135613718 Reactii de Identificare

  • Published on
    16-Mar-2016

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

chimie

Transcript

REACII DE IDENTIFICARE A ANIONILOR

REACII DE IDENTIFICARE A ANIONILOR

Clasificarea anionilor n analiza calitativ. Reactivi de grup

Cea mai frecvent clasificare a anionilor n analiza calitativ se bazeaz pe solubilitatea srurilor de bariu i de argint a acizilor respectivi. In funcie de solubilitatea acestor compui n ap (i n acid azotic diluat, anionii se clasific n trei grupe analitice:

Grupa I analitic de anioni: , , , , , F-, , , , , , , , (.a.

Toi anionii din grupa I formeaz cu Ba2+ sruri puin solubile n mediu neutru sau slab bazic (BaSO4 este insolubil (i n mediu acid). Ca reactiv de grup se folosete, n mediu neutru sau slab bazic, clorura de bariu (soluie cu concentraia 2 mol/l).

Ionii coloreaz soluia n galben-deschis, iar n galben-portocaliu. Ceilali ioni sunt incolori.

Grupa a II-a analitic de anioni: Cl, Br, I, S2, SCN, CN, , , [Fe(CN)6]4, [Fe(CN)6]3, ClO (. a.

Anionii grupei a II-a formeaz cu ionii Ag+ sruri, care, spre deosebire de srurile anionilor grupei I cu aceti cationi, sunt puin solubile n soluii diluate de acid azotic. Srurile anionilor grupei a III-a cu ionii Ag+ sunt solubile n ap. Reactiv de grup pentru anionii grupei a II-a este nitratul de argint n soluie de acid azotic diluat (2 mol/l). In asemenea condiii pot fi precipitai numai anionii din aceast grup. Culorile caracteristice: [Fe(CN)6]4 crem, [Fe(CN)6]3 rou-portocaliu. Ceilali ioni sunt incolori.

Grupa a III-a analitic de anioni: , , CH3COO, , (. a.

Particularitatea caracteristic a anionilor grupei a III-a este solubilitatea srurilor lor cu cationii Ba2+, Ag+ i alii. O solubilitate relativ mic are AgCH3COO, dar i aceast sare poate fi precipitat numai din soluii concentrate. n soluii diluate, la nclzire, este bine solubil. Iat de ce grupa a III-a de anioni nu are reactiv de grup. Anionii , i CH3COO n soluii sunt incolori, ionul coloreaz soluiile n roz-violet (soluiile concentrate au culoare violet-neagr.

Sunt cunoscute (i alte criterii de clasificare a anionilor n analiza calitativ. De exemplu, conform proprietilor redox, ei pot fi clasificai de asemenea n trei grupe:

Anioni reductori: S2, , Br, I, Cl, , [Fe(CN)6]4, SCN, (. a.

Reactivul de grup este permanganatul de potasiu (soluie cu concentraia 0,005 mol/l) n mediu de acid sulfuric (1 mol/l), care, la interaciunea cu reductori, se decoloreaz.

Anioni oxidani: , , , , , , , , [Fe(CN)6]3 (. a.

In mediu de acid sulfuric (1 mol/l), anionii oxidani interacioneaz cu soluia de iodur de potasiu. Iodul eliminat coloreaz soluia n galben. Dac la soluia de iod se adaug 2-3 mililitri de benzen sau cloroform, faza organic se coloreaz n roz-violet.

Anioni indifereni: , , , , , CH3COO, F (. a.

Anionii indifereni sunt ineri fa de reaciile redox.

Spre deosebire de cationi, majoritatea anionilor pot fi identificai n prezena celorlali, de aceea analiza amestecului de anioni nu necesit totdeauna separarea lor n grupe analitice.

Conform Curriculumului la Chimie pentru clasa a XII-a (profil real), obiectivele de referin la compartimentul Bazele analizei chimice i utilizarea ei practic prevd nsuirea de ctre liceeni a proprietilor analitice i a schemelor de analiz a unui numr redus de anioni. n continuare prezentm reaciile caracteristice i modul de analiz a amestecului de anioni.

I.I Reacii de identificare a anionilor din grupa I

1. Reacii de identificare a ionului

Ionul reprezint restul acidului sulfuric, care este un acid tare (H2SO4 cedeaz dup trie numai acizilor percloric, halogenai i azotic). Sulfaii de bariu, de stroniu, de calciu i de plumb sunt sruri puin solubile.

a) Identificarea ionului , prin precipitarea sulfatului de bariu, nu este jenat de nici un ion dac reacia este efectuat n mediu acid.

Efectuarea reaciei: Circa un mililitru de soluie de analizat se trateaz cu un volum egal de acid clorhidric concentrat i amestecul se nclzete pn la fierbere. Dac s-a format precipitat, acesta, dup rcire, se separ prin centrifugare, iar la centrifugatul transparent se adaug cteva picturi de soluie de clorur sau nitrat de bariu. Formarea unui precipitat alb cristalin confirm prezena ionului n prob:

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4( + 2NaCl

n alte condiii reacia este mpiedicat de ionii (i de amestecul (i S2. n ambele cazuri la acidularea soluiei se formeaz sulf (precipitat alb), care, de asemenea, nu se dizolv n acizi (i poate fi confundat cu BaSO4:

+ 2H+ = S + SO2 + H2O

2S2- + + 6H+ = 3S + 3H2O

n acest caz, sulfatul de bariu poate fi identificat dup formarea cu permanganatul de potasiu a cristalelor mixte de culoare roz. Identificarea sulfatului de bariu se efectueaz n modul urmtor: precipitatul se prelucreaz cu acid clorhidric, se spal cu ap, apoi se adaug 1-2 mililitri de acid clorhidric (2 mol/l) i 3-5 picturi de soluie de KMnO4. Dup agitare, surplusul de permanganat de potasiu se reduce cu peroxid de hidrogen. Soluia se decoloreaz, iar precipitatul capt culoare roz, fapt ce demonstreaz prezena n precipitat a sulfatului de bariu. Aceast prob nu poate fi realizat n soluii n prezena ionilor i , deoarece acetia, cu permanganatul de potasiu, se oxideaz pn la .

b) Ionul sulfat interacioneaz cu soluia de rodizonat de bariu, decolornd-o.

Efectuare reaciei: Pe hrtie de filtru, se aplic cte o pictur de soluii de analizat i de rodizonat de sodiu. Datorit formrii rodizonatului de bariu, hrtia se coloreaz n ro(u. Pe hrtia colorat se aplic 1-2 picturi de soluie ce conine . Se observ decolorarea rodizonatului de bariu:

c) Nitratul de plumb formeaz cu ionul un precipitat alb PbSO4, solubil, la ncllzire, n alcalii (i n soluie de acetat de amoniu:

Pb2+ + = PbSO4(PbSO4 + 4NaOH = Na2[Pb(OH)4] + Na2SO4

2PbSO4 + 2CH3COONH4 = [Pb(CH3COO)2. PbSO4] + (NH4)2SO4Efectuarea reaciei: La cteva picturi de soluie de analizat se adaug 2-3 picturi de soluie de acid sulfuric (2 moli/l). Precipitatul obinut se mparte n dou pri i se studiaz solubilitatea lui n reactivii sus-numii.

2. Reacii de identificare a ionului

Ionul este restul acidului sulfuros, H2SO3, un acid slab ce exist numai n soluii. Srurile acidului sulfuros, sulfiii, sunt insolubili n ap (excepie fac sulfiii metalelor alcaline). n soluii acide toi sulfiii sunt solubili. Oxigenul oxideaz n soluii ionul pn la , de aceea soluiile sulfiilor totdeauna conin sulfai.

a) Acizii minerali descompun sulfiii solubili i insolubili n ap cu degajarea oxidului de sulf(IV):2H+ + = SO2( + H2O

Oxidul de sulf(IV) se recunoa(te dup mirosul de sulf ars sau dup decolorarea soluiei de iod ori de permanganat de potasiu. Reaciile se efectueaz n aparatul de recunoatere a gazelor.

SO2 + I2 + H2O = 4H+ + + 2IPermanganatul de potasiu oxideaz oxidul de sulf(IV) pn la sulfai i parial pn la acidul ditionic H2S2O6. :

5SO2 + 2 + 2H2O = 5 + 2Mn2+ + 4H+6SO2 + 2 + 2H2O = H2S2O6 + 4 + 2Mn2+ + 4H+n mediu acid se descompune cu degajarea SO2, iar S2- elimin H2S, acesta decolornd soluiile de iod i de permanganat de potasiu. Astfel, proba nu poate fi efectuat n prezena tiosulfailor i sulfurilor.

b) Soluia de iod se decoloreaz, de asemenea, (i la interaciunea cu soluii ce conin ionii SO32-. Deoarece n mediu bazic soluia de iod poate s se decoloreze ca rezultat al disproporionrii, reacia se efectueaz n mediu neutru sau slab acid:

+ I2 + H2O = + 2I + 2H+In urma acestei interaciuni, soluia se aciduleaz, ceea ce nu se observ la reducerea iodului cu ionii sau S2 .

c) Sulfiii interacioneaz cu permanganatul de potasiu decolornd soluiile acestuia. In dependen de mediul soluiei, produsele reducerii permanganatului difer. In mediu acid MnO4- se reduce pn la Mn2+ , iar reacia este nsoit de decolorarea soluiei:

5 + 2 + 6H+ = 5 + 2Mn2+ + 3H2O

In mediu bazic, ionul MnO4- se reduce n MnO42- cu trecerea culorii violete a soluiei n verde-brad. La nclzirea soluiei se obine un sediment de culoare brun, MnO(OH)2 .

+ 2 + 2OH = 2 + + H2O

In mediu neutru, reducerea ionului de permanganat are loc conform ecuaiei:

3 + 2 + 3H2O = 2MnO(OH)2( + 3 + 2OHd) In mediu acid se reduce pn la H2S i se identific u(or dup mirosul specific de ou alterate sau dup nnegrirea hrtiei de filtru mbibate cu soluie de acetat de plumb:

3Zn + + 8H+ = 3Zn2+ + 3H2O + H2S(H2S + Pb(CH3COO)2 = PbS( + 2CH3COOH

(n prealabil se separ ionii, care conin sulf, n special (i )

e) Clorura de stroniu, n soluii slab bazice (NH4OH) de sulfii, formeaz, la nclzire, precipitat alb SrSO3. n soluii cu pH-ul mai mic de 7 se formeaz disulfitul de stroniu Sr(HSO4)2.

Sr2+ + = SrSO3( Pentru a dovedi c sedimentul reprezint SrSO3, acesta se spal de 2 - 3 ori cu cte 1-2 ml de ap distilat (i se dizolv n cteva picturi de soluie de HCl (2mol/l). La soluia obinut se adaug 2-3 picturi de H2O2 sau de ap de clor. Formarea sulfatului de stroniu, insolubil n acizi minerali, probeaz prezena sulfitului de stroniu n precipitat. Reacia poate fi efectuat n prezena ionului .

f) Sulfiii decoloreaz soluiile unor colorani organici.

Efectuarea reaciei: La 2-3 picturi de soluie de fuxin se adaug cteva picturi de soluie ce conine sulfii. Se observ decolorarea soluiei de fuxin. Reacia este jenat de ionii S2 (i NO2.

3. Reacii de identificare a ionului ()

Acidul carbonic H2CO3 este un acid slab, instabil n soluii. Ionul poate fi conservat doar n soluii alcaline, unde se formeaz srurile respective. Carbonaii neutri de potasiu, sodiu i amoniu sunt solubili n ap, iar cationii celorlalte metale formeaz cu compui puin solubili n form de sruri neutre i bazice (Al3+, Cr3+, TiIV din soluiile carbonailor solubili se precipit n form de hidroxizi).

a) Acizii descompun carbonaii i hidrogenocarbonaii cu eliminarea gazului CO2 :

+ 2H+ = CO2( + H2O

+ H+ = CO2( + H2O

Dioxidul de carbon este recunoscut dup tulburarea apei de var (se folosete aparatul de recunoa(tere a gazelor):

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3( + H2O

Ionii au efect jenant. Ei pot fi nlturai din soluie prin oxidare pn la . b) Clorura de bariu formeaz cu ionii un precipitat alb, solubil n acizi minerali, acid acetic (i la barbotarea surplusului de dioxid de carbon:

BaCl2 + = BaCO3( + 2ClBaCO3 + CO2 + H2O = Ba(HCO3)2 c) Ionul hidrogenocarbonat HCO3- poate fi identificat folosind clorura de calciu.

Efectuare reaciei: 3-4 picturi de soluie de analizat se trateaz cu 6-8 picturi de soluie de CaCl2. Dup centrifugare, sedimentul format se separ. La centrifugat se adaug 3 - 4 picturi de soluie de hidroxid de amoniu. Formarea unui precipitat alb indic prezena n soluia analizat a hidrogenocarbonailor:

Ca(HCO3)2 + 2NH3 = CaCO3 + (NH4)2CO3 4. Reacii de identificare a ionului ()

Ionul este anionul acidului ortofosforic H3PO4. Acesta fiind un acid tribazic, formeaz trei tipuri de sruri: neutre fosfaii, acide hidrogeno- (i dihidrogenofosfaii. Mai solubili n ap sunt dihidrogenofosfaii. Dintre fosfai (i hidrogenofosfai sunt solubile numai srurile de potasiu, sodiu, litiu (i amoniu.

a) Molibdatul de amoniu (NH4)2MoO4 n prezena acidului azotic (soluie molibdenic) formeaz, la nclzire, cu ionii sau precipitat galben cristalin de fosforomolibdat de amoniu, solubil n soluii de baze alcaline (i de amoniac:

+ 12 + 3 + 24H+ = (NH4)3[PMo12O40]( + 12H2O

Sarea de amoniu a acidului 12-molibdenofosforic se dizolv in soluii de fosfai luai n surplus.

Efectuarea reaciei: Cteva picturi de soluie de hidrogenofosfat de sodiu (i 8 -10 picturi de soluie molibdenic se nclzesc pe baia de ap pn la 40-50C. La rcire, apare precipitat galben. Adugarea ctorva cristale de NH4NO3 mare(te sensibilitatea reaciei.

Ionul are efect jenant. Prezena ionilor reductori (, , S2 (.a.) mpiedic aceast reacie, deoarece ei reduc parial Mo(Vl) la Mo(V). Astfel, se obin formele reduse ale acidului 12-molibdenofosforic, ce coloreaz soluia n albastru.

b) Mixtura magnezian (amestec de MgCl2, NH4Cl (i NH3) formeaz cu ionii (i un precipitat alb cristalin de fosfat de magneziu (i amoniu:

Mg2+ + NH3 + = MgNH4PO4( 5 Reacii de identificare a ionului

Ionul reprezint restul acidului silicic H2SiO3, insolubil n ap. Acidul silicic nu are o formul chimic bine determinat, de aceea se scrie nSiO2 . H2O. Din srurile acidului silicic sunt solubili doar silicaii metalelor alcaline.

a) Acizii diluai formeaz cu ionii un precipitat alb gelatinos de acid silicic, solubil n soluii alcaline:

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3( + 2NaCl

b) Ca rezultat al deplasrii de echilibru al procesului de hidroliz, cauzat de descompunerea hidroxidului de amoniu la temperatur, clorura de amoniu precipit acidul silicic.

c) Azotatul de argint formeaz cu ionii un precipitat de culoare galben, solubil n acid azotic:

2Ag+ + = Ag2SiO3(d) Clorura de bariu interacioneaz cu ionii i formeaz un precipitat alb BaSiO3, care la aciunea acizilor se descompune cu formarea unui gel, ce prezint un amestec de diferii acizi ai siliciului.

e) Molibdatul de amoniu, n prezena acidului azotic, formeaz cu ionii acidul silicomolibdenic, solubil n ap, colornd soluia n galben:

12(NH4)2MoO4 + 24HNO3 + H2SiO3 = 24NH4NO3 + H4[SiMo12O40] + 11H2O

Compuii analogi ai fosfailor i arsenailor sunt puin solubili n ap.

II. Reacii de identificare a anionilor din grupa a II-a

1. Reacii de identificare a ionului Cl a) Nitratul de argint formeaz cu ionii Cl un precipitat alb, AgCl, insolubil n acizi, dar solubil n soluii de NH4OH i de (NH4)2CO3:

AgNO3 + NaCl = AgCl( + NaNO3AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O

AgCl + (NH4)2CO3 = [Ag(NH3)2]Cl + H2O + CO2( Pentru a recunoa(te Cl n prezena ionilor Br (i I, se procedeaz n modul urmtor: la cteva picturi de soluie de analizat se adaug 3-4 picturi de soluie de nitrat de argint. Precipitatul obinut se separ (i se spal de doua ori n volume mici (2 - 3 ml) de ap distilat, apoi se adaug 5 - 6 picturi de soluie de (NH4)2CO3 (10 %). Amestecul obinut se agit bine cu bagheta de sticl. Dup separarea sedimentului, la centrifugat se adaug 2 picturi de fenolftalin (i acid azotic ( 2 mol/l) pn la dispariia culorii roz. Datorit formrii clorurii de argint, soluia se tulbur.

[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = AgCl( + 2NH4NO3 b) Oxidanii puternici (KMnO4, MnO2, PbO2, NaBiO3 (.a.) oxideaz ionii Cl- n mediu de acid sulfuric pn la Cl2:

MnO2 + 2Cl + 4H+ = Mn2+ + 2H2O + Cl2( Clorul liber poate fi recunoscut dup nalbstrirea hrtiei de filtru mbibat cu amestec de amidon (i iodur de potasiu.

c) La nclzirea unui amestec de clorur de sodiu solid cu dic...