ANALIZA JAKOŚCIOWA ANIONÓW
Podział anionów na grupy analityczne wg R. W. Bunsena
Odczynnik
Nr grupy
Aniony
AgNO3 Ba(NO3)2
AgCl, AgI
-
I Cl , I
Biały osad* Żółty osad*
Ag2S, AgNO2
-
II S2 , NO2
Czarny osad Biały osad
Ag2CO3, Ag2C2O4, Ag2SO3 BaCO3, BaC2O4, BaSO3
III CO32 , C2O42 , SO32
Biały osad Biały osad Biały osad Biały osad Biały osad Biały osad
Ag2S2O3, Ag3PO4 BaS2O3, Ba3(PO4)2
IV S2O32 , PO43
Żółty osad** Żółty osad Biały osad Biały osad
- -
V NO3
BaSO4
-
VI SO42
Biały osad
Ag2SiO3 BaSiO3
VII SiO32
Żółty osad Biały osad
*
- Osad nierozpuszczalny w kwasie azotowym,
**
- Osad szybko ciemnieje (przekształca się w czarny Ag2S)
REAKCJE CHEMICZNE
REAKCJE KWAS - ZASADA REAKCJE UTLENIACZ - REDUKTOR
1. SYNTEZY 1. SYNTEZY
2. ANALIZY 2. ANALIZY
3. WYMIANY 3. WYMIANY
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
H
H
WARTOŚCIOWOŚĆ A STOPIEC
UTLENIENIA
WARTOŚCIOWOŚĆ jest to liczba wiązań chemicznych
jakÄ… tworzy atom pierwiastka w czÄ…steczce zwiÄ…zku chemicznego
STOPIEC
UTLENIENIA jest liczba elektronów
jakÄ… atom przyjmuje lub oddaje tworzÄ…c wiÄ…zania chemiczne
0
0
II
-I
-I
O O
Ca
H
H
0
O
-II 0
0
0 0 I -I
O
O
O
I
I
H - H H - Cl
0
H
H
O
I
H
-XIV
XII
I
VI -II I
-III
N H
H
Cr2 O7 2
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR W ÅšRODOWISKU KWAÅšNYM
VII III II IV
MnO4 + C2O42- + H+ = Mn2+ + CO2 + H2O
VI
-VIII
Redukcja -II
III
C2O42-
Utlenianie
VII II
Utleniacz
MnO4 + 5e + 8 H+ = Mn2+ + 4 H2O ·2
III IV
C2O42- = 2 CO2 + 2e ·5
Reduktor
2 MnO4 + 5C2O42- + 16 H+ = 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR: SYNTEZA
Utleniacz
Reduktor
0 0 -III I
H2 + N2 = NH3
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR: ANALIZA
Utleniacz Reduktor
II -II
I 0
4HgO 2 Hg2O + O2
Dð
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR: WYMIANA
Reduktor
Utleniacz
VII III II V
MnO4 + NO2 + H+ = Mn2+ + NO3 + H2O
MnO4 + 5e + 8 H+ = Mn2+ + 4 H2O
Reakcja redukcji: * 2
NO2 + H2O = NO3 + 2 H+ + 2e
Reakcja utlenienia: * 5
2 MnO4 + 5 NO2 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 5 NO3 + 3 H2O
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Przebiegające w środowisku zasadowym
0 II -III
Zn + NO3 + OH = [Zn(OH)4]2 + NH3
Utleniacz
-III
V
NO3 + 8e + 6 H2O = NH3 + 9 OH
Reduktor
0 II
Zn + 4 OH = [Zn(OH)4]2 + 2e
" 4
NO3 + 4 Zn + 7 OH + 6 H2O = NH3 + 4 [Zn(OH)4]2
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Przebiegające w środowisku zasadowym
0 III III -III
Al + NO2 + OH = [Al(OH)4] + NH3
Utleniacz
III -III
NO2 + 6e + 5 H2O = NH3 + 7 OH
0 III
Al + 4 OH = [Al(OH)4] + 3e
" 2
Reduktor
NO2 + 2 Al + OH + 5 H2O = NH3 + 2 [Al(OH)]4
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Przebiegające w środowisku obojętnym
II II IV 0
Sn2+ + Hg2+ = Sn4+ + Hg
Utleniacz II 0
Hg2+ + 2e = Hg
II IV
Sn2+ = Sn4+ + 2e
Reduktor
IV -II 0 0 II -II
SiO2 + 2 Mg = Si + 2 MgO
Utleniacz
Reduktor
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Przebiegające w środowisku obojętnym
VII II V III
ClO4 + 2 Mn(OH)2 + H2O = ClO3 + 2 Mn(OH)3
Utlenienie
Redukcja
VII V
Utleniacz
ClO4 + 2e + H2O = ClO3 + 2 OH 
II III
Mn(OH)2 + OH  = Mn(OH)3 + e · 2
Reduktor
Obojnaczość właściwości red-ox:
IV V IV VI IV
NO2, NO3 SO2, SO3
CO2
III II III
NO2 S2O32-
C2O42-
II 0 -III
0 -II
II 0
NO, N2, NH3
S, S2-
CO, C
III -III
NO2 + 2 Al + OH + 5 H2O = NH3 + 2 [Al(OH)4]
Redukcja
III V
MnO4 + NO2 + H+ = Mn2+ + NO3 + H2O
Utlenienie
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Reakcje dysproporcjonowania
S2O32 + OH = SO42 + S2
Reduktor
S2O32 + 10 OH = 2 SO42 + 5 H2O + 8e
S2O32 + 3 H2O + 8e = 2 S2 + 6 OH
Utleniacz
S2O32 + 2 OH = SO42 + S2 + H2O
Jak można zapobiec reakcji dysproporcjonowania jonów tiosiarczanowych?
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Porównanie właściwości utleniająco-redukujących
Co jest silniejszym utleniaczem: SO42 , czy NO2 ?
Potencjał red-ox (E):
E1/ 2I2 / I
-ð
Utleniacz
I2 + SO32 + 2 OH = 2 I + SO42 + H2O
E1/ 2I2 / I >ð ESO / SO3
-ð 2-ð 2-ð
4
2 I + 2 NO2 + 4 H+ = I2 + 2 ­ðNO + 2 H2O
ENO / NO >ð E1/ 2I2 / I >ð ESO / SO3
-ð -ð 2-ð 2-ð
Reduktor
2 4
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Reakcje utleniania substancji,
w których reduktorem są atomy na różnych stopniach utlenienia
-2e
I -II VI
2- 2+
+
Cu S + 4 H O = SO + 2 Cu + 8 H + 10e
2 2 4
-8e
" 10
NO3 + 1e + 2 H+ = NO2 + H2O
Cu2S + 10 NO3 + 12 H+ = 2 Cu2+ + SO42 + 10 NO2 + 6 H2O
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Wpływ środowiska kwasowo-zasadowego na przebieg reakcji chemicznej
Kwas ditionowy
Kwas
VI II IV V O O
tiosiarkowy
3 SO42 + S2O32 = 3 SO32 + S2O62
S
HO
S S
OH
HO
S OH
O
O
O
Co to jest
katenacja?
VI II IV V
4 SO42 + S2O32 + 2 H+ = 2 SO32 + 2 S2O62 + H2O
Kwas
tetrationowy
O
O
O O
Kwas
HO
S S
S S
OH
HO
S O S
OH
pirosiarkowy
O
O
O
O
S
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR: Co to jest katenacja?
HO
S OH
O O
O
HO
S S
OH
Kwas tiosiarkowy, (H2S2O3)
O
O O
Kwas pirosiarkowy(IV), (H2S2O5)
O O
HO
S O S
OH
O
O
HO
S S
OH
Utlenianie
Kwas pirosiarkowy(VI), (H2S2O7)
O
O
O Kwas ditionowy, (H2S2O6)
II 0 ? -I
HO O
S O-O-H O
2 S2O32- + I2 = S4O62- + 2 I-
HO
O S S
S S
OH
Redukcja
Kwas nadtlenosiarkowy, (H2SO5)
O
O
Kwas caro
Kwas tetrationowy, (H2S4O6)
O
O
O
O
HO
S O
O
S
OH
S (S)n OH
HO S
O
O
O
O
Kwas nadtlenodisiarkowy, (H2S2O8)
Kwas politionowy, (H2SnO6)
Mineralizacja bifenylu metodÄ… Kjeldahla
-I
-I
-I -I
0 0
-I -I
+ H2SO4 SO2 + CO2 + H2O
"
-I -I
-I -I
Reakcja połówkowa dla reduktora:
-I
-I
-I -I
IV
0 0
-I -I
+ 24 H2O 12 CO2 + 58e + 58 H+
-I -I
-I -I
Reakcja połówkowa dla utleniacza:
VI IV
H2SO4 + 2 H+ + 2e SO2 + 2 H2O " 29
-I
-I
-I -I
VI
IV IV
0 0
-I -I
+ 29 H2SO4 " 29 SO2 + 12 CO2 + 34 H2O
-I -I
-I -I
Mineralizacja bifenylu metodÄ… Lassaigne a
-I
-I
-I -I
0 0 IV I
0 0
-I -I
+ Na + O2 CO2 + Na + + OH- + H2O
"
-I -I
-I -I
Reakcje połówkowe dla reduktora:
-I
-I
-I -I
IV
0 0
-I -I
+ 58 OH 12 CO2 + 58 e + 34 H2O
" 4
0 I
-I -I
-I -I
Na Na+ + e
Reakcja połówkowa dla utleniacza:
-II
0
" 59
O2 + 2 H2O + 4 e 4 OH
-I
-I
-I -I
0 0
-I -I
4 + 4 Na + 59 O2 48 CO2 + 4 Na+ + 4 OH + 18 H2O
"
-I -I
-I -I
Mineralizacja organicznych związków azotu
metodÄ… Lassaigne a
II -III
-
:
C N
"
2
-III 0
-I IV I
II
" 4
CH + Na + 2 H O CO + Na+ + CN + 11 H+ + 11e
H C
2
2 2
3
NH 2
0
+
" 11
O 2 + 4 H + 4 e 2 H 2 -II
O
H C CH 2 + 4 Na + 11 O 4 CO2 + 4 Na+ + 4 CN + 14 H2O
4
2
3
NH 2
Mineralizacja
metodÄ… Lassaigne a
-2e
-7e
-3e
-III I 0
IV II
CH -C=CH-NH + 4 H O 2 CO + CN + Cl + 12e + 14 H
2
3 2 2
+13e
4
Cl
Na Na + 1e
13
O + 4e + 2 H O 4 OH
2
2
4 CH -C=CH-NH + 4 Na + 13 O 8 CO + 4 HCN + 4 Na + 4 Cl + 10 H O
2 2 2
3
Cl
Reakcje mineralizacji
-III
NH2
I
-I -I
+ 10 H2O = 6 CO2 + 20 e + 18 H+ + 2 NH4+ ·3
-I
-I
I
III
NO2
Cr2O72- + 6 e + 14 H+ = 2 Cr3+ + 7 H2O ·10
-III
NH2
I
-I -I
3 + 10 Cr2O72- + 86 H+ = 20 Cr3+ + 6 NH4+ + 18 CO2 + 40 H2O
-I
-I
I
III
NO2
O
O
V
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
S
O
Reakcje wykorzystywane jako reakcje charakterystyczne
S0
w analizie anionów
KATENACJA
S0
O
V
S
I grupa anionów: 2 MnO4 + 10 Cl + 16 H+ = 2 Mn2+ + 5 Cl2 + 8 H2O
O
O
Cl2 + 2 I = 2 Cl + I2
2 NO2 + 2 I + 4 H+ = 2 ­ðNO + I2 + 2 H2O
II grupa anionów: 3 Ag2S + 2 NO3 + 8 H+ = 3 S + 6 Ag+ + 2 ­ðNO + 4 H2O
2 I + 2 NO2 + 4 H+ = I2 + 2 ­ðNO + 2 H2O
III grupa anionów: I2 + SO32 + 2 OH = 2 I + SO42 + H2O
O
HO III III
2 MnO4 + 5 SO32 + 6 H+ = 2 Mn2+ + 5 SO42 + 3 H2O
C - C
O
OH
2 MnO4 + 5 C2O42 + 16 H+ = 2 Mn2+ + 10 ­ðCO2 + 8 H2O
KATENACJA
IV grupa anionów:
S2O32 + 2 OH = SO42 + S2 + H2O
O
O O
V
O
IV
2 S2O32 + I2 = 2 I + S4O62
S
S
-I
0
S
S
O
O
5 S2O32 + 8 MnO4 + 14 H+ = 10 SO42 + 8 Mn2+ + 7 H2O
DELOKALIZACJA
ELEKTRONÓW
DELOKALIZACJA ELEKTRONÓW W CZ
STECZCE
O
O
O
O
V
IV
S
-I
S
0
S
S
O O
Jakie warunki muszą być spełnione, aby wystąpiło zjawisko delokalizacji elektronów w cząsteczce?
HO
O
III
HO III
O
C
C
O
O
REAKCJE UTLENIACZ  REDUKTOR:
Reakcje wykorzystywane jako reakcje charakterystyczne
w analizie anionów
H2SO4,stęż
Reakcja obrÄ…czkowa:
Fe2+ + NO2 + 2 H+ = Fe3+ + ­ðNO + H2O
Badany roztwor
Fe3+ + 6 NO = [Fe(NO)6]3+
[Fe(NO)6]3+
Kation heksanitrozylżelazo(III) FeSO4,kryszt.
Reakcja z wykorzystaniem papierka jodowo - skrobiowego:
SO32 + 2 H+ = ­ðSO2 + H2O
2 IO3 + 5 SO2 + 8 OH = I2 + 5 SO42 + 4 H2O
I2 + SO2 + 4 OH = 2 I + SO42 + 2 H2O
PbN6 + Cr(MnO4)2 Pb2O3 + PbO + NO + Cr2O3 + MnO2
0 0 III II II
3PbN6 + 22H2O Pb2O3 + PbO + 18NO + 44e + 44H+ *5
-6e
-2e
-36e
IV VI III IV
*22
2Cr(MnO4)2 + 10e + 10H+ Cr2O3 + 4MnO2 + 5H2O
+8e
+2e
15PbN6 + 44Cr(MnO4)2 5Pb2O3 + 5PbO + 90NO + 22Cr2O3 + 88MnO2
P2I4 + P4 + H2O PH4I + H3PO4
0 II -III
P2 + P2I4 + 16e + 16H+ 4PH4I
*5
+10e
+6e
0 V
P2 + 8H2O 2H3PO4 + 10e + 10H+
*8
-10e
5P2I4 + 13P2 + 64H2O 20PH4I + 16H3PO4