REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW I ANIONÓW

REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE KATIONÓW I ANIONÓW WSTĘP TEORETYCZNY Celem ćwiczeń jest zapoznanie się z wybranymi reakcjami charakterystycznymi kationów i anionów w roztworach wodnych. W analizie chemicznej znajomość reakcji charakterystycznych dla poszczególnych kationów i anionów pozwala na określenie składu jakościowego badanej substancji chemicznej, czyli stwierdzenie jakie kationy i aniony wchodzą w skład badanego związku chemicznego. Analiza jakościowa nieznanej substancji chemicznej oparta jest na szeregu reakcji charakterystycznych, w wyniku których pierwiastek chemiczny lub grupy pierwiastków, wchodzące w skład badanej substancji tworzą nowe związki chemiczne mające określone, charakterystyczne własności np. barwę, zapach, rozpuszczalność w kwasach lub zasadach etc. Na przykład, obecność kationów Cu 2+ w roztworze wodnym stwierdzamy na podstawie niebieskiego zabarwienia jonów Cu(NH 3 ) 4 2+ powstających w wyniku dodania amoniaku do roztworu wodnego jonów Cu 2+. O obecności anionów S 2- może świadczyć nieprzyjemny zapach siarkowodoru wydzielającego się pod wpływem działania mocniejszych kwasów. Reakcje chemiczne, za pomocą których wykrywamy składniki badanej substancji, a także reakcje służące do rozdzielania tych składników nazywamy reakcjami charakterystycznymi. Reakcje charakterystyczne dzielimy na: a) reakcje specyficzne, które są jednoznacznie charakterystyczne tylko dla jednego jonu, b) reakcje selektywne, dotyczące ograniczonej liczby jonów, c) reakcje grupowe, obejmujące pewną, niekiedy bardzo dużą, liczbę jonów. Reakcji specyficznych jest niewiele. Należy do nich np. reakcja jonów Mn 2+ z Pb 3 O 4 w środowisku kwaśnym. ANALIZA KATIONÓW Systematyczna analiza kationów opiera się na wytrącaniu osadów zawierających kationy zaliczane do jednej z grup analitycznych. Do wytrącania kationów w postaci trudno rozpuszczalnych soli służą tzw. odczynniki grupowe. W analizie jakościowej wykrywa się najczęściej 24 kationy, zaliczane do 5 grup analitycznych (tabela 1). Kationy, będące przedmiotem analizy na zajęciach zostały w tabeli 1 wyróżnione pogrubioną czcionką. Do I grupy kationów należą: Ag +, Pb 2+, Hg 2+ 2 tworzące z rozcieńczonym HCl, odczynnikiem grupowym I grupy kationów, trudno rozpuszczalne osady chlorków (Ir AgCl = 1,6 10-10, Ir PbCl2 =1 10-4 ). Do II grupy kationów należą: Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ tworzące z rozcieńczonym H 2 SO 4, odczynnikiem grupowym kationów grupy II, trudno rozpuszczalne osady siarczanów. 1

Tabela 1. Podział kationów na grupy analityczne wg Freseniusa. Grupa Odczynnik grupowy Jony wykrywane Skład osadu I 3M HCl Ag +, Pb 2+ 2+, Hg 2 AgCl, PbCl 2, Hg 2 Cl 2 II H 2 SO 4 Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ CaSO 4, SrSO 4, BaSO 4 III H 2 S (AKT) Hg 2+, Bi 3+,Cu 2+, Cd 2+, Sn 2+ HgS, Bi 2 S 3, CuS, CdS, SnS,, środowisko Sn 4+, As 3+, As 5+, Sb 3+, Sb 5+ SnS 2, As 2 S 3, As 2 S 5, Sb 2 S 3, kwaśne (HCl) Sb 2 S 5 H 2 S (AKT) Al 3+, Cr 3+, Fe 2+, Fe 3+,Ni 2+,Co 2+, Mn 2+, IV NH 3 H 2 O i Zn 2+ NH 4 Cl V Brak Mg 2+, Na +, K + +, NH 4 Al(OH) 3, Cr(OH) 3, Fe 2 S 3, FeS, NiS, CoS, MnS, ZnS Brak Do III grupy kationów należą: Hg 2+, Bi 3+,Cu 2+, Cd 2+ (podgrupa IIIa), Sn 2+, Sn 4+, As 3+, As 5+, Sb 3+, Sb 5+ (podgrupa IIIb). Kationy te, z odczynnikiem grupowym AKT, tworzą w środowisku kwaśnym (przy ph = 0,5) trudno rozpuszczalne osady siarczków. Odczynniki grupowy AKT (amid kwasu tiooctowego) hydrolizując tworzy siarkowodór według reakcji: CH 3 CSNH 2 + 2H 2 O CH 3 COO - + H 2 S + NH 4 + Powstający H 2 S, w wyniku dysocjacji, jest źródłem jonów S 2- potrzebnych do wytrącenia siarczków metali: H 2 S + H 2 O H 3 O + + HS - HS - + H 2 O H 3 O + + S 2- Podział kationów grupy III na podgrupy jest oparty na różnicy rozpuszczalności siarczków metali w roztworze NaOH. Siarczki kationów podgrupy IIIa (HgS, Bi 2 S 3, CuS, CdS) nie roztwarzają się w roztworze NaOH w przeciwieństwie do siarczków podgrupy IIIb (SnS, SnS 2, As 2 S 3, As 2 S 5, Sb 2 S 3, Sb 2 S 5 ), które roztwarzają się w roztworze NaOH z utworzeniem tiosoli. Ponadto, siarczki metali kationów III grupy nie roztwarzają się w rozcieńczonym HCl. Z reakcji dysocjacji siarkowodoru wynika, że stężenie jonów siarczkowych S 2- jest kontrolowane przez stężenie jonów wodorowych H 3 O + i zmniejsza się ono wraz ze wzrostem kwasowości roztworu. Dlatego w zbyt kwaśnym roztworze nie wytrąci się CdS oraz SnS. Z kolei przy niedostatecznym stężeniu jonów H 3 O + czyli przy zbyt niskim stężeniu jonów S 2- mogą jednocześnie wytrącać się łatwo rozpuszczalne siarczki kationów IV grupy. W tabeli 2 przedstawiono wartości iloczynów rozpuszczalności wybranych kationów III grupy. Tabela 2. Wartości iloczynów rozpuszczalności kationów z grupy III Siarczek metalu Iloczyn rozpuszczalności (Ir) Bi 2 S 3 1,5 10-72 HgS 4 10-53 CuS 8,5 10-45 Sb 2 S 3 1 10-30 As 2 S 3 4 10-29 CdS 3,6 10-29 SnS 1,1 10-28 2

3

Do IV grupy kationów należą: Al 3+, Cr 3+, Fe 2+, Fe 3+,Ni 2+,Co 2+, Mn 2+, Zn 2+, które z odczynnikiem grupowym AKT, tworzą przy ph = 8 trudno rozpuszczalne osady siarczków. Wyjątkiem są jony Al 3+ i Cr 3+, które wytrącają się w formie wodorotlenków. W tabeli 3 przedstawiono wartości iloczynów rozpuszczalności wybranych kationów IV grupy. Tabela 3. Wartości iloczynów rozpuszczalności kationów z grupy IV. Siarczek metalu Iloczyn rozpuszczalności (Ir) CoS 7 10-23 NiS 1 10-21 ZnS 1,2 10-23 FeS 3,7 10-19 MnS 1,4 10-15 Z danych przedstawionych w tabelach 2 i 3 wynika, że iloczyny rozpuszczalności siarczków metali kationów IV grupy są wyraźnie wyższe niż iloczyny rozpuszczalności siarczków metali kationów III grupy. Oznacza to, że do wytrącenia siarczków IV grupy konieczne jest wyższe stężenie jonów S 2- a tym samym wyższa wartość ph roztworu niż do wytrącenia siarczków III grupy. Dlatego wytrącanie siarczków IV grupy wykonujemy przy ph = 8 osiągane przez dodanie do roztworu buforu amoniakalnego. Siarczki IV grupy roztwarzają się w rozcieńczonym HCl. Do V grupy kationów należą: Mg 2+, Na +, K +, NH 4 +, które nie posiadają odczynnika grupowego. W trakcie wykonywania jakościowej analizy kationów należy używać nie więcej niż pięć kropel poszczególnych roztworów. Uproszczony schemat systematycznej analizy pozwalający na identyfikację do której grupy należy analizowany kation przedstawia rycina 1. 4

Rycina 1. Schemat systematycznej analizy pozwalający na stwierdzenie, do której grupy analitycznej należy analizowany kation. 5

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Reakcje charakterystyczne poszczególnych kationów Kation Ag + 1. Reakcja kationu Ag + z rozcieńczonym HCl: Ag + + Cl - AgCl (osad biały, serowaty ciemniejący na świetle, rozpuszczalny w NH 3 H 2 O) 1.2. Roztwarzanie osadu AgCl w roztworze amoniaku: AgCl + 2NH 3 H 2 O [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl + 2H 2 O (powstaje roztwór chlorek diaminasrebra(i) sól kompleksowa, z której pod wpływem rozcieńczonego HNO 3 wydziela się ponownie biały osad AgCl) 2. Reakcja kationu Ag + z KI Ag + + I - AgI (osad żółty, nierozpuszczalny w NH 3 H 2 O) 3. Reakcja kationu Ag + z AKT: 2Ag + + S 2- Ag 2 S (czarny osad) 3.1. Roztwarzanie osadu Ag 2 S w HNO 3 na gorąco: 3Ag 2 S + 8HNO 3 6AgNO 3 + 2NO + 3S + 4H 2 O 4. Reakcja kationu Ag + z Na 2 CrO 4 Kation Pb 2+ 2Ag + + CrO 4 - Ag 2 CrO 4 (ciemnobrunatny osad) 1. Reakcja kationu Pb 2+ z rozcieńczonym HCl: Pb 2+ + 2Cl - PbCl 2 (osad biały, rozpuszczalny w gorącej wodzie) 2. Reakcja kationu Pb 2+ z AKT: Pb 2+ + S 2- PbS (czarny osad) 2.1. Roztwarzanie wytrąconego osadu PbS w HNO 3 na gorąco: PbS + 2NO 3 - + 8H + 3Pb 2+ + 3S + 2NO + 4H 2 O 3. Reakcja kationu Pb 2+ z rozcieńczonym H 2 SO 4 : Pb 2+ + SO 4 2- PbSO 4 (biały osad, rozpuszczalny w NaOH) 3.1 Roztwarzanie wytrąconego osadu PbSO 4 w roztworze NaOH: PbSO 4 + 4OH - Pb(OH) 4 2- + SO 4 2-4. Reakcja kationu Pb 2+ z KI: Pb 2+ + 2I - PbI 2 (osad żółty, rozpuszczalny w H 2 O) 5. Reakcja kationu Pb 2+ z K 2 Cr 2 O 7 6

2Pb 2+ 2- + Cr 2 O 7 rozpuszczalny w NaOH) Kation Ba 2+ + H 2 O 2PbCrO 4 + 2H + (osad żółtawy w obecności CH 3 COONa, 1. Reakcja kationu Ba 2+ z Na 2 CO 3 : Ba 2+ + CO 3 2- BaCO 3 (biały osad) 2. Reakcja kationu Ba 2+ z rozcieńczonym H 2 SO 4 : Ba 2+ + SO 4 2- BaSO 4 (biały osad nierozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach) 3. Reakcja kationu Ba 2+ z K 2 CrO 4 Ba 2+ + CrO 4 2- BaCrO 4 (osad żółty) 4. Barwienie płomienia przez związki baru na kolor seledynowy: Wykonanie: Drucik platynowy należy zanurzyć w stężonym kwasie solnym a następnie wprowadzić do redukcyjnej części palnika gazowego (niebieski stożek). Czynność tę powtórzyć. Tak oczyszczony drucik platynowy należy zanurzyć w roztworze związku baru i wprowadzić do redukcyjnej części palnika gazowego. Kation Ca 2+ 1. Reakcja kationu Ca 2+ z Na 2 CO 3 : Ca 2+ + CO 3 2- CaCO 3 (biały osad, węglan wapnia najtrudniej rozpuszczalny w wodzie ze wszystkich węglanów wapniowców) 2. Reakcja kationu Ca 2+ z (NH 4 ) 2 C 2 O 4 : Ca 2+ + C 2 O 4 2- CaC 2 O 4 (biały osad, szczawian wapnia - najtrudniej rozpuszczalny w wodzie ze wszystkich szczawianów, rozpuszczalny w kwasach mineralnych) 3. Reakcja kationu Ca 2+ z Na 2 SO 4 Ca 2+ + SO 4 2- CaSO 4 (osad biały, wytrąca się tylko ze stężonych roztworów) 4. Barwienie płomienia przez związki wapnia na kolor ceglasto czerwony: Wykonanie: Drucik platynowy należy zanurzyć w stężonym kwasie solnym a następnie wprowadzić do redukcyjnej części palnika gazowego (niebieski stożek). Czynność tę powtórzyć. Tak oczyszczony drucik platynowy należy zanurzyć w roztworze związku wapnia i wprowadzić do redukcyjnej części palnika gazowego. Kation Cu 2+ 1. Reakcja kationu Cu 2+ z AKT: Cu 2+ + S 2- CuS (czarny osad, nie roztwarza się w HCl, roztwarza się w rozcieńczonym HNO 3 na gorąco: 3CuS + 2NO 3 - + 8H + 3Cu + 3S + 2NO + 4H 2 O) 2. Reakcja Cu 2+ z nadmiarem amoniaku: 2Cu 2+ + 2SO 2-4 + 2NH 3 H 2 O [Cu 2 (OH) 2 ]SO 4 + 2NH + 2-4 + SO 4 [Cu 2 (OH) 2 ]SO 4 + 8NH 3 H 2 O 2[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 2- + SO 4 + 2OH - + 8H 2 O (ciemnoniebieski roztwór). 7

3. Reakcja Cu 2+ z K 4 [Fe(CN) 6 ]: Cu 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- Cu 2 [Fe(CN) 6 ] (w roztworach rozcieńczonych miedzi, roztwór zabarwia się na czerwono, a przy większych stężeniach miedzi wytrąca się czerwono brunatny osad; reakcja ta jest bardziej czuła niż reakcja jonów Cu 2+ z amoniakiem) 4. Barwienie płomienia przez związki miedzi na kolor zielony: Wykonanie: Drucik platynowy należy zanurzyć w stężonym kwasie solnym a następnie wprowadzić do redukcyjnej części palnika gazowego (niebieski stożek). Czynność tę powtórzyć. Tak oczyszczony drucik platynowy należy zanurzyć w roztworze związku miedzi i wprowadzić do redukcyjnej części palnika gazowego. Kation Cd 2+ 1. Reakcja kationu Cd 2+ z AKT: Cd 2+ + S 2- CdS (osad żółty, roztwarza się w stężonym HCl co najmniej 6M: CdS + 4Cl - [CdCl 4 ] 2- + S 2- ) 2. Reakcja Cd 2+ z K 4 [Fe(CN) 6 ]: Kation Co 2+ 2Cd 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- Cd 2 [Fe(CN) 6 ] (osad biały) 1. Reakcja kationu Co 2+ z AKT lub Na 2 S: Co 2+ + S 2- CoS (osad czarny, nierozpuszczalny w 1M HCl 2. Reakcja Co 2+ z nadmiarem amoniaku: Co 2+ + 6NH 3 H 2 O [Co(NH 3 ) 6 ] 2+ + 6H 2 O (osad początkowo niebieski Co(OH)Cl, przy rozpuszczaniu związki kompleksowe z amoniakiem zmieniają barwę poprzez różową do zielonobrunatnej) 3. Reakcja Co 2+ z NaOH lub KOH: Co 2+ + 2OH - Co(OH) 2 (osad początkowo niebieski Co(OH)Cl, przechodzi w różowy a następnie brunatny Co 2 O 3 ) 4. Reakcja Co 2+ z KSCN Kation Ni 2+ Co 2+ + 4SCN 4- [Co(SCN) 4 2- (niebiesko-szafirowy) 1. Reakcja kationu Ni 2+ z AKT lub Na 2 S: Ni 2+ + S 2- NiS (osad czarny, nierozpuszczalny w 1M HCl 2. Reakcja Ni 2+ z nadmiarem amoniaku: Ni 2+ + 6NH 3 H 2 O [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ + 6H 2 O (rozpuszczalny w wodzie, szafirowo-fioletowy związek kompleksowy z amoniakiem) 8

3. Reakcja Ni 2+ z NaOH lub KOH: Ni 2+ + 2OH - Ni(OH) 2 (osad jasnozielony nierozpuszczalny w nadmiarze wodorotlenku) 4. Reakcja Ni 2+ z dimetyloglioksymem: Kation Fe 3+ Ni 2+ + dimetyloglioksym + NH 3 H 2 O = osad różowoczerwony 1. Reakcja kationu Fe 3+ z AKT lub Na 2 S: 2Fe 3+ + 3S 2- Fe 2 S 3 (osad czarny, łatwo rozpuszczalny w kwasach mineralnych) 2. Reakcja Fe 3+ z nadmiarem amoniaku: Nie tworzy rozpuszczalnych w wodzie, związków kompleksowych z amoniakiem 3. Reakcja Fe 3+ z NaOH lub KOH: Fe 3+ + 3OH - Fe(OH) 3 (osad czerwonobrunatny) 4. Reakcja Fe 3+ z KSCN Fe 3+ + 3SCN - Fe(SCN) 3 (roztwór krwistoczerwony) 5. Reakcja Fe 3+ z K 4 [Fe(CN) 6 ]: Kation Fe 2+ Fe 3+ + 3[Fe(CN) 6 ] 4- Fe 4 [Fe(CN) 6 ] (osad granatowo niebieski) 1. Reakcja kationu Fe 2+ z AKT lub Na 2 S: Fe 2+ + S 2- FeS (osad czarny) 2. Reakcja Fe 2+ z nadmiarem amoniaku lub NaOH: Fe 2+ + 2OH - Fe(OH) 2 (roztwór zielonkawy, łatwo się utlenia dając osad czerwonobrunatny, nie tworzy rozpuszczalnych w wodzie aminokompleksów z amoniakiem) Kation Zn 2+ 1. Reakcja kationu Zn 2+ z AKT lub Na 2 S: Zn 2+ + S 2- ZnS (osad biały) 2. Reakcja Zn 2+ z nadmiarem amoniaku: Zn 2+ + 4NH 3 H 2 O [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ + 6H 2 O (bezbarwny związek kompleksowy z amoniakiem, rozpuszczalny w wodzie) 3. Reakcja Zn 2+ z K 4 [Fe(CN) 6 ]: 2Zn 2+ + [Fe(CN) 6 ] 4- Zn 2 [Fe(CN) 6 ] (osad biały) 9

Kation Al 3+ 1. Reakcja kationu Al 3+ z AKT lub Na 2 S: Al 3+ + 3S 2- + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 S (osad biały galaretowaty, rozpuszczalny w nadmiarze KOH lub NaOH, nie tworzy rozpuszczalnych aminokompleksów) 1.1. Rozpuszczanie Al(OH) 3 w reakcji z NaOH lub KOH: Al(OH) 3 + OH - [Al(OH) 4 ] - (nie tworzy rozpuszczalnych w wodzie aminokompleksów z amoniakiem) 2. Reakcja Al 3+ z alizaryną S: Kation NH 4 + Al 3+ + alizaryna S + CH 3 COOH (osad czerwony lub zabarwienie roztworu czerwone) 1. Reakcja NH 4 + z NaOH lub KOH: NH 4 + + OH - NH 3 H 2 O NH 3 + H 2 O (próbkę ogrzewa się z 2M NaOH, obecność NH 3 stwierdza się wilgotnym papierkiem uniwersalnym oraz na podstawie charakterystycznego zapachu) 2. Reakcja NH 4 + z odczynnikiem Nesslera: NH 4 Cl + 2K 2 HgI4 + 4KOH [NH 2 Hg 2 O]I + KCl + 7KI + 3H 2 O (osad brunatno pomarańczowy) Kation Mg 2+ 1. Reakcja Mg 2+ z jonami NH 4 + i PO 4 3- : Mg 2+ + NH 4 + + PO 4 3- MgNH 4 PO 4 (osad biały, krystaliczny) 10

WSTĘP TEORETYCZNY ANALIZA ANIONÓW W chemii analitycznej anionów istnieje kilka podziałów, w których jako odczynniki grupowe stosuje się AgNO 3, BaNO 3, rozcieńczony HCl, rozcieńczony roztwór KMnO 4 etc. Odczynniki te pozwalają na stwierdzenie obecności w roztworze kilku anionów o podobnych właściwościach w stosunku do danego reagenta. Następnie identyfikację poszczególnych anionów wykonuje się z oddzielnej porcji mieszaniny (należy pamiętać, że do kolejnych analiz wystarcza pobranie do probówki kilku kropel roztworu), bez konieczności oddzielania, ponieważ w większości przypadków aniony wzajemnie nie przeszkadzają w reakcjach charakterystycznych w dalszej części analizy. Aniony, będące przedmiotem analizy na niniejszych zajęciach: Cl -, Br -, I -, S 2-, CH 3 COO -, NO 2 -, CO 3 2-, C 2 O 4 2-, PO 4 3-, SO 4 2- i NO 3 - dzielimy na grupy analityczne na podstawie ich reakcji z jonami Ag + i Ba 2+, z którymi tworzą sole o różnej rozpuszczalności (Tabela 4). Tabela 4. Podział anionów na grupy analityczne. Grupa Odczynnik grupowy Jony wykrywane I AgNO 3 - wytrąca osad nierozpuszczalny w 2M HNO 3 Cl, Br, I Ba(NO 3 ) 2 nie wytrącają osadu II AgNO 3 - wytrąca osad rozpuszczalny w 2M HNO 3 S 2, CH 3 COO, NO 2 Ba(NO 3 ) 2 - nie wytrąca osadu III AgNO 3 wytrąca biały lub barwny osad rozpuszczalny w HNO 3 CO 2 3, C 2 O 2 3 4, PO 4 Ba(NO 3 ) 2 - wytrąca biały osad rozpuszczalny w HNO 3 IV AgNO 3 nie wytrąca osadu 2 SO 4 Ba(NO 3 ) 2 - wytrąca osad nierozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach nawet po podgrzaniu V AgNO 3 nie wytrąca osadu Ba(NO 3 ) 2 nie wytrąca osadu NO 3 Do I grupy anionów należą: Cl -, Br - i I -, które z jonami Ag + dają trudno rozpuszczalne osady, nie rozpuszczające się w 2M HNO 3, natomiast z jonami Ba 2+ osadu nie wytrącają. Grupa II składa się z anionów: S 2, CH 3 COO, NO 2, które z jonami Ag + dają osady rozpuszczalne w 2M HNO 3, natomiast z jonami Ba 2+ osadu nie wytrącają. Grupa III obejmuje aniony: CO 3 2, C 2 O 4 2, PO 4 3, które z jonami Ag + dają białe lub barwne osady rozpuszczalne w 2M HNO 3. Z jonami Ba 2+ aniony III grupy również wytrącają osady rozpuszczalne w rozcieńczonych kwasach. Do grupy IV należy anion SO 4 2, który nie wytrąca osadu z jonami Ag +, natomiast z jonami Ba 2+ wytrąca osad nierozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach, nawet po ogrzaniu. Do grupy V należy anion NO 3 -, z którym zarówno jony Ag + jak i Ba 2+ nie wytrącają osadu. Należy mieć na uwadze, że prawie wszystkie azotany są dobrze lub bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie. Również większość chlorków jest dobrze rozpuszczalna, z wyjątkiem chlorków kationów I grupy analitycznej. W analizie anionów, oprócz reakcji z odczynnikami grupowymi, należy w pierwszej kolejności przeprowadzić reakcje pozwalające na uzyskanie dodatkowych informacji o jonach: Obecność anionów utleniających NO 2 - i NO 3 -, można stwierdzić za pomocą difenyloaminy w stężonym H 2 SO 4, 11

W celu stwierdzenia obecności anionów redukujących należy przeprowadzić reakcję z 0,1 M roztworem KMnO 4 odbarwienie roztworu mogą spowodować aniony: Cl, Br, I, S 2, NO 2, C 2 O 4 2, Obecność anionów: Cl, Br, I, S 2, CH 3 COO, NO 2, CO 3 2 można stwierdzić na podstawie wydzielania się gazów pod wpływem rozcieńczonego lub stężonego kwasu siarkowego. Reakcje charakterystyczne anionów przeprowadza się pobierając każdorazowo nową próbkę analizowanego roztworu w ilości kilku kropli. Analizę anionów przeprowadza się w roztworach nie zawierających jonów metali ciężkich. Z roztworu, w którym są takie jony należy je usunąć za pomocą węglanu sodu, który wytrąci je w postaci trudno rozpuszczalnych soli. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Reakcje anionów z odczynnikami grupowymi oraz reakcje charakterystyczne I GRUPA ANIONÓW Kilka kropel badanego roztworu zadaje się dwoma kroplami 0,1 M AgNO 3 i obserwuje barwę osadu. Osad nie rozpuszcza się w 2 M HNO 3. Z nowej porcji roztworu nie wytrąca się osad pod wpływem kilku kropli Ba(NO 3 ) 2. Anion Cl - 1. Ag + + Cl - AgCl (osad biały, serowaty ciemniejący na świetle, rozpuszczalny w NH 3 H 2 O) 1.2. Roztwarzanie osadu AgCl w roztworze amoniaku: AgCl + 2NH 3 H 2 O [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl + 2H 2 O (powstaje roztwór chlorek diaminasrebra(i) sól kompleksowa, z której pod wpływem rozcieńczonego HNO 3 wydziela się ponownie biały osad AgCl). 2. Cl - + H 2 SO 4 (stęż.) HCl + HSO 4 - (po ogrzaniu wydziela się HCl, który z NH 3 H 2 O tworzy białe dymy). - 3. 2MnO 4 fioletowo) + 10Cl - + 16H + 2Mn 2+ + 5Cl 2 + 8H 2 O (chlor zabarwia papierek jodoskrobiowy na Anion Br - 1. Ag + + Br - AgBr (osad żółtawy, serowaty, trudniej rozpuszcza się w NH 3 H 2 O niż AgCl, ciemnieje na świetle), 2. 2Br - + Cl 2 2Cl - + Br 2 (wykrywanie bromu: woda + próbka po reakcji + chloroform + 1M H 2 SO 4 warstwa chloroformu zabarwi się na brunatno czerwono) 3. Br - + H 2 SO 4 (stęż.) HBr HSO 4 - (po ogrzaniu wydziela się HBr, który z NH 3 H 2 O tworzy białe dymy). 4. 2MnO 4 - + 10Br - + 16H + 2Mn 2+ + 5Br 2 + 8H 2 O (odbarwienie roztworu KMnO 4 ) Anion I - 1. Ag + + I - Agl (osad żółty, nie rozpuszcza się w NH 3 H 2 O), 12

2. Hg 2+ + 2I - Hgl 2 (osad ceglastoczerwony), 3. 2I - + H 2 SO 4 (stęż.) I 2 + SO 2 + 2H 2 (wykrywanie jodu: woda + próbka o reakcji + chloroform + 1M H 2 SO 4 warstwa chloroformu zabarwi się na fioletowo), 4. 2MnO 4 - + 10I - + 16H + 2Mn 2+ + 5I 2 + 8H 2 O (odbarwienie roztworu KMnO 4 ) 5. 2I - + Cl 2 I 2 + 2Cl (wymagane środowisko kwaśne, woda chlorowa w kwaśnym środowisku + chloroform warstwa chloroform zabarwi się na fioletowo). II GRUPA ANIONÓW Kilka kropel badanego roztworu zadaje się dwoma kroplami 0,1 M AgNO 3 i obserwuje się barwę osadu. Osad ten jest rozpuszczalny w 2M HNO 3. Kilka kropel nowej porcji roztworu zadaje się 0,1M Ba(NO 3 ) 2, osad nie powinien się wytrącić. (Gdyby w roztworze były aniony I grupy, to po zadaniu AgNO 3 wytrącony osad zadaje się 2M HNO 3, miesza przez kilka minut, następnie odwirowuje się osad soli Ag a roztwór analizuje na obecność anionów II grupy. Anion S 2-1. 2Ag + + S 2- Ag 2 S (czarny osad, rozpuszczalny w 2M HNO 3 ) 2. Roztwarzanie osadu Ag 2 S w HNO 3 na gorąco: 3Ag 2 S + 8HNO 3 6AgNO 3 + 2NO + 3S + 4H 2 O (rozkład do siarki elementarnej) 3. S 2- + H + (kwas nieutleniający) H 2 S (rozkład do H 2 S, charakterystyczny zapach) 4. 2MnO 4 - + 5S 2- + 16H + 2Mn 2+ + 5S + 8H 2 O (odbarwienie roztworu KMnO 4 ) Anion CH 3 COO - 1. Ag + + CH 3 COO - CH 3 COOAg (osad biały powstający tylko ze stężonych roztworów, rozpuszczalny w gorącej wodzie), 2. CH 3 COO - + H 2 SO 4 2CH 3 COOH + SO 4 2- (po ogrzaniu zapach kwasu octowego) 3. Fe 2+ + NO 2 - + H + Fe 3+ + 2NO + H 2 O (kwas azotowy utlenia jony Fe 2+ do Fe 3+, a następnie nadmiar jonów Fe 2+ daje brunatne zabarwienie od Fe 2+ + NO = [Fe(NO)] 2+ III GRUPA ANIONÓW Jony Ag + wytrącają z roztworu białe lub żółte (w przypadku PO 4 3- ) osady rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO 3 i NH 3 H 2 O. Jony Ba 2+ wytrącają białe osady, rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO 3. Anion CO 3 2-1. 2Ag + + CO 3 2- Ag 2 NO 3 (biały osad, rozkłada się po ogrzaniu) 2-2. CO 3 + 2H + CO 2 + H 2 O (kwasy mineralne powodują wydzielanie się pęcherzyków bezbarwnego gazu) 3. Ba 2+ + CO 3 2- BaCO 3 (osad biały, rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach) 13

Anion C 2 O 4 2-1. 2Ag + + C 2 O 4 2- Ag 2 C 2 O 4 (biały, serowaty osad) 2. Ca 2+ 2- + C 2 O 4 CaC 2 O 4 + H 2 O (osad biały, rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach mineralnych, nierozpuszczalny w CH 3 COOH w przeciwieństwie do Ca 3 (PO 4 ) 3 ) - 2-3. 2MnO 4 + 5C 2 O 4 + 16H + 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O (odbarwienie roztworu KMnO 4 oraz wydzielanie się pęcherzyków bezbarwnego gazu) Anion PO 4 3-1. 3Ag + + PO 4 3- Ag 3 PO 4 (osad żółty, rozpuszczalny w kwasach) 2. 3Ba 2+ + 2PO 4 3- Ba 3 (PO 4 ) 2 (osad biały, rozpuszczalny w CH 3 COOH) 3. Mg 2+ + 5NH 4 + + PO 4 3- MgNH 4 PO 4 (osad biały krystaliczny) IV i V GRUPA ANIONÓW Anion SO 4 2-1. SO 4 2- + Ba 2+ BaSO 4 (osad biały, krystaliczny, nierozpuszczalny w rozcieńczonym HCl i H 2 SO 4 ) 2. SO 4 2- + Pb 2+ PbSO 4 (osad biały, nierozpuszczalny w rozcieńczonym H 2 SO 4 ) Anion NO 3 - Anion NO 3 - nie ma odczynnika grupowego, stężony H 2 SO 4 rozkłada azotany: 4NaNO 3 + 2H 2 SO 4 2Na 2 SO 4 + 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O - Difenyloamina rozpuszczona w stężonym H 2 SO 4 daje z jonami NO 3 granatowo niebieskie zabarwienie. Jeżeli w roztworze SA inne aniony utleniające np. NO - 2, to redukuje się je Na 2 SO 3 w środowisku 3M H 2 SO 4. Azotany w tych warunkach nie redukują się 14