почти всегда будут присутствовать и ионы NO₃^– . Поэтому специфическая реакция на нитраты едва ли существует. С достаточной достоверностью можно обнаружить только большие количества нитратов в присутствии малых количеств нитритов.