59
2.1.2. Anionok kimutatása Az anionokat közös reagensekkel történı vizsgálatok megfigyelései alapján, a kationokhoz hasonlóan, analitikai osztályokba sorolhatjuk. A fontosabb anionok négy osztályba kerültek. 4. táblázat A leggyakrabban elıforduló anionok osztályozása 1. osztály CO 32 − HCO 3− SO 32 − S 2− S 2x − SiO 32 −
2. osztály SO 24 − PO 34− BO 33− F− IO 3− BrO 3−
ClO− S2O 32 −
3. osztály Cl− Br− I− CN− SCN− [Fe(CN)6]4-
4. osztály NO 3− NO −2 CH3COO− ClO 3− OH− S2O 82 −
[Fe(CN)6]3-
Anionok l. osztálya: vizes oldatukban az erıs savak gázfejlıdést vagy csapadékképzıdést okoznak. Osztályreagens a HCl, vagy az l.a. osztály kationjainak jelenlétében a HNO3. Anionok 2. osztálya: vizes oldatukban az erıs savak nem idéznek elı változást. Semleges oldatukból BaCl2 (vagy Ba(NO3)2) csapadékot okoz. A 2. anionosztály anionjainak bárium- és ezüstsói vízben nem oldódnak. Anionok 3. osztálya: vizes oldatukban erıs savak vagy Ba2+-ionok hatására nem történik változás, de AgNO3 hatására csapadék képzıdik salétromsavval megsavanyított közegben. Az osztály anionjainak báriumsói vízben oldódnak, ezüstsói pedig vízben és salétromsavban oldhatatlanok.
60
Anionok 4. osztálya: anionjai erıs savaktól nem változnak, semleges oldatukban Ba2+-ionok csapadékot nem eredményeznek, salétromsavval megsavanyított oldatukból AgNO3 hatására nem válik le csapadék. Az osztály anionjainak bárium- és ezüstsói vízben oldhatók.
2.1.2.1. Az anionok I. osztálya CO 23 − , HCO −3 , SO 23 − , S 2O 23 − , S 2 − , Sx 2 − , SiO 3− , ClO − Osztályreakció: erıs savak (HCl vagy HNO3) hatására gázfejlıdést vagy csapadékképzıdést tapasztalunk. CO 32 − -ionok reakciói: HCl hatására a karbonátok CO2 gáz fejlıdése közben bomlanak: Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + 3 H2O + CO2 A keletkezett gáz a meszes vizet megzavarosítja, vízben oldhatatlan CaCO3 képzıdése közben: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O A feleslegben bevezetetett CO2 a már kivált CaCO3 oldódását idézheti elı (cseppkı képzıdés): CaCO3 + H2O + CO2
Ca(HCO3) 2
SO 32 − - ionok reakciói: HCl vagy más erıs savak hatására, különösen melegítésre, fojtó, szúrós szagú SO2 gáz keletkezik: Na2SO3 + 2 HCl = 2 NaCl + 2 H2O + SO2
61
A keletkezett gáz azonosítására KIO3-tal átitatott nedves szőrıpapír csíkot használunk: 2 KIO3 + H2O + SO2 = 2 HIO3 + K2SO3 HIO3 + 3 H2O + SO2 = 3 H2SO4 + HI HIO3 + 5 HI = 3 H2O + 3 I2 A
reakciót
érzékenyebbé
tehetjük,
ha
KIO3-os
papírcsíkot
keményítıoldattal is megcseppentjük, így feltőnıbb lesz a kiváló jód színe. Tioszulfát S2O 32 − - ionok reakciói: HCl-val történı savanyítás hatására az oldatban kén válik ki és SO2 képzıdik, amely melegítés hatására eltávozik és jellegzetes szagáról könnyen felismerhetı: Na2S2O3 + 2 HCl = 2 NaCl + H2O + SO2 + S A keletkezett SO2 a SO 32 − - ionnál ismertetett módon kimutatható. Szulfid (S2-)-ionok reakciói: HCl az oldható szulfidok oldatából, illetve a legtöbb vízben oldhatatlan szulfidból is, H2S-t tesz szabaddá, mely különösen melegítéskor, az oldatból eltávozik és szagáról könnyen felismerhetı: (NH4)2S + 2 HCl = 2 NH4Cl + H2S A keletkezı gáz az ólom-acetát oldattal megnedvesített szőrıpapírt megfeketíti: H2S + (CH3COO)2Pb = PbS + 2 CH3COOH
62
Metaszilikát (SiO 32 − ) –ionok reakciói: HCl hatására fehér, áttetszı, kocsonyás csapadék alakjában kovasav válik ki: Na2SiO3 + 2 HCl = 2 NaCl + H2SiO3 A csapadék leválását befolyásolja a sav és szilikát viszonylagos mennyisége, illetve az elegyítés mikéntje. A leválást óvatos melegítéssel segíthetjük.
2.1.2.2. Az anionok 2. osztálya (SO 42 − , PO 43 − , BO 33 − , F − , IO 3− , BrO 3− ) Osztályreakció: az ide tartozó anionok semleges, vagy gyengén lúgos közegben BaCl2-dal fehér csapadékot adnak.
Szulfát (SO 24 − )-ionok reakciói: BaCl2 hatására fehér, porszerő BaSO4 csapadék válik le: Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2 NaCl (NH4)2MoO4 hatására nem észlelünk változást. Ortofoszfát (PO 34− )-ionok reakciói: BaCl2 hatására lúgos vagy semleges oldatból fehér, amorf csapadék válik le: 2 Na2HPO4 + 2 NaOH + 3 BaCl2 = Ba3(PO4)2 + 6 NaCl + 2 H2O Na2HPO4 + BaCl2 = BaHPO4 + 2 NaCl (NH4)2MoO4 hatására foszfátok HNO3-val megsavanyított oldatából sárga színő, porszerő ammónium-foszformolibdátot választ le. Melegítés
63
hatására a csapadék gyorsabban választható le. A molibdénsav (H2MoO4) erısen savanyú közegben H2Mo3O10 összetételő izopoli-molibdénsavvá polimerizálódik: 3 (NH4)2MoO4 + 6 HNO3
H2 Mo3O10 + 6 NH4NO3 + 2 H2O
Na2HPO4 + 4 H2 Mo3O10 + 3 NH4NO3 = (NH4)3P( Mo3O10 )4 + 2 NaNO3 + HNO3 + 4 H2O
2.1.2.3. Az anionok 3. osztálya Cl−, Br−, I−, CN−, SCN−, [Fe(CN)6 ]4 , [Fe(CN)6 ]3 −
−
Osztályreakció: salétromsavval gyengén megsavanyított oldatban AgNO3 csapadékot idéz elı. Klorid (Cl− ) -ionok reakciói: AgNO3 hatására fehér, túrós csapadék válik le: NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3 Klórosvíz hatására nem történik változás Bromid (Br−)-ionok reakciói: AgNO3 hatására salétromsavas közegbıl sárgás fehér túrós AgBr válik le: KBr + AgNO3 = AgBr + KNO3 Klórosvíz hatására bromidok semleges vagy savanyú oldatából Br2 válik ki, mely széntetrakloridban (CCl4) vagy kloroformban (CHCl3) barna színnel oldódik: Cl2 + 2 Br− = 2 Cl− + Br2 Különbség a Cl−- ionoktól. A barnás színő oldathoz keményítı vizes oldatát adva nem tapasztalunk változást. Különbség az I−-ionoktól.
64
Jodid (I−)-ionok reakciói: AgNO3 jodidok oldatából sárga színő, túrós csapadék alakjában AgI-t választ le: KI + AgNO3 = AgI + KNO3 Klórosvíz hatására jód keletkezik, mely CCl4-ben vagy CHCl3-ban ibolyaszínnel oldódik. 2 I− + Cl2 = 2 Cl− + I2 A vizes jódoldat keményítı hatására mélykékre színezıdik. 2.1.2.4. Az anionok 4. osztálya (NO 3−, , NO 2−, CH3COO−,ClO 3− , OH−, S2O 82 − ) Osztályreakció: az ide tartozó anionokkal közös osztályreagens nincs. Az egyes anionokat csak külön kémszerekkel jellemezhetjük. Nitrát-ionok (NO 3− ) reakciói: FeSO4 és cc. H2SO4 hatására a nitrát redukálódik: 6 FeSO4 + 3 H2SO4 + 2 HNO3 = 3 Fe2(SO4)3 + 4 H2O + 2 NO A keletkezett nitrogén-monoxid pedig a feleslegben lévı vas(II)-ionokkal barna [nitrozil-vas(II)-szulfát komplex képzıdése közben reagál: FeSO4 + NO = [Fe(NO )] SO4 1 cm3 nitrát oldatához óvatosan 3 cm3 cc. H2SO4-t adunk és a reakcióelegyet vízcsap alatt lehőtjük, majd a megdöntött kémcsı falán végigfolytatva frissen készült FeSO4-oldatot rétegzünk fölé, a két folyadék határ felületén barna győrő keletkezik. A barna győrő a nitrozóferro-szulfát: [Fe(NO )]SO 4 .
65
Zn + ecetsav (CH3COOH): a cink ecetsavas közegben a nitrátokat nitritekké redukálja. A keletkezı salétromossav Griess-Ilosvay-féle reagenssel kimutatható. (ld. NO −2 ) KNO3 + 3 CH3COOH + Zn = HNO2 + CH3(COO) 2Zn + CH3COOK +H2O Nitrit-ionok (NO −2 ) reakciói: FeSO4 már CH3COOH-val megsavanyított oldatban (a salétromossav bomlásából
származó
nitrogén-monoxid
hatására)
is
sötétbarna
színezıdést okoz (különbség a NO 3− -ionoktól, melyek csak cc. H2SO4-val adják a reakcióit): KNO2 + CH3COOH = HNO2 +CH3COOK 2 HNO2
NO+NO2+ H2O
FeSO4 + NO = [Fe(NO )] SO4 A Griess-Ilosvay-féle reagens nitrit-ionok jelenlétében élénkvörös elszinezıdést okoz. Gyengén ecetsavas közegben a salétromossav a szulfanilsavat redoxi reakcióban diazónium-vegyületté alakítja, amely az α-naftilaminnal élénk színő diazofestéket képez:
66
A keletkezı diazo vegyület az α-naftilaminnal vörös színő azofestékké kapcsolódik:
A Griess-Ilosvay reagens készítése és használata: 1. 1 g szulfanilsav 100 cm3 30 %-os CH3COOH-ban oldunk 2. 0,3 g α-naftilamint 70 cm3 vízzel felfızünk, majd a megszőrt oldathoz 30 cm3 cc.CH3COOH-t adunk. Az l. és 2. komponens 1:1 arányú elegyét használjuk a kimutatásokhoz. 1 cm3 mintához 1 cm3 Griess-Ilosvay reagenst adunk. Hidroxid-ionok (OH−) reakciói: Sav-bázis indikátorok segítségével következtetünk a hidroxid-ionok jelenlétére.
