Теоретическое введение

Соли – это сложные вещества, состоящие из катионов металлов и анионов кислотных остатков. В растворах происходит электролитическая диссоциация солей, распад на катион и анион:

Nа₂SО₄  2 Nа⁺ + SО₄^2-

^{катион анион}

^{катион анион}

ВaСl₂  Вa²⁺ +2Сl^-

В общем случае уравнение диссоциации можно записать:

KtAnKt⁺+An^-

Таким образом, определение соли сводится к анализу катиона и аниона.

Определение анионов

Анионы определяют дробно с помощью следующих реакций:

1. Обнаружение SO₄^2- сульфат иона:

ВaСl₂ + Nа₂SO₄ = ВaSO₄ ↓+ 2NаСl

Образуется осадок сульфата бария, нерастворимый в азотной кислоте.

2. Обнаружение СO₃^{2 -} карбонат иона:

Nа₂ СO₃ + ВaСl₂ = Вa СO₃↓+ 2NаСl

Образуется осадок карбоната бария, растворимый в азотной и соляной кислотах:

ВaСO₃ + 2НСl = ВaСl₂ +СO₂↑+Н₂О

3. Обнаружение Сl^- хлорид иона:

NаСl + AgNO₃ = AgСl↓ + Nа NO₃

Образуется осадок хлорида серебра, растворимый в растворе концентрированного аммиака:

AgСl + 2NН₄ОН = [Ag(NН₃)₂]Сl + 2Н₂О

Полученное комплексное соединение разрушается при действии азотной кислоты, появляется белая муть:

[Ag(NН₃)₂]Сl + 2НNО₃ = AgСl↓ + 2NН₄NО₃

4. Обнаружение NO₃^- нитрат иона:

4.1 Взаимодействие с дифениламином (с6н5)2nн.

При смешивании на предметном стекле NаNO₃ и (С₆Н₅)₂NН наблюдается интенсивно-синее окрашивание раствора.

4.2 Взаимодействие с сульфат железом (II) FeSО_4. В растворе образуется бурое кольцо:

2NаNO₃ + 6FeSО₄ + Н₂SО₄ = 2NО↑ + Nа₂SО₄ + 3Fe₂(SО₄)₃+ 4Н₂О

NО + FeSО₄ = [Fe(NО) SО₄]

5. Обнаружение СН₃СOО ^- ацетат иона

5.1 Взаимодействие с н2sо4

2СН₃СOОNа + Н₂SО₄ = Nа₂SО₄ + 2СН₃СOОН

Образующуюся уксусную кислоту определяют по запаху.

5.2 Взаимодействие с Н₂SО₄ в присутствии этилового спирта:

СН₃СOОН + С₂Н₅ОН = СН₃СOОС₂Н₅ +Н₂О

уксусно-этиловый эфир

Характерный запах уксусно-этилового эфира указывает на наличие ацетат иона.

Обнаружение катионов.

Катионы I и II группы определяют с помощью систематического анализа, используя групповые реактивы: на I группу катионов - 2н НСI; на II группу – 2н Н₂SО_4.. После систематического анализа катионы определяют дробным методом с помощью частных реакций методом проб в случае образования осадка.

Частные реакции

1.Обнаружение иона Аg⁺ и иона Рb²⁺

1.1 Реакция с йодидом калия:

АgNОз + Кl = Аgl↓+ КNОз (ПР_Аgl = 8,3*10^-17)

Образуется осадок ярко желтого цвета.

Рb(NО₃)₂ + 2Кl =Рbl₂ ↓+2 КNОз (ПР _Рbl2 = 1,1*10^-9)

Образуется осадок желтого цвета, растворимый в горячей воде.

1.2 Взаимодействие с хроматом калия:

АgNОз + К₂СrО₄ = Аg₂СrО↓+2 КNОз (ПР_{Аg2 СrО4} = 1,1*10^-12)

Образуется осадок красно-бурого цвета, растворимый в аммиаке и кислотах.

Рb(NО₃)₂ + К₂СrО₄ = РbСrО₄↓+2 КNОз (ПР _РbСrО4= 1,8*10^-14)

Образуется осадок желтого цвета, растворимый в сильных кислотах и щелочах.

3. Взаимодействие с щелочами

2АgNОз +2NаОН = Аg₂О↓+2NаNО₃

Образуется осадок бурого цвета, растворимый в аммиаке.

Рb(NО₃)₂ +2NаОН = Рb(ОН)₂↓+2NаNО₃

Образуется осадок белого цвета, растворимый в избытке щелочи и кислоте

Рb(ОН)₂ +2NаОН = Nа₂[Рb(ОН)₄]

Рb(ОН)₂ +2НNО₃ = Рb(NО₃)₂ +2Н₂О

Гидроксид свинца (II) проявляет амфотерные свойства.

2. Обнаружение иона Са²⁺

2.1 Ион Са²⁺обнаруживают реакцией с оксалатом аммония (NН₄)₂С₂О₄ В результате реакции образуется белый мелкокристаллический осадок. Аналогичные осадки получаются с ионами Sr²⁺ и Ва²⁺.

СаСI₂ + (NН₄)₂С₂О₄ = СаС₂О₄↓+2 NН₄СI (ПР _СаС2О4 = 2,3*10^-9)

2.2 Реакция с гексацианоферратом (II) калия К₄[Fе(СN)₆] .Образуется белый кристаллический осадок нерастворимый в уксусной кислоте в отличии от иона Sr²⁺.

К₄[Fе(СN)₆] + СаСI₂ + 2NН₄СI = Са(NН₄)₂[Fе(СN)₆] ↓+4КСI

3. Обнаружение иона Sr²⁺

Ион Sr²⁺, обнаруживают реакцией с гипсовой водой (водный раствор СаSО₄). В результате реакции образуется осадок SrSО₄ в виде мути.

Sr (NОз)₂ + аSО₄ = SrSО₄↓+ Са(NОз)₂ (ПР_{S rSО4} = 3,2*10^-7)

4. Обнаружение иона Ва²⁺

Ион Ва²⁺ обнаруживают реакцией с дихроматом калия К₂Сr₂О₇.

В результате реакции образуется осадок желтого цвета. К₂Сг₂О₇ дает осадки только с растворами солей бария. Это происходит потому, что в растворе дихромата калия вследствие гидролиза всегда есть небольшое количество хромат - ионов:

Сг₂О₇^2- + Н₂О = 2СгО₄^2- + 2Н⁺

Так как ВаСгО₄ растворяется труднее, чем ВаСг₂О₇, то в осадок выпадет ВаСгО₄:

2Ва²⁺ + Сг₂О₇^2- + Н₂О = 2ВаСгО₄ + 2Н⁺

Чтобы реакция стала необратимой и Ва²⁺ полностью выпал в осадок. добавляют раствор ацетата натрия. Минеральная кислота превращается в слабодиссоциирующую уксусную кислоту:

Н⁺ + СН₃СОО^-= СНзСООН

Таким образом, суммарное уравнение реакции имеет вид:

2Ва²⁺ + Сг₂О₇^2- + 2СН₃СОО^- + Н₂О = 2ВаСгО₄↓+ 2СН₃СООН

Раствор К₂Сг₂О₇ в присутствии СНзСООNа является индивидуальным реактивом на Ва²⁺.

Катионы III –VI групп определяют дробно с помощью частных реакций.

5. Обнаружение иона АI³⁺.

На ион АI³⁺ действуют ализарином. Образуется ярко-красный осадок, нерастворимый в разбавленной уксусной кислоте.

АIСI₃ + 3NН₄ОН + С₁₄Н₆О₂(ОН)₂ =АI(ОН)₂С₁₄Н₆О₂(ОН)↓ +3NН₄СI + Н₂О

6. Обнаружение иона Сг³⁺.

Ион Сг³⁺ определяют с помощью пероксида водорода в щелочной среде. Образуется раствор желтого цвета.

2Сг(NО₃)₃ + 10NaОН + 3Н₂О₂ = 2Na₂СгО₄↓+ 6NaNО₃ + 8Н₂О

7. Обнаружение иона Zn²⁺.

Ион Zn²⁺ определяют микрокристалличекой реакцией с тетрароданомеркуратом аммонием (NН₄)₂[Нg(CNS)₄]

ZnSО₄ + (NН₄)₂[Нg(CNS)₄] = Zn[Нg(CNS)₄]↓ + (NН₄)₂SО₄

Под микроскопом видны кристаллы в виде крестов и дендритов.

8. Обнаружение Мg²⁺.

Реакция с гидрофосфатом натрия: Na₂НРО₄:

МgCl₂ + Na₂НРО₄ + NН₄ОН = Мg NН₄РО₄↓+ 2NaCl + Н₂О

Образуется белый кристаллический осадок двойного фосфата магния и аммония, легко растворимый в кислотах.

9. Обнаружение Мn²⁺

Реакция с висмутатом натрия NaBiО₃ в кислой среде:

2Мn(NО₃)₂ + 5NaBiО₃ + 14НNО₃ = 2NaМnО₄ + 5Bi(NО₃)₃ + 3NaNО₃ + 7Н₂О

Реакция идет на холоду. В результате получается раствор малиново-коричневой окраски. Висмутат натрия является индивидуальным реактивом на катион Мn ^2+.

10. Обнаружение Fе²⁺

Реакция с гексацианофератом (III) калия K₃[Fе(CN)₆]

3FеSО₄ + 2K₃[Fе(CN)₆] = Fе ₃[Fе(CN)₆]₂↓ + 3K₂SО₄

Образуется синий осадок Fе₃[Fе(CN)₆]₂ турнбулевой сини. Раствор K₃[Fе(CN)₆] является индивидуальным реактивом на катионы Fе²⁺.

11. Обнаружение Fе³⁺

11.1 Реакция с гексацианофератом (II) калия K₄[Fе(CN)₆]

4FеCl₃ + 3K₄[Fе(CN)₆] = Fе₄[Fе(CN)₆]₃↓+ 12КCl

Образуется синий осадок Fе₄[Fе(CN)₆]₃ берлинской лазури. Раствор K₄[Fе(CN)₆] является индивидуальным реактивом на катионы Fе³⁺ .

11.2 Реакция с радонидом аммония NН₄SCN

FеCl₃ + 3NН₄SCN =Fе(SCN)₃+ 3NН₄CI

Появляется темно-красное окрашивание раствора.

12. Обнаружение катиона Сu²⁺

12.1 При взаимодействии солей Сu²⁺с гексацианоферратом (II) калия

K₄[Fе(CN)₆] выпадает осадок Сu₂[Fе(CN)₆] красно-бурого цвета.

2СuSО₄ + K₄[Fе(CN)₆] = Сu₂[Fе(CN)₆] ↓+ 2K₂SО₄

12.2 Концентрированный аммимак NН₄ОН также является индивидуальным реактивом на катион Сu²⁺ .

13.Обнаружение катиона Ni²⁺

При взаимодействии солей Ni²⁺ с реактивом Чугаева – диметилглиоксимом образуется розовое окрашивание толуольного раствора.

NiCl₂ + C₄Н₈N₂О₂ + 2NН₄ОН = [Ni (C₄Н₇N₂О₂ )₂] ↓ + 2NН₄Cl

Диметилглиоксим ввел в аналитическую практику русский ученый Л.А. Чугаев в 1905 году. До сих пор этот реактив является самым чувствительным для обнаружения никеля в смеси. Введение толуола устраняет мешающее действие Fе²⁺.

14.Обнаружение катиона Со²⁺

При взаимодействии солей Со²⁺ с кристаллическим тиосульфатом натрия Na₂S₂О₃ в спиртовом растворе происходит синие окрашивание вследствие образования нерастворимого в спиртовом растворе тиосульфата кобальта Со S₂О₃

СоCl₂ + Na₂S₂О₃ = Со S₂О₃ ↓ + 2NaCl

15. Обнаружение катиона NН₄⁺

15.1 Реакция с реактивом Несслера {K₂[HgI₄]+ KОН}:

NН₄Cl + 2K₂[HgI₄] +4 KОН = [ОHg₂ NН₂]I ↓+7KI + KCl + 3Н₂О

В присутствии солей аммония образуется желто-коричневое окрашивание.

15.2 Реакция с едкими щелочами NaОН или KОН:

NН₄Cl + NaОН = NН₃ ↑+ NaCl + Н₂О

Аммиак обнаруживают по запаху или по появлению синей окраски на универсальной индикаторной бумаге, смоченной водой.

16. Обнаружение катиона К⁺

16.1 Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия Na₃[Со(NО₂)₆]:

2КCl + Na₃[Со(NО₂)₆] =К₂Na[Со(NО₂)₆] ↓+2 NaCl

Образуется ярко-желтый осадок.

Гексанитрокобальтат натрия может быть реактивом на катионы К⁺ в отсутствии катионов NН⁴⁺.

16.2 Микрокристаллоскопическая реакция со смесью нитритов

Реакция проводится на предметном стекле. В присутствии ионов калия под микроскопом видны характерные черные кубические кристаллы К₂Pb[Сu(NО₂)₆]. Аналогичная реакция характерна для солей аммония, поэтому катионы К⁺ со смесью нитритов определяют в отсутствие катиона NН⁴⁺.

Рис5.Кристаллы К₂РЬ[Сu(NО₂)₆] и (NН₄)₂РЬ[Сu(NО₂)₆]

17. Обнаружение катиона Na⁺

Реакция с гексагидроксиантимонатом (V) калия

К[Sb(ОН)₆]:

NaCl + К[Sb(ОН)₆] = Na[Sb(ОН)₆]↓+ КCl

Образуется белый кристаллический осадок натриевой соли