BaCO3+ 2NH4+ = Ba2+ + 2NH3 + H2O + CO2^

Реакции фосфат-анионов

Действие раствора нитрата серебра (реакция фармакопейная). Ионы серебра с фосфат-анионами образуют осадок жёлтого цвета Ag3PO4:

3Ag+ + PO43? = Ag3PO4v

Осадок растворяется в азотной кислоте и растворе аммиака:

Ag3PO4 + 3HNO3 = 3AgNO3 + H3PO4

Ag3PO4 + 6NH3 = 3[Ag(NH3)2]+ + PO43?

Действие магнезиальной смеси (реакция фармакопейная). Фосфат-анионы с магнезиальной смесью (MgCl2 + NH3• Н2O + NH4Cl) образуют кристаллический осадок MgNH4PO4 белого цвета:

HPO42? +NH3 + Mg2+ = MgNH4PO4v

Реакции оксалат-анионов

Действие раствора хлорида кальция. Оксалат-анионы с солями кальция образуют белый кристаллический осадок CaC2O4:

C2O42? + Ca2+ = CaC2O4

Осадок растворим в минеральных кислотах, не растворяется в уксусной кислоте:

CaC2O4 + 2H+ = Ca2+ + H2C2O4

Действие солей бария. Оксалат-анионы с солями бария образуют белый осадок BaC2O4:

C2O42? + Ba2+ = BaC2O4

Осадок растворим в минеральных кислотах (при кипячении):

BaC2O4 + 2H+ = H2C2O4 + Ba2+

Действие раствора KMnО4. Оксалаты-анионы в кислой среде при нагревании обесцвечивают раствор KMnО4:

2MnO4? + 5C2O42? + 16H+ = 10CO2 + 2 Mn2+ + 8H2O

Реакции арсенат-анионов

Действие нитрата серебра (реакция фармакопейная). Арсенат-анионы с солями серебра образуют осадок Ag3AsО4 шоколадного цвета:

AsO43? + 3Ag+ = Ag3AsO4v

Осадок растворим в HNO3 и растворе NH3:

Ag3AsO4 + 3HNO3 = 3Ag NO3 + H3AsO4

Ag3AsO4 + 6NH3 = 3[Ag(NH3)2]+ + AsO43?

Действие солей бария. Арсенат-анионы с солями бария образуют белый осадок Ba3(AsО4)2:

2AsO43? + 3Ba2+ = Ba3(AsO4)2v

Осадок растворим в минеральных кислотах:

Ba3(AsO4)2+6H+ = 2H3AsO4 + 3Ba2+

Действие магнезиальной смеси. Магнезиальная смесь - это раствор, содержащий такие растворённые вещества: MgCl2 , NH3 , NH4Cl. При добавлении магнезиальной смеси образует кристаллический осадок MgNH4AsО4 белого цвета:

AsO43 + Mg2+ + NH4+ = MgNH4AsO4v

Проведению реакции мешают фосфат-анионы. Арсенит-анионы аналогичной реакции не дают.

Действие раствора йодида калия. Арсенат-анион в среде концентрированной HCl окисляет раствор йодида калия. Йод, который выделяется, окрашивает слой хлороформа в фиолетовый цвет:

AsO43? + 2H+ +2I? = AsO33? + H2O + I2

Реакция арсенит-анионов

Действие сероводорода или растворов сульфидов (реакция фармакопейная). Арсенит-анионы в кислой среде образуют желтый осадок As2S3:

AsO33? + 3H2S = As2S3v+ 6H2O

Осадок не растворяется в HCl, но растворим в NH3:

As2S3 + 3H2O + 6NH3 = (NH4)3AsO3 + (NH4)3AsS3

As2S3 + 3H2O + 6NH3 = AsO33? + AsS33? +6NH4+

Действие растворов нитрата серебра (реакция фармакопейная). Ионы серебра с арсенит-анионами образуют осадок желтого цвета Ag3AsО3:

3Ag+ + AsO33?= Ag3AsO3v

Осадок растворяется в азотной кислоте и растворе аммиака:

Ag3AsO3 + 3HNO3 = 3AgNO3 + H3AsO3

Ag3AsO3 + 3H+ = 3Ag+ + H3AsO3

Ag3AsO3 + 6NH3 = [Ag(NH3)2]3AsO3

Ag3AsO3 + 6NH3 = 3[Ag(NH3)2]+ + AsO33?

Действие раствора йода. Арсенит-анионы в слабощелочной среде (насыщенный раствор NaHCO3 ) обесцвечивают раствор йода:

AsO33? + 2OH? +I2 = AsO43? + H2O + 2I?

Реакции хромат-анионов и дихромат-анионов

Действие солей бария. Хромат и дихромат-анионы с солями бария образуют жёлтый осадок BaCrО4:

CrO42? + Ba2+ = BaCrO4v

Cr2O72? + 2Ba2+ + H2O = 2BaCrO4v+ 2H+

Действие раствора йодида калия. Дихромат-анионы в кислой среде окисляют раствор KI до свободного йода, который окрашивает хлороформный слой в красно-фиолетовый цвет:

Cr2O72? +14H+ +6I? = 2Cr3+ + 7H2O+3I2

Реакции силикат-анионов

Действие солей бария. Силикат-анионы с солями бария образуют белый осадок BaSiО3:

SiO32? + Ba2+ = BaSiO3

Осадок разлагается под действием кислот и образует осадок переменного состава nSiО2•mН2O (для упрощения пишут H2SiО3):

Действие солей аммония. Соли аммония выделяют из раствора кремниевую кислоту:

Na2SiO3 + 2NH4Cl = H2SiO3v + 2NH3 + 2NaCl

SiO32? + 2NH4+ = H2SiO3 + 2NH3

Реакции тетраборат-анионов и метаборат-анионов

Окраска пламени (реакция фармакопейная). Реакция выполняется "сухим" путем. Тетраборат-анионы или борат-аниони при действии концентрированной серной кислоты с этиловым спиртом образуют этиловый эфир борной кислоты, которая окрашивает пламя в зеленый цвет:

Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = 4H3BO3 + Na2SO4

H3BO3 + 3C2H5OH = (C2H5О)3B + 3H2O

Действие солей бария. Тетраборат-анионы с солями бария образуют белый осадок метабората бария Ba(BO2)2:

Na2B4O7 + BaCl2 +3H2O = Ba(BO2)2v + 2H3BO3 + 2NaCl B4O72? + Ba2+ +3H2O = Ba(BO2)2v + 2H3BO3

Для более полного осаждения реакцию проводят в щелочной среде:

2H3BO3 + 2OH? + Ba2+ = Ba(BO2)2 + 4H2O

Осадок растворим в минеральных кислотах:

Ba(BO2)2 + 2H+ + 2Н2О = Ba2+ + 2H3BO3

Реакция фторид-анионов

Действие солей бария. Фторид-анионы с солями бария образуют белый осадок BaF2:

Ba2+ + 2F? = BaF2v

Осадок растворяется в минеральных кислотах:

BaF2 + 2HCl = BaCl2 + 2HF

BaF2 + 2H+ = Ba2+ + 2HF

Действие серной кислоты. Образование фторида кремния. При действии серной кислоты на фторид-анионы образуется фтористый водород, который взаимодействует со стеклом пробирки и образует газообразный фторид кремния. Он реагирует с водой и образует гель кремниевой кислоты:

CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF^

SiO2 + 4HF = SiF4^+ 2H2O

SiF4 + 3H2O = H2SiO3 +4HF

Реакции анионов второй аналитической группы

Реакции хлорид-анионов

Действие растворов нитрата серебра (реакция фармакопейная). Хлорид-анионы с ионами серебра образуют белый осадок AgCl:

Cl? + Ag+ = AgClv

Осадок растворяется в растворе аммиака:

AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl?

AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl?

Реакции бромид-анионов

Действие раствора нитрата серебра (реакция фармакопейная). Бромид-анионы с ионами серебра образуют жёлтый осадок AgBr:

Br? + Ag+ = AgBrv

Осадок плохо растворяется в растворе аммиака, хорошо растворяется в растворе тиосульфата натрия, образуя комплексную соль Na3[Ag(S2O3)2]:

AgBr + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr

AgBr + 2S2O32? = [Ag(S2O3)2]3? + Br?

Действие окислителей (реакция фармакопейная). При действии окислителей (хлорамин, или хлорная вода, или перманганат калия) в кислой среде бромид-анионы окисляются до свободного брома. Свободный бром окрашивает слой органического растворителя (например, хлороформа) в бурый цвет:

2КBr + Cl2 = Br2 + 2КCl

2Br? + Cl2 = Br2 + 2Cl?

Реакции йодид-анионов

Действие раствора нитрата серебра (реакция фармакопейная).

Йодид-анионы с ионами серебра образуют желтый осадок AgІ:

І? + Ag+ = AgІv

Осадок не растворяется в растворе аммиака (отличие от хлорида и бромида серебра). Йодид серебра растворяется в растворе тиосульфата натрия или цианидах, образуя растворимые в воде комплексные соединения:

AgІ + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaІ

AgІ + 2S2O32? = [Ag(S2O3)2]3? + І?

AgІ + 2NaCN = Na[Ag(CN)2] + NaІ

AgІ + 2CN? = [Ag(CN)2]? + І?

Действие окислителей (реакция фармакопейная). К раствору, который содержит йодид-анионы, прибавляют разбавленную серную кислоту (для создания кислой среды), раствор NaNO2 или FeCl3 и хлороформ или другой органический растворитель, который не смешивается с водой. При взбалтывании такой смеси слой органического растворителя окрашивается в фиолетовый цвет йодом, который образовался в результате реакции:

Действие солей свинца. Йодид-анионы с ионами свинца образуют желтый осадок PbІ2. Он растворяется при нагревании в подкисленной уксусной кислотой воде, а при охлаждении снова выпадает в виде золотистых чешуек (реакция "золотого дождя"):

2I? + Pb2+ = PbI2v

Реакции сульфид-анионов

Действие раствора нитрата серебра. Сульфид-анионы с ионами серебра образуют осадок чёрного цвета Ag2S:

S2? + 2Ag+ = Ag2Sv

Действие солей кадмия. Сульфид-анионы с ионами кадмия образуют осадок жёлтого цвета CdS:

S2? + Cd2+ = CdSv

Действие кислот. При действии кислот образуется сероводород, который можно обнаружить по характерному запаху или почернению бумаги, смоченной ацетатом свинца:

Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S^

S2? + 2H+ = H2S^

H2S + Pb(CH3COO)2 = PbSv + 2CH3COOH

Действие раствора нитропрусида натрия. Нитропрусид натрия Na2[Fe(CN)5NO] взаимодействует с сульфид-анионами, образуя комплексное соединение Na4[Fe(CN)5NOS], которое имеет красно-фиолетовую окраску:

Na2S + Na2[Fe(CN)5NO] = Na4[Fe(CN)5NOS]

Реакции анионов ііі аналитической группы

Реакции нитрат-анионов

Действие раствора дифениламина (реакция фармакопейная). Нитрат-анионы с дифениламином дают синюю окраску. Этот эффект объясняется так: при действии окислителей на дифениламин сначала образуется бесцветное соединение дифенилбензидин.

Потом дифенилбензидин окисляется, образуя окрашенное в синий цвет соединение, которое имеет такое тривиальное название: "дифенилбензидин фиолетовый":

Действие солей железа (ІІ). Нитрат-анионы в кислой среде восстанавливаются солями железа (ІІ) до оксида азота (ІІ):

Потом оксид азота(ІІ) образует с ионами Fe2+ неустойчивое комплексное соединение, которое имеет темно-коричневую окраску:

NO + FeSO4 = [Fe(NO)]SO4

В пробирку с анализируемым раствором вносят кристаллик сульфата железа(ІІ). По стенке пробирки осторожно наливают концентрированную H2SO4. На границе серная кислота - раствор образуется бурое кольцо [Fe(NO)]SO4. Такой эффект дают также анионы NO2?. Поэтому анионы NO2? надо удалить (прибавляют NH4Cl и нагревают раствор) прежде, чем определять анионы NO3? Действие восстановителей. Нитрат-анионы при действии алюминия или цинка в щелочной среде восстанавливаются до аммиака, который легко обнаружить по запаху или известными химическими реакциями:

Реакция нитрит-анионов

Действие кислот (реакция фармакопейная). Нитрит-анионы при действии кислот образуют азотистую кислоту, которая разлагаются на оксиды азота и воду:

2NO2? + 2H+ = 2HNO2

2HNO2 = NO2 + NO + H2O

Действие раствора антипирина (реакция фармакопейная). Нитрит-анионы с антипирином образуют в кислой среде нитрозоантипирин зелёного цвета:

Антипирин Нитрозоантипирин

Действие раствора перманганата калия. Нитрит-анионы в кислой среде (в отличие от нитрат-анионов) обесцвечивают раствор перманганата калия:

2MnO4? + 6H+ + 5NO2? = 2Mn2+ + 3H2O + 5NO3?

Действие хлорида аммония. Нитрит-анионы взаимодействуют с хлоридом аммония при нагревании с образованием свободного азота и воды:

NH4+ + NO2? = N2^ + 2H2O

Эта реакция используется для удаления нитрит-анионов из смеси, которая содержит другие анионы.

Действие алюминия в щелочной среде. В щелочной среде алюминий восстанавливает нитрит-анионы до аммиака (аналогично взаимодействуют и нитраты):

NO2? + 2А1 + ОН? + 5Н2O = 2[А1(OH)4]? + NH3^.

Действие раствора йодида калия. К раствору, который содержит NaNO2 прибавляют КІ, разбавленную серную кислоту (для создания кислой среды) и хлороформ или другой органический растворитель, не смешивающийся с водой. При взбалтывании такой смеси слой органического растворителя окрашивается в фиолетовый цвет йодом, который образовался в результате реакции:

Реакции анионов органических кислот

Реакция ацетат-анионов

Реакция этерификации (реакция фармакопейная). При действии на уксусную кислоту этанола в присутствии концентрированной серной кислоты образуется этилацетат с характерным запахом:

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O

Действие раствора хлорида железа(ІІІ) (реакция фармакопейная). Ацетат-анионы в нейтральных растворах с ионами железа(ІІІ) образуют комплексное соединение бурого цвета [(CH3COO)6Fe3(OH)2]Cl:

3FeCl3 + 8CH3COONa + 2H2O = [(CH3COO)6Fe3(OH)2]Cl + 8NaCl + 2CH3COOH

3Fe3+ + 8CH3COO? + 2H2O = [(CH3COO)6Fe3(OH)2]+ + 2CH3COOHДействие кислот. Ацетат-анионы при действии минеральных кислот образуют уксусную кислоту, которую легко обнаружить по запаху:

CH3COO? + H+ = CH3COOH

Реакции тартрат-анионов

Действие раствора хлорида калия (реакция фармакопейная). Тартрат-анионы - это кислотные остатки винной кислоты H2C4H4O6:

С хлоридом калия тартрат-анионы образуют характерный белый кристаллический осадок KHC4H4O6:

KCl + NaHC4H4O6 = KHC4H4O6v + NaCl

Действие резорцина (реакция фармакопейная). Тартрат-анионы дают с резорцином в присутствии концентрированной серной кислоты красную окраску.

Реакции цитрат-анионов

Действие хлорида кальция (реакция фармакопейная). Цитрат-анионы - это кислотные остатки трёхосновной лимонной кислоты H3C6H5O7:

При добавлении хлорида кальция к нейтральному раствору цитрат-анионов раствор остается прозрачным, при кипячении образуется белый осадок:

2Na3C6H5O7 + 3CaCl2 = Ca3(C6H5O7)2v + 6NaCl

Осадок Ca3(C6H5O7)2 растворяется в соляной кислоте:

Ca3(C6H5O7)2v + 6HCl = 3CaCl2 + 2H3C6H5O7

Реакции бензоат-анионов

Действие раствора хлорида железа(ІІІ) (реакция фармакопейная). Бензоат-анионы - это кислотные остатки бензойной кислоты:

Бензоат-анионы в нейтральной среде с ионами железа (ІІІ) образуют осадок розового или жёлтого цвета:

Реакции салицилат-анионов

Действие раствора хлорида железа (ІІІ) (реакция фармакопейная). Салицилат-анионы - это кислотные остатки салициловой кислоты:

Для удобства формулу салициловой кислоты обозначают HSal, а кислотный остаток - Sal.

Салицилат-анионы образуют с ионами железа (ІІІ) соединения, окрашенные в зависимости от концентрации салицилат-анионов от сине-фиолетового цвета:

до красно-фиолетового цвета:

3NaSal + FeCl3 = Na3[Fe(Sal)3] + 3HCl

Анализ смеси анионов

Анализ смеси анионов начинают после того, как провели анализ катионов. Например, если найдены в растворе катионы бария, стронция или свинца, то в нём не может быть анионов SO42?. Наличие в анализируемом растворе катионов Ag+ или Hg22+ является признаком того, что в этом растворе не может быть тех анионов, которые с катионами Ag+ или Hg22+ образуют нерастворимые соли (хлор, бром, йод и т.п.). Анализу анионов мешают почти все катионы кроме калия, натрия и аммония. Причина этого в том, что некоторые катионы способны образовывать осадки с анионами, или имеют окраску, или проявляют окислительно-восстановительные свойства. Для удаления катионов щелочноземельных, тяжёлых металлов проводят "содовую вытяжку". Для этого раствор исследуемого вещества кипятят с раствором Na2CO3. При этом анионы остаются в раствора, а катионы образуют соответствующие соединения, которые не растворимы (карбонаты , гидроксиды или основные соли) Примеры:

Ba2+ + CO32? = BaCO3v

Fe2+ + CO32? = FeCO3v

4FeCO3 + 6H2O + О2 = 4Fe(OH)3v + 4CO2

[SnCl6]2? + 2CO32? + 2H2O = Sn(OH)4v + 2CO2 + 6Cl?

Исключением являются катионы IV аналитической группы. После отделения осадка в фильтрате останутся анионы. В этом щелочном растворе открывают NO3? и NO2? . Потом раствор нейтрализуют разбавленной азотной кислотой. При проведении "содовой вытяжки" в раствор вводятся карбонат-анионы, поэтому до этой операции в отдельной порции раствора определяют наличие карбонат-анионов. Большинство анионов находят дробным методом, но в определенной последовательности, т. к. присутствие одних анионов мешает обнаружению других. Приведенный ниже ход анализа анионов предусматривает анализ на анионы раствора, который содержит соли натрия, калия или аммония, при отсутствии в растворе катионов металлов, которые мешают анализу анионов.

Предварительные опыты. Выше отмечалось, что анализ анионов отличается от анализа катионов. Для анионов, как правило, не используют систематический ход анализа. Разделение на группы используют лишь для того, чтобы можно было после проведения групповых реакций убедиться в наличии или отсутствии определённой группы анионов. После этого с помощью отдельных характерных реакций обнаруживают возможные анионы этой аналитической группы.

Кроме групповых реакций, есть ряд проб, которые надо провести в начале выполнения анализа смеси анионов. С помощью этих проб можно сделать вывод об отсутствии или наличии тех или других анионов.

Определение реакции среды в исследуемом растворе. Эту пробу надо делать первой, так как в зависимости от реакции среды раствора можно сделать выводы об отсутствии или наличии многих анионов.

Если реакция исследуемого раствора кислая, то в нём не могут быть анионы слабых кислот, а также в растворе нет анионов, соли которых разлагаются кислотами: CO32?, NO2?, S2?, SO32?, S2O32?.

Если же реакция исследуемого раствора щелочная, то в растворе могут быть все анионы. Тогда проводят следующие предварительные опыты. В пробирку вносят несколько капель исследуемого раствора, прибавляют 0,5мл раствора серной кислоты( ? 2моль/л) и старательно перемешивают. Если при этом не наблюдается никаких изменений, то подогревают раствор и наблюдают за изменениями, которые могут происходить в пробирке (образование пузырьков газа, изменение окраски). При этом возможны такие случаи:

1. Выделение газа свидетельствует о наличии одного или нескольких анионов: СО32?, S2?, SO32?, S2О32?, NО2? и др. По запаху и цвету газов, которые выделяются. судят о наличии отдельных анионов: а) запах тухлых яиц (Н2S) свидетельствует о наличии сульфидов-анионов;

б) запах сернистого газа (SО2) (как при зажигании спичек) свидетельствует о наличии сульфит-анионов и тиосульфат-анионов или одного из них; в) бурый цвет газа (NО2) указывает на присутствие нитрит-анионов;

г) если нет никаких летучих кислот с резким запахом, то при действии серной кислоты может появиться запах уксуса, который свидетельствует о наличии ацетат-анионов.

2. Если при добавлении серной кислоты газы не выделяются, то это свидетельствует об отсутствии всех указанных выше анионов.

Обнаружение анионов окислителей. Если анализируемый раствор не имеет окраски, то делают вывод об отсутствии в таком растворе анионов СrО42? (жёлтого цвета), Сr2О72? (оранжевого цвета), МnО4? (красно-фиолетового цвета). Для определения анионов окислителей используют 1 %-ной раствор крахмала и раствор йодида калия. Пригодность этих растворов для определения анионов окислителей проверяют таким образом. Несколько капель раствора йодида калия вносят в отдельную пробирку, подкисляют соляной кислотой и прибавляют 1 - 2 капли раствора крахмала. При этом крахмал не должен синеть, то есть не должно быть свободного йода. После такой проверки реагентов проводят определение анионов окислителей. Для этого к 1 _ 2 каплям исследуемого раствора прибавляют раствор соляной кислоты (c(HCl) ? 2моль/л) до кислой реакции, потом прибавляют 2 - 3 капли 1%-го раствора крахмала и 3 - 5 капель раствора йодида калия. Посинение раствора свидетельствует о наличии в растворе одного или нескольких анионов окислителей: СrO42?, МnО4?, NО2? или АsО43? и др.

Определение анионов-восстановителей. К 2 - 5 каплям исследуемого раствора прибавляют раствор серной кислоты ( ? 2моль/л) до нейтральной реакции и ещё ~5мл (избыток). Потом прибавляют по каплям раствор перманганата калия. Обесцвечивание раствора перманганата калия свидетельствует о наличии одного или нескольких анионов-восстановителей: S2?, SO32?, S2O32?, NO2? , АsО2? и др. Если раствор обесцвечивается лишь при нагревании, то это означает, что в нем есть оксалат-анионы.

Если добавленная капля перманганата калия не обесцвечивается даже при нагревании раствора, то делают вывод об отсутствии анионов-восстановителей.

Определение анионов І группы. К отдельной пробе нейтрального или слабо-щелочного исследуемого раствора прибавляют раствор хлорида бария. Если исследуемый раствор имеет кислую реакцию, то его сначала нейтрализуют. Нейтрализовать лучше всего раствором гидроксида бария. Образование осадка после добавления хлорида бария свидетельствует о присутствии анионов І группы. Если осадок не образуется, это означает, что анионы І группы отсутствуют. Следует помнить, что борат-анионы и тиосульфаты-анионы осаждаются в виде бариевых солей лишь из довольно концентрированных растворов. Следовательно, если даже после добавления хлорида бария осадок не появится, надо проделать отдельные реакции на борат-анионы и тиосульфаты-анионы. Осадок, который образовался при действии хлорида бария, перемешивают с раствором и часть смеси переносят в чистую пробирку. К этой пробе прибавляют 2 н. соляной кислоты до кислой реакции и 1 мл избытка кислоты. Если осадок полностью растворится, это свидетельствует об отсутствии сульфата, а если осадок не растворился в соляной кислоте, это означает, что в исследуемом растворе есть сульфат-ионы. Ко второй пробе с осадком бариевых солей прибавляют уксусную кислоту. Если осадок растворится полностью, это означает, что в исследуемом растворе отсутствуют сульфат-анионы, также анионы: СгО42?, С2О42?, SO32? и F? (эти анионы образуют соли бария, которые не растворяются в уксусной кислоте). Если же осадок не растворяется в уксусной кислоте, это свидетельствует о наличии одного или нескольких из этих анионов.

После такого предварительного исследования проводят отдельные реакции на каждый анион, отсутствие которого не доказано.

Выявление анионов II группы. К 3 - 5 каплям исследуемого раствора прибавляют раствор нитрата серебра и наблюдают за образованием осадка. Если образовался чёрный осадок, это свидетельствует о наличии сульфид-ионов. Если же сначала образовался белый осадок, который постепенно желтеет и чернеет, это является признаком наличия анионов тиосульфата. В эту самую пробирку прибавляют азотную кислоту; если осадок не растворяется, это означает, что в исследуемом растворе есть анионы II группы; если осадок полностью растворяется в азотной кислоте, анионов ІІ группы нет.

Если в растворе есть сульфид-ионы, проводят другую пробу: 3 - 5 капель исследуемого раствора подкисляют азотной кислотой и подогревают, чтобы выделился сероводород. Потом прибавляют раствор нитрата серебра до полного осаждения анионов II группы (небольшой избыток ионов серебра). Образовавшийся осадок отфильтровывают и обрабатывают раствором карбоната аммония. Фильтруют часть раствора. К фильтрату прибавляют бромид калия и подкисляют азотной кислотой. Если при этом образуется осадок, то это означает, что в исследуемом растворе есть хлорид-ионы.

После этого проводят реакции на отдельные ионы, как описано при рассмотрении реакций на соответствующие анионы. Все другие анионы, отсутствие которых не доказано предварительными опытами, определяют с помощью отдельных реакций, как описано при рассмотрении реакций на отдельные анионы.

Систематический анализ вещества

Первым этапом качественного анализа вещества, которое анализируется, есть предварительные опыты, результаты которых часто дают возможность правильно определить последовательность анализа. Исследуемый образец может быть раствором или твердым веществом. Далее подробно рассмотрен анализ твёрдого вещества,

Следует сначала старательно осмотреть образец и определить некоторые его физические свойства. При таком обзоре легко установить, металлический или неметаллический характер имеет проба. Внешний вид образца тоже может дать определенную информацию о химическом составе. Прежде всего, обращают внимание на цвет и кристаллическую структуру. Зеленая окраска может указывать на присутствие солей никеля, розовое -- солей кобальта, синее - солей меди и т.д. Рассматривая образец под микроскопом, можно установить его однородность или неоднородность и сделать предварительные выводы о том, является ли исследуемый материал индивидуальным химическим соединением или смесью нескольких веществ.

Потом исследуемый материал надо старательно измельчить, чтобы отобранная для анализа проба была однородной и отображала истинный химический состав всего материала. Образец растирают в фарфоровой ступке.

Подготовленный образец делят на три части: одну часть используют для предварительных исследований, вторую - для проведения анализа, третью - для повторных исследований, если нужно.

С сухим образцом пробы, надо провести такие исследования:

1. Определение цвета пламени. Платиновую проволочку очищают, погружая в концентрированную соляную кислоту, и прокаливают в пламени газовой горелки. Нагретой проволочкой прикасаются к порошку пробы. При этом небольшая часть порошка пристает к проволочке. Проволочку вносят в верхнюю часть пламени газовой горелки. Жёлтая окраска пламени свидетельствует о наличии в пробе натрия, фиолетовая - о наличии калия, кирпично-красная - о наличии кальция, карминово-красная - стронция, желто-зеленая - бария, зелёное окрашивание указывает на присутствие меди. Если пламя не окрашивается, пробу на проволочке смачивают соляной кислотой и повторяют опыт, помня, что пламя окрашивается только при нагревании летучих соединений металлов, например хлоридов.

Из предварительного исследования нельзя делать окончательных выводов; бывают случаи, когда окраска одного элемента маскируется окраской других элементов. Бывают случаи, когда образец даже при обработке соляной кислотой не образует летучих хлоридов и не окрашивает пламени газовой горелки.

2. Реакции окраски перлов буры Na2B4O7•10H2O. Платиновую проволочку раскаляют в пламени горелки, погружают в порошок буры и снова держат в пламени, чтобы на конце проволочки образовался прозрачный шарик, который напоминает перл (жемчужину). Нагретым перлом прикасаются к порошку анализируемой пробы. К поверхности перла прилипают частички порошка. Перл прокаливают сначала в окислительной части пламени (верхняя часть), а потом в восстановительной части пламени (нижняя часть). После охлаждения наблюдают окраску перлов. В окислительной части пламени перлы окрашиваются соединениями кобальта и меди в синий цвет, соединения хрома дают зелёную окраску, соединения железа дают зеленовато-жёлтое окрашивание, соединения никеля - красно-бурое. В восстановительном пламени соединения элементов окрашивают перлы буры в такие цвета: соединения меди - в красно-бурый, хрома - в зелёный, железа - в буровато-зелёный, никеля - в серый с красным или фиолетовым оттенком, олова (в присутствии следов меди) - в карминово-красный.

3. Подбор соответствующего растворителя для твёрдого образца. В предварительных пробах для растворения берут небольшое количество образца, которое помещается на кончике скальпеля. Сначала пробуют растворить образец в холодной воде, а потом - в горячей воде. После полного растворения определяют универсальным индикатором реакцию среды в растворе. Кислая реакция свидетельствует о наличии свободных кислот, кислых солей (например, NаН2РО4) или солей слабых оснований и сильных кислот, которые легко гидролизуются (например, АlСl3). Щелочная реакция раствора будет тогда, если образец содержит свободную щелочь (NаОН, Ва(ОН)2 и т.п.), соли слабых кислот и сильных оснований, например Nа2СО3, Nа3РО4. Следует обратить внимание также на цвет образовавшегося раствора. Жёлтый цвет указывает на присутствие катионов железа (ІІІ) розовый - на присутствие катионов кобальта(ІІ), зелёный - катионов никеля(ІІ), голубой - катионов меди(ІІ), зеленый и фиолетовый свидетельствуют о наличии хрома(ІІІ) и т.п.. Образованный раствор анализируют на катионы по стандартной схеме.

Иногда на первый взгляд кажется, что вещество не растворяется в воде, но может быть и так, что часть вещества растворилось, а часть осталась в твердом состоянии. Тогда следует твёрдый остаток отфильтровать и несколько капель фильтрата осторожно выпарить досуха на предметном стекле или на часовом стекле. Вещество можно считать не растворимым в воде, если после выпаривания не остается никакого сухого остатка. Если имеется сухой остаток, то делают вывод о частичной растворимости пробы, и фильтрат исследуют в отдельности по общей схеме. Твердое вещество, которое не растворилось в воде, пробуют растворить в кислотах.

Растворение в кислотах. Пробуют растворить вещество в 2М растворе НСl (с(НСl) = 2моль/л), а потом, если нужно, пробуют растворить в концентрированной НСl при комнатной температуре и при нагревании. Внимательно следят за явлениями, которые происходят при растворении. Иногда выделяются газы, что дает возможность сделать вывод о химическом составе образца. Так, карбонаты, которые не растворяются в воде, при растворении в кислотах бурно выделяют углекислый газ. Запах сероводорода или сернистого газа указывает на присутствие сульфидов, сульфитов или тиосульфатов металлов. Бурые оксиды азота могут выделяться при наличии в пробе нитритов или одновременно нитратов и анионов-восстановителей. В соляной кислоте не растворяются такие соединения, как сульфиды меди, ртути, висмута. Поэтому, независимо от проб с соляной кислотой, вторую часть вещества пробуют растворить в азотной кислоте.

После того, как был выбран растворитель для анализируемой пробы, растворяют 0,5 _ 1г пробы в 20 - 25мл растворителя. Полученный раствор исследуют по общей схеме анализа смеси катионов шести аналитических групп. В зависимости от того, какие именно катионы были найдены в растворе, проводят в определённой последовательности анализ анионов (см. раздел "Анализ смеси анионов").

Список использованной литературы

1. Пономарев В.Д. Аналитическая химия. Часть 1. -М. Высшая школа. 1982. -301с

1. Ю.Я. Харитонов. Аналитическая химия. Аналитика. В 2 книгах. Ч.1., а также Ч.2. -М.: Высшая школа, 2001.

2. Пономарев В.Д. Аналитическая химия. Часть 1 и 2.. -М.: Высшая школа, 1982. - 301с и 304 с.

3. Ф.Г. Жаровський, А.Т. Пилипенко, І.В. П'ятницький. Аналітична хімія. -Київ: Вища школа, 1982. -544с.

4. Васильев В.И. Аналитическая химия. . В. 2 ч. - М.: Высшая школа, 1989. -640 с.

5. Алексеев В.Н. Количественный анализ. - М.: Химия, 1972. - 504 с.

6. Практикум по аналитической химии /Под ред. В.Д. Пономарева, Jl. И. Ивановой. - М: Высшая школа, 1983. - 288 с.

Державна Фармакопея України, перше видання. -Харків, 2001. - 532с.

7. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Химия, 1989. - 447 с.

8. Коренман И.М. Методы количественного химического анализа. - М. Химия, І989. - 124 с.

9. Айвазов Б.В. Введение в хроматографию. - М.: Высшая школа, - 1983 -237с.

10. Физико-химические методы анализа /Под ред. В.Б.Алесковского. -М. Химия, 1988. -376с.

Приложение 1

Вопросы к экзамену по аналитической химии для студентов ІІ курса фармацевтического факультета.

Понятие “аналитические свойства веществ”. Химические и физико-химические аналитические свойства веществ. Требования к реакциям, которые применяются в аналитической химии. Групповые реакции и специфические реакции.

Метрологические характеристики чувствительности аналитических реакций: граница определения, предельное разведение, минимум, который открывается.

Представления о веществах, которые анализируются, и вещества, которые определяются. Отбор проб для анализа. Виды проб. Пробы однородных и неоднородных веществ. Подготовительные операции: измельчение, просеивание, смешивание, деление. Квартование проб.

Аналитические свойства веществ и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Чувствительность аналитических реакций. Специфичность и селективность аналитических реакций. Групповые реагенты и специфические реагенты. Типы классификаций ионов на аналитические группы.

Основные типы химических реакций, которые используются в аналитической химии: реакции нейтрализации, реакции осаждения, реакции комплексообразования и окислительно-восстановительные реакции (привести примеры).

Химические (гравиметрический и титриметрический); физико-химические и физические методы анализа. Сущность этих методов, примеры использования в фармации.

Современные представления об основаниях и кислотах. Количественная характеристика диссоциации слабых кислот и слабых оснований. Применение кислот и оснований в аналитической химии.

Реакции окисления-восстановления. Понятия об окислительно-восстановительном потенциале. Определения направления реакции по окислительно-восстановительным потенциалам. Примеры использования в аналитической химии реакций окисления-восстановления.

Применения органических реагентов в анализе. Внутрикомплексные соединения (хелаты) в аналитической химии. Примеры использования органических реагентов в аналитической химии.

Комплексные соединения в аналитической химии. Примеры использования комплексных соединений для растворения осадков, маскировки и т.п..

Буферные растворы, типы буферных растворов. Расчет рН буферных растворов. Применения буферных растворов в аналитической химии.

Равновесие между двумя жидкими фазами. Экстракция. Закон распределения. Экстракция органическими растворителями. Примеры экстрагирования в аналитической химии.

Качественный анализ веществ. Виды аналитической классификации катионов. Общие представления про сульфидную и аммонийно-фосфатную классификацию. Кислотно-основная классификация катионов.

Классификация анионов по способности образовывать соединения, которые плохо растворяются в воде. Групповые реагенты на анионы: соли серебра, соли бария, их взаимодействие с разными анионами (привести примеры).

Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. Полнота осаждения. Переведение одних плохо растворимых веществ в другие плохо растворимые вещества на примере сульфата и карбоната бария. Примеры использования в аналитической химии реакций осаждения и растворения осадков.

Количественный анализ, его задачи, значение для фармации. Методы количественного анализа. Точность и ошибки в количественном анализе.

Гравиметрический анализ, его принципы. Расчет навески вещества, которое анализируется. Расчеты результатов гравиметрического анализа, гравиметрический фактор. Недостатки гравиметрического анализа.

Классификация методов гравиметрического анализа. Метод отгонки. Прямая и косвенная отгонка. Определение содержания влаги в лекарственных препаратах.

Метод осаждения. Осаждаемая форма, весовая форма. Указать основные этапы определения по методу осаждения. Требования к реагентам, осадкам и осаждемой форме. Недостатки метода осаждения. Предложить осадитель, указать осаждаемую форму, указать гравиметрическую форму для количественного определения CaCl2.

Указать основные этапы гравиметрического анализа по методу выделения. Какие вещества можно определить методом выделения? Привести примеры. Дать определение понятия “гравиметрическая форма”.

Титриметрический анализ, его сущность. Классификация методов титриметрического анализа. Требования к реакциям и реактивам, которые используются в титриметрических методах анализа. Рабочие (титрованные) растворы в титриметрическом анализе, требования к ним. Стандартные (исходные) вещества и требования к ним. Титр и титр определяемому по веществу.

. Расчет массы навески препарата для титриметрического определения вещества в препарате методом отдельных навесок. Расчет массы навески вещества для приготовления рабочего раствора.

Определение оптимальной навески для титрования отдельных навесок анализируемого вещества, а также в случае титрования аликвотных частей раствора. Варианты титриметрических определений.

Метод нейтрализации (титрование кислотами и основаниями), Сущность метода. Возможности метода. Алкалиметрия и ацидиметрия. Рабочие растворы. Приготовление и стандартизация. Определение конечной точки титрования. Индикаторы в методе нейтрализации. Теория кислотно-основных индикаторов. Интервал перехода индикаторов. Показатель титрования индикатора. Выбор индикатора по продуктам реакции. .Интервал перехода индикатора. Показатель титрования индикатора. Индикаторные ошибки, средства их устранения.

Алкалиметрия, сущность метода, титранты, индикаторы. Выбор индикатора. Примеры использования алкалиметрии.

Ацидиметрия. Возможности метода. Рабочие растворы, индикаторы. Выбор индикатора по кривым титрования. Примеры использования ацидиметрии.

. Примеры определения по методу нейтрализации индивидуальных веществ и смесей веществ.

Методы окислительно-восстановительного титрования (оксидиметрия). Классификация. Требования к реакциям в окислительно-восстановительном титровании. Типы индикаторов окислительно-восстановительного титрования: редокс-индикаторы (дифениламин); специфические (крахмал); необратимые (метиловый красный) и т.п.. В котором из методов окислительно-восстановительного титрования индикатор не нужен?

Примеры использования окислительно-восстановительного титрования в аналитической практике.

Йодометрия. Сущность метода. Особенности определения окислителей и восстановителей. Титранты для определения окислителей и восстановителей. Индикатор метода, определение точки эквивалентности. Пример применения йодометрии в анализе.

Сущность метода нитритометрии. Рабочий раствор. Индикаторы в нитритометрии.

Перманганатометрия. Сущность метода, рабочий раствор. Условия перманганатометрических определений. Определение точки эквивалентности. Примеры применения в анализе.

. Бромометрия и броматометрия. Сущность методов, рабочие растворы (титранты). Индикаторы. Примеры использования в анализе.

Сущность и классификация методов комплексообразования. Титранты (комплексоны). Металлохромные индикаторы (эриохром чёрный Т, мурексид и др.), механизм их действия. Примеры применения прямого и обратного комплексонометрическ титрования, использования в анализе.

Комплексонометрия (трилонометрия). Сущность метода, рабочий раствор (титрант). Индикаторы. Особенности взаимодействия трилона Б з катионами, которые имеют заряд +2; +3; +4. Примеры использования трилонометрии в анализе фармпрепаратов.

Сущность и классификация методов осадительного титрования. Индикаторы в методах осадительного титрования: осадительные, адсорбционные и т.п.

. Аргентометрия. Метод Мора и метод Фаянса. Условия применения каждого метода. Индикаторы для каждого метода, механизм их действия. Примеры использования аргентометрии в анализе лекарственных препаратов.

Метод Фольгарда. Сущность метода, рабочие растворы (титранты). Индикатор метода. Прямое и обратное титрование. Примеры применения метода в анализе лекарственных препаратов

Тиоцианатометрия (роданометрия). Сущность метода Фольгарда. Прямое и обратное титрование. Рабочие растворы. Индикатор метода. Примеры применения метода в анализе.

Аргентометрия. Сущность метода Фаянса. Адсорбционные индикаторы, механизм их действия. Примеры использования аргентометрии в анализе лекарственных препаратов.

Аргентометрия. Сущность метода Мора. Индикатор. Механизм действия индикатора. Примеры использования аргентометрии в анализе лекарственных препаратов.

Теоретического основы кондуктометрического анализа. Типы кривых кондуктометрического титрования. Примеры использования кондуктометрических методов в анализе химических соединений и врачебных препаратов. Кривые кондуктометрического титрования при титровании: а) NaCl рабочим раствором AgNO3; б) CH3COOH рабочим раствором KOH; в) сильной кислоты сильным основанием.

Примеры использования кондуктометрических методов в анализе химических соединений и лекарственных препаратов.

Потенциометрический анализ. Сущность потенциометрического титрования. Классификация вариантов метода потенциометрии. Выбор электродов. Какие электроды надо применить при титровании: а) окислителей; б) кислот и оснований? Кривые потенциометрического титрования. Привести примеры кривых потенциометрического титрования.

Кулонометрический анализ. Прямой кулонометрический анализ и кулонометрическое титрование. Примеры использования в анализе.

Полярография. Полярографическая волна и ее характеристика. Качественный полярографический анализ. Количественный полярографический анализ.

Оптические методы анализа. Классификация оптических методов анализа. Методы, основанные на измерении поглощения веществом светового излучения: колориметрия и фотоколориметрия. Сущность, применения в анализе. Методы, основанные на измерении интенсивности света, рассеянного или пропущенного суспензией вещества (нефелометрия, турбидиметрия). Сущность методов, примеры применения. Фотометрические методы анализа. Способы монохроматизации света. Светофильтры, их выбор. Виды фотометрического анализа: колориметрия, фотоэлектроколориметрия, спектрофотометрия. Способы определения содержания вещества в растворе. Примеры применения фотометрии в анализе.

Рефрактометрия. Сущность метода. Рефрактометрическое определение концентрации растворенного вещества. Использование в анализе рефрактометрии. Недостаток рефрактометрии.

Рефрактометрия и поляриметрия. Способы определения концентрации в этих методах. Примеры использования в анализе химических соединений, клинических анализах.

Хроматографические методы анализа. Теоретического основания. Классификация хроматографических методов анализа. Ионообменная хроматография. Использование в химическом анализе.

Бумажная хроматография. Сущность метода. Примеры использования. Ионообменная хроматография. Аниониты и катиониты, их свойства. Примеры использования в количественном анализе.

Практические навыки по качественному анализу к экзамену для студентов ІІ курса фармацевтического факультета.

Провести качественное определение борной кислоты или тетрабората натрия.

Провести качественные характерные реакции на катионы натрия, калия, аммония, серебра, свинца(ІІ).

Провести качественные характерные реакции на катионы Hg22+, Hg2+, Ca2+, Sr2+, Al3+, Sn2+, Sn4+, Cr3+, Zn2+, Mn2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+, Cu2+, Ni2+.

Провести качественные характерные реакции на сульфат-анион, сульфит-анион, хлорид-анион, бромид-анион, йодид-анион, карбонат-анион, фосфат-анион, тиосульфат-анион, ацетат-анион.

Приложение 2

Основные характерные реакции анионов

Аніон	Реагент	Эффект реакции
AsO33?	AgNO3(ф)	жёлт. ос. Ag3AsO3, р. NH3, HNO3
	H2S(ф)	жёлт. ос. As2S3, не р. HCl, р. NH3
AsO43?	AgNO3(ф)	шоколадн. ос. Ag3AsO4, р. NH3, HNO3
	Смесь (MgCl2 + NH3 + NH4Cl)	белый ос. MgNH4AsO4v
В4О72?	H2SO4 + C2H5OH	пламя зеленого цвета
Br?	AgNO3(ф)	жёлт. ос. AgBr, трудно р. в NH3
	Хлорамин + хлороформ	Br2, бурый цвет хлороформа
Cl?	AgNO3(ф)	белый ос. AgCl, р. в NH3
CО32?	HCl(ф)	CO2^
	MgSO4(ф)	белый ос. MgCO3, р. оцт. к.
C2O42?	CaCl2	белый ос. CaC2O4v, р. HCl
	KmnO4, нагрев.	обесцвечивается
CrO42? Cr2O72?	BaCl2	жёлтый ос. BaCrO4v
	КІ+ H2SO4 + хлороформ	І2, красно-фиолетовый цвет
F?	Fe(SCN)3 (красный)	Обесцвечивается (Na3[FeF6])
	H2SO4 (нагрев.)	Капля воды мутнеет
I?	AgNO3(ф)	Жёлтый ос. AgI, не р. NH3, HNO3
	H2SO4 + NaNO2 чи FeCl3 і хлороформ(ф)	хлороформ окрашивается в фиолетовый цвет йодом
NO2?	действие кислот(ф)	бурый газ NO2^
	с антипирином(ф)	нитрозоантипирин зел. Цв.
	КІ + H2SO4 и хлороформ	хлороформ окраш. фиол. Цвет йодом
	действие хлорида аммония	образованием свободного азота и воды:
NO3?	С дифениламином(ф)	синее окраш. раствора
	FeSO4 + H2SO4 (конц.)	темно-коричнев. [Fe(NO)]SO4
	Zn + NaOH	NH3^
РО43?	AgNO3(ф)	жёлтый осад. Ag3PO4, р. NH3, HNO3
	(MgCl2 + NH3 + NH4Cl) (ф)	бел. ос. MgNH4PO4
S2?	Na2[Fe(CN)5NO]	Na4[Fe(CN)5NOS], красно-фиолетов. р-р
	HCl или H2SO4 (нагрев.)	H2S^
	соль Cd2+	жёлтый CdSv
SCN?	FeCl3	Fe(SCN)3 (красный)
SiO32?	действ. кислот	ос. перем. сост. nSiO2 mH2O (H2SiO3)
	NH4Cl	ос. перем. сост. nSiO2 .mH2O (H2SiO3)
S2O32?	AgNO3(ф)	Ag2S2O3v > Ag2Sv
	I2	Обесцв. р-р І2
SO32?	HCl	SO2^
	орг. красители (малахитовый зеленый)	обесцв. органический краситель
SО42?	BaCl2 (ф)	бел. ос.; не р. к

Буквой "ф" обозначены фармакопейные реакции, которые обязательно нужно знать.

Размещено на Allbest.ru