Analizin?s chemijos laboratoriniai darbai. Aprašymai.

Kokybinės analizės pagrindai

neorganinės ir analizinės chemijos laboratoriniai darbai

TURINYS

Įvadas

1. Kokybinės analizės pagrindai

1.1. Analizinės reakcijos ir jų jautrumas

1.2. Sisteminė analizė ir katijonų grupavimas

1.3. Nusodinimas ir nuosėdų atskyrimas nuo tirpalo

1.4. Reakcijų atlikimas ir lašų reakcijos.

1.5. Rūgščių – šarmų metodas

1.6. Katijonų grupavimas rūgščių – šarmų metodu

2. Katijonų atpažinimo reakcijos

2.1. Pirmoji analizinė grupė K+, Na+, NH4+

2.1.1. Na+ jonų atpažinimo reakcijos

2.1.2. K+ jonų atpažinimo reakcijos

2.1.3. NH4+ jonų atpažinimo reakcijos

2.2. Antroji analizinė grupė (Ag+, Pb2+, Hg22+)

2.2.1. Ag+ jonų atpažinimo reakcijos

2.2.2. Pb2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.2.3. Vienvalenčių [Hg2]2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.2.4. II katijonų grupės analizės eiga

2.3.Trečioji analizinė grupė Ca2+, Ba2+, Sr2+

2.3.1. Ca2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.3.2. Sr2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.3.3. Ba2+ atpažinimo reeakcijos

2.3.4. III katijonų grupės analizės eiga

2.3.5. I, II, III grupių katijonų K+, Na+, NH4+, Ag+, Pb2+, Hg22+, Ca2+, Ba2+, Sr2+ mišinio analizė.

2.4. Ketvirtoji analizinė grupė Zn2+, Sn2+, Sn4+, Al3+, Cr3+

2.4.1. Zn2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.4.2. Sn2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.4.3. Al3+ jonų atpažinimo reakcijos

2.4.4. Cr3+ jonų atpažinimo reakcijos

2.4.5. VI analizinės grupės katijonų mišinio analizės eiga

2.5. Penktoji analizinė grupė (Fe3+, Fe2+, Mn2+, Mg2+)

2.5.1. Fe3+ jonų atpažinimo reakcijos.

2.5.2. Fe2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.5.3. Mn+ jonų atpažinimo reakcijos

2.5.4. Bi3+ jonų atpažinimo reakcijos

2.5.5. Mg2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.5.6. V analizinės grupės katijonų mišinio analizės eiga

2.6. Šeštoji analizinė grupė (Cu2+, Cd2+, Hg2+, Ni2+, Co2+)

2.6.1. Cu2+ jonų attpažinimo reakcijos

2.6.2. Cd2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.6.3. Hg2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.6.4. Ni2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.6.5. Co2+ jonų atpažinimo reakcijos

2.6.6. VI analizinės grupės katijonų mišinio analizės eiga

2.7. I-VI grupių katijonų mišinio analizės eiga

3. Anijonų analizė

3.1. Pirmos grupės anijonų analizė

3.1.1. SO42- jonų atpažinimo reakcijos

3.1.2. SO32- jonų atpažinimo reakcijos

3.1.3. S2O32- jonų atpažinimo re

eakcijos

3.1.4. CO32- jonų atpažinimo reakcijos

3.1.5. PO43- jonų atpažinimo reakcijos

3.1.6. C2O42- jonų atpažinimo reakcijos

3.1.7. BO2- jonų atpažinimo reakcijos..........

3.1.8. SiO32- jonų atpažinimo reakcijos

3.1.9. F- jonų atpažinimo reakcijos

3.2. Antros grupės anijonų analizė

3.2.1. S2- jonų atpažinimo reakcijos

3.2.2. Cl- jonų atpažinimo reakcijos

3.2.3. Br- jonų atpažinimo reakcijos

3.2.4. J- jonų atpažinimo reakcijos

3.3. Trečios grupės anijonų analizė

3.3.1. NO3- jonų atpažinimo reakcijos

3.3.2. NO2- jonų atpažinimo reakcijos

3.3.3. CH3COO- jonų atpažinimo reakcijos

3.4. Anijonų mišinio analizė

3.4.1. Anijonų suskirstymas į grupes

3.4.2. Anijonų – reduktorių patikrinimas

3.4.3. Anijonų – oksidatorių patikrinimas

3.4.4. Dujų išsiskyrimo patikrinimas

3.4.5. Tirpalo jutiminis įvertinimas

3.4.6. Tirpalo reakcijos įvertinimas

Įvadas

Analizinė chemija nagrinėja medžiagų cheminės sudėties tyrimo metodus ir jų tobulinimo galimybes. Šio mokslo pagrindas yra bendrosios chemijos dėsniai. Analizinės chemijos objektas – įvairios cheminių medžiagų ir jų mišinių identifikavimas, jų cheminių ir fizikinių savybių narinėjimas.

Cheminės medžiagos analizė gali būti kiekybinė ir kokybinė. Kokybinės analizės metu nagrinėjama tiriamojo junginio sudėtinės dalys ir komponentai – jonai ar elementai ir kita. Kiekybinės analizės metu nustatoma kookiais kiekiais (koncentracija, masė) tiriamąją medžiagą sudaro atskiri elementai arba jonai.

Analizuojant įvairias nežinomas chemines medžiagas arba jų mišinius, visuomet pirmiausia atliekama kokybinė analizė, nuo kurios rezultatų priklauso metodo pasirinkimas kiekybiniamsnustatymams.

Cheminė analizė plačiai naudojama pramonėje gamybos procesų kontrolei bei išleidžiamos produkcijos kokybei nustatyti. Ja remiantis išaiškinami ir ištiriami gamtiniai žaliavų šaltiniai. Ypač didelis cheminės analizės pritaikymas ir svarbus vaidmuo yra tiksliuosiuose gamtos moksluose: biologijoje, medicinoje, geologijoje, metalurgijoje, technologijoje ir kitur. Medžiagų sudėčiai nustatyti naudojami cheminiai, fizikiniai ir cheminiai – fizikiniai me

etodai. Pagal proceso pobūdį ir nustatomą medžiagos parametrą metodai skirstomi į: cheminius, elektrocheminius, spektrinius, radiocheminius ir radiometrinius. Plačiau apie tai galima susipažinti specialioje literatūroje, pvz.: D.Mickevičius Cheminė analizė, I ir II dalys.

Cheminiai metodai pagrįsti įvairiomis reakcijomis, kurias atliekant galima nustatyti tiriamojoje medžiagoje esančius elementus ar jonus bei jų savybes,- t.y. šie metodai pagrįsti atomų, molekulių, jonų tarpusavio chemine sąveika. Fizikiniai metodai pagrįsti medžiagos tyrimu, naudojantis jos fizikinėmis savybėmis, pvz.: laidumu, varža, optinį tankį ir daugeliu kitų.

Atsižvelgiant į reakcijai paimtos medžiagos kiekį ir atlikimo techniką, kokybinės analizės metodai skirstomi į makro-, pusiau-mikro, mikro ir ultramikro metodus.

Seniausias yra makro metodas. Pilnai analizei imamas 1 gramas kietos medžiagos, keli ar keliolika mililitrų tirpalo, atskiros reakcijos atliekamos naudojant vidutinio dydžio mėgintuvėlius, imant po kelis mililitrus tirpalo. Pilnai mikro analizei imama apie 50 miligramų medžiagos arba 20-30 lašų tirpalo.

Tiriant didelius aplinkos objektus, imami dideli kiekiai bandinių,pvz.: upės vandens gali būti paimama kelias dešimt litrų, o dirvožemio ar požeminio vandens dar daugiau. Prie detalią analizę, tokie tirpalai paprastai yra koncentruojami – pašalinama tam tikra dalis tirpiklio – ir toliau atliekama kokybinė ir kiekybinė analizė.

Priklausomai kokios agregatinės būsenos yra tiriamoji medžiaga naudojama analizei – ar tirpalas, ar kieta – yra du pagrindiniai mikroanalizės metodai: lašų ir mikro kristaloskopinis. Reakcijos vykdomos ant objektinių stiklelių arba fi

iltrinio popieriaus, dažnai stebimos mikroskopais, pvz.: kaip teisminėje ekspertizėje.

Cheminės analizės metodai pagal vykstančios reakcijos pobūdį skirstomi į tris pagrindines grupes: gravimetrija, titrimetrija, dujų analizė. Tai yra kiekybinės analizės metodai, kokybinei analizei jie taikomi gana retai – gaunami specialūs hibridiniai tyrimo metodai.

Gravimetrinė arba svorio analizė – nustatymometodas, grindžiamos reakcijos produkto masės matavimu. Reakcijos produktas gali būti išskirtas įvairias būdais: pridėjus tam tikro reagento (nusodinimo gravimetrija), elektrolitiškai nusodinant metalus ar jų netirpius junginius ant elektrodų, naudojant išorinį nuolatinės srovės šaltinį (elektrogravimetrija) arba tokio šaltinio nenaudojant (kontaktinis nusodinimas), bandinio masės pokytis laike tolygiai keliant temperatūrą (termogravimetrija) ir daug kitų.

Titrimetrija arba tūrio analizė – nustatymo metodas, pagrįstas titravimui sunaudoto cheminio reagento tūrio, masės arba kitų faktorių matavimu. Skiriamos kelios rūšys: tiesioginis titravimas (naudojamas laboratoriniu darbų metu), netiesioginis, atvirkštinis, nepertraukiamas (titruojami vienu metu keli komponentai, jų neatskyrus vienus nuo kitų) ir daugelis kitų besiskiriančių savo atlikimo metodika ir tikslais. Pagal titravimo pabaigos nustatymo būdą yra vizualiojo (pvz.: pagal indikatoriaus spalvą) ir prietaisinio titravimo metodai. Pagal matuojamo rodiklio, savybes ir naudojamus prietaisus prietaisiniai metodai skirstomi į: optinius, elektrocheminius ir kitus metodus,- jų yra labai daug dėl cheminių junginių ir jų savybių gausos.

Titrimetrinės analizės metodai skirstomi pagal vykstančių titravimo metu reakcijų tipą. Dažniausiai praktikoje naudojami yra šie:

rūgštinis – bazinis arba protolitometrija (v

vyksta neutralizacijos reakcija),

alkalimetrija – šarmais titruojamos rūgštys ir silpnų bazių druskos;

acidimetrija – rūgštimis titruojamos šarmai ir silpnų rūgščių druskos;

oksidacinis – redukcinisarba redoksometrija (vyksta oksidacijos – redukcijos reakcija),

permanganotometrija – nežinomos koncentracijos tirpalai titruojami oksidatoriumi kalio permanganatu;

jodametrija – reduktorių tirpalai titruojami elementinio jodo tirpalu, oksidatorių tirpalai titruojami jodidų tirpalu;

chromatometrija – reduktorių tirpalai titruojami kalio dichromato tirpalu;

bromatometrija – oksidatorius kalio bromatas;

bromat – bromidinis (bromometrija) – titruojama bromato ir bromido mišiniu.

kompeksimetrinis titravimas arba kompleksometrija (reakcijos metu susidaro patvarūs kompleksiniai junginiai),

nusodinamasis titravimas arba sedimetrija (reakcijos metu susidaro netirpios medžiagos – nuosėdos):

argentometrija – metodas pagrįstas sidabro chlorido tirpalo naudojimu; skirstomi pagal ekvivalentinio taško nustatymo būdą;

tiocianatometrija – pagrindinėreakcija yra tarp sidabro ir tiocianato jonų.

Titravimo metu keičiasi analizuojamos medžiagos cheminė sudėtis, standartinio tirpalo ir reakcijos produktų pusiausvyros koncentracijos. Šių koncentracijų pokyčių grafinis vaizdavimas vadinamas titravimo kreivėmis, jų forma priklauso nuo analizuojamo ir standartinio tirpalo tarpusavio sąveikos charakterio ir pačių medžiagų cheminių charakteristikų.

Titravimui naudojami tirpalai priklausomai nuo jų paruošimo būdo ir tirpinamo junginio cheminės prigimties yra standartiniai ir titruoti. Standartiniai tirpalai ruošiami tik iš tokių medžiagų, kurios tam tikromis sąlygomis turi tiksliai žinomą, pastovią sudėtį, pvz.: natrio karbonatas ir hidrokarbonatas, natrio oksalatas ir kitos. Tokių medžiagų tirpalų tikslios koncentracijos apskaičiuojamos remiantis pasvertu analitinėmis svarstyklėmis jų kiekiu ir pagaminto tirpalo tūriu. Standartiniai tirpalai gaminami tiksliuose matavimo induose, pvz.: matavimo kolbutėse.

Ruošiant titruotus tirpalus, pradžioje tirpalas nepagaminamas tiksliai – dėl nepastovios junginio sudėties, dėl svėrimo paklaidų, dėl kitų techninių priežasčių. Tada koncentracija yra apskaičiuojama iš titravimo rezultatų. Titruojama tik standartiniu tirpalu, ir nustatoma tiksli koncentracija. Taip ruošiami druskos rūgšties, sieros rūgšties, natrio šarmo, kalio permanganato tirpalai. Šių medžiagų sudėtis yra nepastovi, nes jos sugeria drėgmę, įvairius junginius iš oro ir sudėtis keičiasi. Nustatytos ir apskaičiuotos tikslios koncentracijos tirpalas naudojamas eksperimentams, vėliau koncentracija vėl keičiasi dėl minėtų aukščiaupriežasčių.

Duomenų apskaičiavimas tūrio analizėje. Tos pačios molinės ekvivalentų koncentracijos tirpalai reaguoja tarp savęs vienodais tūriais. Todėl, tūrio V1 nutitravimui sunaudojamas standartinio tirpalo tūris V2. Tarp šių tirpalų tūrių ir ekvivalentinės molių koncentracijų Cn1 ir Cn2 bus ši priklausomybė:

V1*Cn1 = V2*Cn2.

Titruojant tą patį medžiagos kiekį, suvartoto tirpalo tūrio ir ekvivalentų molinės koncentracijos sandauga yra pastovus dydis. Šiuo principu remiasi visi tūrio analizės metodai.

Atlikimo technika ir rūgštinio – bazinio titravimo kreivės – Bendrosios chemijos laboratoriniai darbai, I dalis. 36-41 p.

1. Kokybinės analizės pagrindai

1.1. Analizinės reakcijos ir jų jautrumas

Cheminiai analizėsmetodai pagrįsti chemine medžiagų sąveika: tiriamoji medžiaga paverčiama junginiu, pasižyminčiu lengvai pastebimomis savybėmis. Toks tikslingas medžiagų pervedimas į kitus junginius su žinomomis būdingomis savybėmis, naudojant specialius reagentus, vadinama analizine reakcija. Lengvai pastebimi reakcijų efektai yra skirstomi į grupes:

nuosėdų išsiskyrimas;

nuosėdų ištirpimas;

tirpalo spalvos pasikeitimas;

dujų išsiskyrimas.

Analizinės reakcijos esti įvairaus jautrumo. Reakcijos jautrumą apibūdina randamas medžiagos minimumas ir ribinis praskiedimas. Randamos medžiagos minimumu laikomas mažiausias medžiagos kiekis, esantis viename mililitre tirpalo, kuris gali būti patiktas tam tikra reakcija. Tas minimumas matuojamas mikrogramais. Mažiausia ieškomos medžiagos koncentracija, rodanti teigiamą reakciją, vadinama ribiniu praskiedimu.

Reakcijos jautrumas priklauso nuo įvairių faktorių: temperatūros, ieškomos medžiagos koncentracijos, tirpalo pH, naudojamų reagentų koncentracijos ir kitų veiksnių.

1.2. Sisteminė analizė ir katijonų grupavimas

Kai reagentas rodo būdingą reakciją su vienu jonu ir leidžia jį atpažinti kitų jonų mišinyje, jis vadinamas specifiniu tam jonui reagentu, o ta reakcija – specifine. Pavyzdžiui: amoniakas atpažįstamas iš būdingo kvapo, ir šiai reakcijai netrukdo kiti jonai. Fe3+ jonui specifinis reagentas yra tiocianato jonas, kuris tik su minėtu jonu sudaro raudonos spalvos junginį ir šiai reakcijai netrukdo kitų metalų katijonai.

Reagentai, sudarantys būdingus reakcijos produktus su nedideliujonų skaičiumi, vadinami selektyviaisiais arba atrankiniais. Selektyvioji reakcija duoda panašų efektą su tam tikra jonų grupe: pvz.: Ag+ panašiai reaguoja su chlorido, bromido, tiocianato ir cianido anijonais. Reakcija tuo selektyvesnė, kuo mažesnei jonų grupei ji būdinga.

Kadangi dauguma katijonų neturi specifinių reagentų ir trukdo vienas kito atpažinimui, todėl analizuojant sudėtingus mišinius juos sudarantys jonai suskirstomi į analizines grupes bei pogrupius. Tai atliekama remiantis jų savybėmis, kurios susiję su atitinkamų elementų padėtimi periodinėje elementų sistemoje.

Katijonų grupavimui į analizines grupes naudojamos selektyviosios reakcijos. Kokybinėje analizėje ypač vertinamos tos selektyviosios reakcijos, kurių metu nuosėdų pavidalu išsiskiria tam tikros jonų grupės. Tokios reakcijos vadinamos grupinėmis, o jų reagentai – grupiniais.

Detali analizė, kuriosmetu tirpale esančių jonų ieškoma nuosekliai, naudojant grupinius ir specifinius reagentus, vadinama sistemine analize.

Reagentas, reaguojantis su tam tikra jonų grupe (esant palankioms sąlygoms), vadinamas grupiniu reagentu.

Grupinių reagentų panaudojimas palengvina ir pagreitina analizę. Jei tiriamajame tirpale įpylus grupinio reagento reakcija išvis nevyksta (nesusidaro nuosėdos arba turinčios ištirpti nuosėdos netirpsta), tai tos grupės jonų tame tirpale nėra.

Katijonų suskirstymas į grupes ir atskirų grupių analizė atliekama įvairiai. Dabartiniu metu yra rūgščių – šarmų ir sulfidinis metodai. Laboratorinių metu naudojamas metodas yra rūgščių – šarmų metodas.

1.3. Nusodinimas ir nuosėdų atskyrimas nuo tirpalo

Dažnai vieni jonai trukdo kitų identifikavimui, todėl yra atskiriami vieni nuo kitų. Šioje sisteminėje analizėje naudojamos nusodinimo reakcijos ir nuosėdos atskiriamos nuo tirpalo. Norimus atskirti jonus paveikiame tam parinktu specifiniu arba grupiniu reagentu, ir susidariusį netirpų junginį nuosėdų pavidalu atskiriame. Tam naudojami kūginiai mėgintuvėliai,nes geriausiai tinka skyrimą atliekant centrifugavimo būdu. Geriausiai nuosėdos atsiskiria nuo likusios tirpalo dalies, jei jos susidaro stambios – geriau matomos, turi mažesnį paviršių ir mažiau adsorbuoja pašalines medžiagas. Stambesnės nuosėdos gaunamos, kai jos susidaro pamažu, todėl nusodinantis reagentas lašinamas pamažu, mėgintuvėlį nuolat ramiai supurtant. Kai kurių junginių nuosėdos susidaro lengviau ir stambesnės šiltuose tirpaluose – prieš nusodinant, mėgintuvėlis lengvaipašildomas vandens vonioje.

Nusodinimo reakcijų svarbiausias tikslas, kad tiriamajame mišinyje neliktų nusodinamojo jono, ir pilnai jį atskyrus jis nebetrukdytų likusios tirpalo analizei. Nuosėdos yra tiriamos, jei reikia patvirtinti jono buvimą. Reikia vengti didelio nusodinančio reagento pertekliaus, nes kai kurie susidarę netirpūs junginiai tame pertekliuje ištirpsta, pvz.: žiūrėti prie švino jonų nustatymo.

Nuosėdos nuo tirpalo atskiriamos dažniausiai centrifugavimo būdu. Centrifuguojant nuosėdos nusėda į mėgintuvėlio dugną dėl išcentrinės jėgos poveikio. Tirpalo dalyje nupiltoje nuo nuosėdų – centrifugate – – neturi būti atskirto jono. Todėl specifinėmis reakcijomis dar patikrinamas jo buvimas. Jei jos neigiamos, tai jonas atkirtas gerai ir nebetrukdys tolimesnei tiriamo tirpalo analizei.

Makroanalizėje nuosėdos atskiriamos filtruojant, pusiaumikro analizėjecentrifuguojant. Kartais nuosėdos susidaro stambios, dėl savo sunkumo lengvai nusėda į dugną, tada tirpalas gali būti tiesiog nupilamas. Šis atskyrimas vadinamas dekantavimas.

Centrifuguojant mėgintuvėliai sustatomi į centrifugos stovelius taip, kad būtų svorio pusiausvyra tarp priešpriešiais stovinčių mėgintuvėlių. Jei panašaus tūrio ir svorio mėgintuvėlių nėra, antras mėgintuvėlis imamas tiesiog su vandeniu.

Jei nuosėdos turi būti toliau tiriamos, jos praplaunamos distiliuotu vandeniu ir dar kartą centrifuguojamos, nes nuosėdose būna likę pašalinių jonų ir nusodinančio reagento. Dėl pastarųjų poveikio šis plovimas yra labai svarbus.

Dėl pašalinių jonų įtakos, analizė neduoda aiškių rezultatų, todėl dažniausiai tenka viską kartoti nuo pat pradžių.

1.4. Reakcijų atlikimas ir lašų reakcijos.

Reakcijos atliekamos mėgintuvėliuose, tik skiriasi imamų tirpalų kiekiai. Taupant laiką ir medžiagas, stengiamasi naudoti mažus kiekius. Lašų reakcijos atliekamos ant filtravimo popieriaus, lašinant mažais tiriamojo tirpalo ir reagento lašeliais. Lašinama kapiliaru arba pipete, kuriuose skysčio turi būti tiek, kad lašai nekabotų ir nelašėtų ant popieriaus, o tiesiog įsigertų iš priglausto kapiliaro. Kapiliaras laikomas tiek, kad atsirastų 2-4 mm dėmė. Ant jos taip pat lašinamas reagentas. Dažnai tiriamo tirpalo ir reagento dėmės padaromos šalia, joms besiplečiant popieriuje, jos susiliečia ir pamatomas reakcijos rezultatas. Lašinimo, kaip ir reagentų pylimo į mėgintuvėlius eiliškumas turi reikšmędėmių ir spalvų ryškumui. Lašų analizei tiriamieji tirpalai yra sukoncentruojami, o reagentai gaminami didesnių koncentracijų.

1.5. Rūgščių – šarmų metodas

Rūgščių – šarmų analizės metodas pranašesnis už retai šiuo metu naudojamą sulfidinį, nes nuodingas sieros vandenilis pakeičiamas pigesniais ir mažiau nuodingais reagentais – šarmais ir rūgštimis. Analizuojant šiuo metodu, katijonai suskirstomi į šešias analizines grupes (1 lentelė).

Tiriamajame tirpale esantys katijonai atpažįstami (identifikuojami) naudojant sisteminę analizę. Tirpalas grupiniais ir specifiniais reagentais veikiamas tam tikra seka. Atskirose tyrimo stadijose dalis katijonų reaguoja ir sudaro mažai tirpius junginius, kurie atskiriami nuo likusių tirpale katijonų. Taip visi tirpale esantys katijonai, naudojant grupinius reagentus, sugrupuojami į mažesnes analizines grupes. Tai aiškiai matyti pirmoje lentelėje.

Taikant šį metodą, nuosekliai suskirstyti katijonus į analizines grupes, galima tik griežtai laikantis nurodytos tyrimo eigos. Nepaisant nuoseklumo, griežtų reakcijų atlikimo reikalavimų ar reikalingostirpalo terpės, kuriai esant atliekamos reakcijos, gaunami klaidingi rezultatai.

Atliekant sisteminę analizę rūgščių – šarmų metodu, pirmiausia druskos rūgštimi atskiriami katijonai, kurių chloridai mažai tirpūs vandenyje – šie katijonai sudaro II analizinę grupę. Vėliau sieros rūgštimi atskiriami katijonai, sudarantys mažai tirpius sulfatus,- tai III analizinė grupė. Po to, atskyrus tirpalo dalį, joje ieškomi I analizinės grupės katijonai, prieš tai paveikus natrio karbonato tirpalu, kad atsiskirtų IV, V, VI grupių katijonai.

1.6. Katijonų grupavimas rūgščių – šarmų metodu

1 lentelė

An. grupė

Katijonai, priklausantys analizinei grupei

Grupės katijonų savybių apibūdinimas

Grupinis reagentas

Reakcijoje su grupiniu reagentu susidarantys junginiai

I

K+, Na+, NH4+

vandenyje tirpūs chloridai, sulfatai, hidrooksidai ir kt.

Visi natrio, kalio ir amonio junginiai yra tirpūs vandenyje.

II

Ag+, Pb2+, Hg22+

vandenyje ir praskiestose rūgštyse netirpūs chloridai

praskiesta HCl

šių metalų chloridai: AgCl, PbCl2, Hg2Cl2.

III

Ca2+, Ba2+, Sr2+

(Pb2+)

vandenyje, rūgštyse ir šarmuose netirpūs sulfatai

praskiesta H2SO4

šių metalų sulfatai: CaSO4, BaSO4, SrSO4.

IV

Zn2+, Sn2+, Sn4+, Al3+, Cr3+, As3+

šarmuose tirpūs hidrooksidai

NaOH perteklius

[Zn(OH)4]2-, [Sn(OH)6]2-, [Sn(OH)4]2-, [Al(OH)4(H2O)2]2-, [Cr(OH)4(H2O)2]2-,

V

Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Bi3+

šarmuose ir amonio hidrokside netirpūs hidroksidai

NaOH, NH4OH

šių metalų hidroksidai:

Fe(OH)2, Fe(OH)3, Mn(OH)2, Mg(OH)2, Bi(OH)3.

VI

Cu2+, Cd2+, Hg2+, Ni2+, Co2+, (Mg2+)

amoniake tirpūs hidroksidai

NH4OH

[Cu(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+, [Ni(NH3)4]2+, [Co(NH3)4]2+, Mg2+.

2. Katijonų atpažinimo reakcijos

2.1. Pirmoji analizinė grupė K+, Na+, NH4+

Pirmos grupės katijonų druskos: chloridai, sulfatai, karbonatai ir kitos,- bei hidroksidai tirpūs vandenyje. Grupinio reagento, kuris nusodintų visus pirmos grupės katijonus nėra. Pirmos grupės katijonų daugelis junginių yra balti, jų druskų tirpalai bespalviai. Šių jonų druskos spalvotos tik tos, kurioms spalvą suteikia anijonai.

Kitų grupių katijonai trukdo rasti pirmos grupės katijonus, todėl jie ieškomi sisteminės analizės metu tik atskyrus kitų grupių katijonus. Svarbią reikšmę turi pirmos grupės katijonų karbonatų ir hidroksidų tirpumas vandenyje. Būtent šia savybe remiantis pirmą grupę galima atskirti nuo likusiųjų analizinių katijonų grupių.

2.1.1.Na+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Liepsnos nudažymo reakcija. Natrio druskos nudažo bespalvę dujų degiklio liepsną ryškia ilgai nepranykstančia geltona spalva. Reakcija labai jautri, ribinis praskiedimas C=1:1010.

Reakcijos atlikimas. Liepsnos nudažymo reakcija atliekama, kaitinant bespalvėje liepsnoje tiriamąją medžiagą, paimtą platinine arba chromo – nikelio viela. Prieš atliekant reakciją, viela paneriama į koncentruotą HCl ir kaitinama bespalvėje liepsnoje. Jei viela dar dažo liepsną, ji pakartotinai merkiama į druskos rūgštį ir kaitinama, kol nustoja dažyti. Po to vielos galas panardinamas į tiriamąjį sukoncentruotą tirpalą arba sudrėkinta druskos rūgštyje viela analizei paimama sausos druskos. Vielos galas laikomas liepsnos viršutinėje dalyje.

2. Kalio heksahidroksostibiatas iš neutralių ar silpnai šarminių natrio druskų tirpalų išskiria baltas kristalines nuosėdas:

Na+ + K[Sb(OH)6] → Na[Sb(OH)6] + K+.

Esant šarmo pertekliui, nuosėdos ištirpsta ir mažėja reakcijos jautrumas, o esant rūgštiniuose tirpaluose iškrinta drebučių pavidalo HSbO3 nuosėdos.

Reakcijai trukdo amonio jonas.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 3 lašai neutralaus ar silpnai šarminio natrio druskos tirpalo ir 3 lašai šio reagento.

2.1.2. K+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Liepsnos nudažymo reakcija. Kalio junginiai nudažo bespalvę dujų degiklio liepsną violetine spalva. Atliekant liepsnos nudažymo reakciją, būtina tiriamąjįtirpalą labai sukoncentruoti arba sausai išgarinti. Esant kartu ličio ar natrio druskoms į liepsnos spalvą reikia žiūrėti pro mėlynai žalią indigo prizmę arba dvigubą kobalto stiklo sluoksnį. Mėlynas kobalto ir indigo tirpalas sulaiko geltonus ir praleidţia violetinius spinduolius. Reakcija labai jautri, ribinis praskiedimas C=1:106.

2. Natrio heksanitrokobaltatas iš neutralių ar silpnai šarminių kalio natrio druskų tirpalų išskiria baltas kristalines nuosėdas:

K+ + Na3[Co(NO2)6] → K2Na[Co(NO2)6] + 2Na+.

Ši reakcija vyksta neutraliuose arba silpnai acto rūgštimi parūgštintuose tirpaluose (pH=3). Ji nevyksta stipriai rūgščiame tirpale, nes stiprios rūgštys ardo šį reagentą. Šarminiame tirpale išsiskiria baltos kobalto hidroksido nuosėdos.

Reakcijai trukdo amonio jonas. Jie šalinami kaitinantsausai išgarinto tirpalo liekanas.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2 lašai kalio druskos tirpalo (tiriamo tirpalo), 1 lašas acto rūgšites ir 2 lašai 30 % KNO2 ir Co(NO3)2 druskos tirpalo.

2.1.3. NH4+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Stiprūs šarmai suardo amonio druskas (ypač šildant) ir atpalaiduoja amoniaką:

NH4+ + NaOH → NH4OH → NH3 ↑ + H2O.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 3 lašai tiriamojo tirpalo ir 3-5 lašai 2N NaOH tirpalo taip, kad juo nesusiteptų mėgintuvėlio sienelės. Paskui mėgintuvėlis pridengiamas vandenyje sumirkytu lakmuso popierėliu ir atsargiai pašildomas.

NH3 + H2O → NH4+ + OH-

Jeigu lakmuso popierėlis pamėlynuoja – tirpale yra amonio jonų. (Indikatorius mėlynuoja dėl OH- jonų, bet jie atsiranda dėl amonio jonų įtakos).

2. Neslerio reagentas (šarminės kompleksinės druskos kalio tetrajodato merkuriato tirpalas) išskiria amonio druskų tirpaluose rusvai rudos spalvos oksidemerkuramonio jodido nuosėdas; esant amonio jonų nedidelei koncentracijai, tirpalas nusidažo geltona spalva:

NH4+ + 2K2[HgJ4] + KOH → [OHg2NH2] ↓ + 7KJ + 3H2O + KCl.

Aukštesniųjų grupių katijonai trukdo šiai reakcijai, nes jie su šarmais sudaro spalvotus junginius, pvz.: sidabro jonas sudaro geltonas nuosėdas. Kai tiriamajame tirpale esti sunkiųjų metalų druskų,- visų kitų katijonų grupių,- tai jų atskyrimui pridedama šarmų, centrifuguojama ir centrifugate atliekama Neslerio reakcija amoniojonų atpažinimui, nes tie metalai atskiriami netirpių bazių, dažnai spalvotų, pavidalu.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinamas 1 lašas tiriamojo tirpalo ir 3 lašai Neslerio reagento (reagento imamas perteklius). Stebima nuosėdų išsiskyrimas ir spalva.

3. Amonio druskų terminis skilimas. Amonio druskos kaitinant lengvai skyla:

NH4Cl→ (kait.) NH3 ↑+HCl

3(NH4)2SO4 → (kait.) 4NH3 ↑+ N2+ 3SO2 + 6H2O.

Amonio druskų terminis skaidymas taikomas pilnam amonio druskų pašalinimui iš analizuojamo tirpalo, nes jie trukdo kalio, natrio, magnio ir kai kurių kitų jonų identifikavimui.

2.2. Antroji analizinė grupė (Ag+, Pb2+, Hg22+)

Antrosios analizinės grupės katijonai su grupiniu reagentu – praskiesta druskos rūgštimi,sudaro vandenyje netirpius chloridus. Tirpiausias yra švino chloridas, todėl jis nepilnai nusodinamas druskos rūgštimi. Bet koncentruotos druskos rūgšties pertekliuje šių katijonų chloridai tirpsta.

2.2.1. Ag+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Druskos rūgštis ir tirpūs chloridai sidabro druskų tirpaluose išskiria baltas, varškės pavidalo sidabro chlorido nuosėdas:

Ag+ + Cl- → AgCl2↓.

AgCl ištirpsta amonio hidroksido, amonio karbonato, kalio cianido ir natrio tiosulfato tirpaluose, susidarant kompleksiniams junginiams:

AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl

AgCl + 2KCN → K[Ag(CN)2] +KCl, (neatliekama dėl KCN nuodingumo).

AgCl + Na2S2O3 → Na[Ag(S2O3)] + NaCl

Rūgštys suardo amoniakinius kompleksinius junginius:

[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 → AgCl ↓+ 2NH4NO3

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 1 lašai tiriamojo tirpalo ir 2 lašai 2N HCl. Jei tirpale yra sidabro jonų, išsiskiria baltos nuosėdos, kurios veikiamos šviesos pilkėja (pilkai violetinė spalva).

Nuosėdos centrifuguojamos, centrifugatas išpilamas, nuosėdos ištirpinamos koncentruotame amoniako tirpale. Koncentruotos azoto rūgšties pilama iki rūgščios terpės ir vėl iškrenta baltos nuosėdos.

2. Su kalio dichromatu neutraliame arba silpnai rūgščiame tirpale susidaro plytų raudonumo sidabro chromato nuosėdos:

2Ag+ + K2CrO4 → AgCrO4 ↓+ 2K+

Stipriai rūgštinėje terpėje nuosėdos nesusidaro, o šarminėje terpėje susidaro juodos sidabroAg2O.

Reakcijai trukdo katijonai, kurie su chromatu sidabro nuosėdas: Pb2+, Sr2+, Ba2+, Hg2+, Hg22+ ir kiti katijonai, bei reduktoriai CrO4- jonus redukuojantys iki Cr3+.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai tiriamojo tirpalo, kurio pH=6-8 ir 3-4 lašai K2CrO4 tirpalo. Esant Ag+ jonų, iškrenta tamsiai raudonos nuosėdos.

3. Su KJ sudaro geltonas AgJ nuosėdas.

Ag+ + KJ → AgJ↓ + K+.

AgJ tirpsta jodidų, cianidų, tiosulfatų tirpaluose susidarant įvairiems kompleksiniams junginiams (tirpimo reakcijų lygtis žiūrėkite prie jodidų jonų nustatymo), bet netirpsta azoto rūgštyje ir koncentruotame amonio hidrokside). Reakcijai trukdo Pb2+ ir kai kurie kiti katijonai iš IV, V ir VI analizinių grupių.

2.2.2. Pb2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. 2N druskos rūgštisir chloridai nelabai praskiestuose švino druskų tirpaluose išskiria baltą chloridą:

Pb2+ + 2Cl- → PbCl2↓.

Švino chlorido tirpumas kambario temperatūroje tėra 0.5%, todėl išsėda nepilnai. Keliant temperatūrą, tirpumas smarkiai didėja, tai karštame vandenyje ištirpusias nuosėdos, tirpalui auštant, kristalinasi blizgančių adatėlių pavidalu. Švino chloridas tirpsta chloridų tirpaluose, ypač koncentruotoje druskos rūgštyje:

PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4].

2. Kalio jodidas iš švino druskų tirpalų išskiria geltoną švino jodidą:

Pb2+ + 2KJ → PbJ2↓ + 2K+.

Švino jodidas gerai tirpsta jodidų pertekliuje,verdančiame vandenyje ir verdančioje acto rūgštyje, tirpalui auštant, išsiskiria aukso spalvos blizgantys kristalai.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį su 2 lašais švino druskos arba tiriamojo tirpalo įpilama tiek pat kalio jodido tirpalo. Nucentrifuguojama, centrifugatas nupilamas, ant nuosėdų lašinami 4 lašai 2N CH3COOH tirpalo, ir mėgintuvėlis paliekamas 10-15 minučių. Išsiskiria aukso spalvos PbJ2 kristalai. Panašias nuosėdas sudaro ir kiti metalai. (reakcijai trukdo sidabro katijonai).

3. Kalio dichromatas, esant tirpale natrio acetatui, iš švino druskų tirpalų išskiria geltoną švino chromatą, netirpstantį acto rūgštyje ir šarmuose:

Pb2+ K2Cr2O7 + H2O→ 2PbCrO4↓ + 2H+ + 2K+.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį su dviem lašais švino druskos tirpalo arba tiriamo tirpalo įlašinami 3 lašainatrio acetato ir 3 lašais K2Cr2O7 tirpalo. Susidaro ryškiai geltonos PbCrO4 nuosėdos. Nucentrifuguojama ir išbandomas nuosėdų tirpumas 2N acto rūgšties tirpale. Acto rūgšties tirpalas atskiriamas, nuosėdos praplaunamos distiliuotu vandeniu ir išbandomas jų tirpumas šildant 2N druskos rūgšties tirpale. Jeigu tirpsta – pasirašykite tirpimo reakcijų jonines lygtis.

Šiai reakcijai trukdo Ba2+, Sr2+ ir Ag- katijonai, taip pat sudarantys netirpius chromatus, tiriant mišinį, juos reikia atskirti.

2.2.3. Vienvalenčių [Hg2]2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su chloridais.

[Hg2]2+ + 2Cl- → Hg2Cl2↓

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 3 lašai gyvsidabrio druskos tirpalo arba tiriamojo tirpalo. Jei yra gyvsidabrio jonų, iškrenta baltosgyvsidabrio chlorido nuosėdos. Po to įlašinami keli lašai amonio hidroksido. Nuosėdos greitai tamsėja dėl išsiskiriančio metalinio gyvsidabrio.

Reakcijai trukdo oksidatoriai.

2. Alavo dichloridas iš pradžių išskiria baltą gyvsidabrio chloridą, kurį reagento perteklius redukuoja iki laisvo gyvsidabrio.

3. Metalai, išskyrus auksą, sidabrą ir platiną, išstumia gyvsidabrį iš jo druskų:

Hg2(NO3)2 + Cu → Cu(NO3)2 + 2Hg↓

Reakcijos atlikimas. Gyvsidabrio druskos tirpalo arba tiriamojo tirpalo 1-2 lašai užlašinami ant azoto rūgštimi nuvalytos vario plokštelės (arba monetos) ir paliekama pastovėti. Po 10-15 minučių patrintos metalo paviršius pasidaro baltas ir blizga.

Antros katijonų grupės analizės eiga

1. Antros katijonų grupės mišinio reakcija su grupiniu reagentu. Į 20-40 tiriamojo tirpalo lašų lašinama 2N HCl tirpalas tol, kol nustoja skirtis nuosėdos. Mišinys centrifuguojamas, tirpalas atskiriamas nuo nuosėdų. Tirpale patikrinamas švino jonų buvimas, nes druskos rūgšties pertekliuje susidaręs švino chloridas gali ištirpti. Nuosėdose gali būti gyvsidabrio arba/ir švino chloridai.

2. Švino atskyrimas ir identifikavimas. Pirmame punkte gautos nuosėdos bus tirpinamos kaitinant vandens vonioje. Dalis švino chlorido jau būna ištirpę ir šaltame, tai dar viena priežastis, dėl kurios HCl nepilnai išsodina švino katijonų. Švino katijonų lieka centrifugate ir yra pilnai išsodinami trečios grupėsgrupiniu reagentu sieros rūgštimi.

Chloridų nuosėdų mišinys yra praplaunamos distiliuotu vandeniu (centrifugatas nupilamas, nuosėdos užpilamos distiliuotu vandeniu, sumaišoma ir vėl nucentrifuguojama), ir palikus šiek tiek vandens, kaitinama vandens vonioje. PbCl2 ištirpsta, karštas mišinys centrifuguojamas, centrifugate tikrinamas Pb2+ jonų buvimas rakcijomis su KJ, K2Cr2O7, H2SO4. jeigu reakcijos teigiamos, chloridų mišinys plaunamos karštu vandeniu iki pilno PbCl2 pašalinimo iš nuosėdų mišinio. Praplaudinėjama ir centrifuguojant, centrifugatai išpilami.

3. A. Sidabro chlorido atskyrimas ir Ag+ identifikavimas. Likusios nuosėdos po švino jonų atskyrimo, bandomos tirpinti koncentruotame amoniake: užpilama konc. NH4OH, lengvai pašildoma ir centrifuguojama.

B. Centrifugate bandoma ieškoti sidabro katijonų:į kelis lašus gauto centrifugato įlašinama keli lašai koncentruotos azoto rūgšties iki stipriai rūgščios terpės. Jei susidaro varškės pavidalo nuosėdos, galima teigti, kad yra sidabro jonų. Bet dar reikia su amoniakiniu centrifugatu atlikti kitas sidabro jonams būdingas atpažinimo reakcijas.

Šią reakciją galima pabandyti ir su pirmame punkte gautomis nuosėdomis, bet teigiami rezultatai gaunasi tik tuo atveju, jei nėra mišinyje švino katijonų.

4. [Hg2]2+ identifikavimas. Jeigu 3A punkte veikiant koncentruotu amoniaku gaunamos juoduojančios nuosėdos, galima įtarti, kad yra gyvsidabrio Hg, (Hg + [NH2Hg]Cl). Šios nuosėdos tirpinamos praskiestoje azoto rūgštyje. Jos skirtingai nei AgCl, tirpsta praskiestoje azoto rūgštyje.

3Hg2Cl2 + 8HNO3 → 3HgCl2 + 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

Šiame tirpale reikia atlikti Hg2+ jonams būdingas reakcijas.

2.3.Trečioji analizinė grupė Ca2+, Ba2+, Sr2+

Trečios grupės katijonai su grupiniu reagentu – praskiesta sieros rūgštimi arba tirpių sulfatų tirpalais, sudaro netirpius sulfatus. Tirpumas didėja pagal eilę: BaSO4, SrSO4, CaSO4. Tirpiausias yra kalcio sulfatas, jis sieros rūgštimi nusodinamas nepilnai. Įpylus į tirpalą etilo alkoholio, kalcio jonai praskiesta sieros rūgštimi nusodinami pilnai, nes pakeitus tirpiklio poliškumą, sumažėja kalcio sulfato tirpumas.

Vandenyje netirpūs taip pat III grupės katijonų karbonatai, fosfatai, sulfidai ir kiti. Jų hidroksidai – stiprios bazės, bet mažai tirpios vandenyje, stiprumas didėja pagal eilę:Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.

2.3.1. Ca2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Amonio oksalatas neutraliuose ar acto rūgštimi parūgštintuose tirpaluose išskiria baltas kristalines nuosėdas, tirpstančias mineralinėse rūgštyse, ber netirpstančias acto rūgštyje.

Ca2+ + (NH4)C2O4 → 2NH4+ + CaC2O4↓.

Analogiškas nuosėdas sudaro švino, bario ir stroncio jonai su oksalato anijonais, todėl prieš atliekant šią reakciją, minėtus jonus reikia atskirti. Kalcio oksalatas pasižymi didžiausiu tirpumu palyginus su stroncio, švino ir bario oksalatais. Reakcijai trukdo taip pat oksidatoriai, veikiantys oksalo jonus.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinama 2-3 lašai kalcio druskos arba tiriamojo tirpalo ir du lašai amonio oksalato tirpalo, mėgintuvėlio turinys pašildomasvandens vonioje. Išsiskyrusias baltas nuosėdas centrifuguojamos. Išbandomas jų tirpumas acto ir druskos rūgštyse. Jeigu susidariusios nuosėdos tirpsta minėtose rūgštyse – parašykite jonines reakcijos lygtis.

2. Kalcio jonai sudaro kalcio sulfatą, kuris tirpsta sočiame amonio sulfato tirpale, skirtingai stroncio, švino ir bario sulfatai Kalcio sulfatas vandenyje yra tirpesnis nei stroncio, švino ir bario sulfatai.

Ca2+ + SO42- → CaSO4↓

CaSO4 + (NH4)2SO4 → SO4 + (NH4)2[Ca(SO4)2]

3. Reakcija su K4[Fe(CN)6] (II).

CaCl2 + K4[Fe(CN)6] + NH4Cl→ CaKNH4[Fe(CN)6]↓ + 3KCl.

Joninėje formoje:

Ca2+ + K+ [Fe(CN)6]4- + NH4+→ CaKNH4[Fe(CN)6]↓

Reakcijos atlikimas. Į 3-5 lašus kalcio druskos arba tiriamojo tirpalo, įlašinti po 2-3 lašus koncentruoto amoniako ar amonio chlorido ir keletą lašų K4[Fe(CN)6] (II). Mišinį pavirinus, esant jame kalcio jonams, iškrenta baltos CaKNH4[Fe(CN)6] nuosėdos.

Pastaba. Reakcijai trukdo II ir III geležies, vario, mangano, cinko, nikelio katijonai.

4. Mikrokristaloskopinė reakcija. Ant objektinio stiklelio užlašinti 1-2 lašus kalcio druskos arba tiriamojo tirpalo, 1-2 lašus praskiestos sieros rūgšties. Susidaro adatėlių formos kristalai būdingi tik kalcio sulfatui -gipsui CaSO4*2H2O. Įtariant, kad tiriamajame tirpale yra maži bario ir stroncio kiekiai, ši reakcija dar patikrinama su kalio natrio vyno rūgšties arba natrio vyno rūgšties druskos tirpalu – susidaro kalcio vyno rūgšties druska. Stroncis ir baris vyno rūgštiesdruskų nesudaro. Esant dideliems stroncio ir bario kiekiems, prieš atliekant gipso reakciją, atskiriami.

5. Liepsnos reakcija. Kalcio druskos, ypač chloridai, arba jų koncentruoti tirpalai nudažo bespalvę liepsną rausvai ruda spalva.

4. Yra ir daugiau kalcio jonams būdingų reakcijų. Dažniau naudojamos yra:

Reakcija su Na2HPO4; priklausomai nuo tepės su kalcio jonais sudaro arba Ca3(PO4)2, arba CaHPO4. Reakcijai trukdo labai daug katijonai iš įvairių analizinių grupių, todėl turi būti prieš reakciją pašalinti.

Reakcijoje su fluorido jonais, susidaro baltos kalcio fluorido nuosėdos. Reakcijai trukdo bario, stroncio, magnio jonai.

2.3.2. Sr2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su sulfatu. Praskiesta sieros rūgštis, sotus amonio sulfatas arba sotus kalcio sulfato tirpalassu Sr2+ jonais sudaro baltas SrSO4 nuosėdas:

Sr2+ + CaSO4 → SrSO4 + Ca2+.

Kadangi CaSO4 mažai tirpus, ir jo tirpale SO42+ koncentracija labai maža, iš pradžių gaunama ne nuosėdos, o tik drumstumas. Visas stroncio sulfatas išsiskiria tik po kelių valandų. Bario jonai su gipso vandeniu sudaro taip pat baltas BaSO4 drumzles, kurios atsiranda iš karto. Todėl prieš atliekant šią reakciją, iš tirpalo pašalinami bario jonai.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinama 2 lašai tiriamojo tirpalo ir 8-10 lašų sotaus CaSO4 tirpalo. Mišinys pavirinamas. Esant stroncio jonų, tirpalas tampa baltai drumstas. Visas SrSO4 išsiskiria tik po dviejų valandų. Galima įpilti etilo alkoholio, jis padidina reakcijos jautrumą.

Reakcijai trukdo visi katijonai sudarantys netirpius sulfatus. Kalcio jonai netrukdo šiai reakcijai – reakciją atliekant su sočiu kalcio sulfato tirpalu ir esant netgi labai mažai stroncio jonų koncentracijai, reakcijos rezultatai yra teigiami.

2. Kalio chromatas neutraliuose stroncio druskų tirpaluose sudaro šviesiai geltoną stroncio chromatą, tirpstantį mineralinėse rūgštyse, amonio chlorido tirpale:

Sr2+ + K2CrO4 → SrCrO4 ↓+ 2K+.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai stroncio druskos tirpalo ir keli lašai kalio chromato tirpalo, pašildoma vandens vonioje ir įlašinami etanolio. Susidaro geltonas stroncio chromatas. Išbandomas nuosėdų tirpumas druskos rūgštyje ir amonio chloride. Užrašomos reakcijų joninės lygtys. Reakcijai trukdo bario ir švino jonai,sudarantys taip pat spalvotus chromatus.

3. Liepsnos reakcija. Stroncio druskos arba/ir koncentruoti tirpalai nudažo bespalvę liepsną karmino raudonumo spalva.

4. Kitos stroncio jonų atpažinimo reakcijos.

Su sočiu amonio oksalatu stroncio katijonai sudaro baltą netirpų stroncio oksalatą.

Reakcija su Na2HPO4; priklausomai nuo terpės su stroncio jonais sudaro arba Sr3(PO4)2, arba SrHPO4. Reakcijai trukdo labai daug katijonai iš įvairių analizinių grupių, todėl turi būti prieš reakciją pašalinti.

Reakcijoje su fluorido jonais, susidaro baltos stroncio fluorido nuosėdos. Reakcijai trukdo bario, stroncio, magnio jonai.

2.3.3. Ba2+ atpažinimo reakcijos

1. Kalio dichromatas arba kalio chromatas bario druskų tirpaluose sudaro šviesiai geltonas bario chromato nuosėdas,tirpstančias HCl, HNO3, bet netirpstančias acto rūgštyje.

BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O → 2BaCrO4↓ + 2KCl + 2HCl.

Arba BaCl2 + K2CrO4 + → BaCrO4↓ + 2KCl.

Reakcijos rezultatai patikimesni jeigu reakcija vykdoma acto rūgšties aplinkoje, ir netrukdo Sr2+, kurio chromatas dalinai tirpus acto rūgštyje. Per didelė vandenilio jonų koncentracija trukdo bario chromato išsodinimui, todėl dedama natrio acetato.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2 lašai bario chlorido arba tiriamojo tirpalo, 3 lašai natrio acetato tirpalo ir 2 lašai kalio dichromato. Stebimas geltonų nuosėdų susidarymas. Jeigu išsodinama chromatu, tai natrio acetato nereikia. Nuosėdos nucentrifuguojamos ir išbandomas jų tirpumas 2N CH3COOH ir 2N HCl tirpaluose. Jeigu tirpsta, parašykite jonines tirpimo reakcijų lygtis.

Reakcijai trukdantys katijonai: švino, gyvsidabrio, bismuto, kadmio, alavo, kobalto, nikelio ir kiti,- turi būti atskirti sisteminės analizės metu.

2. Praskiestos sieros rūgšties, sotaus amonio sulfato tirpalas Ba2+ jonus išsodina baltomis BaSO4 nuosėdomis:

Ba2+ + CaSO4 → BaSO4 + Ca2+.

3. Bario jonai sudaro baltas BaF2 nuosėdas panašias į kalcio ir stroncio fluoridų nuosėdas:

Ba2+ + 2F- → BaF2↓.

2.3.4. Trečios grupės katijonų grupės analizės eiga

Bario, stroncio ir kalcio sulfatų nusodinimas. Į tiriamo tirpalo kelis mililitrus įpilame grupinio reagento – 2N sieros rūgšties. Susidarę bario ir stroncio sulfatai necentrifuguojami. Kadangi kalcio jonai yrasunkiai išsodinami, todėl jų buvimas dar patikrinamas centrifugate. Šia reakcija įsitikinama ar yra tiriamajame mišinyje III grupės katijonų, tiriant šios ir kitų analizinių grupių katijonų mišinį.

Ba2+ jonų atskyrimas ir identifikavimas. Į keletą lašų tiriamojo tirpalo įpilama po keletą lašų acetato ir acto rūgšties, 2-3 lašai dichromato tirpalo ir pašildoma. Jei yra bario katijonų, išsiskiria bario chromato nuosėdos. Jos nucentrifuguojamos, praplaunamos distiliuotu vandeniu ir ištirpinamos keliuose lašuose koncentruotoje HCl. Su šiuo tirpalu dar atliekamos likusios bario atpažinimo reakcijos.

Ca2+ ir Sr2+ jonų atskyrimas nuo dichromatų tirpalo. Atskiriant bario jonus chromato nuosėdų pavidalu, paprastai į mišinį pripilamas dichromato perteklius, kurio ryški oranžinė spalva trukdo kalcio ir stroncio jonų atpažinimui- sunku stebėti susidarančių šių katijonų druskų spalvas. Iš tokio tirpalo kalcio ir stroncio jonai išsodinami karbonatų pavidalu. Centrifugatas, gautas atskyrus bario chromatą, veikiamas sočiu natrio karbonato tirpalu, pašildoma vandens vonioje, iškritusios karbonatų SrCO3 ir CaCO3 nuosėdos nucentrifuguojamos, išplaunamos distiliuotu vandeniu nuo dichromato likučių. Šios nuosėdos ištirpinamos 2M acto rūgštyje ir gaunamas kalcio ir stroncio acetatinis tirpalas.

Sr2+ ir Ca2+ jonų atskyrimas ir identifikavimas. Kalcio jonai gali būti atskiriami panaudojus kalcio sulfato tirpumo sočiame amonio sulfate savybę. Gautuose centrifugatuose identifikuojami stroncio ir kalcio jonai pagal laboratorinių darbų metu pateiktą schemą.

2.3.5. I, II, III grupių katijonų (K+, Na+, NH4+, Ag+, Pb2+, Hg22+, Ca2+, Ba2+, Sr2+ )

mišinio analizės eiga

Preliminariniais bandymais įsitikinama, kad yra II grupės katijonų ir III grupės katijonų. Tam atliekamos reakcijos su grupiniais šių katijonų regentais 2M HCl ir H2SO4. įsitikinus, kad kurios nors grupės katijonų nėra, tam tikra sisteminės analizės eigos atmetama. Pvz.: jeigu preliminariais bandymais nustatoma, kad nėra II grupės katijonų, analizės pradžioje neatliekamas Ag+ ir Hg22+ ir dalies Pb2+ jonų atskyrimas.

Tiriant III grupės katijonus, reikia atsižvelgti į tai, kad švino jonai sunkiai atskiriami chloridų pavidale.

3 lentelė

Dažniausiaipasitaikančios druskos

Reagentas

katijonas

Pb2+

Ag+

Ba2+

Sr2+

Ca2+

H2SO4, sotūs CaSO4 (NH4)2SO4

Sulfatai

PbSO4 baltas

Ag2SO4

Gelsvai baltas

BaSO4, baltas, beveik netirpus

SrSO4, baltas

CaSO4, baltas, susidaro sunkiai

K2Cr2O7, K2CrO4

Chromatai

PbCrO4, ryškiai geltonas

Ag2CrO4, tamsiai raudonas

BaCrO4, šviesiai geltonas

SrCrO4, susidaro lėtai, šviesiai geltonas

nesudaro

KJ

Jodidai

PbJ2, ryškiai geltonas

AgJ, gelsvas

Tirpus arba nesudaro

Tirpus arba nesudaro

Tirpus arba nesudaro

(NH4)2C2O4

oksalatai (visi balti)

PbC2O4

Ag2C2O4

BaC2O4

SrC2O4

CaC2O4 – lėtai sudaro, netirpsta acto rūgštyje

Na2CO3

Karbonatai

PbCO3

Ag2CO3

BaCO3

SrCO3

CaCO3

2.4. Ketvirtoji analizinė grupė Zn2+, Sn2+, Sn4+, Al3+, Cr3+

Ketvirtos grupės katijonai su grupiniu reagentu natrio šarmu, sudaro tirpius reagento pertekliuje hidroksidus. Jų hidroksidai yra amfoteriniai, tačiau amfoterinės savybės pasireiškia nevienodai ir kinta:

rūgštinės savybės stiprėja → → →

Cr(OH)3, Al(OH)3, Zn(OH)2, Sn(OH)2

← ← ← bazinės savybės stiprėja.

Alavo hidroksidas užrašytas rūgšties pavidalu yra tikslesnis: H2SnO2, nes jo rūgštinės savybės yra stipresnės už bazines.

Šių elementų hidroksidai vandenyje netirpsta, bet tirpsta rūgštyse ir šarmų pertekliuje,- tai yra reaguoja su šarmais ir rūgštimis, pavyzdžiui:

Sn2+ + 2NaOH → Sn(OH)2 ↓+ 2Na+

Sn(OH)2 ↓+ 2NaOH → Na2SnO2 ↓+ 2H2O

Sn(OH)2 ↓+ 2H+ → Sn2+ + 2H2O

Zn2+ + 2NaOH → Zn(OH)2 ↓+ 2Na+

Zn(OH)2 ↓+ 2NaOH → Na2 [Zn(OH)4]

Zn(OH)2 + 2H+ → Zn2+ + 2H2O

Ši savybė panaudojama IV katijonų grupės atskyrimui nuo penktos ir šeštos katijonų grupių. Cinko ir aliuminio katijonai yra pastovaus oksidacinio laipsnio, o likusieji – kintamo. Šie katijonai gali būti ir oksidatoriai ir reduktoriai.

Paveikus amoniaku, aliuminio, chromo, cinko ir alavo jonai sudaro vandenyje netirpiushidroksidus. Cinko hidroksidas amoniako pertekliuje lengvai ištirpsta, sudarydamas kompleksinį cinko tetramonio hidroksidą [Zn(NH3)4](OH)2.

2.4.1. Zn2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Zn2+ jonas su šarmais ir amonio hidroksidu sudaro amorfines cinko hidroksido nuosėdas, tirpstančias šarmų pertekliuje, rūgštyse, amonio hidroksido ir amonio druskų tirpaluose:

Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2

Zn(OH)2 + 2H+ → Zn2+ + 2H2O

Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2 [Zn(OH)4]

Zn(OH)2 + 2NH4OH → Na2 [Zn(NH3)4](OH)2 + 4H2O

Reakcijos atlikimas. Į kelis mėgintuvėlius įlašinami po 5-8 lašus cinko druskos tirpalo ir 1-3 lašai 1N šarmų tirpalo, lašinti lėtai, kad susidaręs cinko hidroksidas neištirptų. Išsiskyrusių baltų cinko hidroksido nuosėdų bandomas tirpumas rūgštyse,šarmuose ir amonio hidrokside atskiruose mėgintuvėliuose.

2. Kalio heksacianoferatas (II) iš cinko druskų tirpalų išskiria baltas nuosėdas, tirpstančias šarmuose.

Zn2+ + 2K[Fe(CN)6] → K2Zn3[Fe(CN)6]2 + 6K+

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai cinko druskos arba tiriamojo tirpalo, silpnai parūgštinama acto rūgštimi ir įlašinami keli lašai reagento. Šildoma 2-3 minutes vandens vonioje. Jei yra cinko jonų, išsiskiria baltos nuosėdos.

Reakcijai trukdo Fe3+, Fe2+, Mn2+, Ni2+, Co2+ (žr. Šių katijonų atpažinimo reakcijas).

3. Reakcija su gyvsidabrio (II) chloridu ir tiocianatu. Į keletą tiriamojo tirpalo lašų įlašinkite 2-3 lašus acto rūgšties, po lašą gyvsidabrio chlorido ir tiocianato. Susidaro baltos Zn[Hg(SCN)4] kristalinės nuosėdos.

HgCl2 + 2SCN- → Hg(SCN)2 + 2 Cl-,

Hg(SCN)2 + 2SCN- → [Hg(SCN)4]2+ ;

[Hg(SCN)4]2+ + Zn2+ → Zn[Hg(SCN)4]↓.

Reakcijos rezultatai esti geri, netgi esant mišinyje Al3+ jonams. Reakcijai trukdo vario, geležies, nikelio, kadmio ir kiti jonai, linkę sudaryti kompleksinius junginius.

2.4.2. Sn2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su gyvsidabrio (II) druskomis. Hg2+ jonas sąveikoje su alavo druskos tirpalu redukuojasi iki vienvalenčio, kuris toliau redukuojasi iki metalinio gyvsidabrio. Pirmoje stadijoje susidariusios baltos Hg2Cl2 nuosėdos pilkėja:

SnCl2 + Hg(NO3)2→ Hg2Cl2 ↓+ Sn(NO3)4

Hg2Cl2 ↓+ SnCl2 → 2Hg↓+SnCl4

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai alavo druskos arba tiriamo tirpalo ir 1-2 lašai Hg(NO3)2. Stebima nuosėdų spalva.

2. Bismuto katijonas Bi3+ stanitus oksiduoja, pats redukuojasi iki metalinio bismuto:

Bi3+ + 3NaOH → Bi(OH)3↓+ 3Na+

Bi(OH)3↓ + 3Na2SnO2 → Bi↓ + 3Na2SnO3 + 3H2O

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai alavo (II) druskos tirpalo ir maišant lašinamas 2N natrio šarmo, kol susidariusio alavo hidroksido nuosėdos ištirpsta:

SnCl2 + 2NaOH → 2NaCl + Sn(OH)2↓ (arba H2SnO2)

H2SnO2 + 2NaOH → Na2SnO2 + 2H2O

Į taip gautą skaidrų stanito tirpalą įlašinamas bismuto druskos lašas. Iškrinta juodos metalinio bismuto nuosėdos.

2.4.3. Al3+ jonųatpažinimo reakcijos

1. Šarmai ir amoniakas aliuminio druskų tirpaluose sudaro baltą, amorfinį aliuminio hidroksidą, tirpstantį šarmų pertekliuje ir rūgštyse.

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3

Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O

Al(OH)3 + 3NaOH → Na[Al(OH)4]

Al(OH)3 molekulę galima palyginti su hidroksonio druska ir tuo paaiškint jo rūgštines savybes:

Al(OH)3 ↔ H3O++AlO2-,

Aliuminio hidroksido nuosėdos išsiskiria esant pH 4.5, ištirpsta, esant pH 10. Kristalinė amonio chlorido druska arba prisotintas šios druskos tirpalo perteklius iš šarminio tirpalo, turinčio aliuminatų, nusodina Al(OH)3. Amonio jonai sumažina hidroksilo jonų koncentraciją ir tuo skatina aliuminatą hidrolizuotis:

NaAlO2 + H2O NH4Cl → Al(OH)3↓ + NH3↑+ NaCl

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 5 lašai aliuminio druskos tirpalo ir lašas amonio arba natrio praskiesto šarmų tirpalo. Išsiskiria baltos koloidinės aliuminio hidroksido nuosėdos. Po to į mėgintuvėlį lašinama šarmų tirpalo, kol susidariusios nuosėdos pilnai ištirpsta. Į gautą tirpalą pridedamas amonio chlorido sotaus tirpalo arba kristaliukų. Tirpalas virinamas iki visiškai pasišalina amoniakas, stebima, kada susidaro aliuminio hidroksido nuosėdos (patikrinamas pH).

2. Alizarinas S su Al(OH)3 sudaro netirpstantį acto rūgštyje vidinį kompleksą bazinį aliuminio alizaratą:

Al(OH)3 + C12H5O2(OH)2SO3Na → Al(OH)2C12H5O2(OH)SO3Na + 2H2O

Reakcijai trukdo Fe3+ ir Cu2+ jonai, nes taip pat sudaro spalvotusjunginius. Reakcijos jautrumas C= 1:105.

Reakcijos atlikimas. Į kelis lašas aliuminio druskos arba tiriamojo tirpalo įpilama 2N natrio šarmo ir 1-2 lašai 0.2% alizarino S tirpalo. Tirpalas nusidažo violetine spalva. Į jį įlašinama 2N acto rūgšties iki rūgščios terpės (pH 4.2 – 4.6). Tirpalas nusidažo raudoni arba išsiskiria raudonos nuosėdos.

2.4.4. Cr3+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Oksidatorių tirpalai: H2O2, bromo vanduo, chloro vanduo, kalio permanganatas ir kiti,- šarminėje terpėje Cr3+ joną oksidina į CrO42-:

2Cr3+ + 3H2O2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 8H2O + 6Na+.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai chromo druskos arba tiriamojo tirpalo ir keli lašai 6N NaOH tirpalo, kol ištirpsta susidariusios nuosėdos. Į gautą chromito tirpalą įlašinami4-5 lašai 3% H2O2. Tirpalas pašildomas iki jo žalia spalva pereis į geltoną.

Chromato buvimas patikrinamas su sidabro nitratu – chromatų tirpaluose išskiria raudoną sidabro chromatą, netirpstantį acto rūgštyje, bet tirpstantį azoto rūgštyje ir amoniake:

CrO42- + AgNO3 +2H+ → Ag2CrO4↓+ 2NO3-

2. Stiprūs oksidatoriai rūgščioje terpėje suoksidina Cr3+ (druskos yra tamsiai žalios spalvos) į Cr2O72- (oranžinis). Vandenilio peroksidas rūgščioje terpėje su dichromato anijonu sudaro mėlynos spalvos CrO5, lengvai skylantį vandeniame tirpale:

Cr2O72- + 4H2O2 + 2H+ → 2CrO5 + 5H2O PATAISYTI

Reakcijos atlikimas.

Į mėgintuvėlį įpilama 3 lašai chromo druskos arba tiriamojo tirpalo, NaOH perteklius ir 3 lašai vandenilio peroksido. Tirpalas šildomas vandens vonioje, tirpalui pageltonavus atšaldoma. (chromo junginiai suoksidinami iki chromato anijono, šiuo atveju žalia tirpalo spalva pereina į geltoną).

Cr2(SO4) + 3H2O2 + 10NaOH → 2NaCrO4 + 3Na2SO4 + 8H2O.

Parūgštinama 6N H2SO4, (chromatai patvarūs, kai pH>8, dichromatai, kai pH<7).

2Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O.

Pridedama eterio arba amilo alkoholio ir keli lašai 6% vandenilio peroksido. Mišinys gerai supurtomas. Susidaręs CrO5 organinį sluoksnį nudažo mėlyna spalva ir jame yra patvaresnis.

Na2Cr2O7 + 4H2O2 + H2SO4 → 2CrO5 + Na2SO4 + 5H2O.

Per keletą minučių, susidaręs chromo peroksidas skyla į chromo katijonus, ir tirpalas vėl tampa žalias.

CrO5 + 2H+ → Cr3+ + H2O + 2O2.

2.4.5.IV analizinės grupės katijonų mišinio analizės eiga

2.5. Penktoji analizinė grupė (Fe3+, Fe2+, Mn2+, Mg2+)

V grupės katijonai su grupiniais reagentais – amonio hidroksidu ir natrio šarmu – sudaro netirpius šarmuose ir amoniake hidroksidus, bet gerai tirpstančius rūgštyse. Magnio hidroksidas, tirpsta amonio druskų tirpaluose.

Amoniake nusodinami tik dalis magnio jonų, nes reakcijos metu susidariusios amonio druskos tirpina magnio hidroksidą, todėl kai kuriais atvejais, priklausomai nuo tiriamo mišinio analizinės eigos, magnis priskiriamas šeštai analizinei grupei.

V grupės katijonų nitratai, chloridai, sulfatai gerai tirpsta vandenyje, o karbonatai, fosfatai ir hidrofosfatai vandenyje netirpsta. Taip pat dauguma šių katijonų junginiųyra spalvoti.

2.5.1. Fe3+ jonų atpažinimo reakcijos.

1. Reakcijos su grupiniais reagentais. Fe3+ jonais su hidroksilo jonais sudaro netirpius šarmuose ir amoniake hidroksidus, bet gerai tirpstančius rūgštyse.

Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓

Išbandomas nuosėdų tirpumas rūgštyse:

Fe(OH)3 + 3H+ → Fe3+ + 3H2O

2. Reakcija su kalio heksacianoferatu (II) K4[Fe(CN)6] (geltonoji kraujo druska). Į mėgintuvėlį lašinami: 2 lašai III geležies druskos tirpalo, parūgštinama vienu lašu HCl 2N, ir įlašinama minėto reagento. Išsiskiria mėlynos spalvos Berlyno mėlio nuosėdos:

4Fe3+ + 3 K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3 ↓ +12K+.

3. Reakcija su amonio ar kalio tiocianatu. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai geležies (III) druskos arba tiriamojo tirpalo ir 1-2 lašai tiocianato tirpalo. Susidaro raudonos (kraujo) spalvos geležies tiocianatas.

Fe3+ + 3KCNS → Fe(CNS)3 +3K+.

Trukdo oksalo ir fosforo rūgštys, nes su šiuo jonu sudaro kompleksinius bespalvius junginius.

2.5.2. Fe2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcijos su grupiniais reagentais. Fe2+ jonais su hidroksilo jonais sudaro netirpius šarmuose ir amoniake hidroksidus, bet gerai tirpstančius rūgštyse.

Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓

Išbandomas nuosėdų tirpumas rūgštyse:

Fe(OH)2 + 2H+ → Fe2+ + 2H2O

2. Reakcija su kalio heksacianoferatu (III) K3[Fe(CN)6] (raudonoji kraujo druska).Į mėgintuvėlį ilašinama keli lašai geležies druskos arba tiriamojo tirpalo, parūgštinama 1 lašu 2NHCl ir lašinami šio reagento. Išsiskiria mėlynos, netirpios rūgštyse Turnbulio mėlynojo nuosėdos:

3Fe2+ + 2K3[Fe(CN)6] → Fe2[Fe(CN)6]2↓ +6K+.

2.5.3. Mn+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcijos su grupiniais reagentais. Mn2+ jonais su hidroksilo jonais sudaro netirpius šarmuose ir amoniake hidroksidus, bet gerai tirpstančius rūgštyse. Kiti šios grupės katijonai reakcijai netrukdo, bet tiriant nežinomą mišinį rekomenduojama juos pašalinti.

Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2↓

Išbandomas nuosėdų tirpumas rūgštyse:

Mn(OH)2 + 2H+ → Mn2+ + 2H2O

2. Mangano katijonai, stipriai šarminėje terpėje, esant oksidatorių, sudaro mangano dioksidąMnO2.

Mn2+ + H2O2 + 2NaOH → MnO2↓ + 2H2O + 2Na+.

3. Švino dioksidas PbO2 labai rūgščiame tirpale oksidina Mn2+ iki MnO4-, kuris nudažo tirpalą būdinga raudonai violetinę spalva:

2Mn2 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2H2O +2Pb2+.

Reakcija atliekama griežtai laikantis tokių sąlygų:

laikytis reagentų santykio; jei esant per mažai PbO2, susidaro mangano rūgštis H2MnO3:

2MnO4- + 3Mn2+ + 7H2O → 5H2MnO3 + H+.

vengiama didelio kiekio reduktorių, dažniausiai pasitaiko Cl- jonai:

2MnO4- + 10Cl- + 16H+ → 2Mn2+ + 8H2O + 5Cl2↑.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį lašinama 0,1g PbO2, įlašinama 4-5 lašai koncentruotos HNO3 ir 1-2 lašai tiriamojo tirpalo. Mišinys atsargiai virinamas pamaišant vandens vonioje 5 minutes ir leidžiama nusistovėti. Tirpalo sluoksnis nusidažo violetine spalva.

4. Reakcija su Na2HPO4. Esant tirpale silpnai rūgščiai terpei ir fosfato jonams, Mn2+ jonai sudaro Mn3(PO4)2, kuris tirpsta acto rūgštyje skirtingai nei AlPO4, Cr PO4, FePO4.

2.5.4. Bi3+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcijos su grupiniais reagentais. Bi3+ jonais su hidroksilo jonais sudaro netirpius šarmuose ir amoniake hidroksidus, bet gerai tirpstančius rūgštyse.

Bi3+ + 3OH- → BI(OH)3↓

Išbandomas nuosėdų tirpumas rūgštyse:

Bi(OH)3 + 3H+ → Bi3+ + 3H2O

2. Kalio ir natrio stanitai redukuoja Bi3+ iki metalinio bismuto:

Bi3+ + 3NaOH → Bi(OH)3↓+3Na+.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai alavo (II) druskos tirpalo ir maišant lašinamas 2N natrio šarmo, kol susidariusio alavo hidroksido nuosėdos ištirpsta:

SnCl2 + 2NaOH → 2NaCl + Sn(OH)2↓ (arba H2SnO2)

H2SnO2 + 2NaOH → Na2SnO2 + 2H2O.

Suminės reakcijų lygtys:

Bi(OH)3↓ + 3Na2SnO2 → Bi↓ + 3Na2SnO3 + 3H2O

2Bi(NO3)3 + 3Na2SnO2 + 6NaOH→ 2Bi↓ + 3Na2SnO3 + 6NaNO3 + 3H2O

Į taip gautą skaidrų stanito tirpalą įlašinamas bismuto druskos lašas. Iškrinta juodos metalinio bismuto nuosėdos.

3. Kalio jodidas (nedidelis kiekis) su bismuto (III) druskos tirpalu sudaro juodą bismuto jodidą BiJ3, tirpstantį reagento pertekliuje:

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai tiriamojo tirpalo ir lašas kalio jodidotirpalo. Stebimas juodų nuosėdų susidarymas.

Bi(NO3)3 + KJ → BiJ3↓+ 3KNO3

Nuosėdos tirpinamos reagento pertekliuje, lašinant kalio jodido tirpalą – atsiranda oranžinė tetrajodido jono spalva:

BiJ3 + J- → [BiJ4]-

Į tetrajodido tirpalą lašinamas kadmio druskos tirpalas, kadmio druskos suardo bismuto kompleksinį junginį.

4K[BiJ4] + Cd2+ → 2K2[CdJ4] + 4BiJ3↓ + 2K+.

2.5.5. Mg2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Šarmai ir amoniakas magnio druskų tirpaluose nusodina baltą amorfinį magnio hidroksidą, tirpstantį rūgštyse ir amonio druskų tirpaluose.

Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2

Mg(OH)2 + 2H+ → Mg2+ + 2H2O

Mg(OH)2 + NH4Cl → MgCl2 + 2NH4OH

Reakcijos atlikimas. Į du mėgintuvėlius įpilama po kelis lašus magnio druskos arba tiriamo tirpalo, įlašinama šarmų arba/ir amoniako tirpalų, ir patikrinamas susidariusių nuosėdų tirpumas. Ši reakcija tinka, kai tiriamajame tirpale nėra kitų jonų ir amonio chlorido.

2. Dinatrio hidrofosfatas Na2HPO4 esant amonio chloridui (kad neiškristų Mg(OH)2) ir amonio hidroksidui (pH>7), su magnio jonais sudaro baltas kristalines dvigubos druskos nuosėdas.

Mg2+ + Na2HPO4 + NH4OH → MgNH4HPO4↓+ H2O + 2Na+

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį lašinama: 3 lašai magnio druskos arba tiriamojo tirpalo, 2 lašai amonio hidroksido, 3 lašai 2N amonio chlorido (kol ištirps baltos drumzlės) ir sumaišoma (pH=7) ir keli lašai Na2HPO4 tirpalo. Nuosėdos susidaro lėtai.

2.5.6.V grupės katijonų mišinio analizės eiga

2.6. Šeštoji analizinė grupė (Cu2+, Cd2+, Hg2+, Ni2+, Co2+)

Šeštosios grupės katijonų grupinis reagentas yra amonio hidroksido tirpalas. Jis nusodina minėtus katijonus netirpių hidroksido pavidalu. Reagento pertekliuje šie junginiai tirpsta – susidaro kompleksiniai junginiai – amoniakatai.

Reaguodami su natrio arba kalio šarmu, šie katijonai išskyrus Hg2+, kurio hidroksidas skyla i Hg (II) oksidą, sudaro hidroksidus ir bazines druskas, tirpstančias rūgštyse ir netirpstančias šarmų pertekliuje.

Vario, kobalto ir nikelio druskų tirpalai spalvoti: vario žali arba mėlyni, kobalto – rausvi ir melsvi, nikelio II – žali. Kadmio kai kurios druskos yra spalvotos, ir baltos.

2.6.1.Cu2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su grupiniu reagentu NH4OH.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį pilami 1-3 lašai vario druskos arba tiriamojo tirpalo, pridedama skiesto NH3 1-3 lašai. Susidaro mėlynai – žalios bazinės druskos nuosėdos:

2CuSO4 + 2 NH4OH → (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4

Veikiant amoniako pertekliumi, susidaro tirpus, intensyviai mėlynos spalvos vario amoniakatas:

(CuOH)2SO4 + 8(NH4)OH → [Cu(NH3)4]SO4 + [Cu(NH3)4](OH)2 + H2O

2. Reakcija su kalio heksacianoferatu (II). Į tiriamąjį tirpalą, jei jo terpė rūgšti, pridedama natrioacetato buferinei sistemai sudaryti, jei šarminė – pridedama acto rūgšties iki pH<7. Į šį mišinį pilamas minėtas reagentas. Su vario jonais sudaro raudonai rudas nuosėdas:

2Cu2+ + K4[Fe(CN)6] → Cu2[Fe(CN)6]↓ +4K+.

3. Reakcija su natrio tiosulfatu Na2S2O3.

A. Reaguojant ekvivalentiniams medžiagų kiekiams, susidaro juodos vario sulfido CuS nuosėdos.

CuSO4 + Na2S2O3 → CuS2O3 + Na2SO4

CuS2O3 + H2O → CuS↓ + H2SO4

B. Esant reagento pertekliui arba rūgščiai terpei, susidaro tamsiai rudos spalvos vienvalenčio vario sulfido Cu2S ir gelsvos sieros S nuosėdos:

2CuSO4 + 4Na2SO3 → 3Na 2SO4 + Cu2S↓ + S↓+ SO2↑

Šioje reakcijoje galima atskirti vario ir gyvsidabrio jonus,nes gyvsidabrio sulfidas HgS susidaręs reakcijos metu, netirpsta azoto rūgštyje.

Su kalio tiocianatu KSCN:

Cu2+ + 2SCN- → Cu(SCN)2 ↓

Įpylus reduktorių, pvz.: natriotiosulfato, reakcija vyksta, susidarant baltoms vario II tiosulfato nuosėdoms:

Cu(SCN)2↓ + Na2S2O3 + H2SO3 + H2O → H2SO4 + 2CuSCN↓+ 2HSCN.

5. Liepsnos reakcija. Vario (II) druskos nudažo bespalvę liepsną žalia spalva.

2.6.2. Cd2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Sieros vandenilio reakcija. Viena iš charakteringiausių kadmio jonų atpažinimo kokybinių reakcijų yra jo druskų sąveika su sieros vandeniliu. Sieros vandenilis nelabai rūgščiuose tirpaluose išskiria geltoną sulfidą, netirpstantį šarmuose ir Na2S, o tirpstantį karštose praskiestose rūgštyse:

Cd2+ + H2S → CdS↓ + 2H+

Šiai reakcijai trukdo rūgšties ir chloridų perteklius.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai kadmio druskos tirpalo, parūgštinama2N HCl ir leidžiama H2S dujos apie 2 min. Išsiskiria kadmio sulfidas, kuris tirpsta karštame druskos rūgšties tirpale. Kobalto ir nikelio jonai šiai reakcijai netrukdo, nes rūgščioje aplinkoje jų sulfidai nesusidaro. Vario ir gyvsidabrio (II) jonai sudaro tamsios spalvos sulfidus, todėl prieš ieškant kadmio jonų, juos iš tirpalo reikia atskirti.

2. Reakcija su kalio tetrajodo bismutatu:

4K[BiJ4] + Cd2+ → 2K2[CdJ4] + 4BiJ3↓ + 2K+.

Reakcijos atlikimas. Pagal bismuto atpažinimo reakciją su kalio jodidu, pasigaminamas kalio tetrajodo bismutato tirpalas, su kuriuo atliekama kadmio jonų atpažinimo reakcija.

2.6.3. Hg2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su amoniaku. Amoniako poveikyje gyvsidabrio (II) druskos sudaro baltos spalvos amido chlorido nuosėdas, tirpstančias reagento pertekliuje:

HgCl2 + 2 NH4OH → [Hg(NH2)]Cl↓ + NH4Cl + 2H2O

[Hg(NH2)]Cl↓ + 2 NH4OH + NH4Cl → [Hg(NH3)]Cl2 + 2H2O.

Reakcijos atlikimas. Į kelis lašus gyvsidabrio druskos arba tiriamo tirpalo, lašinamas 2M amonio hidroksidas, susidariusios nuosėdos veikiamos reagento pertekliumi, ištirpsta.

2. Reakcija su šarmais. Gyvsidabrio druskos stiprių šarmų poveikyje sudaro mažai tirpias nuosėdas:

Hg2+ + KOH → Hg(OH)2↓ + 2K+

Gyvsidabrio (II) hidroksidas yra nepatvarus junginys, greitai skyla, sudarydamas geltonos spalvos gyvsidabrio (II) oksidą:

Hg(OH)2↓ → HgO↓ + H2O

Reakcijos atlikimas. Į kelis lašus gyvsidabrio druskos arba tiriamo tirpalo,lašinamas 2M natrio arba kalio šarmas, stebima susidariusių nuosėdų spalva.

3. Reakcija su kalio jodidu. Gyvsidabrio druska su kalio jodidu sudaro raudonai oranžinės spalvos nuosėdas.

Hg2+ + 2KJ → HgJ2↓ + 2K+

Šios nuosėdos lengvai tirpsta kalio jodido pertekliuje, susidaro tirpus kalio tetrajodato merkuriatas:

HgJ2↓ + 2KJ → K2[HgJ4]↓ + 2K+

4. Reakcija su alavo chloridu. Keli lašai gyvsidabrio druskos arba tiriamojo tirpalo sumaišomi su šviežiai paruoštu SnCl2 tirpalo keliais lašais. Susidaro greitai pilkėjančios gyvsidabrio (I) chlorido ir metalinio gyvsidabrio nuosėdos.

Hg2+ + SnCl2 → Hg2Cl2↓ + SnCl4

Hg2Cl2↓ + SnCl2 → Hg↓ + SnCl4

2.6.4. Ni2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Čiugajevo reakcija. Nikelioamoniakato druskos tirpalas su alkoholiniu dimetilglioksimo tirpalu sudaro raudonos spalvos kompleksinį junginį:

Ni2+ + 2NH3 + 2(CH3)2C2(NOH)2 → 2[(CH3)2C2N2O2H]2Ni↓ + 2NH4+

Reakcijos atlikimas. Į 2-3 lašus nikelio druskos arba tiriamojo tirpalo, lašinami 4-5 lašai 2N NH3 tirpalo (pH 6-9) ir 2-3 lašai alkoholinio dimetilglioksimo tirpalo. Jei yra nikelio jonų, išsiskiria raudonos nuosėdos, arba atsiranda intensyvi raudona spalva, esant mažai nikelio jonų koncentracijai.

Kadangi šiai reakcijai trukdo Fe2+, sudarantis su naudojamu reagentu raudonos spalvos junginius, ir Co2+ – sudarantis geltonos spalvos junginius. Tokiu atveju, prieš atliekant reakciją, tirpalas pašarminamas amoniaku, pridedama peroksido ir pavirinama. Kobaltas ir nikelis sudaro amoniakinius kompleksus; bet nikelio kompleksas ne toks patvarus kaip kobalto. Geležis iškrinta hidroksido nuosėdų pavidale, nufiltruojama, filtratas stipriai pašildomas peroksido pertekliui suardyti, pridedamas lygus tūris 10% dimetilglioksimo alkoholinio tirpalo. Bet atliekant tiriamų tirpalų sisteminę analizę, trukdantys katijonai pašalinami analizės metu.

2. Reakcija su NaHCO3 ir bromo vandeniu.

2Ni2+ + 6NaHCO3 + Br2 → 2Ni(OH)3↓ + 2NaBr + 6CO2↑ + 4Na+

Bromas šarminėje terpėje suoksidina Ni2+ joną ir išsiskiria mėlynai juodos spalvos trivalenčio nikelio hidroksidas.

Reakcijos atlikimas. Į 2 lašus nikelio druskos arba tiriamojo tirpalo, pilamas didelis kiekis sotaus natrio hidrokarbonato tirpalo, įlašinama bromo vandens ir pašildoma vandens vonioje. Susidaro žalios, vėliau juoduojančiosnuosėdos.

2.6.5. Co2+ jonų atpažinimo reakcijos

1. Kalio ar amonio tiocionatas su kobalto jonais sudaro mėlynos spalvos kompleksinį druską:

Co2+ + 4KCNS → K2[Co(CNS)4] + 2K+

Susidariusi kompleksinė druska nepatvari vandenyje. Patvarumui padidinti į tirpalą pridedama organinio tirpiklio- acetono, be to imamas tiocianato perteklius. Šiai reakcijai trukdo Fe3+, kuris sudaro su tiocianatu raudonos spalvos junginius uždengiančius kobalto komplekso spalvą. Šis trukdymas pašalinamas į tirpalą pridedant natrio fluorido, amonio fluorido, oksalo arba fosforo rūgščių, kurie su Fe3+ sudaro beveik bespalvius kompleksinius junginius. Atliekant tiriamų tirpalų sisteminę analizę, trukdantys katijonai pašalinami analizės metu.

Reakcijos atlikimas. Į 1-2 lašų silpnai rūgštų tiriamąjį tirpalą įlašinamiį lašai sotaus KSCN tirpalo acetone (susidarantis kompleksinis junginys organiniame tirpiklyje patvaresnis). Priklausomai nuo Co2+ koncentracijos atsiranda mėlyna arba žalia spalva.

2. Pridėjus KNO2 perteklių į nelabai praskiestą kobalto (II) druskos tirpalą, parūgštintą acto rūgštimi, susidaro geltoni kalio heksanitrokobaltato kristalai.

Co2+ + 7KNO2 + 2CH3COOH → K3[Co(NO2)6]↓ + NO↑ + 2CH3COOK + H2O + 2K+.

Reakcijos atlikimas. Į keletą lašų tiriamojo tirpalo įlašinama keli lašai koncentruotos acto rūgšties, atšaldoma po šalto vandens srove ir supilama 0,5-1 ml 2N KNO2 tirpalas, sumaišoma ir paliekama stovėti 15 min. Išsiskiria geltonos kristalinės nuosėdos. Praskiestuose tirpaluose nuosėdos susidaro tik šildant ir ilgokai pastovėjus.

Trukdo katijonai, sudarantys kompleksinius junginius su nitrito jonais. Reakcija tinka kalio jonų atpažinimui.

2.6.6. VI analizinės grupės katijonų mišinio analizės eiga

2.7. I – VI grupių katijonų mišinio analizės eiga.

3. Anijonų analizė

Pilna sisteminė anijonų analizė yra sudėtinga, todėl anijonai dažnai ieškomi tiriamos medžiagos tirpale atskiromis reakcijomis. Analizei palengvinti anijonai skirstomi į grupes pagal jų patvarumą rūgščių ir šarmų atžvilgiu ir pagal bario, kalcio bei sidabro druskų tirpumą. Dar iki šiol nėra vieningos bendros analizinės klasifikacijos. Dažnai anijonai skirstomi į ris analizines grupes, atsižvelgiant į bario ir sidabro druskų tirpumą.Grupiniai reagentai yra BaCl2 ir AgNO3. (Žr. 2 lentelę):

Anijonų grupavimas pagal jų bario ir sidabro druskų tirpumą

3 lentelė

Gr. Nr.

Grupinis reagentas

Darbų metu tiriami anijonai

Grupės charakteristika

I

BaCl2 neutralioje aplinkoje arba silpnai rūgštinėje terpėje

SO42-, SO32-, S2O32-, CO32-, PO42-, C2O42-, F-, (BO2-, B4O72-, SiO32-).

Bario druskos sunkiai tirpsta vandenyje, bet lengvai tirpsta praskiestose mineralinėse rūgštyse, išskyrus BaSO4

II

AgNO3,

praskiesta HNO3

Cl-, Br-, J-, S2-,

Sidabro druskos sunkiai tirpios vandenyje ir praskiestoje HNO3

III

Grupinio reagento nėra

NO3-, NO2-, CH3COO-

sidabro ir bario druskos tirpios vandenyje

Grupiniai reagentai naudojami anijonų analizėje ne dėl jų padalijimo į grupes, o grupei anijonų aptikti. Jeigu grupiniu reagentu įsitikinama, kad tiriamosios grupės anijonų nėra, tada kiekvieno anijono nereikia ieškoti atskirai. Tai supaprastina ir pagreitina analizę.

Dar anijonai gali būti grupuojami pagal jų oksidacines ir redukcines savybes. (Žr. 3 lentelę). Praskiestos druskos ir sieros rūgštys suardo karbonato, nitrito, sulfido ir sulfito anijonus, atitinkamai išskirdamos įvairias dujas.

Anijonų grupavimas pagal jų oksidacines ir redukcines savybes

Reagentas

Tirpale gali būti anijonai

Reakcijos rezultatas

KJ tirpalas

Išsiskiria J2 tirpalas tampa rudos spalvos, krakmolas tirpalą dažo mėlynai

NO2-

J2 tirpalas

Jodo tirpalo spalva išnyksta

S2-, SO32-

KMnO4 tirpalas

kalio permanganato spalva išnyksta

NO2-, S2-, SO32-, C2O42-,

Su oksidatoriais ir reduktoriais nereaguojantys anijonai

SO42-, CO32-, PO42-

3.1. Pirmos grupės anijonų analizė

Antroje lentelėje išvardinti anijonai su bario katijonu sudaro vandenyje sunkiai tirpias druskas, išskyrus bario sulfatą, kurios tirpios mineralinėse rūgštyse.Kadangi pirmos grupės anijonai iš rūgščių tirpalų bario druskomis nenusodinami, todėl šios grupės grupinis reagentas BaCl2 naudojamas neutralioje arba silpnai šarminėje terpėje (pH=7-9).

Pirmos grupės anijonų sidabro druskos tirpsta praskiestose HNO3 tirpale. Pirmąją anijonų grupė skirstoma į tris pogrupius:

1. CO32-, PO42- jonų magnio druskos netirpios vandenyje.

2. SO42- jono bario druska netirpi rūgštyse.

3. C2O42-, SO32-, S2O32- jonų magnio druskos tirpios vandenyje, o bario druskos tirpios mineralinėse rūgštyse.

3.1.1. SO42- jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija. :Bario chloridas su sulfato jonu sudaro baltas, rūgštyse netirpias nuosėdas:

SO42- + BaCl2 → BaSO4↓+ 2Cl-

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai tiriamojotirpalo, 2-3 lašai 6N HCl ir 2 lašai BaCl2 tirpalo. Susidaro kristalinės nuosėdos, nucentrifugavus patikrinamas nuosėdų tirpumas koncentruotoje sieros rūgštyje pakaitinant (atsargiai), amonio acetato tirpale, azoto rūgštyje.

3.1.2. SO32- jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su BaCl2. Bario chloridas su sulfato jonu sudaro baltas, rūgštyse netirpias nuosėdas:

SO32- + BaCl2 → BaSO3↓+ 2Cl-, (1)

SO32- + 2HCl → SO2↑ + H2O + 2Cl-, (2)

(1) – nuosėdų susidarymas, (2) – SO2 sudrėkintą lakmuso popierėlį nudažo raudonai.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai tiriamojo tirpalo, 2-3 lašai 6N HCl ir 2 lašai BaCl2 tirpalo. Susidaro kristalinės nuosėdos, nucentrifugavus patikrinamas nuosėdų tirpumas koncentruotoje sieros rūgštyje pakaitinant (atsargiai), amonio acetato tirpale, azoto rūgštyje.

2. Oksidatoriai oksiduoja sulfitus iki sulfatų. Ši oksidacija vyksta bet kurioje terpėje.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 1-2 lašai jodo tirpalo ir 3-4 lašai tiriamojo tirpalo. Kai yra sulfito jonų, jodo ruda tirpalo spalva pranyksta:

SO32- + J2 + H2O → SO42- + H+ + 2J-

tirpalo buvusi neutrali terpė pereina į rūgščią, tai patikrinama indikatoriumi. Analogiškai vyksta reakcija ir su S2O32- jonais, tik šiuo atveju terpė lieka neutrali.

3. Cinko nitroprusidas su sulfito jonais neutraliuose tirpaluose (pH=6-8) sudaro raudoną spalvą ar net raudonos spalvos nuosėdos. Rūgštys tirpalą blukina,o nuosėdas tirpina.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai neutralaus sulfito tirpalo, 4-5 lašai ZnSO4 ir keletas lašų natrio nitroprusido Na2[FeNO(CN)5] tirpalo. Esant sulfito jonų, atsiranda raudona spalva. Tiosulfatai tokios spalvos nerodo.

4. Reakcija su stroncio chloridu. Stroncio sulfitas blogai tirpsta , o dar blogiau karštame vandenyje.

SO32- + SrCl2 → SrSO3↓ + 2Cl-

Gautos nuosėdos praplaunamos distiliuotu vandeniu ir išbandomas jū tirpumas 2N HCl. Jei buvo sudarę sulfitas- nuosėdos ištirpsta, jei sulfatas- netirpsta.

Reakcijos atlikimas. Taikant šia reakciją, galima atskirti sulfitus nuo sulfatų.

3.1.3. S2O32- jonų atpažinimo reakcijos

1. Tiosulfatų tirpalus parūgštinus praskiesta HCl arbaH2SO4, susidaro tiosulfatinė rūgštis:

S2O32- +2HCl → H2S2O3 + 2Cl-

kuri yra nepatvari ir skyla:

H2S2O3 → H2O + SO2↑+ S↓

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 4-5 lašai tiriamojo tirpalo, 3-4 lašai 6N HCl tirpalo ir šildoma vandens vonioje. Skaidriame tirpale atsiranda drumzlės, o pašildžius išsiskiri šviesiai gelsvos sieros nuosėdos.

Ant sudrėkinto indikatoriaus popierėlio virš mėgintuvėlio: SO2 + H2O → 2H+ + SO32-. Indikatorius dėl atsiradusių vandenilio jonų nusidažo raudonai.

2. Sidabro nitratas su tirpiais tiosulfatais sudaro baltas sidabro tiosulfato nuosėdas. Jos greitai virsta pradžioje geltonomis, vėliau rudomis juoduojančiomis nuosėdomis.

S2O32- + 2AgNO3 → Ag2S2O3 ↓+ 2NO3-

Ag2S2O3↓ + H2O → Ag2S↓+ 2H + SO42-

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai tiriamojo tirpalo ir 5-6 lašai sidabro nitrato. Išsiskyrusių baltų sidabro tiosulfato nuosėdų spalva keičiasi susidarant juodoms arba rudoms sidabro sulfidui.

3. Reakcija su jodu. Tiosulfatas reaguodamas su jodu susioksidina iki tetrationato:

2Na2S2O3↓ + J2 → Na2S4O6 + 2NaJ

Ši reakcija plačiai pritaikoma kiekybinėje ir kokybinėje analizėje. Veikiant jodo tirpalą tiosulfatu, jodo spalva nyksta, tirpalo terpė lieka neutrali skirtingai nei sulfito jonui. Pasinaudodami šiuo terpės skirtumu galima nustatyti SO32- ir S2O32- jonų buvimą tame pačiame tirpale.

Reakcijos atlikimas. Jeigu tiriamasis tirpalas rūgštus, jo terpė turi būti neutrali, neutralinama natrio karbonatupatikrinant indikatoriumi. Į mėgintuvėlį su neutraliu tiriamuoju tirpalu įlašinami keli lašai jodo tirpalo. Jei tiriamajame tirpale yra tiosulfatų jonų, rausva arba šviesiai violetinė (elementinio jodo spalva priklauso nuo jo koncentracijos, jei ji pakankamai didelė, spalva gali būti raudona, violetinė, ir netgi juoda) jodo spalva nyksta. Patikrinama indikatoriumi tirpalo terpė – ji lieka neutrali.

4. FeCl3 reaguodamas su S2O32- jonu momentaliai nudažo tirpalą violetine spalva, kuri palaipsniui išnyksta- per 1-2 minutes – ir tirpalas tampa bespalvis. Tirpalo violetinė spalva atsiranda dėl nepastovaus kompleksinio jono [Fe(S2O3)2]- susidarymo:

FeCl3 + 2S2O32- → [Fe(S2O3)2]- + 3Cl-

[Fe(S2O3)2]- + FeCl3 → Fe2+ S4O62-

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 2-3 lašai tiriamojo tirpalo ir lašas FeCl3 tirpalo. Jeigu yra tiosulfato jonų,tirpalas nusidažo violetine spalva, kuri vėliau išnyksta.

Šiai reakcijai trukdo acetato jonai, kurie su geležies jonu sudaro spalvotus junginius. SO32- jonas netrukdo.

3.1.4. CO32- jonų atpažinimo reakcijos

1. Rūgštys suardo karbonatus ir išskiria anglies dioksidą (skiriasi burbuliukai):

MgCO3 + 2H+ → Mg2+ + H2O + CO2↑

anglies dioksidas su kalcio ar bario hidroksidu sudaro baltas nuosėdas:

CO2↑ + Ba(OH)2 → H2O + BaCO3↓

Reakcijos atlikimas. Iš tiriamojo tirpalo karbonatas nusodinamas magnio druska. Taip jis atskiriamas nuo oksalato, silikato ir tiosulfato jonų.nuosėdos praplaunamos distiliuotu vandeniu. Tiriamoji medžiaga pirmame mėgintuvėlyje apipilama praskiesta sieros arba druskos rūgštimi ir šildoma. Antras mėgintuvėlis pripildomas Ba(OH)2 ar Ca(OH)2 tirpalo. Jei tiriamoje medžiagoje yra karbonatų, išsiskyręs CO2 drums kalcio arba bario hidroksido tirpalą.

Ilgai veikiant anglies dioksidu, tirpalo drumstumas pranyksta, nes susidaro tirpus hidrokarbonatas:

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Sulfito ir tiosulfato jonai trukdo šiai reakcijai, nes iš parūgštintų jų tirpalų skiriasi sieros dioksidas,kuris gali sudaryti kalcio sulfito nuosėdas. Todėl ieškant karbonatų, sulfitų ir tiosulfatų jonus reikia suoksidinti su KMnO4 arba K2Cr2O7 iki sulfatų. Tam į tiriamojotirpalo keliolika lašų pilama praskiestos sieros rūgšties ir keletas lašų oksidatoriaus. Sulfitai ir tiosulfatai susioksidina iki sulfatų. Karbonatai skyla išskirdami anglies dioksidą, kuris reaguoja su bario arba kalcio hidroksidais.

Taip atliekant bandymą CO32- jonas trukdo C2O42- atpažinimui, nes oksidatoriai oksalato joną suoksidina taip pat iki anglies dioksido.

2. Reakcija su fenolftaleinu. (Fenolftaleinas yra plačiai naudojamas indikatorius, kuris tirpalo pH esant mažesniam nei 8 yra bespalvis, daugiau nei 8 – avietinės spalvos).

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai tiriamojo tirpalo, į mėgintuvėlį patalpinamas stiklinis vamzdelis popierėliu suvilgytu Ba(OH)2 ir fenolftaelinu (popierėlis nusidažęs avietine spalva, dėl hidroksido šarminės terpės). Mėgintuvėlį pašildžius, išsiskyrusios CO2 dujos išblukina avietinępopierėlio spalvą.

3.1.5. PO43- jonų atpažinimo reakcijos

1. Amonio molibdatas (NH4)2MoO4 azoto rūgštimi parūgštintuose tirpaluose fosfatų tirpaluose šildant išskiria geltonos amonio fosfomolibdato nuosėdas:

H3PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 → (NH4)3[P(Mo3O10)4]↓ + 21NH4NO3 + 12H2O.

Jei fosfatų yra mažai, tirpalas nusidažo geltonai. Nuosėdos netirpsta azoto rūgštyje, lengvai tirpsta šarmuose, amoniako tirpale ir fosfatų pertekliuje, dėl to reikia imti didelį reagento perteklių.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 3-4 lašai tiriamojo tirpalo, apie 10 lašų ištirpinto azoto rūgštyje molibdato (traukos spintoje) ir 4-5 lašai koncentruotos azoto rūgšties. Mišinys šiek tiek pašildomas (iki 40-50°C). Jei yra fosfatų, išsiskiria geltonos nuosėdos arba tirpalas nusidažo geltonai.

2. Su geležies (III) druskomis fosfatai sudaro geltonas FePO4 nuosėdas.

PO43- + Fe3+ → FePO4↓

Reakcijos atlikimas. Reakcija atliekama dviem būdais. Pirmas: į keletą lašų fosfato druskos arba tiriamojo tirpalo įlašinama trivalentės geležies druskos. Antras: šiai reakcijai vykstant su geležies tiocianatu, susidaro ne tik geltonos nuosėdos, bet ir išnyksta intensyvi raudona tiocianato spalva. Geležies tiocianatas pasigaminamas iš FeCl3 ir KSCN ir į gautą tirpalą lašinamas fosfato druskos arba tiriamasis tirpalas.

3Na+ + PO43- + Fe(SCN)3 → FePO4↓ + 3Na+ + 3SCN-.

3. Reakcija su magnezijos mišiniu. Magnezijosmišinys – NH4Cl + NH4OH + MgCl2 – su fosfato jonais sudaro baltas kristalines MgNH4PO4 nuosėdas. Reakcijos lygtį žiūrėkite prie Mg2+ jonų atpažinimo reakcijų. Reakcijai trukdo silikatų ir oksalatų jonai.

3.1.3. C2O42- jonų atpažinimo reakcijos

1. Kalcio chloridas su oksalato jonu sudaro baltus kristalus, tirpstančius mineralinėse rūgštyse, bet netirpstančias acto rūgštyje.

C2O42- + CaCl2 → Ca C2O4↓ + 2Cl-

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai tiriamojo tirpalo ir keli lašai kalcio druskos tirpalo. Esant tiriamajame tirpale oksalato jonų, susidaro nuosėdos. Išbandomas jų tirpumas acto, sieros rūgštyse.

Analogiška reakcija vyksta ir su bario, stroncio, švino druskomis. Skiriasi susidariusių oksalatų tirpumas įvairiuose rūgščiųtirpaluose.

2. Kalio permanganatas rūgščioje terpėje oksidina oksalato joną iki CO2.

2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5CO2 + K2SO4 + 8H2O.

Permanganatą redukuoja – blukina – ir kiti reduktoriai, pvz.: sulfidas, sulfitas, tiosulfatas, nitritas. Todėl prieš atliekant reakciją su permanganatu, oksalato jonus reikia atskirti nuo reduktorių. Oksalato jonai nusodinami su CaCl2 acto rūgšties aplinkoje.

Pilnas reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį su silpnai pašarmintu NaOH (NaOH suneutralina tirpale esančias stiprias rūgštis, kurios trukdytų nusodinti CaO2O4) tiriamuoju tirpalu (oksalo rūgšties tirpalu). Tirpalas parūgštinamas acto rūgštimi iki pH 4-5 (lakmusas). Į gautą tirpalą pilamas kalcio chlorido perteklius ir pašildoma keletą minučių vandens vonioje iki 40-50°C (neperkaitinti! oksalato jonas skyla). Nucentrifuguotos nuosėdos praplaunamos karštu distiliuotu vandeniu ir šildant ištirpinamos praskiestoje 2N sieros rūgštyje. Nuosėdos nucentrifuguojamos, į keletą lašų centrifugato įlašinama 1 lašas MnSO4 (katalizatorius) ir keli lašai 0.01N KMnO4 tirpalo. Jei tiriamajame tirpale yra oksalato jonų, permanganato spalva išblunka.

Pastaba. Jei tiriamajame tirpale yra karbonato jonų (CO32-), tai tiriamasis tirpalas parūgštinamas sieros rūgštimi šiek tiek pašildomas. Po to šiame tirpale, pašarminamas NaOH, oksalato jonai ieškomi, kaip nurodyta bandyme.

3.2. Antros grupės anijonų analizė

Antros grupės anijonų bario druskos geraitirpsta vandenyje. Šią grupę galima suskirstyti į du pogrupius:

I pogrupiui skiriami anijonai, kurių sidabro ir cinko druskos netirpsta vandenyje: sulfido jonas S2-.

II pogrupiui skiriami anijonai, kurių sidabro druskos netirpsta azoto rūgštyje: Cl-, Br-, J-.

3.2.1. S2- jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su sidabro nitratu. Sulfido jonai su sidabro nitratu išskiria juodas nuosėdas, netirpstančias NH4OH, bet tirpstančias šildant praskiestoje azoto rūgštyje.

S2- + AgNO3 → Ag2S↓+ 2NO3-

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 3-5 lašai tiriamojo tirpalo ir 1-2 lašai sidabro nitrato. Kai yra sulfido jonų, išsiskiria juodos nuosėdos.

2. Praskiestos rūgštys iš sulfidų tirpalų išskiria sieros vandenilį:

Na2S+ H2SO4 → H2S↑ + Na2SO4

Reakcijos atlikimas. Keli lašai tiriamojo tirpalo parūgštinami sieros arba druskos rūgštimi. Nemalonus, supuvusių kiaušinių kvapas rodo, kad yra sulfido jonų (virš mėgintuvėlio angos uždėtas popierėlis, suvilgytas švino acetatu – pajuoduoja).

S2- + (CH3COO)2Pb → PbS↓ + 2CH3COO-.

3. Reakcija su kadmio druskomis. Kadmio druskos su sulfido jonais sudaro ryškiai geltonas kadmio sulfido nuosėdas. (Reakciją žiūrėkite prie kadmio jonų nustatymo).

Cd2+ + S2- → CdS↓.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami tiriamojo keli lašai tiriamojo tirpalo ir keli lašai kadmio druskos tirpalo. Jeigu yra sulfido jonų, susidaro geltonos nuosėdos.

4. Natrio nitroprusidas su sulfido jonais sudaro raudonai violetinę spalvą. Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai šarminio tiriamojo tirpalo (pH=8-9) ir keli lašai natrio nitroprusido tirpalo. Jei yra sulfido jonų, atsiranda raudonai violetinė spalva.

3.2.2. Cl jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su sidabro nitratu. Sidabro nitratas praskiestuose chloridų tirpaluose išskiria į varškę panašias nuosėdas, tirpstančias amoniako, natrio tiosulfato ir kalio cianido tirpaluose bei koncentruotoje druskos rūgštyje.

Ag+ + Cl- → AgCl2↓.

AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl

AgCl + 2KCN → K[Ag(CN)2] +KCl (neatliekama dėl KCN nuodingumo)

AgCl + Na2S2O3 → Na[Ag(S2O3)] + NaCl

Rūgštys suardo amoniakiniuskompleksinius junginius:

[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 → AgCl ↓+ 2NH4NO3

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 1 lašai tiriamojo tirpalo ir 2 lašai sidabro nitrato tirpalo. Jei tirpale yra chlorido jonų, išsiskiria baltos nuosėdos, kurios veikiamos šviesos pilkėja (pilkai violetinė spalva).

Nuosėdos centrifuguojamos, centrifugatas išpilamas, nuosėdos ištirpinamos koncentruotame amoniako tirpale. Koncentruotos azoto rūgšties pilama iki rūgščios terpės ir vėl iškrenta baltos nuosėdos. (Žr. Sidabro jonų nustatymas).

2. Stiprūs oksidatoriai: KMnO4, KClO3, PbO2, MnO2, K2Cr2O7 ir kiti rūgščioje terpėje oksiduoja chloridus iki laisvo chloro:

16HCl + KMnO4 → 5Cl2↑+ KCl + MnCl2 + 8H2O

NaCl +MnO2 + H2SO4 → Cl2↑+ MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinamikeli lašai chlorido tirpalo, sauso mangano dioksido, po to įlašinami 1-2 lašai koncentruotos sieros rūgšties. Mėgintuvėlis pašildomas vandens vonioje. Chloras pažįstamas iš jam būdingo kvapo ir žalsvos spalvos. (Galite bandyti atlikti šią reakciją ir su kitais oksidatoriais). Atsargiai! Chloro dujos nuodingos!

Atliekant nežinomo tirpalo analizę, lašinamas tiriamasis tirpalas, 2N sieros rūgštis ir keli kristalai MnO2. Druskos rūgštis nenaudojama.

3.2.3. Br jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su sidabro nitratu. bromido jonai su sidabro nitratu išskiria gelsvas nuosėdas, kurios veikiamos cinku, skyla.

Br- + AgNO3 → AgBr↓+ NO3-

2AgBr↓+ Zn → 2Ag↓+ Zn2+ + 2Br-

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 3-5 lašai tiriamojo tirpalo ir 1-2 lašai sidabro nitrato. Kai yra bromido jonų, išsiskiria gelsvos nuosėdos. Į mėgintuvėlį įbėrus šiek tiek cinko miltelių, gelsvos sidabro bromido nuosėdos skyla ir iškrenta juodos (tamsiai pilkos) sidabro nuosėdos, o Br- jonai pereina į tirpalą.

3.2.4. J jonų atpažinimo reakcijos

1. Sidabro nitratas jodidų tirpaluose nusodina geltonas nuosėda, netirpstančias azoto rūgštyje ir amoniake, bet gerai tirpstančias jodidų, cianidų ir tiosulfatų tirpaluose.

J- + AgNO3 → AgJ↓+ NO3-

AgJ↓+ 2J- → AgJ32-

AgJ + 2KCN → K[Ag(CN)2] +KJ; (neatliekama dėl KCN nuodingumo).

AgJ + 3Na2S2O3 → Na4[Ag(S2O3)3] + 2NaJ

(žr. Ag+jonų atpažinimo reakcijos).

AgJ kaip ir AgBr veikiamas Zn milteliais ir esant 2N H2SO4, skyla:

2AgJ + Zn → 2Ag↓+ Zn2+ + 2J-

2. Reakcija su bromo vandeniu.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai tiriamojo tirpalo, 8-9 lašai 2N H2SO4, apie 0,5-1 ml organinio tirpiklio (chloroformo, benzeno, amilo alkoholio), 2-3 lašai bromo vandens ir gerai sumaišoma. Esant tiriamajame tirpale jodido jonų, tirpalas nusidažo violetine ar rausva spalva. Priklausomai nuo jodido jonų koncentracijos spalva gali būti intensyvesnė.

2J- + Br2 → J2 + 2Cl-

Esant bromo pertekliui, jodas bus oksiduojamas iki jodatinės rūgšties, violetinė jodo spalva išnyksta:

J2 + 5Br2 + 6H2O → 2HJO3 + 10HBr.

Pastaba. Elementinio jodas ir elementinis bromas žymiai geriau tirpsta minėtuose organiniuose tirpikliuosenei vandenyje ir vandeniniuose tirpaluose. Šie tirpikliai su vandeniu nesimaišo, yra lengvesni už vandenį ir sudaro viršutinį tirpalo sluoksnį. Todėl reikia įdėmiai stebėti abiejų sluoksnių spalvas: ir organinio, ir vandeninio,- kad nesumaišyti elementinių bromo ir jodo spalvų, kurios esti intensyvios dėl didelių koncentracijų.

3. Kalio arba natrio nitritas rūgščioje terpėje oksiduoja jodido joną iki elementinio jodo skirtingai nuo bromo ir chloro jonų:

2J- +2NO2- + 4H+ → J2 + 2NO + 2H2O

Reakcijos atlikimas. 2 būdai.

Į mėgintuvėlį įlašinami 3-5 lašai tiriamojo tirpalo ir tiek pat 2N sieros rūgšties, 2 lašai krakmolo tirpalo (krakmolas yra indikatorius elementiniam jodui aptikti) ir 4-6 lašai kalio arba natrio nitrito. Jei yra jodidų, tirpalas nusidažo mėlynai.

3-5 lašai tiriamo tirpalo, 2-3 lašai sieros rūgšties, 2-3 lašai organinio tirpiklio ir kali lašai NaNO2 arba KNO2 (oksidatoriaus). Jei yra jodidų jonų, organinis sluoksnis nusidažo elementinio jodo J2 spalvomis.

3. Su vario druskomis jodidų tirpale krenta CuJ + J2 nuosėdos. Su gyvsidabrio druskomis sudaro raudonas Hg2J2 nuosėdas.

3.3. Trečios grupės anijonų analizė

Trečios grupės anijonų charakteristika

Šią grupę sudaro anijonai, kurių bario, sidabro, cinko druskos tirpios vandenyje: NO3-, NO2-, CH3COO-.

3.3.1. NO3 jonų atpažinimo reakcijos

1. Nitratų redukavimas iki amoniako metaliniu cinku arba aliuminiu.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai tiriamojo tirpalo ir atsargiai, kad neaptekėtų mėgintuvėlio sienelės 10-15 lašų 6N NaOH. Įberiama mažas žiupsnelis cinko arba aliuminio miltelių. Ant mėgintuvėlio angos uždedamas indikatoriaus popierėlis, kurį išsiskiriantis amoniakas nudažys mėlynai. Reakcijai pagreitinama, mišinį šildant.

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2.

8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O → 8NaAlO2 + 3NH3 +

Prieš atliekant bandymą, reikia patikrinti ar nėra tirpale amonio jonų. Jei yra, jie pašalinami taip: porcelianiniame tiglyje tiriamasis tirpalas sumaišytas su šarmų tirpalu, virinamas, kol lakmuso popierėlis neberodo amonio jonų (sudrėkintas lakmusas virš tiglio dažosi mėlynai). Tada į likusį tirpalą dedama aliuminio arba cinko miltelių ir kaitinam toliau. Jei lakmusas dažosi mėlynaivėl- reiškia tiriamajame tirpale yra nitratų jonų.

Nitratų jonų nustatymui šio bandymo metu trukdo tirpale esantys nitrito jonai, nes reaguoja analogiškai nitrato jonams. Todėl prieš šį bandymą, nitritus reikia pašalinti- jie suskaidomi amonio druskomis (jų perteklius po to pašalinamas): karbamidu arba sulfaniline rūgštimi. Be to reakcijai trukdo anijonai, kurių sudėtyje yra azoto, pvz.: tiocianido (rodanido), [Fe(CN)6]3- ir kiti). Jie redukuojasi analogiškai nitratams ir nitritams, todėl taip pat turi būti pašalinami iš tirpalo.

Nitrito jonų pašalinimas iš tirpalo.

NH4+ + HNO2 → N2↑ + 2H2O + H+

H2N-SO3-H + NaNO2 → N2↑ + NaHSO4 + H2O

šis nitritų skaidymo būdas yra praktiškai patogiausias. Reakcijos terpė yra neutrali arba silpnai rūgštinė (pH=6-7). Reakcijos mišinys (tiriamasis tirpalas su sulfaniline rūgštimi) virinamas, kol nitritai visiškai suskils. Norint tuo įsitikinti, pridedama papildomai sulfanilinės rūgšties ir pašildoma. Jei dujinis azotas nebeišsiskiria, laikoma, kad nitritai suskaldyti.

2. Nitratus galima redukuoti iki nitritų. Reakcija vyksta pagal lygtį:

2NaNO3 + Zn + 2CH3COOH → Zn2+ 2NO2- + 2CH3COO- + 2Na+ + H2O

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 5 lašai tiriamojo tirpalo, parūgštinama acto rūgštimi ir įmetamas nedidelis gabalėlis cinko. Reakcijos lygtys (1). Gautas nitrito jonas atpažįstamas jam būdingomis reakcijomis. (Žr. Sekančius bandymus).

3. Difenilamino reakcija. Ant stiklo plokštelėsužlašinamas difenilamino koncentruotoje sieros rūgtyje tirpalo, keli lašai tiriamojo tirpalo ir sumaišoma. Esant nitratų, tirpalas nusidažo mėlynai.

Ši reakcija tinka visiems oksidacinių savybių turintiems anijonams: permanganato, oksalato, nitrito, dichromato ir kitiems. Prieš atliekant šį bandymą, tokius jonus reikia pašalinti. (Nitrito jonų pašalinimą žiūrėkite aukščiau).

4. Geležies sulfato reakcija. Ant stiklo plokštelės užlašinamas tiriamojo tirpalo lašas, dedamas labai mažas kristaliukas FeSO4 ir užlašinamas lašas koncentruotos sieros rūgšties. Jei yra nitratų, aplink kristaliuką susidaro rudas žiedas, Fe(NO)SO4:

6FeSO4 + 3H2SO4 + 2HNO3 → 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O

FeSO4 + NO → FeSO4*NO

Šiai reakcijai trukdo bromidai, jodidai, chromatai, sulfitai ir tiosulfatai.

3.3.2.NO2 jonų atpažinimo reakcijos

1. Reakcija su krakmolo tirpalu. Į mėgintuvėlį įlašinami 5 lašai tiriamojo tirpalo, 2-3 lašai kalio jodido, lašas krakmolo tirpalo ir parūgštinama 2-3 lašais acto rūgšties tirpalo. Jei yra nitritų, išsiskyręs jodas nudažo krakmolo tirpalą mėlyna spalva:

2KNO2 + 2KJ + 4CH3COOH → 2NO + J2 +4CH3COOK + 2H2O.

Ši reakcija taikoma jodido jonų atpažinimui ir gali būti atliekama kitaip: žiūrėti prie jodido jonų atpažinimo reakcijų.

2. Griso reakcija. Griso reagentas yra sulfanilinės rūgšties ir 1-naftilamino tirpalas praskiestoje acto rūgštyje.

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami neutralaus arba acto rūgštimi parūgštinto tiriamojo tirpalo keli lašai ir apie 1-3 ml Griso reagento. Jei yra nitritų, tirpalas paraudonuoja. Nitratai šios reakcijos nerodo. Reakcijos pradžia audringa, atsargiai! Reakciją atlikinėkite traukos spintoje.

3. Rūgštys ardo nitritus:

2NaNO2 + H2SO4 → Na2SO4 + 2HNO2

2HNO2 → NO2 +NO + H2O

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai tiriamojo tirpalo, keletas lašų 2N sieros rūgšties ir atsargiai pašildoma. Esant tirpale nitrito jonų, išsiskiria rudos azoto dioksido dujos ir bespalvės azoto mono oksido. Šie oksidai drėgną lakmuso popierėlį nudažo raudonai.

4. Reakcija su geležies sulfatu. Geležies sulfatas su nitritais sudaro rudos spalvos druskos žiedą, sierosar net acto rūgštimi parūgštintuose tirpaluose:

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įdedamas labai mažas FeSO4 kristaliukas, įlašinama keli lašai koncentruotos acto rūgšties, ir mėgintuvėlio sienele pilamas tiriamasis tirpalas. Po kurio laiko dviejų skysčių susilietimo vietoje atsiranda rudas, su violetiniu atspalviu (nuo susidariusių Fe3+ jonų), žiedas.

4FeSO4 + H2SO4 + 2HNO2 → Fe2(SO4)3 + 2[Fe(NO)]SO4 + 2H2O.

5. Reakcija su Co(NO3)2:

3K+ + 6NO2- + Co2+ → 2K3[Co(NO2)6]↓.

Reakcijos atlikimas. Į kelis lašus tiriamo tirpalo, kuriame gali būti nitrito anijonų, lašinti kelis lašus Co(NO3)2, porą lašų praskiestos acto rūgšties ir keletą lašų KCl. Jei yra nitrito jonų, iškrenta geltonos K3[Co(NO2)6] nuosėdos.

3.3.3. CH3COO jonų atpažinimoreakcijos

1. Koncentruota sieros rūgštis kambario temperatūroje, o praskiesta šildant, išskiria iš acetato būdingo kvapo acto rūgštį, kuri virš mėgintuvėlio angos laikomą drėgną lakmuso popierėlį nudažo raudonai:

CH3COONa + H2SO4 → CH3COOH + NaHSO4,

CH3COOH + H2O → CH3COO- + H+.

2. Etilo acetato susidarymo reakcija. Koncentruotos sieros rūgšties aplinkoje, paveikus acetatą etilo alkoholiu (paveikus kitu, pvz.: izo-propilo, butilo, amilo ir panašiu,- susidaro kiti acto rūgšties esteriai), susidaro etilo acetatas,- acto rūgšties etilo esteris. Ši medžiaga turi būdingą vaisių kvapą.

CH3COOH + HOC2H5 → CH3COOC2H5 + H2O

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami 10-15 lašų tiriamojo tirpalo, 7-8 lašai alkoholio ir 7-8 lašai koncentruotos sieros rūgšties. Reakcijos mišinys atsargiai pašildomas vandens vonioje keletą minučių ir išpilamas į stiklinę su šaltu vandeniu. Etilo acetatas pažįstamas iš būdingo vaisių kvapo.

2. Reakcija su FeCl3

3CH3COO- + FeCl3 → Fe(CH3COO)3 + 3HCl

Fe(CH3COO)3 + 2H2O → Fe(OH)2CH3COO↓ + CH3COOH

Reakcijos atlikimas. Į mėgintuvėlį įlašinami keli lašai tiriamojo tirpalo ir keli lašai geležies III chlorido. Tirpalas nusidažo raudonai ruda geležies (III) acetato spalva. Mišinį praskiedus ir pavirinus, susidaro rusvos, kai kada rudos bazinės druskos nuosėdos (vyksta hidrolizė), kai kada, ypač per ilgai pavirinus, hidrolizė įvyksta iki galo ir susidaro rudas geležies III hidroksidasFe(OH)3.

Šiai reakcijai trukdo CO32-, PO43-, SiO32- ir kiti jonai- tie, kuriuos galima atskirti pridėjus į neutralų tirpalą AgNO3.

3.4. Anijonų mišinio analizė

Anijonų mišinio analizė naudojama, atliekant nežinomos medžiagos tyrimą.

3.4.1. Anijonų suskirstymas į grupes

Kadangi dauguma anijonų vieni kitų reakcijoms netrukdo (su ne itin didelėmis išimtimis), tai tame pačiame tirpale juos visus galima rasti atskiromis reakcijomis. Tačiau daug laiko sutaupoma, prieš pradedant anijonų analizę atliekant paruošiamąsias reakcijas su šiais reagentais:

1. Bario chloridas nusodina pirmąją anijonų grupę (žr. 2-ą lentelę). Susidariusios baltos nuosėdos rodo esant pirmos grupės anijonų. B2O32- ir BO2- anijonai sudaro bario druskas tik pakankamai didelės koncentracijostirpaluose. Jei tiriamasi tirpalas rūgštus (tikrinama lakmusu), tai jis neutralinamas Ba(OH)2 tirpalu.

2. Sidabro nitratas su antrąja anijonų grupe sudaro nuosėdas, netirpias vandenyje ir praskiestoje azoto rūgštyje.

Reakcija atliekama į keletą lašų tiriamojo tirpalo įlašinus sidabro nitrato tirpalo. Jeigu susidaro nuosėdos, jas tirpiname praskiestoje azoto rūgštyje. Jeigu nuosėdos netirpsta, reiškia yra antros grupės anijonų. Su S2O32- gali iškristi Ag2S nuosėdos, su NO3- – koloidinės sieros nuosėdos!!!

3. Tirpios švino druskos sudaro mažai tirpius vandenyje junginius su šiais anijonais: Cl-, Br-, F-, S2-, J-, CO32-, C2O42-, SO32-, S2O32-, SO42-, PO43-, SiO32-.

4. Magnezijos mišinys,- MgCl2 + NH4Cl + Nh4OH,- sudaro mažai tirpias druskas su šiais anijonais: F-, PO43-, SiO32-.

3.4.2. Anijonų – reduktorių patikrinimas

1. KMnO4, rūgščioje terpėje, blunka, reaguodamas su šiais jonais: Cl-, Br-, S2-, J-, C2O42-, SO32-, S2O32-.

Reakcija atliekama į keletą lašų KMnO4 įlašinus kelis lašus 2N sieros rūgšties ir tiriamojo tirpalo keletą lašų. Pašildoma kelias minutes vandens vonioje. Jei tirpalas išblunka, tai tiriamajame tirpale gali būti aukščiau minėti anijonai.

2. Jodo tirpalas netenka spalvos reaguodamas su šiais jonais: S2-, SO32-, S2O32-, AsO33-.

Reakcija atliekama parūgštinus tiriamąjį tirpalą 2N sieros rūgšties keliais lašais ir lašinamas jodo tirpalas, kuris kuriame jau yra krakmolo tirpalo 1-2 lašai. Jeigu mėlynaspalva dingsta, tai tiriamajame tirpale gali būti minėti anijonai.

3.4.3. Anijonų – oksidatorių patikrinimas

Reakcija atliekama: į kelis lašus tiriamojo tirpalo įpilama keli lašai 2N sieros rūgšties, keli lašai benzeno, chloroformo arba kito organinio tirpiklio (neturi tirpti vandenyje, todėl acetonas ir žemieji alkoholiai netinka) ir keli lašai KJ tirpalo. Jei, mišinį supurčius, organinis sluoksnis nusidažo violetine ar rausva elementinio jodo spalva, tai yra vienas iš šių anijonų – oksidatorių: NO2-, MnO4- ir kiti.

3.4.4. Dujų išsiskyrimo patikrinimas

Reakcija atliekama: į kelis lašus tiriamojo tirpalo įpilama keli lašai 2N sieros rūgšties ir atsargiai supurtoma. Jeigu dujos neišsiskiria, tirpalas pašildomas. Atsipalaiduojančios dujos rodo esant bent vieną iš šių anijonų: S2-, CO32-, C2O42- (perkaitinus),SO32-, S2O32-,NO2-.

3.4.5. Tirpalo jutiminis įvertinimas.

Jeigu nėra supuvusių kiaušinių kvapo, tai nėra sulfido jono. Kiti galimi anijonai ar katijonai tirpalams kvapo nesuteikia.

3.4.6. Tirpalo reakcijos įvertinimas.

Jeigu tiriamojo tirpalo terpė rūgšti, tai tirpale gali būti nepatvarių rūgščių anijonų: CO32-, S2O32-.

Atidžiai stebėkite analizės eigoje ir tiriamojo tirpalo spalvas. Iš spalvų galima spręsti apie galimą tam tikrų jonų buvimą: vario, geležies, nikelio, kobalto ir kitų.

Liepsnos nudažymas. Iškaitinta švari viela (atkreipkite dėmesį į tai, iš kokio metalo pagaminta viela) suvilgoma tiriamuoju tirpalu ir kaitinama degiklio liepsnoje. (Plakatas ant sienos su būdingomis kai kuriems katijonams liepsnos spalvomis).

Lentelė 4

Liepsnos nudažymas

Katijonai

Žiūrint pro kobalto stiklą arba indigo prizmę – violetinė

K+, Rb2+, Cs+

Ryškiai geltona

Na+

Plytinė raudona

Ca2+

Karmino raudona

Sr2+, Li+

Žalsvai geltona

Ba2+

Žalsvai mėlyna arba žalia

Cu2+, Tl3+, Bi3+

Žydra

AsIII-V, SbIII-V, Pb2+

Ryškiai mėlyna

Cu2+, SeIV

Sisteminė analizė dažniausiai pradedama katijonų radimu pagal bendrą I,II, III, IV, V, VI analizinių katijonų grupių analizės eigą. Po to tyrinėjami anijonai pagal duotas rekomendacijas.

Nežinomosmedžiagos analizė atliekama tol, kol gaunamas iš dėstytojos patvirtinimas, kad analizės rezultatai yra teisingi.

Leave a Comment