ĆWICZENIE nr 7 Analiza jakościowa anionów I-VI grupy analitycznej oraz mieszaniny anionów I-VI grupy analitycznej

Transkrypt

1 ĆWICZENIE nr 7 Analiza jakościowa anionów I-VI grupy analitycznej oraz mieszaniny anionów I-VI grupy analitycznej LITERATURA 1. Minczewski J., Marczenko Z.: Chemia analityczna. T.1. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Wyd. 10. PWN, Warszawa 009. Kocjan R.: Chemia analityczna. Analiza jakościowa. Analiza klasyczna; tom 1, Wyd.1 PZWL, Warszawa, Skrypt do ćwiczeń z chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej, Białystok 010, pod redakcją E. Skrzydlewskiej. 4. Szmal Z., Lipiec T.: Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej. Wyd. VII poprawione i unowocześnione PZWL, Warszawa, Celem ćwiczenia jest poznanie warunków strącania anionów grup I - VI oraz opanowanie umiejętności przeprowadzenia analizy mieszaniny anionów tych grup. ZAKRES MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCEGO NA ĆWICZENIE: 1. Znajomość zasad podziału anionów na grupy analityczne wg Bunsena,. Znajomość warunków strącania osadów anionów grup I - VI z odczynnikami grupowymi.. Umiejętność zapisywania równań reakcji chemicznych charakterystycznych dla anionów grup I VI i reakcji rozpuszczania trudno rozpuszczalnych osadów powstałych w wyniku w/w reakcji w dobrze rozpuszczalne sole. umiejętność uzasadnienia przeprowadzenia analizy rozdzielenia dowolnej mieszaniny anionów grup I VI wraz ze znajomością sposobów identyfikacji anionów (próby na obecność utleniaczy, reduktorów, lotnych produktów itd.), równań i efektów reakcji chemicznych 4. Znajomość obliczeń chemicznych ph słabych elektrolitów oraz ph roztworów buforowych. 5. Zagadnienia z wykładów poprzedzających ćwiczenie. 1

2 I. CZĘŚĆ WPROWADZAJĄCA Podział anionów na grupy analityczne wg BUNSENA GRUPA Aniony Odczynnik grupowy AgNO Odczynnik grupowy Ba(NO ) lub BaCl I Cl,Br,I,CN,SCN, 4 [ Fe(CN) 6 ],[Fe(CN) ], ClO 6 biały lub żółty osad trudno rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO nie strąca osadu II S,NO,CHCOO HCOO, biały lub czarny osad rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO (Ag S na gorąco) nie strąca osadu III,BO,SO, O 4,C 4 H 4 O 6 CO C C 6H5O7 biały osad rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO biały osad rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO IV S O,CrO,Cr O, V 4 7 PO 4 AsO,AsO, 4 barwny osad rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO biały lub żółty osad rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO NO,ClO,ClO 4, MnO 4 nie strąca osadu nie strąca osadu VI VII SO 4,F,[SiF6 ] nie strąca osadu SiO żółty osad rozpuszczalny w HNO biały osad trudno rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO biały osad rozpuszczalny w HNO

3 NAZWY JONÓW I GRUPA ANIONÓW Cl jon chlorkowy S O Br jon bromkowy CrO 4 I jon jodkowy Cr O 7 CN jon cyjankowy PO 4 SCN jon tiocyjanianowy AsO 4 [ Fe(CN) 6 ] jon heksacyjanożelazianowy (II) AsO 4 IV GRUPA ANIONÓW jon tiosiarczanowy jon chromianowy (VI) jon dichromianowy (VI) jon fosforanowy (V) jon arsenianowy (III) jon arsenianowy (V) [ Fe(CN) 6 ] ClO jon heksacyjanożelazianowy (III) jon chloranowy (I) II GRUPA ANIONÓW S jon siarczkowy NO V GRUPA ANIONÓW jon azotanowy (V) NO HCOO COO CH jon azotanowy (III) ClO jon mrówczanowy MnO 4 jon octanowy ClO 4 III GRUPA ANIONÓW jon chloranowy (V) jon manganianowy (VII) jon chloranowy (VII) VI GRUPA ANIONÓW CO jon węglanowy 4 SO jon siarczanowy (VI) BO SO ( COO) C C 4 H 4 O 6 6H5O7 jon boranowy F jon fluorkowy jon siarczanowy (IV) jon szczawianowy jon winianowy jon cytrynianowy [ SiF 6 ] SiO jon heksafluorokrzemianowy(iv) VII GRUPA ANIONÓW jon krzemianowy (IV)

4 [ II. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Jon chlorkowy Cl jon Cl jest anionem kwasu chlorowodorowego (HCl), należącego do najmocniejszych kwasów mineralnych; HCl zwany kwasem solnym, jest roztworem gazowego chlorowodoru w wodzie; jest kwasem lotnym; roztwory wodne chlorków mocnych zasad, jak NaCl, KCl, mają odczyn obojętny, natomiast roztwory chlorków słabych zasad, np. NH 4 Cl, na skutek hydrolizy mają odczyn kwaśny; większość chlorków jest w wodzie łatwo rozpuszczalna; do trudnorozpuszczalnych należą AgCl, Hg Cl, PbCl, CuCl oraz wodorotlenki lub tlenki/chlorki bizmutu, antymonu i cyny. Reakcje charakterystyczne jonu chlorkowego Cl [0,5M NaCl] AgNO 0,1M Ag + + Cl AgCl biały, serowaty osad nierozpuszczalny w HNO h AgCl Ag Cl AgCl pod wpływem światła widzialnego ulega rozkładowi do metalicznego srebra dając szarofioletowe zabarwienie; HCl stęż. AgCl + Cl AgCl osad AgCl rozpuszcza się w stęż. HCl Na S O 0,5M AgCl + S O [Ag(S O ) ] + Cl rozpuszcza się w tiosiarczanie i cyjankach NH aq M AgCl + (NH H O) [Ag(NH ) ] + + Cl + H O rozpuszcza się w amoniaku HNO M [Ag(NH ) ] + + Cl + H + AgCl + NH 4 BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadu KMnO 4 0,1M +H SO 4 stęż. 10Cl + MnO H + 5Cl + Mn + + 8H papierek jodoskrobiowy Cl + I Cl + I ANIONY I GRUPY [ Cl, Br, I, SCN, [Fe(CN) 6 ] 4, [Fe(CN) 6 ] ] ponowne strącenie osadu następuje po dodaniu do roztworu kwasu azotowego (V) odbarwienie roztworu KMnO 4 w środowisku kwaśnym, na gorąco; natomiast w środowisku obojętnym KMnO 4 ulega redukcji do ciemnobrunatnego MnO wydzielający się chlor można zidentyfikować po charakterystycznym duszącym zapachu lub fioletowym zabarwieniu zwilżonego papierka jodoskrobiowego Pb(CH COO) 0,5M Pb + + Cl PbCl biały osad HCl M PbCl + H + + Cl H PbCl 4 rozpuszczalny w gorącej wodzie i kwasie solnym H SO 4 stęż. Cl + H + HCl po podgrzaniu uwalnia się gazowy HCl NH M HCl + NH NH 4 Cl który po dodaniu kropli amoniaku tworzy białe dymy chlorku amonu Strona 4 z 0

5 Jon bromkowy Br jon Br jest anionem mocnego kwasu bromowodorowego HBr; kwas bromowodorowy jest roztworem gazowego bromowodoru w wodzie; do trudnorozpuszczalnych bromków należą AgBr, Hg Br, PbBr i Cu Br ;bardzo trudnorozpuszczalny jest BiOBr; bromki wykazują właściwości analogiczne do chlorków, mają jednak silniejsze właściwości redukujące Reakcje charakterystyczne jonu bromkowego Br [0,M NaBr] AgNO 0,1M Ag + + Br AgBr żółty, serowaty osad bromku srebra (I), rozkłada się pod wpływem światła dając zielone zabarwienie; osad trudno rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO NH aq 4 M AgBr + (NH H O) [Ag(NH ) ] + + Br + H O rozpuszczalny w amoniaku, trudniej niż AgCl HNO 0% [Ag(NH ) ] + + Br + H + AgBr + Na S O 0,5M AgBr + S O [Ag(S O ) ] + Br NH + 4 po dodaniu HNO ponownie strąca się do AgBr rozpuszczalny w tiosiarczanie BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadu KMnO 4 0,1M + H SO 4 M + chloroform Chloramina T 5% + H SO 4 M + chloroform K Cr O 7 1M + H SO 4 stęż. MnO Br + 16H + Mn + + 5Br + 8H O Br + Cl Br + Cl papierek jodoskrobiowy Br + KI KBr + I Cr O 7 + 6Br + 14H + Cr + + Br + 7H O redukcja i odbarwienie KMnO 4 jon Br jest silniejszym reduktorem od jonu Cl (reakcja zachodzi na zimno) wydzielony brom można wyekstrahować do chloroformu, który zabarwi się na kolor od żółtego do brązowego w zależności od zawartości bromu żółte lub brunatnoczerwone zabarwienie warstwy chloroformowej, w zależności od zawartości bromu* reakcja zachodzi w podwyższonej temperaturze w obecności stężonego H SO 4 pary wolnego bromu powodują zabarwienie zwilżonego papierka jodoskrobiowego na granatowo H SO 4 stęż. Br + H + HBr wydziela się gazowy bromowodór KBrO 0,1M HCl M Br + SO 4 + 4H + Br + SO + H O 5Br + BrO + 6H + Br + H O który zostaje częściowo utleniony przez H SO 4 do wolnego bromu o żółtobrunatnym zabarwieniu ** w środowisku kwaśnym jony bromkowe są utleniane do wolnego bromu o żółtobrunatnym zabarwieniu * wykonanie : roztwór zakwaszamy H SO 4 i wlewamy kilka kropel chloroform, następnie kroplami dodajemy chloraminę T. Probówką mocno wstrząsamy. ** reakcja zachodzi przy działaniu stężonym H SO 4 na stałe bromki Strona 5 z 0

6 Jon jodkowy I jon I jest anionem mocnego kwasu jodowodorowego HI (silny reduktor); do trudnorozpuszczalnych soli tego kwasu należą AgI, Hg I, HgI, PbI, Cu I BiI, trudno rozpuszczalny jest BiOI; HI i jodki wykazują silniejsze właściwości redukujące niż bromki Reakcje charakterystyczne jonu jodkowego I [0,M KI] AgNO 0,1M Ag + + I AgI żółty, serowaty osad jodku srebra (I), zieleniejący pod wpływem światła Na S O 0,5M AgI + S O [Ag(S O ) ] + I nie rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie azotowym (V) i amoniaku, osad AgI rozpuszcza się w nadmiarze tiosiarczanu BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytraca osadu KMnO 4 0,1M + H SO 4 M + chloroform Chloramina T 5% + chloroform Pb(CH COO) MnO I + 16H + Mn + + 5I + 8H O Cl + I I + Cl reakcja zachodzi na zimno w środowisku kwaśnym; wydzielony jod zabarwia warstwę chloroformową na kolor różowofioletowy wydzielony jod zabarwia roztwór na kolor czerwonobrunatny; warstwę chloroformową na różowofioletowy; reakcja bardzo czuła I +5Cl + 6H O IO + 10Cl + 1H + nadmiar chloraminy T utlenia jony I do bezbarwnego jodanu (V) IO 0,5M Pb + + I PbI żółty osad jodku ołowiu (II), rozpuszcza się w gorącej wodzie lub po dodaniu kilku kropli rozcieńczonego kwasu octowego i ogrzaniu; po ostudzeniu wytrąca się ponownie osad w postaci błyszczących złocistych kryształków HgCl 0,1M Hg + + I HgI ceglastoczerwony osad jodku rtęci (II) KI 0,1M HgI + I [HgI 4 ] w rozpuszczalny w nadmiarze jonów jodkowych z utworzeniem bezbarwnego jonu tetrajodortęci (II) CuSO 4 0,M Cu + + 4I CuI Cu I + I biały osad jodku miedzi (I), maskowany przez brązowe zabarwienie pochodzące od wydzielającego się jodu; próbę można odbarwić za H SO 4 stęż. I + SO 4 + 4H + I + SO + H O NaNO 0,5M +HCl M +roztwór skrobi FeCl 0,1M + roztwór skrobi I + NO + 4H + I + NO+ H O Fe + + I I + Fe + pomocą tiosiarczanu wydzielony jod zabarwia roztwór na kolor żółtobrunatny; przy ogrzaniu wydziela się w postaci fioletowych par; duże stężenie jodków może prowadzić do wydzielenia szarego, stałego jodu powstaje wolny jod, barwiący roztwór skrobi na niebiesko powstaje wolny jod, barwiący roztwór skrobi na niebiesko Strona 6 z 0

7 Jon tiocyjanianowy lub izotiocyjanianowy SCN, NCS jon SCN lub izomeryczny NCS - może koordynować z metalem przez siarkę MSCN lub przez azot MNCS; jest to przypadek tzw. izomerii wiązania; metale bloku d (IV okresu) wiążą się zwykle przez azot, V i VI okresu przez siarkę; rodanki wykazują strukturę MNCS (Zn, Cd, Co, Ni, Cu(II), Cr, Fe, K, Na) a MSCN (Cu(I), Ag, Au, Hg, Pd, Pt, Tl); jon NCS jest anionem mocnego kwasu izotiocyjanianowego; wzór tego kwasu ze względu na następujące powiązanie atomów w cząsteczce: HSCN lub HNCS piszemy HSCN lub HNCS; wolny kwas jest cieczą o ostrym zapachu dobrze rozpuszczalną w wodzie; sole tego kwasu tiocyjaniany (rodanki) są na ogół rozpuszczalne, z wyjątkiem soli srebra, rtęci, miedzi, ołowiu; zarówno HSCN, jak i jego sole wykazują silne właściwości redukujące i w przeciwieństwie do cyjanków nie są trujące Reakcje charakterystyczne jonu tiocyjanianowego SCN [0,M NH 4 SCN] AgNO 0,1M Ag + + SCN AgSCN biały osad tiocyjanianianu srebra, trudno rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO NH aq M AgSCN + (NH H O) [Ag(NH ) ] + + SCN + H O rozpuszczalny w tiosiarczanie i częściowo w amoniaku HNO M [Ag(NH ) ] + + SCN + H + + AgSCN + NH 4 po dodaniu HNO osad ponownie wytrąca się BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadu FeCl 0,5M + HCl M + eter etylowy * Co(NO ) 0,5M +HCl M +alkohol amylowy KMnO 4 0,1M +H SO 4 stęż. Fe + + xscn [Fe(SCN) x ] -x x=16 w środowisku kwaśnym lub obojętnym powstają krwistoczerwone kompleksy; w roztworach rozcieńczonych kompleks jest nietrwały i pojawia się różowe zabarwienie; po dodaniu eteru zabarwienie przechodzi do warstwy eterowej Co + + SCN Co(SCN) reakcja Vogla niewielka ilość odczynnika reagując z nadmiarem jonów SCN - Co(SCN) + SCN [Co(SCN) 4 ] powoduje powstanie jonu tetratiocyjanianokobaltu (II), który barwi alkohol amylowy na niebiesko 14MnO SCN + H + 14Mn + + 5(CN) + 10 SO H O KMnO 4 w środowisku kwaśnym na zimno odbarwia się H SO 4 stęż. SCN + H + + H O COS + NH 4 + rozkład jonów tiocyjanianowych z powstaniem COS CuSO 4 0,M +H SO 4 M SCN + Cu + [Cu(SCN)] + niewielkie ilości odczynnika tworzą zielony kompleks [Cu(SCN)] + ; SCN + Cu + Cu(SCN) w nadmiarze odczynnika wytrąca się czarny osad Cu(SCN) SCN + Cu + + SO + H O CuSCN + SO 4 + 4H + w obecności siarczanów (IV) wytrąca się biały osad tiocyjanianu miedzi (I) * wykonanie: odczynniki połączyć w niewielkiej ilości (około 1- kropli), rozcieńczyć wodą destylowaną, następnie dodać eter etylowy. Strona 7 z 0

8 Jon heksacyjanożelazianowy (II) [Fe(CN) 6 ] 4 jon heksacyjanożelazianu (II) [Fe(CN) 6 ] 4 jest anionem mocnego kwasu heksacyjanożelazowego (II) H 4 [Fe(CN) 6 ]; wolny kwas jest białą substancją stałą, dobrze rozpuszczalną w wodzie, nietrwałą; heksacyjanożelaziany (II), tzw. żelazocyjanki metali ciężkich są trudnorozpuszczalne w wodzie; sole litowców i berylowców są rozpuszczalne; kwas heksacyjanożelazowy (II) i jego sole są reduktorami; jon [Fe(CN) 6 ] 4 ma zabarwienie żółtozielonkawe Reakcje charakterystyczne jonu heksacyjanożelazianowego (II) [Fe(CN) 6 ] 4 [1% K 4 [Fe(CN) 6 ] AgNO 0,1M 4Ag + + [Fe(CN) 6 ] 4 Ag 4 [Fe(CN) 6 ] biały osad heksacyjanożelazianu (II) srebra (I), trudnorozpuszczalny w rozcieńczonym HNO i amoniaku, rozpuszczalny w Na S O ; osad zwilżony roztworem FeCl barwi się na niebiesko, pod wpływem stężonego HNO zabarwia się na pomarańczowoczerwono od utworzonego heksacyjanożelazianu (III) srebra (I), rozpuszczalnego w amoniaku BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadu FeCl 0,M 4Fe + + [Fe(CN) 6 ] 4 Fe 4 [Fe(CN) 6 ] niebieski osad heksacyjanożelazianu (II) żelaza (III) błękit pruski NaOH M Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 1 OH Fe(OH) + [Fe(CN) 6 ] 4 ulegający rozkładowi w zasadach CuSO 4 0,M Cu + + [Fe(CN) 6 ] 4 Cu [Fe(CN) 6 ] FeSO 4 KMnO 4 0,1M +H SO 4 M 0,1M Fe + + [Fe(CN) 6 ] 4 Fe [Fe(CN) 6 ] MnO 4 + 5[Fe(CN) 6 ] 4 + 8H + Mn + + 5[Fe(CN) 6 ] +4H O czerwonobrunatny osad heksacyjanożelazianu (II) miedzi (II), trudno rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie octowym, rozpuszcza się w amoniaku barwiąc roztwór na niebiesko wytrącają osad Fe [Fe(CN) 6 ], który pod wpływem tlenu z powietrza powoli przyjmuje zabarwienie niebieskie od powstającego błękitu pruskiego następuje odbarwienie manganianu (VII) na skutek redukcji do jonu Mn + pod wpływem jonów [Fe(CN) 6 ] 4 w środowisku kwaśnym Strona 8 z 0

9 Jon heksacyjanożelazianowy (III) [Fe(CN) 6 ] jon [Fe(CN) 6 ] jest anionem mocnego kwasu heksacyjanożelazowego (III) H [Fe(CN) 6 ]; wolny kwas jest substancją stałą, barwy brunatnej, dobrze rozpuszczalną w wodzie, względnie trwałą w odróżnieniu od H 4 [Fe(CN) 6 ]; sole tego kwasu heksacyjanożelaziany (III), tzw. żelazocyjanki są trudno rozpuszczalne; wyjątek stanowią sole litowców i berylowców; kwas heksacyjanożelazowy (III) i jego sole są utleniaczami; jon [Fe(CN) 6 ] ma zabarwienie żółte Reakcje charakterystyczne jonu heksacyjanożelazianowego (III) [Fe(CN) 6 ] [1% K [Fe(CN) 6 ] ] AgNO 0,1M Ag + + [Fe(CN) 6 ] Ag [Fe(CN) 6 ] pomarańczowoczerwony osad heksacyjanożelazianu (III) srebra (I), trudno rozpuszczalny w rozcieńczonym HNO, rozpuszczalny w amoniaku BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadu FeSO 4 0,1M Fe + + [Fe(CN) 6 ] Fe [Fe(CN) 6 ] w środowisku kwaśnym powstaje niebieski osad KI 0,1M +H SO 4 stęż. + roztwór skrobi I + [Fe(CN) 6 ] [Fe(CN) 6 ] 4 + I heksacyjanożelazianu (III) żelaza (II) tzw. błękit Turnbulla jony jodkowe zostają utlenione przez heksacyjanożelaziany (III) do wolnego jodu, który wykrywa się roztworem skrobi - zabarwienie granatowe (w przeciwieństwie do[fe(cn) 6 ] 4 ) FeCl 0,5M nie tworzą osadu, powstaje brunatne zabarwienie roztworu CuSO 4 0,M Cu + + [Fe(CN) 6 ] Cu [Fe(CN) 6 ] brązowozielony osad Cu [Fe(CN) 6 ] trudno rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach Strona 9 z 0

10 ANIONY II GRUPY [S, NO, CH COO ] Jon siarczkowy (II) S jon S jest anionem słabego dwuprotonowego kwasu siarkowodorowego; kwas siarkowodorowy jest to gazowy siarkowodór (H S) rozpuszczony w wodzie; siarkowodór ma właściwości silnie trujące; siarczki metali ciężkich są trudnorozpuszczalne w H O, a niektóre nawet w kwasach; siarczki litowców dobrze rozpuszczają się w wodzie, siarczki berylowców słabo; roztwory wodne siarczków wskutek hydrolizy wykazują odczyn zasadowy; H S jest silnym reduktorem Reakcje charakterystyczne jonu siarczkowego (II) S [0,1M Na S] AgNO 0,1M Ag + + S Ag S czarny osad siarczku srebra (I) HNO M Ag S + NO + 8H + 6Ag + + S 0 + NO + 4H O rozpuszczalny na gorąco w nadmiarze rozcieńczonego HNO z wytrąceniem koloidalnej siarki BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadu H SO 4 M S + H + H S kwasy rozkładają siarczki z wydzieleniem siarkowodoru Pb(CH COO) 0,5M Pb + + H S PbS + H + który można poznać po charakterystycznym zapachu lub po Na [Fe(CN) 5 NO] 0,05M [nitroprusydek sodu] KMnO 4 0,0M H SO 4 M I w KI 0,1M +H SO 4 M + roztwór skrobi Na S + Na [Fe(CN) 5 NO] Na 4 [Fe(CN) 5 NOS] MnO 4 + 5S + 16H + 5 S 0 + Mn H O S + I S + I zaciemnieniu bibuły nasączonej octanem ołowiu (II) pentacyjanonitrozylżelazian(iii)sodu powoduje powstanie czerwonofioletowego zabarwienia - w lekko zasadowym środowisku powstaje tionitrozolowy związek kompleksowy roztwór manganianu (VII) odbarwia się na zimno z wydzieleniem wolnej siarki dochodzi do odbarwienia niebieskiego roztworu skrobi na skutek redukcji do jonów jodkowych żółty osad siarczku kadmu CdSO 4 0,1M Cd + + S CdS Pb(CH COO) 0,5M Pb + + S PbS czarny osad siarczku ołowiu (II) Strona 10 z 0

11 jon NO Jon azotanowy (III) NO jest anionem słabego kwasu azotowego (III) HNO ; HNO może występować jedynie w roztworach wodnych; kwas azotowy (III) i jego sole wykazują właściwości utleniające i redukujące; azotany (III) są rozpuszczalne w wodzie z wyjątkiem azotanu (III) srebra, który jest na zimno słabo rozpuszczalny; wodne roztwory wykazują odczyn zasadowy Reakcje charakterystyczne jonu azotanowego (III) NO [0,5M NaNO ] AgNO 0,1M Ag + + NO AgNO AgNO + NO biały osad azotanu (III) srebra (I) [Ag(NO ) ] rozpuszczalny w gorącej wodzie, rozcieńczonym HNO rozpuszczalny w nadmiarze jonów azotanowych (III) z utworzeniem jonu [Ag(NO ) ] BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadu H SO 4 M H + + NO HNO HNO HNO + NO + H O NO + O NO KMnO 4 0,1M H SO 4 M KI 0,1M CH COOH M FeSO 4 H SO 4 nasycony M (C 6 H 5 ) NH 1% [difenyloamina] MnO 4 + 5NO + 6H + I + NO + 4H + I + NO + H O Fe + + NO + H + Fe + + NO + H O* Fe + + NO [Fe(NO)] + Mn + + 5NO + H O kwasy rozkładają azotany (III) z utworzeniem brunatnych dymów tlenków azotu odbarwienie jonów manganianowych (VII); reakcja zachodzi na zimno w środowisku kwaśnym utlenianie jonów jodkowych do wolnego jodu w środowisku kwaśnym brunatna obrączka; w lekko kwaśnym środowisku nadmiar jonów Fe + reaguje z NO, prowadząc do powstania jonu [Fe(NO)] +, dającego brunatne zabarwienie difenyloamina jest utleniana przez jony NO i obserwujemy na ściankach probówki ciemnoniebieskie zabarwienie roztworu *wykonanie: do nasyconego na zimno roztworu FeSO 4 dodajemy kilka kropli rozcieńczonego H SO 4 i ostrożnie po ściankach probówki nawarstwiamy kilka kropli badanego roztworu; na granicy zetknięcia się płynów powstaje brunatna obrączka Strona 11 z 0

12 Jon octanowy CH COO jon CH COO jest anionem słabego kwasu organicznego CH COOH; kwas octowy jest kwasem jednoprotonowym i ulega dysocjacji wg równania CH COOH + H O CH COO + H O + ; kwas octowy jest substancją stałą, łatwo lotną, o charakterystycznym zapachu; sole tego kwasu octany są rozpuszczalne w wodzie z wyjątkiem soli Ag +, Hg i niektórych wodorotlenooctanów; roztwory octanów litowców i berylowców wykazują odczyn zasadowy Reakcje charakterystyczne jonu octanowego CH COO AgNO 0,1M CH COO + Ag + CH COOAg [0,5M CH COONa] biały osad (białe zmętnienie) octanu srebra (I); strąca się tylko ze stężonych roztworów octanów HNO M CH COOAg + H + CH COOH + Ag + osad dobrze rozpuszczalny w gorącej wodzie, HNO i amoniaku BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadów FeCl 0,M Fe + + CH COO Fe(CH COO) w roztworach obojętnych powstaje czerwonobrunatne zabarwienie octanu żelaza (III) HCl M Fe(CH COO) + H + CH COOH + Fe + po dodaniu kwasu solnego znika czerwone zabarwienie pochodzące od H O Fe(CH COO) + H O H SO 4 M CH COO + H + CH COOH C H 5 OH +H SO 4 stęż. C H 5 OH + CH COOH Fe(OH) CH COO + CH COOH CH COOC H 5 + H O octanu żelaza (III) po rozcieńczeniu wodą i zagotowaniu powstaje brunatny osad octanu dihydroksożelaza (III) powstaje kwas octowy, który po ogrzaniu, można wykryć po charakterystycznym zapachu lub po zmianie zabarwienia papierka uniwersalnego na pomarańczowo. w środowisku bezwodnym (wobec stęż. H SO 4 ) na gorąco tworzy się ester octan etylu o charakterystycznym przyjemnym owocowym zapachu. Strona 1 z 0

13 ANIONY III GRUPY [CO, BO, SO, C O 4, C 4 H 4 O 6 ] jon CO Jon węglanowy (IV) CO jest anionem kwasu węglowego, istniejącego jedynie w rozcieńczonych roztworach wodnych; zachowuje się jak kwas słaby, dwuprotonowy; jest bardzo nietrwały, rozkłada się z wydzieleniem CO ; węglany metali ciężkich i wapniowców są trudnorozpuszczalne w wodzie; rozpuszczalne są tylko węglany litowców i amonu Reakcje charakterystyczne jonu węglanowego (IV) CO AgNO 0,1M Ag + + CO Ag CO Ag O + CO [0,5M Na CO ] biały osad węglanu srebra (I) rozkładający się przy ogrzaniu do brunatnego tlenku srebra (I) jeżeli roztwór jonów CO jest stężony to od razu wytrąca się żółty osad, który następnie brunatnieje HNO M Ag O + H + Ag + + H O zarówno Ag CO jak i Ag O są łatwo rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO, amoniaku i w kwasie octowym HNO M Ag CO + H + Ag + + CO + H O BaCl lub Ba(NO ) 1M Ba + + CO BaCO biały osad węglanu baru HCl M BaCO + H + Ba + + CO + H O HNO M BaCO + H + Ba + + CO + H O HCl M CO + H + H CO H O + CO Ca(OH) 0,5M CO + Ca(OH) CaCO + H O Ba(OH) 0,5M CO + Ba(OH) BaCO + H O CuSO 4 0,M Cu + + CO CuCO FeCl 0,1M CO + Fe + + H O Fe(OH) + CO rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach mineralnych (za wyjątkiem kwasu siarkowego) i w kwasie octowym kwasy mocniejsze od kwasu węglowego rozkładają węglany z wydzieleniem CO (widoczne pęcherzyki gazu) powoduje zmętnienie wody wapiennej Ca(OH) lub barytowej Ba(OH), na skutek wytrącania osadu CaCO lub BaCO w środowisku wodnym powstaje niebieski osad węglanu miedzi (II) powstaje brunatny osad wodorotlenku żelaza (III) Strona 1 z 0

14 Jon boranowy (III) BO z kwasów borowych w stanie wolnym najlepiej poznany jest kwas ortoborowy H BO, zwany popularnie kwasem borowym; jest to biała, krystaliczna, trudnorozpuszczalna w zimnej wodzie substancja; H BO jest jednym z najsłabszych kwasów; soli tego kwasu nie znamy, natomiast znane są sole pochodzące od kwasu metaborowego HBO i tetraborowego H B 4 O 7 ; borany metali ciężkich i wapniowców są trudnorozpuszczalne; borany litowców rozpuszczają się w wodzie i dają odczyn zasadowy na skutek silnej hydrolizy; najpospolitszym związkiem jest boraks Na B 4 O 7 ; roztwór tetraboranu sodowego (boraksu) Na B 4 O 7 zachowuje się wskutek hydrolizy jako roztwór metaboranu, kwasu borowego i NaOH; wytrącane osady są przeważnie metaboranami B 4 BO O 7 H O BO H O OH H H BO BO Reakcje charakterystyczne jonu BO i B 4 O 7 AgNO 0,1M B 4 O 7 + H O BO + H BO Ag + + BO AgBO B O Ag + + H O AgBO + H BO AgBO + H O Ag O + H BO BaCl lub Ba(NO ) 1M B 4 O 7 + H O BO + H BO Ba + + BO Ba(BO ) H SO 4 + CH OH stęż. B 4 O 7 + Ba + + H O Ba(BO ) + H BO Na B 4 O 7 + H SO 4 + 5H O 4H BO + Na SO 4 * H BO + CH OH B(OCH ) + H O [0,5M Na B 4 O 7 ] biały osad metaboranu srebra (I), rozpuszczalny w kwasie azotowym (V) i amoniaku AgBO hydrolizuje po ogrzaniu z powstaniem brunatnego osadu Ag O biały osad metaboranu baru, rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach nieorganicznych, kwasie octowym i w chlorku amonu w środowisku zasadowym osad ponownie się wytrąca lotny ester metylowy kwasu ortoborowego nadaje płomieniowi zielone zabarwienie, tzw. znicz olimpijski *wykonanie: do badanej soli dodać kilka kropli alkoholu metylowego i stęż. H SO 4 ; po wymieszaniu należy mieszaninę ostrożnie zapalić; zielone zabarwienie płomienia świadczy o obecności boranów Strona 14 z 0

15 Jon siarczanowy (IV) SO jon SO jest anionem dwuprotonowego kwasu siarkowego (IV), istniejącego tylko w roztworach wodnych; kwas siarkowy (IV) zachowuje się jak kwas średniej mocy; sole jego, z wyjątkiem soli litowców, są trudnorozpuszczalne; zarówno kwas siarkowy (IV) jak i jego sole są reduktorami, ale wobec silnych reduktorów mogą być utleniaczami; kwas siarkowy (IV) jest bardzo nietrwały, ulega rozkładowi z wydzieleniem SO Reakcje charakterystyczne jonu siarczanowego (IV) SO [0,5M Na SO ] AgNO 0,1M Ag + + SO Ag SO biały osad siarczanu (IV) srebra (I) Ag SO + SO łatwo rozpuszczalny w nadmiarze siarczanów (IV) [Ag(SO )] HNO M Ag SO + H + Ag + + H O + SO osad Ag SO rozpuszcza się w kwasach z wydzieleniem SO H O dest. Ag SO + H O H SO 4 + Ag Ag SO + H SO 4 Ag SO 4 + H O + SO Ag SO gotowany z wodą rozkłada się tworząc metaliczne srebro i H SO 4, który następnie reaguje z nadmiarem osadu, z wydzieleniem SO biały osad siarczanu (IV) baru BaCl lub Ba(NO ) 1M Ba + + SO BaSO HCl M BaSO + H + Ba + + H O + SO osad rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie azotowym (IV) i kwasie KMnO 4 0,1M H SO 4 H SO 4 Na [Fe(CN) 5 NO] * [nitroprusydek sodu] M I w KI 0,1M roztwór skrobi MnO 4 + 5SO + 6H + M SO + H + H SO SO + H O 5SO 4 + Mn + + H O solnym odbarwienie w środowisku kwaśnym manganianu (VII) potasu mocny kwas siarkowy (VI) wydziela z roztworu nietrwały, słaby kwas siarkowy (IV), który ulega rozkładowi do SO o duszącym zapachu obojętne roztwory barwią się na kolor różowy, po dodaniu siarczanu cynku zabarwienie to intensywnieje, a dodanie K 4 [Fe(CN) 6 ] powoduje wytrącenie czerwonego osadu (w przeciwieństwie od jonów S O ) SO + I + H O SO 4 + I + odbarwienie niebieskiego roztworu skrobi na skutek redukcji jodu do jonów + H jodkowych *wykonanie: kilka kropli 0,1 molowego ZnSO 4 umieścić na szkiełku zegarkowym, dodać kroplę K 4 [Fe(CN) 6 ], kroplę nitroprusydku sodu i 1- krople badanego roztworu; powstający czerwony osad potwierdza obecność jonów SO Strona 15 z 0

16 Jon szczawianowy C O 4 jon C O 4 jest anionem kwasu szczawiowego H C O 4 ; jest to kwas organiczny, dwuprotonowy, średniej mocy; jest białą krystaliczną substancją rozpuszczalną w wodzie; sole tego kwasu szczawiany są w większości trudnorozpuszczalne w wodzie; do rozpuszczalnych należą szczawiany litowców i magnezu; H C O 4 i jego sole są reduktorami Reakcje charakterystyczne jonu szczawianowego C O 4 [0,5M K C O 4 ] AgNO 0,1M Ag + + C O 4 Ag C O 4 biały serowaty osad szczawianu srebra (I) rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym (V) i amoniaku BaCl lub Ba(NO ) KMnO 4 0,1M + H SO 4 M 1M Ba + + C O 4 BaC O 4 MnO 4 8H O + 5C O H + 10CO + Mn + + biały osad szczawianu baru, łatwo rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym (V), amoniaku oraz w dużej ilości kwasu octowego podczas gotowania w środowisku kwaśnym na gorąco, odbarwienie KMnO 4, z wydzieleniem pęcherzyków CO CaSO 4 nasycony Ca + + C O 4 CaC O 4 * biały osad szczawianu wapnia rozpuszczalny w kwasach mineralnych, trudnorozpuszczalny w kwasie octowym H SO 4 stęż. H C O 4 + H + CO + CO + H O *do wykonania próby należy użyć suchej probówki ogrzewanie ze stężonym kwasem siarkowym powoduje rozkład szczawianów z wydzieleniem CO i CO (nie obserwuje się ciemnienia próbki odróżnienie od winianów) Strona 16 z 0

17 Jon winianowy C 4 H 4 O 6 jon C H O jest anionem organicznego kwasu winowego; jest to kwas dwuprotonowy średniej mocy; w stanie wolnym jest substancją stałą, krystaliczną; jego sole winiany są na ogół trudnorozpuszczalne; do rozpuszczalnych należą Na C 4 H 4 O 6, NaHC 4 H 4 O 6, K C 4 H 4 O 6, (NH 4 ) C 4 H 4 O 6 Reakcje charakterystyczne jonu winianowego C 4 H 4 O 6 AgNO 0,1M C4 H4 O 6 + Ag + Ag C 4 H 4 O 6 [0,5M Na C 4 H 4 O 6 ] biały osad winianu srebra (I), rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym (V), amoniaku i nadmiarze winianu NH aq. M Ag C 4 H 4 O 6 + 4NH [Ag(NH ) ] C 4 H 4 O 6 * winian diaminasrebra (I) [Ag(NH ) ] C 4 H 4 O 6 otrzymany przez rozpuszczenie winianu srebra (I) w NH H O, ogrzany na łaźni wodnej w idealnie czystej, przepłukanej roztworem wodorotlenku sodowego probówce daje na jej ściankach lustro srebrowe (redukcja do Ag 0 BaCl lub Ba(NO ) KMnO 4 0,1M H SO 4 M KCl 0,5M CH COOH M 1M C H O Ba + BaC 4 H 4 O 6 MnO 4 + 5C 4 H 4 O H + Mn CO + 5C H 4 (OH) + 8H O C4 H4 O 6 + CH COOH CH COO + HC 4 H 4 O 6 HC 4 H 4 O 6 + K + KHC 4 H 4 O 6 CaSO 4 nasycony Ca + + C4 H4 O 6 CaC 4 H 4 O 6 FeCl 0,M NH aq M H SO 4 stęż. H C 4 H 4 O 6 CO + CO + C +H O metalicznego). z obojętnych roztworów wytrąca się biały osad winianu baru - BaC 4 H 4 O 6, łatwo rozpuszczalny w nadmiarze winianu i rozcieńczonym kwasie azotowym (V), trudniej w kwasie octowym w wyniku redukcji KMnO 4 do Mn + dochodzi do odbarwienia KMnO 4 ; reakcja zachodzi szybciej podczas ogrzewania po zakwaszeniu kwasem octowym strąca się biały krystaliczny wodorowinian potasu, łatwo rozpuszczalny w kwasach nieorganicznych jeżeli odczyn roztworu jest kwaśny, należy dodać CH COONa ze względu na dobrą rozpuszczalność osadu w kwasach mineralnych biały osad winianu wapnia w środowisku zasadowym wytrąca się żółtobrunatny, rozpuszczalny związek kompleksowy żelaza (III) ogrzewanie ze stężonym kwasem siarkowym (VI) obserwuje się wyraźne zwęglenie oraz pojawia się zapach karmelu *wykonanie: do probówki przemytej roztworem NaOH nalać badanej próbki, dodać roztworu AgNO, amoniaku (nie dopuszczając do całkowitego rozpuszczania osadu) i ostrożnie ogrzewać przez wprowadzenie i wyjmowanie probówki z płomienia palnika, nie wstrząsając jej zawartością; na ściankach probówki pojawia się lśniące metaliczne lustro Uwaga!!! jeżeli badany roztwór ma odczyn kwaśny, należy go przed reakcją zobojętnić roztworem NaOH Strona 17 z 0

18 ANIONY IV GRUPY [S O, CrO 4, Cr O 7, PO 4 ] Jon tiosiarczanowy S O jon S O jest anionem dość mocnego kwasu tiosiarkowego H S O, który w stanie wolnym nie jest znany ze względu na swą nietrwałość ulega natychmiastowemu rozkładowi z wydzieleniem S i SO ; sole tego kwasu tiosiarczany są trwałe; większość z nich jest dobrze rozpuszczalna w wodzie; najczęściej spotykaną solą jest tiosiarczan sodowy Na S O ; jon tiosiarczanowy ma właściwości redukujące, na skutek obecności w nim jednego atomu siarki na - stopniu utlenienia; jon tiosiarczanowy utlenia się wobec silnych utleniaczy do siarczanu (VI), a wobec słabych do jonu tetrationianowego Reakcje charakterystyczne jonu tiosiarczanowego S O [0,5M Na S O ] AgNO 0,1M S O + Ag + Ag S O biały osad tiosiarczanu (VI) srebra (I) H O dest. Ag S O + H O H SO 4 + Ag S osad żółknie i ciemnieje tworząc czarny siarczek srebra (I) Na S O 0,5M Ag S O + S O [Ag(S O ) ] tiosiarczan srebra (I) rozpuszcza się w nadmiarze jonów tiosiarczanowych i BaCl lub Ba(NO ) 1M Ba + + S O BaS O HCl M BaS O + HCl BaCl + SO + H O + S 0 HCl M S O + H + H S O S 0 +H SO S 0 + SO + H O KMnO 4 0,1M 8MnO 4 + 5S O + 14H + 10SO 4 + 8Mn + + 7H O +H SO 4 M KMnO 4 0,1M + NaOH M MnO 4 + S O MnO 4 + S 4 O 6 w wodzie ze stężonych roztworów tiosiarczanów wytrąca się biały krystaliczny osad tiosiarczanu baru rozpuszczalny w gorącej wodzie oraz w rozcieńczonych kwasach (azotowym i solnym), z wydzielaniem siarki; roztwór staje się mlecznobiały lub żółty rozkład z wydzieleniem wolnej siarki i SO mlecznobiały lub żółty roztwór, reakcja jest wydajniejsza podczas ogrzewania odbarwienie jonów manganianowych (VII) na zimno w środowisku kwaśnym; w środowisku zasadowym powstają jony manganianowe (VI) o zabarwieniu zielonym I w KI 0,1M S O + I S 4 O utlenianie do tetrationianu; odbarwienie roztworu jodu 6 + I FeCl 0,M Fe + + S O [Fe(S O ) ] [Fe(S O ) ] + Fe + Fe + + S 4 O 6 nietrwały związek kompleksowy o fioletowym zabarwieniu; rozkładający się z utworzeniem tetrationianu Pb(CH COO) 0,5M S O + Pb + PbS O biały osad, rozkładający się pod wpływem ogrzewania do czarnego PbS PbS O + H O PbS+ H SO 4 Strona 18 z 0

19 Jon chromianowy (VI) CrO 4 i dichromianowy (VI) Cr O 7 jony CrO 4 i CrO 7 są anionami kwasów praktycznie nie istniejących w stanie wolnym; mogą istnieć tylko w roztworze wodnym; większość chromianów i dichromianów jest trudnorozpuszczalna w wodzie z wyjątkiem chromianów litowców, wapnia i magnezu; prawie wszystkie chromiany i dichromiany rozpuszczają się w rozcieńczonych kwasach mineralnych; chromiany pod wpływem jonów H + zmieniają swą żółtą barwę na pomarańczową, przechodząc w dichromiany, które pod wpływem jonów OH przechodzą z powrotem w chromiany: CrO 4 +H + Cr O 7 + H O; Cr O 7 + OH CrO 4 + H O; chromiany i dichromiany mają właściwości utleniające Reakcje charakterystyczne dla jonu chromianowego(vi) CrO 4 [0,1M K CrO 4 ] i jonu dichromianowego(vi) Cr O 7 [0,1M K Cr O 4 ] AgNO 0,1M Ag + + CrO 4 Ag CrO 4 Ag + + Cr O 7 Ag Cr O 7 czerwonobrunatny osad chromianu (VI) srebra (I) i czerwonobrunatny osad dichromianu (VI) srebra (I) oba osady rozpuszczają się w rozcieńczonym kwasie azotowym (V) i amoniaku, nie rozpuszczają się w kwasie octowym H O Ag Cr O 7 + H O Ag CrO 4 + H CrO 4 osad dichromianu (VI) w roztworze wodnym przechodzi w chromian (VI) - tworzący się kwas chromowy (VI) powoduje żółte zabarwienie BaCl lub Ba(NO ) + CH COONa Na SO 1M Ba + + CrO 4 BaCrO 4 roztworu żółty osad chromianu (VI) baru podczas wytrącania osadu z roztworu dichromianów (VI) należy dodać CH COONa w celu związania jonów wodorowych Ba + + Cr O 7 + H O BaCrO 4 + H + BaCrO 4 jest rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym (V) i solnym, nie rozpuszczalny w kwasie octowym (kryształki) Cr O 7 + SO + 8 H + Cr + + SO 4 + 4H O w środowisku kwaśnym w wyniku reakcji redukcji żółte (CrO 4 ) lub pomarańczowe (Cr O 7 - ) zabarwienie roztworu zmienia się na kolor od zielonego do fioletowego KI 0,1M +H SO 4 M Cr O I + 14 H + Cr + + I + 7 H O Pb(CH COO) 0,5M Pb + + CrO 4 PbCrO 4 w środowisku kwaśnym przy zastosowaniu jonu I zabarwienie roztworu może być maskowane przez wydzielający się I (podczas gotowania jod utlenia się i zostaje zielone zabarwienie) żółty osad chromianu (VI) ołowiu (II), trudno rozpuszczalny w kwasie octowym Pb + +CH COO + Cr O 7 + H O PbCrO 4 + CH COOH HNO M PbCrO 4 + H + Pb + + H CrO 4 rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym (V) NaOH M PbCrO 4 + 4OH [Pb(OH) 4 ] - + CrO 4 rozpuszczalny w mocnych zasadach, Hg (NO ) 0,1M Hg + CrO 4 Hg CrO 4 ceglasty bezpostaciowy osad chromianu (VI) rtęci (I), który podczas gotowania zmienia się w krystaliczny jaskrawoczerwony Strona 19 z 0

20 Jon fosforanowy(v) PO 4 jon PO 4 jest anionem kwasu ortofosforowego H PO 4, który w stanie wolnym jest substancją stałą; H PO 4 jest kwasem trójprotonowym i dysocjuje trójstopniowo; najdalej jest posunięta dysocjacja pierwszego stopnia i kwas fosforowy (V) w roztworze wodnym zachowuje się jak kwas średniej mocy; dysocjacja drugiego stopnia jest słabsza, a trzeciego stopnia jeszcze słabsza; z poszczególnych stopni dysocjacji kwasu fosforowego (V) wywodzą się trzy szeregi soli; fosforany litowców oraz jednometaliczne wodorofosforany wapniowców, np. Ca(H PO 4 ) są rozpuszczalne w wodzie; pozostałe fosforany (V) rozpuszczają się w kwasie octowym lub dopiero w kwasach mineralnych; sole kwasu ortofosforowego w roztworze wodnym ulegają hydrolizie; pierwszorzędowe sole litowców tzw. jednometaliczne lub diwodorofosforany, wykazują w roztworze wodnym odczyn słabo kwaśny, np. NaH PO 4, ph drugorzędowe tzn. dwumetaliczne lub wodorofosforany odczyn słabo zasadowy np. Na HPO 4, ph9,6; trzeciorzędowe zaś mocno zasadowy np. Na PO 4, ph1,6 Reakcje charakterystyczne dla jonu fosforanowego (V) PO 4 [0,15M Na HPO 4 ] AgNO 0,1M Ag + + HPO 4 Ag PO 4 + H żółty osad fosforanu (V) srebra (I) HNO M Ag PO 4 + H + HPO 4 + Ag + rozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym (V), octowym i amoniaku BaCl lub Ba(NO ) 1M HPO 4 + Ba + BaHPO 4 biały bezpostaciowy osad wodorofosforanu (V) baru NH aq. M HPO 4 + NH H O PO 4 + NH 4 + H O (NH 4 ) MoO 4 +HNO stęż. MgCl +NH H O+NH 4 Cl M [mieszanina magnezowa] PO 4 + Ba + Ba (PO 4 ) HPO MoO 4 + NH 4 + H + (NH 4 ) P(Mo O 10 ) 4 + 1H O PO 4 + Mg + + NH 4 MgNH 4 PO 4 w obecności NH aq. stracą się biały bezpostaciowy osad fosforanu (V) baru zarówno osad fosforanu jak i wodorofosforanu baru rozpuszcza się w amoniaku, kwasie azotowym (V) i kwasie octowym w obecności stężonego HNO powstaje jasnożółty drobnokrystaliczny osad molibdenianofosforanu amonowego, rozpuszczalny w nadmiarze fosforanu (V), amoniaku i mocnych zasadach, nie rozpuszcza się w roztworach soli amonu biały osad fosforanu amonu i magnezu rozpuszczalny w kwasach powstaje żółty osad fosforanu (V) żelaza (III) FeCl 0,5M HPO 4 + Fe + + CH COO FePO 4 + CH COOH +CH COONa 1M H PO 4 FePO 4 PO 4 [Fe(PO 4 ) ] rozpuszczalny w kwasie fosforowym (V) i w kwasie octowym Strona 0 z 0

21 ANIONY V GRUPY [NO ] Jon azotanowy (V) NO jon NO jest anionem mocnego kwasu azotowego HNO ; bezwodny HNO jest cieczą; zarówno azotany (V) jak i kwas azotowy (V) są utleniaczami; wszystkie azotany (V) z wyjątkiem niektórych hydrokso lub oksosoli, np. BiONO są rozpuszczalne w wodzie Reakcje charakterystyczne jonu azotanowego (V) NO [ 0,5M NaNO ] AgNO 0,1M nie wytrąca osadów BaCl lub Ba(NO ) 1M nie wytrąca osadów FeSO 4 H SO 4 nasycony stęż. Fe + + NO + 4H + Fe + + NO + H O* [Fe(H O) 6 ] + + NO [Fe(NO)(H O) 5 ] + + H O jon pentaakwanitrozylżelaza (II) na granicy faz kwas siarkowy/ próbka powstaje brunatny pierścień na skutek powstania [Fe(NO)(H O) 5 ] + H SO 4 stęż. 4NO + 4H + H O + 4NO + O rozkłada azotany (V) z wydzieleniem tlenu i brunatnego NO * wykonanie: kolejność dodawanych odczynników do probówki powinna być następująca: FeSO 4, H SO 4, jony NO, odczynniki należy nawarstwiać powoli, nie wstrząsając zawartości probówki Strona 1 z 0

22 ANIONY VI GRUPY [SO 4 ] Jon siarczanowy (VI) SO 4 jon SO 4 jest anionem mocnego dwuprotonowego kwasu siarkowego (VI) H SO 4 ; stężony H SO 4 jest silnym utleniaczem w odróżnieniu od rozcieńczonego H SO 4 ; H SO 4 jest kwasem trudno lotnym, wypiera więc podczas ogrzewania wszystkie bardziej lotne kwasy (np. HCl, HNO ) z ich soli, co znalazło zastosowanie w analizie; większość siarczanów (VI) jest rozpuszczalna w wodzie; do trudnorozpuszczalnych w wodzie należy siarczan (VI) wapnia CaSO 4, siarczan (VI) strontu (II) SrSO 4, siarczan (VI) ołowiu (II) PbSO 4, siarczan (VI) rtęci (I) Hg SO 4 i praktycznie trudnorozpuszczalny siarczan (VI) baru BaSO 4. Reakcje charakterystyczne jonu siarczanowego (VI) SO 4 [0,5M Na SO 4 ] AgNO * 0,1M BaCl lub Ba(NO ) 1M Ba + + Pb(CH COO) 0,5M Pb + + jony srebra nie wytrącają osadów z rozcieńczonych roztworów siarczanów (VI) SO 4 BaSO 4 biały krystaliczny osad siarczanu (VI) baru trudnorozpuszczalny w rozcieńczonym kwasie azotowym i solnym, nawet po ogrzaniu SO 4 PbSO 4 biały osad trudnorozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach, rozpuszczalny w winianie i octanie amonu oraz w mocnych zasadach * z roztworów bardziej stężonych wydziela się biały, krystaliczny osad siarczanu (VI) srebra (I) Ag SO 4 Strona z 0

23 ANALIZA MIESZANINY ANIONÓW I - VI W przeciwieństwie do analizy kationów, podczas wykrywania anionów obecność pozostałych anionów w większości przypadków nie przeszkadza. Dlatego stosunkowo rzadko zachodzi potrzeba rozdzielania anionów. Najczęściej aniony wykrywamy bezpośrednio w oddzielnych porcjach badanego roztworu. Tak zwane odczynniki grupowe stosuje się w analizie anionów zwykle podczas badań wstępnych, których celem jest stwierdzenie obecności lub nieobecności danej grupy anionów, a nie oddzielania grup. Nieobecność anionów jednej z grup w badanym roztworze znacznie upraszcza analizę. Gdy już stwierdziliśmy brak szeregu anionów, ustalamy w każdym poszczególnym przypadku dalszy bieg analizy sprowadzający się do wykrywania w oddzielnych próbkach pierwotnego roztworu tych anionów, których obecność w danym przypadku jest możliwa. Sposób identyfikacji anionów polega na: 1) wykonaniu reakcji grupowych: a) na obecność reduktorów, b) na obecność utleniaczy, c) na wydzielanie lotnych produktów, d) na obecność anionów wytrącających się z jonami srebra, e) na obecność anionów wytrącających się z jonami baru ) przeprowadzeniu reakcji charakterystycznych poszczególnych anionów. Kolejno przeprowadzone reakcje grupowe wskazują na obecność lub nieobecność poszczególnych grup anionów (lotnych, nietrwałych w środowisku kwaśnym, strącanych przez jony srebra lub baru, o właściwościach utleniających albo redukujących). Próby wstępne pozwalają na ewentualne wykluczenie obecności w badanym roztworze dużej ilości anionów. Aniony, których obecności nie wykluczono w reakcjach wstępnych, identyfikuje się następnie za pomocą reakcji charakterystycznych. PRÓBY WSTĘPNE 1. Próba na odczyn roztworu a). zbadać odczyn roztworu za pomocą papierka wskaźnikowego. Jeżeli odczyn jest alkaliczny, obecne są aniony słabych kwasów: S O,SO,S,CO, BO b). próba ma charakter pomocniczy i nie można na jej podstawie np. wykluczyć obecności tych anionów. Próba na obecność silnych reduktorów a). 10 kropli próby + 0,5 ml 1M H SO 4 + kroplami roztwór I w KI + skrobia b). odbarwienie roztworu świadczy o obecności S O I + SO + H O I + SO + H + I + S O I + I + S I + S I + SCN I + ISCN S 4 O 6 Jod w reakcjach z silnymi reduktorami przejawia właściwości utleniające 4,SO,S,SCN

24 . Próba na obecność słabych reduktorów Próbę wykonać tylko w przypadku, gdy w próbie nie stwierdzono obecności silnych reduktorów. a). 10 kropli próby + 0,5 ml 1M H SO 4 i kroplę 0,0 M KMnO 4 b). w przypadku braku silnych reduktorów odbarwienie roztworu KMnO 4 świadczy o obecności NO, C 4 H 4 O 6 5NO MnO 4 6H 5NO Mn HO 5C 4 H 4 O 6 + MnO H + Mn CO + 5C H 4 (OH) + 8H O c). odbarwienie roztworu KMnO 4 i zabarwienie na żółto świadczy o obecności Br, I, lub [Fe(CN) 6 ] 4 10Br MnO 4 16H 5Br Mn 8HO 10I MnO 4 16H 5I Mn 8HO 5[Fe(CN) 6 ] 4 + MnO H + 5[Fe(CN) 6 ] +Mn + + 4H O d). odbarwienie roztworu KMnO 4 na gorąco świadczy o obecności C O 4, Cl 10Cl MnO 4 16H 5Cl Mn 8HO 4 Δ 5C O MnO 4 16H 10CO Mn 8HO 4. Próba na obecność azotanów a). krople próby + 1 ml difenyloaminy [(C 6 H 5 ) NH] wlewać po ścianie ukośnie trzymanej probówki b). niebieskie zabarwienie świadczy o obecności NO, NO 5. Próba na obecność utleniaczy a). 10 kropli próby + 10 kropli 1M H SO kropli KI + skrobia b). tworzenie intensywnie zabarwionych niebieskich roztworów skrobi świadczy o obecności: NO, MnO 4, [Fe(CN) 6 ], CrO 4, Cr O 7 NO I 4H NO I H O MnO4 10I 16H Mn 5I 8HO [Fe(CN) 6 ] + I [Fe(CN) 6 ] 4 + I Cr O 7 6I 14H Cr I 7HO 4

25 6. Próba na wydzielanie lotnych produktów a). 10 kropli próby + 1 ml l M H SO 4, ogrzewać CH COO + H + CH COOH zapach octu NO H HNO HNO HNO NO HO NO O NO H H SO HO brunatny gaz [NO ] obecność NO SO H SO SO gaz o ostrym zapachu [SO ] obecność SO CO H HO intensywnie wydzielają się pęcherzyki gazu [CO ] obecność CO S H HS nieprzyjemny zapach zepsutych jaj [H S] obecność S S O H SO S HO wydzielający się gaz [SO ] + zmętnienie roztworu (S) obecność S O 7. Wytrącanie soli srebra trudno rozpuszczalnych w wodzie a). 10 kropli próby + 1 ml 0,1M AgNO, ogrzać b). kolor wydzielających się osadów wskazuje na obecność: osad biały: SCN, C O 4, Fe(CN) 6 4, NO, C 4 H 4 O 6, SO 4 osad kolorowy: S, Br, I, CrO 4, Cr O 7, PO 4, [Fe(CN) 6 ] osad biały ciemniejący po czasie: Cl, S O, osad biały ciemniejący po ogrzaniu: CO, SO, BO c). do probówki z osadem dodajemy M HNO i ogrzewamy całkowite rozpuszczenie osadu świadczy o obecności anionów II, III lub IV grupy lub brak I grupy anionów częściowe rozpuszczenie obecne są aniony I, II, III lub IV grupy analitycznej anionów osad nie rozpuszcza się obecne są aniony I grupy, brak anionów II-IV 8. Wytrącanie soli baru trudno rozpuszczalnych w wodzie a). 10 kropli próby + 1 ml 1M BaCl lub Ba(NO ) strącenie się osadów świadczy o obecności grupy III, IV lub VI b). próbkę z osadem zakwasić M HNO całkowite rozpuszczenie osadu obecne są aniony grupy III lub IV i brak VI grupy anionów osad nie rozpuszcza się obecne są aniony VI grupy, brak anionów III i IV grupy analitycznej Po wykonaniu prób wstępnych i stwierdzeniu nieobecności określonych grup anionów przystępuje się do wykrywania tych anionów, których obecność w roztworze jest możliwa. Nie stosuje się systematycznego biegu analizy. Najczęściej wykrywa się aniony bezpośrednio w oddzielnych porcjach badanego roztworu i w dowolnej kolejności. W różnych przypadkach zależnie od składu próbki do wykrycia tego samego anionu może być konieczne zastosowanie różnych reakcji. 5

26 WYKRYWANIE POSZCZEGÓLNYCH ANIONÓW 9. Wykrywanie jonów BO,BO,B za pomocą stężonego H SO 4 4O7 a). do 5 kropli próby dodać 0,5 ml stężonego H SO 4, oziębić, dodać 1,5 ml CH OH, mieszać bagietką 0s, ostrożnie zapalić, b). zielone zabarwienie płomienia pochodzące od spalającego się lotnego estru metylowego kwasu borowego świadczy o obecności BO 10. Wykrywanie PO 4 a). 5 kropli próby + 0,5 ml stężonego HNO, ogrzać + 0,5 ml 0,M (NH 4 ) MoO 4 b). powstaje żółty osad świadczący o obecności PO 11. Wykrywanie SCN a). 5 kropli + 0,5 ml M HCl + 0,5 ml 0,5M FeCl b). krwistoczerwone zabarwienie świadczy o obecności 4 SCN Uwaga! Jony I redukują Fe +. Powstaje I, który barwi roztwór na brunatnoczerwony. W przypadku obecności jonu I należy do próbki dodać jeszcze 1 ml chloroformu i mocno wytrząsać, wtedy warstwa chloroformu zabarwi się na fioletowo (I ), a wodna na krwistoczerwono [Fe(SCN) x ] -x 1. Wykrywanie I i Br w nieobecności SCN a). 5 kropli + 0,5 ml M H SO 4, ogrzać do wrzenia, ostudzić, dodać 0,5 ml CHCl i porcjami chloraminę T b). probówkę po dodaniu każdej porcji chloraminy T zatkać korkiem i silnie wstrząsnąć c). fioletowe zabarwienie dolnej warstwy (CHCl ) świadczy o obecności I d). podczas dodawania dalszych porcji wody chlorowej zabarwienie znika, ponieważ I utlenia się do IO e). następne porcje wody chlorowej utleniają Br do Br, który powoduje zabarwienie dolnej warstwy (CHCl ) od żółtego do brunatnego. Świadczy to o obecności Br w próbce 1. Wykrywanie I i Br w obecności SCN a). 5 kropli próby + 0,5 ml stężonego H SO 4 b). roztwór wlać do 0,5 ml H O, następnie dodać 0,5 ml CHCl + porcjami chloraminę T; dalej postępować podobnie jak w próbie Wykrywanie Cl w obecności Br i I w roztworze nie zawierającym SCN a). 5 kropli próby + 0,5 ml M HNO ogrzać do wrzenia b). w razie pojawienia się zmętnienia gotować min c). osad siarki odsączyć d). do przesączu dodawać kroplami 0,1 M AgNO do całkowitego strącenia AgCl, AgBr, AgI e). osad odsączyć i przemyć na sączku kilkakrotnie gorącą wodą do całkowitego usunięcia jonów Ag + (roztwór z ostatniego przemycia + kilka kropli 0,5M KBr brak zmętnienia) 6

27 f). osad rozpuścić na sączku w,5 ml 0,1M NH aq. (otrzymanego przez dwudziestokrotne rozcieńczenie M NH aq.) kilkakrotnie zawracając ten sam roztwór. Do otrzymanego roztworu dodać kilka kropli 0,5M HNO g). pojawiające się wyraźne białe zmętnienie lub osad świadczy o obecności Cl 15. Wykrywanie Cl w obecności SCN, I, Br a). 5 kropli próby + 0,5 ml H O + 0,5 ml stężonego HNO b). wymieszać i strącić osad halogenków nadmiarem AgNO (ok. ml) c). wstrząsnąć zawartością probówki i po opadnięciu osadu sprawdzić całkowite strącenie, dodając kilka kropli AgNO d). zawartość probówki ogrzać i znajdujący się na dnie osad przemyć trzykrotnie gorącą wodą destylowaną przez wytrząsanie i dekantacje e). do otrzymanego oczyszczonego osadu dodać 0,5 ml M NH aq. oraz 0,5 ml roztworu K 4 [Fe(CN) 6 ]. f). roztwór wytrząsać ok. 0 s, a następnie dodać 0,75 ml 0,M Zn(SO 4 ) i ponownie wytrząsać. g). osad odsączyć i do przesączu dodać 0,5 ml stężonego HNO h). w razie obecności osadu roztwór przesączyć i). do klarownego przesączu dodawać kroplami 0,0M KMnO 4 do nie znikającego fioletowego zabarwienia, roztwór ogrzać do wrzenia, po czym dodać kilka kropli H O w celu redukcji nadmiaru KMnO 4 oraz 0,5 ml 0,1M AgNO j). biały osad dowodzi obecności Cl. W razie nieobecności jonów Cl może powstać bardzo słabe zmętnienie 16. Wykrywanie S Próba I: a). 5 kropli próby + 0,5 ml M HCl ogrzać, charakterystyczny zapach H S świadczy o obecności S Próba II: b). 5 kropli próby + 0,5 ml roztworu nitroprusydku sodu, fioletowe zabarwienie roztworu świadczy o obecności S 17. Wykrywanie 4 SO a). 5 kropli próby + 0,5 ml M HCl ogrzać, w razie obecności osadu siarki przesączyć, dodać 0,5 ml 0,5 M BaCl b). biały krystaliczny osad BaSO 4 (trudnorozpuszczalny w HCl) świadczy o obecności SO Wykrywanie SO, S O a). jeżeli w próbce są obecne jony S, to należy je usunąć w następujący sposób: 5 kropli próby + 0,1M CdSO 4 do całkowitego strącenia jonów S w postaci żółtego osadu CdS b). osad odsączyć c). w przesączu sprawdzić całkowitość stracenia jonów S d). przesącz podzielić na dwie części Wykrywanie SO a). do części przesączu dodać 0,5 ml 0,M ZnSO 4 b). następnie do roztworu dodać 0,5 ml 1% K 4 [Fe(CN) 6 ] i 0,5 ml roztworu nitroprusydku sodu c). czerwony lub różowy osad świadczy o obecności SO 7

28 18.. Wykrywanie S O a). do drugiej części przesączu dodać M HCl do odczynu kwaśnego i ogrzać b). po około 1- min pojawia się żółte zmętnienie od wydzielonej koloidalnej siarki, które świadczy o obecności S O 19. Wykrywanie NO, NO a). gdy podczas wykonywania prób wstępnych roztwór difenyloaminy zabarwił się na niebiesko, świadczy to o możliwości występowania w próbce pierwotnej: NO, NO Wykrywanie NO Próba I: a). 5 kropli próby + 0,5 ml M HCl, ogrzać, obserwować na białym tle wydzielający się brunatny gaz świadczący o obecności NO Próba II: a). 5 kropli próby + 0,5 ml M HCl + 0,5 ml 0,1M KI b). brunatne zabarwienie roztworu pochodzące od wydzielonego jodu dowodzi obecności NO c). gdy w próbce wykryto jony NO, może ona jeszcze zawierać jony NO 19.. Wykrywanie NO w obecności NO a). jony NO wykrywa się po uprzednim usunięciu jonów NO, które reagują podobnie jak jony NO b). w tym celu do 5 kropli próby dodać 0,75 ml 80% mocznika, roztwór wymieszać, a następnie wlać powoli do 0,5 ml M H SO 4, po zaprzestaniu burzliwej reakcji roztwór ogrzać c). każdą nową porcję mocznika należy dodawać dopiero wtedy, gdy zakończy się burzliwa reakcja, wywołana wprowadzeniem poprzedniej d). po skończonej reakcji pobrać część roztworu i w reakcji z KI sprawdzić całkowite usunięcie jonów NO (brak żółtego zabarwienia I ) e). otrzymany roztwór podzielić na dwie części f). do 0,5 ml roztworu dodać po ściankach probówki krople difenyloaminy; niebieskie zabarwienie na ściankach probówki świadczy o obecności jonu NO g). do pozostałego roztworu dodać 0,5 ml M H SO 4 i 0,1M AgNO, do całkowitego strącenia osadu; wydzielony osad odsączyć, a do przesączu dodać 0,5ml nasyconego roztworu FeSO 4 i po jej rozpuszczeniu wlać ostrożnie po ściance probówki 0,5 ml stężonego H SO 4 ; brunatna obrączka na granicy dwóch warstw świadczy o obecności jonu NO. 8

29 REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE ANIONÓW GRUPA Anion AgNO BaCl Reakcja charakterystyczna I II Cl Br I SCN 4 [ Fe(CN) 6 ] [ Fe(CN) 6 ] S NO COO CH AgCl* biały nie rozpuszcza się w HNO ; rozpuszcza się NH aq., Na S O i KCN AgBr* żółty rozpuszcza się w NH aq. i Na S O nie rozpuszcza się w HNO AgI* żółty rozpuszcza się w Na S O nie rozpuszcza się w HNO i NH aq. AgSCN biały rozpuszcza się w Na S O i częściowo w NH aq. nie rozpuszcza się w HNO Ag 4 [Fe(CN) 6 ] biały rozpuszcza się w Na S O nie rozpuszcza się w HNO i NH aq. Ag [Fe(CN) 6 ] rozpuszcza się w NH aq. i KCN nie rozpuszcza się w HNO Ag S czarny pomarańczowy rozpuszcza się na gorąco w HNO AgNO biały rozpuszcza się w HNO * rozkład halogenków srebra pod wpływem światła CH COOAg (ze stęż. roztworu.) rozpuszcza się w HNO i NH aq. biały nie wytrąca osadu nie wytrąca osadu nie wytrąca osadu nie wytrąca osadu nie wytrąca osadu nie wytrąca osadu nie wytrąca osadu nie wytrąca osadu nie wytraca osadu +Pb(CH COO) PbCl biały osad; rozpuszcza się w gorącej wodzie + [chloramina T + H SO 4 ] żółtobrunatne zabarwienie warstwy chloroformowej +Pb(CH COO) PbI żółty osad +[Co(NO ) + HCl + alkohol amylowy] barwią alkohol amylowy na niebiesko +FeCl niebieski osad - błękit pruski +FeSO 4 niebieski osad - błękit Turnbulla +H SO 4 H S; zapach zgniłych jaj + [FeSO 4 + H SO 4 ] brunatna obrączka +FeCl Fe(CH COO) czerwone zabarwienie znika pod wpływem HCl 9