ANALIZA JAKOŚCIOWA

Opracowanie: Krystyna Moskwa, Emil Zieliński

Reakcje anionów.

Opis przebiegu mikroanalizy na aniony zostanie ograniczony tylko do najważniejszych jonów, ze

względu na przeznaczenie skryptu dla studentów wydz. Odlewnictwa kirunek Metalurgia. Metoda półmikro
oznaczania anionów nie przywiązuje dużego znaczenia do podziału na grupy, choć w metodzie makro
znajduje ten sposób duże zastosowanie. Wykrywanie anionów można w zakresie przewidywanym
ćwiczeniami ograniczyć do wykorzystania trzech odczynników analitycznych na aniony (azotan (V) srebra,
azotan (V) baru i azotan (V) ołowiu (II)) oraz do reakcji specyficznych na poszczególne aniony. Omówione
zostaną następujące aniony: Cl

-

, Br

-

, I

-

, S

2-

, CO

3

2-

, PO

4

3-

, NO

3

-

, SO

4

2-

OH

-

, oraz marginesowo CrO

4

2-

i

MnO

4

2-

Roztwór do badania na aniony powinien być odpowiednio przygotowany. Roztwory zasadowe i

obojętne można badać wprost na aniony. W razie wykrycia w badanym roztworze kationu należącego do
I, II, III lub IV grupy analitycznej należy go wytrącić przez dodanie odpowiedniej ilości roztworu węglanu
sodu. Postępowanie to ma na celu usunięcie:

1) barwnych kationów, które mogłyby utrudniać rozpoznanie zabarwienia osadów wytrącanych pod

działaniem odczynników dodawanych w czasie badania na aniony,

2) kationów, których sole mogą łatwo hydrolizować,
3)kationów, które mogłyby dawać osady z anionami pochodzącymi z dysocjacji elektrolitu stosowanymi

jako odczynnik.

Powstający pod działaniem węglanu sodu osad węglanów należy, po sprawdzeniu, że dalsze porcje

węglanu nie powodują wytrącenia (czyli wytrącenie było ilościowe), odwirować i przesącz zawierający sole
sodowe nieznanych anionów zakwasić kwasem azotowym(V) w celu usunięcia jonów węglanowych.

Dodawanie węglanu sodu, jak również kwasu azotowego(V) może nastąpić po uprzednim zbadaniu,

czy jony tych odczynników nie znajdują się w pierwotnym roztworze.

W wypadku zbyt silnego zakwaszenia kwasem azotowym(V) należy roztwór do badania na aniony

zobojętnić wodorotlenkiem amonu.

1. Reakcje anionu chlorkowego Cl-.

Anion chlorkowy wystepuje w chlorkach i kwasie solnym. Chlorki są w wodzie rozpuszczalne z wyjątkiem
AgCl, Hg

2

Cl

2

, PbCl

2

.

1. Azotan(V) srebra strąca z roztworów chlorków biały serowaty osad chlorku srebra roztwarzalny w
amoniaku:

NaCl + AgNO

3

= AgCl

↓

+ NaNO

3

lub jonowo: Cl- + Ag+ = AgCl

↓

AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl-

2. Azotan(V) baru Ba(NO

3

)

2

nie wytrąca osadów z roztworów chlorków.

3. Azotan(V) ołowiu(II) wytrąca z niezbyt rozcieńczonych soli chlorkowych biały krystaliczny osad chlorku
ołowiu(II) rozpuszczalny w gorącej wodzie:

2NaCl + Pb(NO

3

)

2

= PbCl

2

↓

+ 2NaNO

3

lub jonowo: 2Cl- + Pb2+ = PbCl2

↓

4. Woda chlorowa nie daje reakcji.

2. Reakcje anionu bromkowego Br-.

Bromki są w wodzie rozpuszczalne z wyjątkiem AgBr, Hg2Br2 i PbBr2 (nieco łatwiej).

1.

AgNO3 wytrąca z roztworów bromków kremowy osad bromku srebra rozpuszczalny tylko w stężonym

amoniaku:

NaBr + AgNO

3

= AgBr

↓

+ NaNO

3

lub jonowo: Br- + Ag+ = AgBr

↓

AgBr + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Br-

2. Azotan(V) baru nie wytrąca osadów z roztworów bromków.

3. Azotan(V) ołowiu(II) strąca z niezbyt rozcieńczonych roztworów bromków biały osad bromku ołowiu(II):

2KBr + Pb(NO

3

)

2

= PbBr

2

↓

+ 2KNO

3

lub jonowo: 2Br- + Pb2+ = PbBr2

↓

4. Woda chlorowa wypiera z roztworów bromków wolny brom rozpuszczalny w benzenie lub chloroformie
z zabarwieniem żółtym do czerwonobrązowego:

Br

-

+ Cl

2

= 2Cl

-

+ Br

2

↓

3. Reakcje anionu jodkowego I-.

1. AgNO

3

straca z roztworów jodków żółtawy osad jodku srebra nierozpuszczalny w NH

3

:

KI + AgNO

3

= AgI

↓

+ KNO

3

lub jonowo: I- + Ag+ = AgI

↓

2. Azotan(V) baru nie wytrąca osadu z roztworów jodków.

3. Pb(NO

3

)

2

strąca z roztworów jodków żółty osad jodku ołowiu (II):

2KI + Pb(NO

3

)

2

= PbI

2

↓

+ 2KNO

3

lub jonowo: 2I- + Pb2+ = PbI2

↓

4. Woda chlorowa wypiera z roztworów jodków wolny jod rozpuszczalny w benzenie lub chloroformie o
fioletowym zabarwieniu:
2I- + Cl2 = 2Cl- + I2

4. Reakcje anionu węglanowego CO32-.

1

. AgNO

3

wytrąca z roztworów węglanów biały osad węglanu srebra roztwarzalny w rozcieńczonym

kwasie azotowym(V):
Na

2

CO

3

+ 2AgNO

3

= Ag

2

CO

3

↓

+ 2NaNO

3

lub jonowo: CO

3

2-

+ 2Ag

+

= Ag

2

CO

3

↓

Osad węglanu srebra rozkłada się podczas ogrzewania z wydzieleniem brunatnego tlenku srebra:
Ag

2

CO

3

→

Ag

2

O + CO

2

↑

2. Pb(NO

3

)

2

strąca z roztworów węglanów biały osad hydroksowęglanu ołowiu (II):

2Na2CO3 + 2Pb(NO3)2 + H2O = (PbOH)2CO3

↓

+ CO2

↑

+ 4NaNO3

3. Ba(NO

3

)

2

wytrąca z roztworów węglanów biały osad węglanu baru:

Na

2

CO

3

+ Ba(NO

3

)

2

= BaCO

3

↓

+ 2NaNO

3

lub jonowo: CO

3

2-

+ Ba

2+

= BaCO

3

↓

4. Węglany po dodaniu kwasu solnego wydzielają banieczki gazowego dwutlenku węgla:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2

↑

Wydzielony dwutlenek węgla może spowodować zmętnienie nasyconej wody wapiennej Ca(OH)

2

lub

barytowej Ba(OH)

2

na pręciku szklanym zanurzonym w tych roztworach:

Ba(OH)

2

+ CO

2

= BaCO

3

↓

+ H

2

O

5. Reakcje anionu siarczkowego S2-.

Siarczki metali alkalicznych są dość łatwo rozpuszczalne w wodzie, a pozostałe siarczki są w wodzie
trudno rozpuszczalne.

1. AgNO3 wytrąca z roztworów siarczków czarny osad siarczku srebra:

K

2

S + 2AgNO

3

= Ag

2

S

↓

+ 2KNO

3

lub jonowo: S2- + 2Ag+ = Ag2S

↓

2. Ba(NO

3

)

2

nie wytrąca osadu z roztworów siarczków.

3. Azotan(V) ołowiu(II) Pb(NO3)2 wytrąca z roztworów siarczków czarny osad siarczku ołowiu(II)
Na

2

S + Pb(NO

3

)

2

= PbS

↓

+ 2NaNO

3

lub jonowo: S2- + Pb2+ = PbS

↓

4. Kwas solny HCl dodany do roztworów siarczków powoduje wydzielenie się siarkowodoru o
charakterystycznym zapachu zgniłych jaj:

S2- + 2HCl = H2S

↑

+ 2Cl-

6. Reakcje anionu ortofosforanowego PO43-.

Kwas ortofosforowy(V) może dysocjować trójstopniowo wg reakcji:

H3PO4

⇔

H+ + H2PO4-

H2PO4-

⇔

H+ + HPO42-

HPO42-

⇔

H+ + PO43- .

Jego sole mogą być kwaśne (wodorosole) i obojętne. Rozpuszczalne w wodzie są wszystkie ortofosforany
alkaliczne, a nierozpuszczalne - obojętne ortofosforany jonów metali ciężkich.

1. Azotan(V) srebra wytrąca z roztworów ortofosforanów(V) żółty osad ortofosforanu(V) srebra:
Na

2

HPO

4

+ 3AgNO

3

= Ag

3

PO

4

↓

+ 2NaNO

3

+ HNO

3

lub jonowo: HPO

4

2-

+ 3Ag

+

= Ag

3

PO

4

↓

+ H

+

2. Azotan(V) baru wytrąca z roztworów ortofosforanów(V) biały osad ortowodorofosforanu(V) baru:
Na

2

HPO

4

+ Ba(NO

3

)

2

= BaHPO

4

↓

+ 2NaNO

3

lub jonowo: HPO

4

2-

+ Ba

2+

= BaHPO

4

↓

3. Azotan(V) ołowiu(II) strąca z roztworów ortofosforanów(V) biały osad ortofosforanu(V) ołowiu(II):
2Na

2

HPO

4

+ 3Pb(NO

3

)

2

= Pb

3

(PO

4

)

2

↓

+ 4NaNO

3

+ 2HNO

3

lub jonowo: 2HPO

4

2-

+ 3Pb

2+

= Pb

3

(PO

4

)

2

↓

+ 2H

+

4. Mikstura magnezowa (mieszanina MgCl2 + NH4OH + NH4Cl) wytrąca biały krystaliczny osad
ortofosforanu(V) amonu i magnezu:
Na2HPO4 + MgCl2 + NH4OH = MgNH4PO4

↓

+ 2NaCl + H2O

5. Molibdenian(VI) amonu wytrąca z zakwaszonych stężonym kwasem azotowym(V) roztworów po
ogrzaniu żółty osad:

H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21 HNO3 = (NH4)3(MoO3)12PO4

↓

+ 21NH4NO3 + 12H2O

Ta ostatnia reakcja znajduje zastosowanie w iloścowym oznaczeniu fosforu w stali i stopach metodą
wagową.

7. Reakcje anionu wodorotlenkowego OH-.

Anion wodorotlenkowy może występować zarówno w roztworach wolnych zasad, jak i w niewielkich
stężeniach w zhydrolizowanych solach silnych zasad i słabych kwasów.

1. Azotan(V) srebra wytrąca z roztworów wodorotlenków brunatny osad tlenku srebra:

2NaOH + 2AgNO

3

= Ag

2

O

↓

+ H

2

O + NaNO

3

2. Azotan(V) baru wytrąca po chwili biały osad lub zmętnienie wodorotlenku baru:

2NaOH + Ba(NO

3

)

2

= Ba(OH)

2

↓

+ 2NaNO

3

3. Azotan(V) ołowiu(II) wytrąca z roztworów wodorotlenków biały osad wodorotlenku ołowiu(II):

2NaOH + Pb(NO

3

)

2

= Pb(OH)

2

↓

+ 2NaNO

3

4. Obecność jonów OH- można także stwierdzić przy pomocy wskaźników.

8. Reakcje anionu siarczanowego SO42-.

1. Azotan(V) srebra nie strąca osadu z roztworów siarczanów(VI).

2. Azotan(V) baru wytrąca z roztworów siarczanów(VI) biały osad siarczanu(VI) baru:

K

2

SO

4

+ Ba(NO

3

)

2

= BaSO

4

↓

+ 2KNO

3

lub jonowo: SO

4

2-

+ Ba

2+

= BaSO

4

↓

3. Pb(NO

3

)

2

strąca z roztworów siarczanów(VI) biały osad siarczanu(VI) ołowiu(II):

K

2

SO

4

+ Pb(NO

3

)

2

= PbSO

4

↓

+ 2KNO

3

lub jonowo: SO

4

2-

+ Pb

2+

= PbSO

4

↓

4. Reakcja heparowa na siarczany została omówiona wcześniej.

9. Reakcje anionu azotanowego NO3-.

Wszystkie azotany są w wodzie łatwo rozpuszczalne i dlatego stosowane wczesniej odczynniki nie daja
osadów z azotanami.
Reakcja śladowa. Do próbówki dodaje się 2 krople badanego roztworu, kilka kryształków FeSO

4

i powoli

po ściance probówki wlewa się stężony kwas siarkowy(VI). W obecności azotanów tworzy się dookoła
kryształków FeSO

4

brunatny pierścień. Ponieważ wiele jonów może być szkodliwych , dlatego należy tę

reakcję wykonać po upewnieniu się, że inne aniony są nieobecne, zwłaszcza zaś I

-

, Cl

-

, SO

4

2-

, NO

2

-

, CN

-

.

6FeSO

4

+ 2HNO

3

+ 3H

2

SO

4

= 3Fe

2

(SO

4

)

3

+ 4H

2

O + 2NO

Pośrednio powstaje brunatno zabarwiony kompleks [Fe(H

2

O)

5

NO]SO

4

.

10. Chromiany CrO42- i dwuchromiany Cr2O72-.

Chromiany(VI) są zabarwione w roztworach wodnych i w stanie stałym na żółto, dwuchromiany(VI) zaś na
pomarańczowo, dzięki czemu stosunkowo łatwo je zidentyfikować na podstawie uprzednio omówionych
reakcji tych jonów z jonami Ag

+

, Pb

2+

, Ba

2+

.

Jony chromianowe(VI) CrO

4

2-

i dwuchromianowe(VI) Cr

2

O

7

2-

występują w roztworach wodnych

wspólnie, a ich wzajemna proporcja jest zależna od pH roztworu, w związku z istnieniem następującej
równowagi:

Cr

2

O

7

2-

+ H

2

O

⇔

2HCrO

4

-

⇔

2H

+

+ 2CrO

4

2-

W środowisku kwaśnym chromiany(VI) przechodzą w dwuchromiany(VI) - następuje zmiana barwy z

żółtej na pomarańczową

2CrO

4

2-

+ 2H

+

⇔

Cr

2

O

7

2-

+ H

2

O

W środowisku zasadowym następuje zmiana barwy z pomarańczowej na żółtą wg reakcji:
Cr

2

O

7

2-

+ 2OH

-

⇔

2CrO

4

2-

+ H

2

O

11. Manganiany MnO4-.

Wszystkie manganiany(VII) - (nadmanganiany) - są w wodzie łatwo rozpuszczalne. Jon MnO4- ma barwę
fioletową, dzięki czemu łatwo go rozpoznać. Pod wpływem siarkowodoru w obecności kwasu
siarkowego(VI) manganiany(VII) redukują się i barwa fioletowa przechodzi w blado różową pochodzącą
od kationu manganu(II) - Mn

2+

.

2KMnO

4

+ 3H

2

SO

4

+ 5H

2

S = 2MnSO

4

+ 5S + K

2

SO

4

+ 8H

2

O

Tabela
Zestawienie reakcji anionow z podstawowymi odczynnikami

Cl

-

Br

-

I

-

CO

3

2-

S

2-

PO

4

3-

OH

-

SO

4

2-

NO

3

-

MnO

4

-

CrO

4

2-

,

Cr

2

O

7

2-

AgNO

3

↓

AgCl

biały

↓

AgBr

kremowy

↓

AgI

żółtawy

↓

Ag

2

CO

3

biały, po

ogrzaniu

→

Ag

2

O brunat.

↓

Ag

2

S

czarny

↓

Ag

3

PO

4

żółty

↓

Ag

2

O

brunatny

-

-

-

↓

Ag

2

Cr

2

O

7

brunatno-
czerwony

Ba(NO

3

)

2

-

-

-

↓

BaCO

3

biały

-

↓

BaHPO

4

biały

↓

Ba(OH)

2

biały

↓

BaSO

4

biały

-

-

↓

BaCrO

4

żółty

Pb(NO

3

)

2

↓

PbCl

2

biały

↓

PbBr

2

biały

↓

PbI

2

żółty

↓

PbCO

3

biały

↓

PbS

czarny

↓

Pb

3

(PO

4

)

2

biały

↓

Pb(OH)

2

biały

↓

PbSO

4

biały

-

-

↓

PbCrO

4

żółty

Inne
charakt.
reakcje

↓

AgCl roztw.

się w NH

4

OH

→

[Ag(NH

3

)

2

]Cl

woda
chlorowa
wypiera Br

2

- barwi ben-
zen na kolor
żółty do brą-
zowego

woda
chlorowa
wypiera I

2

-

barwi ben-
zen na kolor
fioletowy

w reakcji z

HCl
wydzielają
się banieczki
CO

2

w reakcji z
HCl wydziela
się charakt.

zapach siar-
kowodoru

mikstura

magnezowa
wytrąca biały

↓

MgNH

4

PO

4

zabarwienie
wskaźników i
papierków w

reakcja

heparowa

reakcja
specyficzna
opisana w
pkt.9.

fioletowe

zabarwienie
wodnych
roztworów
zawier. jony
MnO

4

-

zabarwienie
wodnych
roztworów
CrO

4

2-

- żółte

Cr

2

O

7

2-

- po-

marańczowe

↓

strzałka pionowa obok wzoru oznacza, że związek jest nierozpuszczalny w wodzie

→

strzałka pozioma oznacza, że związek przechodzi w inną postać