ANALIZA JAKOŚCIOWA ANIONÓW

Podział anionów na grupy analityczne wg R. W. Bunsena

Nr grupy

Aniony

Odczynnik

AgNO

3

Ba(NO

3

)

2

I

Cl

–

, I

–

AgCl, AgI

Biały osad

*

Żółty osad

*

-

II

S

2–

, NO

2

–

Ag

2

S, AgNO

2

Czarny osad Biały osad

-

III

CO

3

2–

, C

2

O

4

2–

, SO

3

2–

Ag

2

CO

3

, Ag

2

C

2

O

4

, Ag

2

SO

3

Biały osad Biały osad Biały osad

BaCO

3

, BaC

2

O

4

, BaSO

3

Biały osad Biały osad Biały osad

IV

S

2

O

3

2–

, PO

4

3–

Ag

2

S

2

O

3

, Ag

3

PO

4

Żółty osad

**

Żółty osad

BaS

2

O

3

, Ba

3

(PO

4

)

2

Biały osad Biały osad

V

NO

3

–

-

-

VI

SO

4

2–

-

BaSO

4

Biały osad

VII

SiO

3

2–

Ag

2

SiO

3

Żółty osad

BaSiO

3

Biały osad

*

- Osad nierozpuszczalny w kwasie azotowym,

**

- Osad szybko ciemnieje (przekształca się w czarny Ag

2

S)

REAKCJE CHEMICZNE

Typy reakcji red-ox:

1. Przebiegające w środowisku kwaśnym

2. Przebiegające w środowisku zasadowym

3. Przebiegające w środowisku obojętnym

4. Obojnaczość właściwości red-ox

5. Dysproporcjonowania

6. Utleniania substancji, w których reduktorem

są atomy na różnych stopniach utlenienia

REAKCJE KWAS - ZASADA

1.

SYNTEZY

2. ANALIZY

3. WYMIANY

REAKCJE UTLENIACZ - REDUKTOR

1.

SYNTEZY

2. ANALIZY

3. WYMIANY

WARTOŚCIOWOŚĆ A STOPIEŃ UTLENIENIA

WARTOŚCIOWOŚĆ jest to liczba wiązań chemicznych

jaką tworzy atom pierwiastka w cząsteczce związku chemicznego

STOPIEŃ UTLENIENIA jest liczba elektronów

jaką atom przyjmuje lub oddaje tworząc wiązania chemiczne

-II

I

I

O

H

H

O

H

H

O

I

I

-II

0

O

O

0

0

O

O

O

0

0

0

II

Ca H

H

-I

-I

N

H

H

H

I

I

I

-III

I

C

C

H

O

H

H

H

I

I

I

I

-III

-II

0 0

I -I

H - H H - Cl

Cr

2

O

7

2

–

-XIV

XII

VI

-II

REAKCJE UTLENIACZ

– REDUKTOR W ŚRODOWISKU KWAŚNYM

MnO

4

–

+ C

2

O

4

2-

+ H

+

= Mn

2+

+ CO

2

+ H

2

O

VII

III

II

IV

Utlenianie

Redukcja

Utleniacz

Reduktor

MnO

4

–

+

5e

+ 8 H

+

= Mn

2+

+ 4 H

2

O

C

2

O

4

2-

= 2 CO

2

+

2e

VII

II

III

IV

·2

·5

2 MnO

4

–

+ 5C

2

O

4

2-

+ 16 H

+

= 2 Mn

2+

+ 10 CO

2

+ 8 H

2

O

C

2

O

4

2-

-II

-VIII

III

VI

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

SYNTEZA

0

0

-III

I

H

2

+ N

2

= NH

3

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

ANALIZA

4HgO



2 Hg

2

O + O

2

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

WYMIANA

II

-II

I

0

MnO

4

–

+ NO

2

–

+ H

+

= Mn

2+

+ NO

3

–

+ H

2

O

MnO

4

–

+

5e

+ 8 H

+

= Mn

2+

+ 4 H

2

O

NO

2

–

+ H

2

O = NO

3

–

+ 2 H

+

+

2e

2 MnO

4

–

+ 5 NO

2

–

+ 6 H

+

= 2 Mn

2+

+ 5 NO

3

–

+ 3 H

2

O

VII

III

II

V

* 2

* 5

Utleniacz

Reduktor

Utleniacz

Reduktor

Utleniacz

Reduktor

Reakcja redukcji:

Reakcja utlenienia:

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Przebiegające w środowisku zasadowym

Zn + NO

3

–

+ OH

–

= [Zn(OH)

4

]

2–

+ NH

3

NO

3

–

+

8e

+ 6 H

2

O = NH

3

+ 9 OH

–

Zn + 4 OH

–

= [Zn(OH)

4

]

2–

+

2e

NO

3

–

+ 4 Zn + 7 OH

–

+ 6 H

2

O = NH

3

+ 4 [Zn(OH)

4

]

2–

∙ 4

Utleniacz

Reduktor

-III

II

II

V

-III

0

0

Al + NO

2

–

+ OH

–

= [Al(OH)

4

]

–

+ NH

3

NO

2

–

+

6e

+ 5 H

2

O = NH

3

+ 7 OH

–

Al + 4 OH

–

= [Al(OH)

4

]

–

+

3e

NO

2

–

+ 2 Al + OH

–

+ 5 H

2

O = NH

3

+ 2 [Al(OH)]

4

–

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Przebiegające w środowisku zasadowym

Utleniacz

Reduktor

∙ 2

0

0

III

-III

III

III

-III

III

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Przebiegające w środowisku obojętnym

Sn

2+

+ Hg

2+

= Sn

4+

+ Hg

Hg

2+

+

2e

= Hg

Sn

2+

= Sn

4+

+

2e

Utleniacz

Reduktor

II

II

IV

0

0

II

II

IV

SiO

2

+ 2 Mg = Si + 2 MgO

-II

IV

0

0

II

-II

Reduktor

Utleniacz

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Przebiegające w środowisku obojętnym

ClO

4

–

+ 2 Mn(OH)

2

+ H

2

O = ClO

3

–

+ 2 Mn(OH)

3

VII

V

II

III

Redukcja

Utlenienie

ClO

4

–

+

2e

+ H

2

O = ClO

3

–

+ 2 OH

–

VII

V

II

III

Utleniacz

Mn(OH)

2

+ OH

–

= Mn(OH)

3

+

e

Reduktor

· 2

Obojnaczość właściwości red-ox:

NO

2

–

+ 2 Al + OH

–

+ 5 H

2

O = NH

3

+ 2 [Al(OH)

4

]

–

MnO

4

–

+

NO

2

–

+ H

+

= Mn

2+

+ NO

3

–

+ H

2

O

NO

2

–

NO

2

, NO

3

–

NO, N

2

, NH

3

IV

V

III

II

0

-III

S

2

O

3

2-

SO

2

, SO

3

S, S

2-

II

IV

VI

0

-II

C

2

O

4

2-

CO

2

CO, C

III

IV

II

0

III

-III

III

V

Redukcja

Utlenienie

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Reakcje dysproporcjonowania

S

2

O

3

2–

+ OH

–

= SO

4

2–

+ S

2–

S

2

O

3

2–

+ 10 OH

–

= 2 SO

4

2–

+ 5 H

2

O +

8e

S

2

O

3

2–

+ 3 H

2

O +

8e

= 2 S

2–

+ 6 OH

–

S

2

O

3

2–

+ 2 OH

–

= SO

4

2–

+ S

2–

+ H

2

O

Utleniacz

Reduktor

Jak można zapobiec reakcji dysproporcjonowania jonów tiosiarczanowych?

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Porównanie właściwości utleniająco-redukujących

I

2

+

SO

3

2–

+ 2 OH

–

= 2 I

–

+ SO

4

2–

+ H

2

O

2 I

–

+ 2

NO

2

–

+ 4 H

+

= I

2

+ 2



NO + 2 H

2

O

Co jest silniejszym utleniaczem:

SO

4

2–

,

czy

NO

2

–

?

Potencjał red-ox (E):



I

I

E

/

2

/

1

2









2

3

2

4

2

/

/

2

/

1

SO

SO

I

I

E

E

Utleniacz

Reduktor













2

3

2

4

2

2

/

/

2

/

1

/

SO

SO

I

I

NO

NO

E

E

E

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Reakcje utleniania substancji,

w których reduktorem są atomy na różnych stopniach utlenienia

Cu S + 4 H O = SO + 2 Cu + 8 H +

10e

2

2

2-
4

2+

+

I

VI

-II

-8e

-2e

NO

3

–

+

1e

+ 2 H

+

= NO

2

+ H

2

O

Cu

2

S + 10 NO

3

–

+ 12 H

+

= 2 Cu

2+

+ SO

4

2–

+ 10 NO

2

+ 6 H

2

O

∙ 10

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

3 SO

4

2–

+ S

2

O

3

2–

= 3 SO

3

2–

+ S

2

O

6

2–

4 SO

4

2–

+ S

2

O

3

2–

+

2 H

+

= 2 SO

3

2–

+ 2 S

2

O

6

2–

+ H

2

O

VI

II

IV

V

VI

II

IV

V

Kwas ditionowy

HO

S

S

O

O

O

O

OH

HO

S

O

O

S

O

O

OH

S

S

HO

S

O

S

OH

Kwas

tetrationowy

Kwas

tiosiarkowy

Kwas

pirosiarkowy

O

HO

S

O

O

S

O

O

OH

Co to jest

katenacja?

Wpływ środowiska kwasowo-zasadowego na przebieg reakcji chemicznej

REAKCJE UTLENIACZ

– REDUKTOR:

2 S

2

O

3

2-

+ I

2

= S

4

O

6

2-

+ 2 I

-

HO

S

O

S

OH

HO

S

S

O

O

O

O

OH

HO

S

O

O

S

O

O

OH

S

S

O

HO

S

O

O

S

O

O

OH

Co to jest katenacja?

HO

S

O

O

S

O

O

OH

(S)n

O

HO

S

O

O

S

O

O

OH

O

HO

S

O

O

O-O-H

HO

S

O

O

O

OH

S

II

Utlenianie

?

0

-I

Redukcja

Kwas tiosiarkowy, (H

2

S

2

O

3

)

Kwas pirosiarkowy(VI), (H

2

S

2

O

7

)

Kwas nadtlenosiarkowy, (H

2

SO

5

)

Kwas caro

Kwas nadtlenodisiarkowy, (H

2

S

2

O

8

)

Kwas pirosiarkowy(IV), (H

2

S

2

O

5

)

Kwas ditionowy, (H

2

S

2

O

6

)

Kwas tetrationowy, (H

2

S

4

O

6

)

Kwas politionowy, (H

2

S

n

O

6

)

Mineralizacja bifenylu metodą Kjeldahla

0

0

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

+ H

2

SO

4

SO

2

+ CO

2

+ H

2

O

Δ

Reakcja połówkowa dla reduktora:

Reakcja połówkowa dla utleniacza:

0

0

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

+ 24 H

2

O 12 CO

2

+

58e

+ 58 H

+

IV

H

2

SO

4

+ 2 H

+

+

2e

SO

2

+ 2 H

2

O

• 29

0

0

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

+ 29 H

2

SO

4

29 SO

2

+ 12 CO

2

+ 34 H

2

O

IV

IV

VI

IV

VI

Δ

Mineralizacja bifenylu metodą Lassaigne’a

+ Na + O

2

CO

2

+ Na

+

+ OH

-

+ H

2

O

0

0

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

Reakcje połówkowe dla reduktora:

0

0

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

4

+ 4 Na + 59 O

2

48 CO

2

+ 4 Na

+

+ 4 OH

–

+ 18 H

2

O

Reakcja połówkowa dla utleniacza:

O

2

+ 2 H

2

O +

4 e

4 OH

–

• 59

0

-II

0

0

I

IV

+ 58 OH

–

12 CO

2

+

58 e

+ 34 H

2

O

0

0

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

-I

Na Na

+

+

e

• 4

0

I

IV

Δ

Δ

Mineralizacja organicznych związków azotu

metodą Lassaigne’a

:C

N

-

II

-III

2

2

IV

II

I

H C

2

CH + Na + 2 H O CO + Na

+

+ CN

–

+ 11 H

+

+

11e

3

NH

2

-III -I

0

O + 4 H +

4 e

2 H O

2

2

+

0

-II

Δ

2

4

H C

2

CH + 4 Na + 11 O 4 CO

2

+ 4 Na

+

+ 4 CN

–

+ 14 H

2

O

3

NH

2

∙ 4

∙ 11

2

O +

4e

+ 2 H O 4 OH

2

2

Na Na +

1e

-III

I

0

IV

II

-2e

-3e

-7e

CH -C=CH-NH + 4 H O 2 CO + CN + Cl +

12e

+ 14 H

2

2

2

3

Cl

+13e

4

13

4 CH -C=CH-NH + 4 Na + 13 O 8 CO + 4 HCN + 4 Na + 4 Cl + 10 H O

Cl

2

3

2

2

Mineralizacja

metodą Lassaigne’a

Reakcje mineralizacji

NO

2

NH

2

-III

III

I

-I

-I

-I

-I

I

+ 10 H

2

O = 6 CO

2

+

20 e

+ 18 H

+

+ 2 NH

4

+

Cr

2

O

7

2-

+

6 e

+ 14 H

+

= 2 Cr

3+

+ 7 H

2

O

·3

·10

NO

2

NH

2

-III

III

I

-I

-I

-I

-I

I

3

+ 10 Cr

2

O

7

2-

+ 86 H

+

= 20 Cr

3+

+ 6 NH

4

+

+ 18 CO

2

+ 40 H

2

O

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Reakcje wykorzystywane jako reakcje charakterystyczne

w analizie anionów

I grupa anionów:

II grupa anionów:

III grupa anionów:

IV grupa anionów:

2 MnO

4

–

+ 10

Cl

–

+ 16 H+ = 2 Mn

2+

+ 5 Cl

2

+ 8 H

2

O

Cl

2

+ 2

I

–

= 2 Cl

–

+ I

2

2 NO

2

–

+ 2

I

–

+ 4 H

+

= 2



NO + I

2

+ 2 H

2

O

3

Ag

2

S

+ 2 NO

3

–

+ 8 H

+

= 3 S + 6 Ag

+

+ 2



NO + 4 H

2

O

2 I

–

+ 2

NO

2

–

+ 4 H

+

= I

2

+ 2



NO + 2 H

2

O

I

2

+

SO

3

2–

+ 2 OH

–

= 2 I

–

+ SO

4

2–

+ H

2

O

2 MnO

4

–

+ 5

SO

3

2–

+ 6 H

+

= 2 Mn

2+

+ 5 SO

4

2–

+ 3 H

2

O

2 MnO

4

–

+ 5

C

2

O

4

2–

+ 16 H

+

= 2 Mn

2+

+ 10



CO

2

+ 8 H

2

O

S

2

O

3

2–

+ 2 OH

–

= SO

4

2–

+ S

2–

+ H

2

O

2

S

2

O

3

2–

+ I

2

= 2 I

–

+ S

4

O

6

2–

5

S

2

O

3

2–

+ 8 MnO

4

–

+ 14 H

+

= 10 SO

4

2–

+ 8 Mn

2+

+ 7 H

2

O

C - C

O

O

OH

HO

III III

O

O

O

S

S

-I

V

S

O

O

O

S

0

IV

S

S

V

S

S

O

O

O

O

O

O

0

0

V

KATENACJA

KATENACJA

DELOKALIZACJA

ELEKTRONÓW

DELOKALIZACJA ELEKTRONÓW W CZĄSTECZCE

O

O

O

S

S

-I

V

S

O

O

O

S

0

IV

C

O

O

HO

C

O

O

HO

III

III

Jakie warunki muszą być spełnione, aby wystąpiło zjawisko delokalizacji elektronów w cząsteczce?

REAKCJE UTLENIACZ – REDUKTOR:

Reakcje wykorzystywane jako reakcje charakterystyczne

w analizie anionów

Reakcja obrączkowa:

Reakcja z wykorzystaniem papierka jodowo - skrobiowego:

[Fe(NO)

6

]

3+

FeSO

4

,

kryszt.

Badany roztwor

H

2

SO

4,stęż

Fe

2+

+

NO

2

–

+ 2 H

+

= Fe

3+

+



NO + H

2

O

Fe

3+

+ 6 NO = [Fe(NO)

6

]

3+

Kation heksanitrozylżelazo(III)

2 IO

3

–

+ 5 SO

2

+ 8 OH

–

= I

2

+ 5 SO

4

2–

+ 4 H

2

O

SO

3

2–

+ 2 H

+

=



SO

2

+ H

2

O

I

2

+ SO

2

+ 4 OH

–

= 2 I

–

+ SO

4

2–

+ 2 H

2

O

PbN

6

+ Cr(MnO

4

)

2

→ Pb

2

O

3

+ PbO + NO + Cr

2

O

3

+ MnO

2

15PbN

6

+ 44Cr(MnO

4

)

2

→ 5Pb

2

O

3

+ 5PbO + 90NO + 22Cr

2

O

3

+ 88MnO

2

*5

0

0

III

II II

3PbN

6

+ 22H

2

O → Pb

2

O

3

+ PbO + 18NO + 44e + 44H

+

IV

VI

III

IV

2Cr(MnO

4

)

2

+ 10e + 10H

+

→ Cr

2

O

3

+ 4MnO

2

+ 5H

2

O

-36e

-6e

-2e

+8e

+2e

*22

P

2

I

4

+ P

4

+ H

2

O → PH

4

I + H

3

PO

4

5P

2

I

4

+ 13P

2

+ 64H

2

O → 20PH

4

I + 16H

3

PO

4

0 II -III

P

2

+ P

2

I

4

+

16e

+ 16H

+

→ 4PH

4

I

0 V

P

2

+ 8H

2

O → 2H

3

PO

4

+

10e

+ 10H

+

+6e

+10e

-10e

*5

*8