Ćwiczenie nr 6

PODZIAŁ ANIONÓW NA GRUPY ANALITYCZNE

REAKCJE ANALITYCZNE WYBRANYCH ANIONÓW

Aniony podzielone są na siedem grup analitycznych. Po raz pierwszy podział ten

zastosował Bunsen, wykorzystując różnice w zachowaniu się poszczególnych anionów, względem

azotanu srebrowego AgNO

3

i chlorku barowego BaCl

2

, oraz roztwarzaniu lub nie roztwarzaniu

powstałego osadu w kwasie azotowym HNO

3

.

Wynika stąd wniosek, że aniony nie posiadają określonego odczynnika grupowego, jak

miało to miejsce w analizie kationów. Stosując ten sposób analizy nie można rozdzielić

mieszaniny anionów na mniejsze frakcje. Można jedynie określić przynależność ich do jednej z

siedmiu grup. Następnie w ramach tej grupy analitycznej, wykonując reakcje charakterystyczne na

poszczególne aniony można zidentyfikować obecność jonu. Analiza anionów wg Bunsena ma

zastosowanie w tych przypadkach gdy nie spodziewamy się dużej różnorodności mieszaniny

anionów. W innych sytuacjach należy posługiwać się bardziej złożonymi metodami.

Podział anionów na grupy analityczne według Bunsena

2

Badania wstępne

Systematyczną analizę anionów poprzedzają zwykle badania wstępne; należą do nich:

· działanie rozcieńczonym i stężonym kwasem siarkowym(VI),

· badanie właściwości utleniająco-redukujących.

Działanie H

2

SO

4

pozwala wykryć (należy zawsze potwierdzić wynik próby innymi

reakcjami) następujące jony: CO

2

2-

, SO

2

2-

, S

2

O

3

2-

, S

2-

, CN

-

, NO

2

-

, ClO

-

, CH

3

COO

-

.

W tabeli są podane efekty działania kwasem siarkowym(VI) na próbki soli.

Badanie właściwości utleniająco-redukujących przeprowadza się z użyciem odczynników
powodujących utlenienie bądź redukcję anionu. Do takich odczynników należą:

• KJ w środowisku kwasowym (reduktor), na przykład:

2 J

-

+ 2 NO

2

-

+ 4 H

+

→ J

2

+ 2 NO + 2 H

2

O;

• J

2

w KJ (utleniacz), na przykład:

S

2-

+ J

2

→ S + 2 J

-

;

• KMnO

4

(utleniacz), na przykład:

10 Cl

-

+ 2 MnO

4

-

+ 16 H

+

→ 5 Cl

2

+ 2 Mn

2+

+ 8 H

2

O

3

REAKCJE ANALITYCZNE WYBRANYCH ANIONÓW

1.

REAKCJE ANIONU CHLORKOWEGO

Anion chlorkowy występuje w kwasie solnym, chlorkach obojętnych i zasadowych (bizmutu,

antymonu, cyny). Większość chlorków obojętnych jest rozpuszczalna w wodzie (poza
chlorkami I grupy kationów), chlorki zasadowe są słabo rozpuszczalne w wodzie.

Tabela podaje reakcje pozwalające zidentyfikować anion chlorkowy.

Wykonanie oznaczenia.

Do niewielkiej ilości badanego roztworu (2-3 krople) dodać kroplami roztwór AgNO

3

.

Tworzący się biały, serowaty osad świadczy o obecności jonów chlorkowych z I grupy

analitycznej anionów. Próbę należy odstawić i obserwować zmianę barwy osadu. AgCl jest

związkiem światłoczułym (składnik emulsji fotograficznych), który pod wpływem światła

ulega redukcji do srebra metalicznego przybierając szarofioletowe zabarwienie o odcieniu

zależnym od ilości światła i rozdrobnienia koloidalnego srebra.

2.

REAKCJE JONU OCTANOWEGO

Jon octanowy występuje w niewielkim stężeniu w kwasie octowym i w octanach. Kwas

octowy jest słabym kwasem organicznym, o charakterystycznym zapachu, w niewielkim stopniu
zdysocjowanym. Jego sole – octany są dobrze rozpuszczalne w wodzie, z wyjątkiem octanu
srebra i rtęci(I). W wodzie ulegają hydrolizie zgodnie z równaniem reakcji:

CH

3

COO

-

+ H

2

O → CH

3

COOH + OH

-

4

Wykonanie oznaczenia.

Do ok. 1 cm

3

badanego roztworu dodać ok. 0,5 cm

3

1 m H

2

SO

4

. Mieszaninę ogrzać

w płomieniu palnika. Ostrożnie powąchać wydzielające się opary. Charakterystyczny zapach

octu świadczy o obecności anionów octanowych z II grupy analitycznej anionów.

Wykonanie oznaczenia.

Do 5 – 10 kropel badanego roztworu dodawać kroplami roztwór FeCl

3

do uzyskania

czerwonobrunatnego zabarwienia roztworu. Rozcieńczyć roztwór niewielką ilością wody

destylowanej z tryskawki a następnie ogrzać w płomieniu palnika do zagotowania.

Wydzielający się brunatny osad świadczy o obecności anionów octanowych.

3.

REAKCJE JONU WĘGLANOWEGO

Anion węglanowy występuje w niewielkim stężeniu w rozcieńczonych roztworach kwasu

węglowego oraz w rozpuszczalnych w wodzie węglanach. Kwas węglowy jest bardzo
nietrwały, rozkłada się z wydzieleniem CO

2

. Węglany są trudno rozpuszczalne w wodzie, poza

węglanami litowców i amonu. W roztworach wodnych wykazują odczyn zasadowy wskutek
hydrolizy zachodzącej zgodnie z równaniami reakcji:

CO

3

2-

+ H

2

O → HCO

3

-

+ OH

-

HCO

3

-

+ H

2

O → H

2

CO

3

+ OH

-

Węglany dobrze się rozpuszczają w kwasach. W tabeli są podane reakcje charakterystyczne
jonu CO

3

2-

.

W tabeli są podane reakcje charakterystyczne jonu octanowego.

5

Wykonanie oznaczenia.

Do ok. 1 cm

3

badanego roztworu dodawać kroplami ok. 1 cm

3

1 m roztworu kwasu np. HCl,

HNO

3

czy H

2

SO

4.

Zaobserwowanie charakterystycznego perlenia się roztworu będącego

efektem wydzielania gazowego CO

2

może świadczyć o obecności anionu węglanowego CO

3

2-

z III grupy analitycznej anionów.

Wykonanie oznaczenia.

Do kilku kropel badanego roztworu dodać kilka kropel chlorku baru BaCl

2

. Wydzielający się

biały osad może świadczyć o obecności anionów węglanowych. Osad rozpuszcza się

w rozcieńczonych kwasach (np. 1 m HCl, 1 m HNO

3

) z wydzielaniem się pęcherzyków gazu.

4.

REAKCJE JONU TIOSIARCZANOWEGO(VI)

Anion tiosiarczanowy występuje jako jon w roztworach soli. Kwas tiosiarczanowy nie

jest znany w stanie wolnym, rozkłada się natychmiast na siarkę i ditlenek siarki(IV). Sole
tiosiarczanowe(VI) są trwałe i mają właściwości redukujące. Właściwości te wynikają z
obecności w jonie S

2

O

3

2-

siarki na -II stopniu utlenienia. Jon S

2

O

3

2-

utlenia się do jonu SO

4

2-

(pod działaniem silnych utleniaczy) i do jonu S

4

O

6

2-

(w wyniku działania słabszych

utleniaczy). Większość tiosiarczanów jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, z wyjątkiem: soli
baru, miedzi(II), ołowiu(II), srebra(I).

Reakcje charakterystyczne jonu tiosiarczanowego(VI) są podane w tabeli.

6

Wykonanie oznaczenia.

Kilka kropel badanego roztworu zakwasić 1 m roztworem H

2

SO

4

. Powstawanie

charakterystycznego perlenia się roztworu świadczącego o wydzielaniu się gazowego SO

2

połączonego z wytrącaniem się żółtego osadu siarki może świadczyć o obecności jonów

tiosiarcznowych z IV grupy analitycznej anionów

Wykonanie oznaczenia.

Do kilku kropel badanego roztworu dodać kilka kropel chlorku baru BaCl

2

. Probówkę odstawić

na 10 minut. Wydzielający się biały osad ( w postaci zmętnienia roztworu) może świadczyć

o obecności anionów tiosiarczanowych. Dodać ok. 1-2 cm

3

wody destylowanej i ogrzać

w płomieniu palnika do wrzenia. Osad rozpuszcza się w gorącej wodzie.

Wykonanie oznaczenia.

Do kilku kropel badanego roztworu dodać kilka kropel chlorku żelazowego FeCl

3

. Powstające

fioletowe zabarwienie roztworu zanikające po pewnym czasie może świadczyć o obecności

jonów tiosiarczanowych.

5.

REAKCJE JONU FOSFORANOWEGO(V)

Anion fosforanowy(V) wchodzi w skład kwasu ortofosforowego(V) oraz ortofosforanów(V).

Kwas fosforowy(V) jest kwasem średniej mocy, dysocjującym trójstopniowo. Najwyższą
wartość ma stała pierwszego stopnia dysocjacji, dlatego w roztworze tego kwasu przeważają jony
H

2

PO

4

-

. Fosforany(V) są trudno rozpuszczalne w wodzie, z wyjątkiem soli litowców i

wodorofosforanów berylowców, które ulegają hydrolizie. Odczyn wodny roztworów soli jest
różny i zależy od rodzaju jonu fosforanowego. Jednometaliczne fosforany(V) litowców
wykazują odczyn słabo kwasowy, dwumetaliczne – słabo zasadowy, a trójmetaliczne – mocno

7

zasadowy. Reakcje charakterystyczne jonu fosforanowego(V) są podane w tabeli.

Wykonanie oznaczenia.

Do kilku kropel badanego roztworu dodać kilka kropel molibdenianu amonowego

(NH

4

)

2

MoO

4

.

Po ściance probówki dodać 2-3 krople 1 m HNO

3

. Wydzielający się jasnożółty

osad może świadczyć o obecności anionów fosforanowych z IV grupy analitycznej anionów.

Osad rozpuszcza się w roztworach alkaliów (np. 1 m Na OH, 1 m KOH).

6.

REAKCJE JONU AZOTANOWEGO(V)

Anion azotanowy występuje w mocnym, trwałym kwasie azotowym(V) i w azotanach(V).

Jon azotanowy(V) jest utleniaczem. Azotany(V) są dobrze rozpuszczalne w wodzie, z wyjątkiem
niektórych hydroksosoli (hydroksosoli bizmutu i antymonu). Reakcje charakterystyczne jonu
azotanowego(V) są podane w tabeli.

8

Wykonanie oznaczenia.

Wykonanie „reakcji obrączkowej”. Do probówki wprowadzić 0,5 cm

3

badanego roztworu,

następnie pod wyciągiem dodać 6-7 kropel stężonego kwasu siarkowego H

2

SO

4

(kwas

dodawać ostrożnie po ściankach probówki, obserwując efekt analityczny tej reakcji-patrz

reakcja nr 1 w tabeli). Ponieważ reakcja jest silnie egzotermiczna a powstający w wyniku

„reakcji obrączkowej” jon Fe(NO)

2+

jest nietrwały w wysokich temperaturach, po dodaniu

stężonego kwasu należy probówkę schłodzić pod strumieniem zimnej wody. Po ostudzeniu

próby ostrożnie, po ściance probówki, wprowadzić 1-2 krople roztworu FeCl

2

. Powstające

charakterystyczne brązowe zabarwienie w formie pierścienia (obrączki) w górnej warstwie

próby świadczy o obecności anionów azotanowych NO

3

-

z V grupy analitycznej anionów.

7.

REAKCJE JONU MANGANOWEGO(VII)

Anion manganowy(VII) jest jonem kwasu manganowego(VII), który nie występuje w stanie

wolnym i soli – manganianów(VII). Sole są dobrze rozpuszczalne w wodzie i barwią roztwór na
kolor fioletowy, dlatego są łatwe do identyfikacji. Reakcje jonu manganowego(VII) są podane w
tabeli.

Wykonanie oznaczenia.

Do ok. 0,5 cm

3

badanego roztworu dodać 5-6 kropel stężonego kwasu siarkowego H

2

SO

4

(operację należy wykonać pod wyciągiem) i 5-6 kropel H

2

O

2

. Odbarwienie się roztworu może

świadczyć o obecności anionów manganowych z V grupy analitycznej anionów.

8.

REAKCJE JONU SIARCZANOWEGO(VI)

Anion siarczanowy(VI) jest jonem bardzo mocnego, trwałego, kwasu siarkowego(VI) i jego

soli - siarczanów(VI). Kwas dysocjuje dwustopniowo, dlatego w jego roztworze znajdują się jony:
SO

4

2-

i HSO

4

-

.

Stężony kwas jest silnym utleniaczem, rozcieńczony nie posiada tej właściwości. Większość

siarczanów(VI) i wodorosiarczanów(VI) jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. Do trudno

9

rozpuszczalnych należą: siarczany(VI) czwartej grupy analitycznej, siarczan(VI) ołowiu(II) i
siarczan(VI) rtęci(I). W tabeli są podane reakcje charakterystyczne jonu siarczanowego(VI).

Wykonanie oznaczenia.

Do kilku kropel badanego roztworu dodawać kroplami roztwór z jonami Ba

2+

(np. BaCl

2

).

Wytrącający się biały osad może świadczyć o obecności anionów siarczanowych SO

4

2-

z VI

grupy analitycznej anionów. Po dodaniu rozcieńczonych kwasów (np. 1 m HCl), osad nie

rozpuszcza się.

9.

REAKCJE JONU KRZEMIANOWEGO

Anion krzemianowy jest jonem bardzo słabego kwasu metakrzemowego i jego soli –

metakrzemianów. Kwas metakrzemowy występuje w postaci koloidalnej i po zakwaszeniu
wydziela się z roztworu w postaci osadu o różnym składzie, zależnym od warunków strącania,
jest zapisywany w postaci nSiO

2

⋅ mH

2

O. Nie wyodrębniono czystych kwasów krzemowych.

Krzemiany są trudno rozpuszczalne, jedynie metakrzemiany litowców rozpuszczają się w
wodzie ulegając hydrolizie. Roztwory takie mają charakter silnie zasadowy i są nazywane
szkłem wodnym. Reakcje pozwalające zidentyfikować jon krzemianowy są zebrane w tabeli.

10

Wykonanie oznaczenia.

Do kilku kropel badanego roztworu dodawać kroplami roztwór zawierający jony Ag

+

(np.

AgNO

3

). Wytrącanie się żółtobrązowego osadu świadczy o obecności anionów krzemianowych

z VII grupy analitycznej anionów. Osad rozpuszcza się w kwasach oraz NH

3

aq.

Wykonanie oznaczenia.

Do kilku kropel badanego roztworu dodać kilka kropel chlorku baru BaCl

2

. Wydzielający się

biały osad może świadczyć o obecności anionów krzemianowych. Osad rozpuszcza się w

kwasie azotowym HNO

3

.

Wykonanie oznaczenia.

Do ok. 1 cm

3

badanego roztworu dodać kilka kropel molibdenianu amonowego (NH

4

)

2

MoO

4

,

zakwasić 1 m HNO

3

. Pojawiające się żółte zabarwienie roztworu świadczy o obecności anionu

krzemianowego w roztworze.

Odczynniki organiczne stosowane w analizie anionów

11