Аніони - це складові частини подвійних, комбінованих, середніх, кислих, основних солей. У якісному аналізі кожен з них можна визначити за допомогою певного реактиву. Розгляньмо якісні реакції на аніони, які використовуються в неорганічній хімії.
Особливості аналізу
Він є одним з найважливіших варіантів ідентифікації речовин, поширених у неорганічній хімії. Існує підрозділ аналізу на два компоненти: якісний, кількісний.
Всі якісні реакції на аніони передбачають ідентифікацію речовини, встановлення наявності в ній певних домішок.
Кількісний аналіз встановлює чіткий вміст домішок і базової речовини.
Специфіка якісного виявлення аніонів
Далеко не всі взаємодії можна використовувати в якісному аналізі. Характерною вважається реакція, яка призводить до зміни забарвлення розчину, випадання осаду, його розчинення, виділення газоподібної речовини.
Групи аніонів визначають шляхом селективної реакції, завдяки якій можна виявити тільки певні аніони в складі суміші.
Чутливість - це найменша концентрація розчину, при якій визначений аніон можна виявити без його попередньої обробки.
Групові реакції
Існують такі хімічні речовини, які здатні при взаємодії з різними аніонами давати подібні результати. Завдяки застосуванню групового реактиву можна виділяти різні групи аніонів, проводячи їх облогу.
При проведенні хімічного аналізу неорганічних речовин, в основному, проводять дослідження водних розчинів, в яких солі присутні в дисоційованому вигляді.
Саме тому аніони солей визначають шляхом їх відкриття в розчині речовини.
Аналітичні групи
У кислотно-основному методі прийнято виділяти три аналітичні групи аніонів.
Проаналізуємо, які аніони можна визначати, користуючись певними реактивами.
Сульфати
Для їх виявлення в суміші солей у якісному аналізі застосовують розчинні солі барію. Враховуючи, що сульфат-аніони - це SO4, коротке іонне рівняння реакції має вигляд:
Ba2++ (SO4)2-= BaSO4
Отриманий в результаті взаємодії сульфат барію має білий колір, є нерозчинною речовиною.
Галогеніди
При визначенні аніонів хлору в солях в якості реактиву використовують розчинні солі срібла, так як саме катіон цього благородного металу дає нерозчинний білий осад, тому так визначають хлорид-аніони. Це далеко не повний перелік якісних взаємодій, що використовуються в аналітичній хімії.
Крім хлоридів, солі срібла використовують також для виявлення наявності в суміші йодидів, бромидів. Кожна з солей срібла, що утворює з 'єднання з галогенідом, має певне забарвлення.
Наприклад, AgI має жовтий колір.
Якісні реакції на аніони 1 аналітичної групи
Спочатку розгляньмо, які в неї входять аніони. Це карбонати, сульфати, фосфати.
Найпоширенішою в аналітичній хімії, вважається реакція на визначення сульфат-іонів.
Для її проведення можна скористатися розчинами сульфату калію, хлориду барію. При змішуванні між собою цих з 'єднань утворюється білий осад сульфату барія.
В аналітичній хімії обов 'язковою умовою є написання молекулярних та іонних рівнянь тих процесів, які були проведені для виявлення аніонів певної групи.
Якщо записувати повне і скорочене іонне рівняння для даного процесу, можна підтвердити утворення нерозчинної солі BaSO4 (сульфата барія).
При виявленні карбонат-іона в суміші солей використовують якісну реакцію з неорганічними кислотами, що супроводжується виділенням газоподібного з 'єднання - вуглекислого газу. Крім того, при виявленні карбонату в аналітичній хімії також використовується реакція з хлоридом барія. В результаті іонного обміну випадає білий осад карбонату барію.
Скорочене іонне рівняння процесу описується схемою.
Ba+CO3=BaCO3
Хлорид барія осаджує карбонат-іони у вигляді білого осаду, що використовується в якісному аналізі аніонів першої аналітичної групи. Інші катіони не дають такого результату, тому не підходять для визначення.
При взаємодії карбонату з кислотами коротке іонне рівняння має такий вигляд:
2H++CO3-=CO2+H2O
При виявленні фосфат-іонів у суміші також застосовується розчинна сіль барію. Змішування розчину фосфату натрію з хлоридом барія призводить до утворення нерозчинного фосфату барію.
Таким чином, можна зробити висновок про універсальність хлориду барія, можливості його застосування для визначення аніонів першої аналітичної групи.
Якісні реакції на аніони другої аналітичної групи
Хлорид-аніони можна виявити при взаємодії з розчином нітрату срібла. В результаті іонного обміну утворюється творожистий білий осад хлориду срібла (1).
Бромід цього металу має жовтуватий колір, а йодид відрізняється насиченим жовтим забарвленням.
Молекулярна взаємодія хлориду натрію з нітратом срібла має такий вигляд:
NaCl + AgNO3=AgCl +NaNO3
Серед специфічних реактивів, які можна використовувати при визначенні в суміші іодид-іонів, виділимо катіони міді.
KI + CuSO4 = I2 + K2SO4+ CuI
Даний окислювально-відновлювальний процес характеризується утворенням вільного йоду, що і застосовується в якісному аналізі.
Силікат-іони
Для виявлення цих іонів використовують концентровані мінеральні кислоти. Наприклад, при додаванні до силікату натрію концентрованої соляної кислоти утворюється осад кремнієвої кислоти, що має гелеобразний вигляд.
У молекулярному вигляді цей процес:
Na2SiO3 + 2HCl = NaCl+ H2SiO3
Гідроліз
В аналітичній хімії гідроліз за аніоном є одним із способів визначення реакції середовища в розчинах солей. Для того щоб правильно визначити варіант протікаючого гідролізу, необхідно з 'ясувати, з якої кислоти і основи отримана сіль.
Наприклад, сульфід алюмінію утворений нерозчинним гідроксидом алюмінію і слабкою сірководневою кислотою. У водному розчині цієї солі відбувається гідроліз по аніону і по катіону, тому середовище нейтральне. Жоден з індикаторів не буде змінювати свого забарвлення, отже, шляхом гідролізу складно буде провести визначення складу даного з 'єднання.
Ув 'язнення
Якісні реакції, які використовують в аналітичній хімії для визначення аніонів, дозволяють отримувати у вигляді опадів певні солі. Залежно від того, аніони якої аналітичної групи необхідно виявити, для експерименту підбирається певний груповий реактив.
Саме за цією методикою проводять визначення якості питної води, виявляючи, чи не перевищує кількісний вміст аніонів хлору, сульфату, карбонату тих граничних допустимих концентрацій, які встановлені санітарно-гігієнічними вимогами.
В умовах шкільної лабораторії експерименти, що стосуються визначення аніонів, є одним з варіантів завдань дослідницького характеру на практичній роботі. Під час експерименту школярі не тільки аналізують кольори отримуваних опадів, а й становлять рівняння реакцій.
Крім того, елементи якісного аналізу пропонуються випускникам у підсумкових тестах з хімії, дозволяють визначити рівень володіння майбутніми хіміками та інженерами молекулярними, повними і скороченими іонними рівняннями.