Аналитические реакции анионов III группы

9.3.1 Аналитические реакции аниона нитрита NO₂⁻

Анион нитрита является анионом слабой одноосновной азотистой кислоты (HNO₂; рК = 3,29), которая в водных растворах неустойчива и разлагается:

2 HNO₂ «N₂O₃­ + H₂O; N₂O₃ «NO­ + NO₂­.

Нитрит-ион в растворе подвергается гидролизу, обладает окислительными и восстановительными свойствами.

1. Реакция с сильными кислотами. Нитрит-ион под действием разбавленных сильных кислот переходит в азотистую кислоту HNO₂, которая затем разлагается с выделением оксида азота (IV) бурого цвета.

NO₂^- + H⁺ «HNO₂; (9.35)

2 HNO₂ «N₂O₃­ + H₂O «NO­ + NO₂­ + H₂O. (9.36)

2. Реакция с иодидом калия (нитрит-ион - окислитель). Нитрит-ион в кислой среде (HCl; H₂SO₄; CH₃COOH) окисляет ионы йодида до свободного йода (см. уравнение 9.33). Выделяющийся свободный йод окрашивает раствор в желто-коричневый цвет. Данной реакции мешают другие окислители.

3. Реакция с перманганатом калия (нитрит-ион - восстановитель). Нитрит-ион в сернокислой среде окисляется до нитрата, а раствор перманганата обесцвечивается:

5 NO₂^- + 2 MnO₄^- + 6 H⁺ ® 5 NO₃^- + 2 Mn²⁺ + 3 H₂O. (9.37)

Проведению данной реакции мешают другие анионы-восстановители (SO₃^2-; I^-; Br^-).

4. Реакция образования гексанитрокобальтата (III) калия K₃[Co(NO₂)₆]. При взаимодействии солей кобальта и нитрита калия в уксуснокислой среде образуется желтый кристаллический осадок:

a).Co²⁺ + NO₂^- + 2 CH₃COOH ® NO­ + 2 CH₃COO^- + Co³⁺ + H₂O;

б).Co³⁺ + 6 NO₂^- ® [Co(NO₂)₆]^3-;

в).[Co(NO₂)₆]^3- + 3 K⁺ ® K₃[Co(NO₂)₆]¯. (9.38)

желтый осадок

9.3.2 Аналитические реакции аниона нитрата NO₃⁻

Анион нитрата NO₃⁻ - анион одноосновной сильной азотной кислоты HNO₃. В водных растворах нитрат-анион бесцветный, не подвергается гидролизу. Нитраты металлов хорошо растворимы в воде.

1. Реакция с дифениламином. Нитрат-анион при взаимодействии с дифениламином в присутствии концентрированной серной кислоты переводит данный органический реагент в продукт его окисления – синий дифенилдифенохинондиимин.

Вначале происходит необратимое окисление дифениламина в дифенилбензидин:

Затем происходит обратимое окисление молекулы бензидина присутствующим окислителем (NO₃⁻) до окрашенного в синий цвет дифенилдифенохинондиимина:

В результате раствор окрашивается в синий цвет. Образовавшийся синий продукт окисления далее необратимо разрушается до продуктов реакции бурого, а затем желтого цвета. Реакцию проводят в фарфоровой чашке или пробирке с минимальным объемом исследуемого раствора.

9.3.3 Аналитические реакции аниона ацетата СН₃СОО⁻

Ацетат-анион СН₃СОО⁻ - анион слабой одноосновной уксусной кислоты СН₃СООН (рК = 4,76); в водных растворах бесцветен, подвергается гидролизу, не обладает окислительно-восстановительными свойствами. Большинство солей-ацетатов хорошо растворимы в воде.

1. Реакция с хлоридом железа (III). Анион СН₃СОО⁻ образует с катионами железа Fe³⁺ при рН 5-8 растворимое соединение – ацетат или оксиацетат железа (III) темно-красного цвета. В водном растворе соединение частично гидролизуется; подкисление раствора кислотами (HCl, H₂SO₄) подавляет гидролиз и приводит к исчезновению темно-красной окраски.

Fe³⁺ + 3 СН₃СОО⁻ → Fe(СН₃СОО)₃. (9.41)

темно-красн. р-р

При кипячении первоначально полученного раствора образуется темно-красный осадок основного ацетата железа (III):

tº

Fe(СН₃СОО)₃ + 2 H₂O —→ Fe(OH)₂CH₃COO↓ + 2 СН₃СООН. (9.42)

темно-красный ос.

Осадок выпадает только при избытке ионов ацетата в растворе. В зависимости от соотношения катионов железа (III) и анионов ацетата состав осадка может меняться и соответствовать формулам: FeOH(СН₃СОО)₂; Fe₃(OH)₂O₃СН₃СОО; Fe₃O(OH)(СН₃СОО)₆; Fe₃(OH)₂(СН₃СОО)₇.

Проведению данной реакции мешают анионы: CO₃²⁻; SO₃²⁻; PO₄³⁻; [Fe(CN)₆]⁴⁻; SCN⁻; I⁻.

2. Реакция с серной кислотой. Анион ацетата в сильно кислой среде переходит в уксусную кислоту, которую можно определить по запаху или с помощью индикаторной бумаги:

tº

СН₃СОО⁻ + Н⁺ —→ СН₃СООН. (9.43)

Данной реакции мешают анионы NO₂⁻; SO₃²⁻, также выделяющие в среде серной кислоты газообразные продукты с характерным резким запахом.

Продукты основных аналитических реакций анионов третьей группы представлены в таблице 9.5.

Таблица 9.5.

Продукты некоторых аналитических реакций анионов III группы