Третя аналітична група аніонів

До аніонів третьої групи належать іони нітрату NO₃^-, нітриту NO₂^-, ацетату CH₃COO^- та ін.

2.3.1. Характерні реакції іонів NO₃^-.Дифеніламін (C₆H₅)₂NH у сильнокислому середовищі взаємодіє з нітрат-іонами (та іншими окисниками), утворюючи сполуку синього кольору, яка в процесі дальшого окиснення стає безбарвною.

Виконання досліду. До 2-3 крапель досліджуваного розчину додають 4-5 крапель розчину дифеніламіну в концентрованій сульфатній кислоті. Темно-синє забарвлення свідчить про наявність іонів NO₃^-.

Алюміній, магній, цинк у лужному розчині відновлюють нітрат-іони до аміаку:

NO₃^-+ 4Zn¯ + 7OH^-+ 6Н₂О = NH₃ + 4[Zn(OH)₄]^2–.

Заважає реакції іон NH₄⁺, а також аніони, які містять Нітроген (NO₂^-, SCN^- та інші).

Виконання досліду. У тигель до 3-4 крапель досліджуваного розчину додають 1-2 кусочки металічного алюмінію або цинку і надлишок NaOH. За наявності іонів NO₃^- утворюється газоподібний аміак, який забарвлює змочений фенолфталеїновий папірець у рожевий колір.

2.3.2. Характерні реакції іонів NO₂^-.Калій йодид у кислому середовищі окиснюється нітритом до вільного йоду:

2NO₂^-+ 2J^-+ 4H₃О⁺= J₂+ 2NO + 6H₂O.

Виділений йод забарвлює крохмаль у синій колір.

Виконання досліду. На фільтрувальний папір, просочений крохмалем, наносять краплю досліджуваного розчину, 1-2 краплі ацетатної кислоти і краплю калію йодиду. Поява синьої плями свідчить про наявність іонів NO₂^-.

Калій перманганат у кислому середовищі окиснює нітрит до нітрату:

5NO₂^-+ 2MnO₄^-+ 6H₃О⁺= 5NO₃^-+ 2Mn²⁺+ 9H₂O.

Виконання досліду. Краплю розчину калій перманганату поміщають у пробірку, додають 2-3 краплі H₂SO₄, нагрівають до появи пари і додають краплями досліджуваний розчин. Якщо є іони NO₂^-, то малинове забарвлення зникає.

2.3.3. Характерні реакції іонів CH₃COO^-.Розведена H₂SO₄виділяє ацетатну кислоту, яку легко розпізнають за різким запахом. Концентрована H₂SO₄ також виділяє ацетатну кислоту з її солей. Якщо до розчину додати невелику кількість спирту і суміш нагріти, то утвориться етилацетатний ефір, який розпізнають за характерним фруктовим запахом:

CH₃COO^– + H₃O⁺ D CH₃COOH + Н₂О;

CH₃COOH + C₂H₅OH D CH₃COOC₂H₅+ H₂O.

Якщо замінити етиловий спирт аміловим (C₅H₁₁OH), то утвориться амілацетатний ефір (CH₃COOC₅H₁₁) з приємним запахом груш.

Виконання досліду. До 3-4 крапель досліджуваного розчину додають
3-4 краплі концентрованої H₂SO₄ і декілька крапель спирту; суміш нагрівають 1-2 хв на водяній бані. Якщо є іони CH₃COO^-, то суміш матиме приємний запах.

Ферум (ІІІ) хлорид з нейтральними розчинами ацетатів утворює основний ферум ацетат, що має темно-червоний колір і випадає в осад під час нагрівання. Розчин повинен бути нейтральним і не містити аніонів, які осаджують іони Fe³⁺ (CO₃²^-, SO₃²^-, PO₄³^- та ін.).

Виконання досліду. До досліджуваного розчину додають декілька крапель FeCl₃. Розчин забарвлюється у темно-червоний колір. Якщо розводити розчин водою і нагрівати, то випадає осад.

Аналіз невідомої речовини

Невідома речовина, аналіз якої треба виконати, може бути розчином, розчином з осадом або ж твердою. До початку аналізу вивчають характерні властивості досліджуваного зразка: колір, запах, агрегатний стан. Якщо у досліджуваній речовині є сині кристали, то це дає підставу передбачити наявність солей купруму, рожеві кристали – солей мангану. Після візуального дослідження зразок готують до аналізу. Якщо досліджувана речовина тверда, то її старанно подрібнюють, щоб вона ліпше розчинялася і, крім того, у такому вигляді одержують однорідний зразок. Це має велике значення у процесі аналізу, особливо напівмікрометодом, коли досліджують невелику кількість речовини. Підготовлений до аналізу зразок розділяють на три частини: одну з них використовують для аналізу катіонів, другу – аніонів, третю – для попередніх випробувань і частково для перевірки результатів аналізу. Для напівмікрометоду в жодному випадку не можна брати велику кількість зразка, бо цей метод розрахований на роботу з малими кількостями речовини. Надто малу кількість зразка також не можна аналізувати, оскільки деякі іони можна не виявити. Враховуючи це, для систематичного аналізу беруть близько 0,02–0,03 г речовини і, якщо вона розчинилась, доводять об’єм розчину до 2-3 мл.

Окремими пробами з невеликими кількостями речовини підбирають відповідний розчинник, зразок розчиняють і аналізують. Підбір розчинника починають із випробування на розчинність у воді, кислотах: HCl, HNO₃ та їхній суміші – “царській горілці”.

Виявлення катіонів

3.1.1. Попередні випробування. Після розчинення невідомої речовини аналіз починають із виявлення катіонів. Найперше звертають увагу на колір досліджуваного об’єкта. Забарвлення розчину свідчить про можливу наявність таких іонів, як Fe³⁺, Cr³⁺, Cu²⁺. Шляхом попередніх виробувань виявляють такі катіони: NH₄⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Cr³⁺,

Попередні випробування виконують дробним методом. Спочатку необхідно виявити іони NH₄⁺, оскільки у процесі аналізу вводять солі амонію. Іони NH₄⁺ виявляють дією їдких лугів.

Іони Fe²⁺ виявляють до осадження катіонів другої групи амоній гідрогенфосфатом, бо перед осадженням іони Fe²⁺ окиснюються концентрованою HNO₃. Окиснення Fe²⁺ у Fe³⁺ необхідне, оскільки ферум (ІІ) фосфат розчинний у CH₃COOH. Іони Fe²⁺ виявляють дією K₃[Fe(CN)₆]. Якщо вони є, то утворюється синій осад.

Іони Fe³⁺ виявляють за допомогою K₄[Fe(CN)₆] або NH₄SCN. У першому випадку утворюється синій осад берлінської блакиті, у другому з’являється криваво-червоне забарвлення тіоціанатних комплексів феруму.

Іони Mn²⁺ у розчині виявляють, окиснюючи його NaBiO₃ у присутності HNO₃. Якщо у розчині немає іонів Mn²⁺, то іони Mg²⁺ виявляють за допомогою магнезону І.

Іони Cr³⁺ виявляють шляхом окиснення у кислому середовищі дією KMnO₄ з подальшим виявленням пероксихроматної кислоти. Потім приступають до систематичного аналізу.

3.1.2. Систематичний хід аналізу суміші катіонів.Якщо в попередніх пробах виявлені іони Fe²⁺, то до 10-15 крапель досліджуваного розчину додають 2-3 краплі концентрованої HNO₃ і суміш нагрівають. При цьому іони Fe²⁺ окиснюються до Fe³⁺:

3Fe²⁺+ 4H₃О⁺+ NO₃^-= 3Fe³⁺+ NO + 6H₂O.

3.1.2.1. Осадження хлоридів катіонів п’ятої групи. У центрифужну пробірку додають 10-15 крапель досліджуваного розчину, нейтралізують водним розчином NH₃(1:1), додають таку ж кількість 2 М розчину HCl і осад відокремлюють центрифугуванням.

Осад 1 Розчин 1

AgCl, PbCl₂, Hg₂Cl₂. Катіони першої-третьої груп,

сліди Pb²⁺-іонів, аніони.

Осад 1 аналізують за наступною схемою.