1.1.2. Аналитическая классификация анионов

Аналитическая классификация анионов по группам, в отличие от аналитической классификации катионов разработана не столь подробно. Не существует общепризнанной и повсеместно принятой классификации анионов. Любая классификация ограничена и не охватывает все анионы, представляющие аналитический интерес.

Деление анионов по группам основано на их отношении к различным реактивам: к растворам солей бария, стронция, кальция, магния, серебра, свинца и др., к кислотам, окислителям и т.д. С этими реактивами анионы образуют малорастворимые осадки, газообразные вещества и характерно окрашенные соединения.

Реактивы, дающие возможность определять принадлежность исследуемых анионов к определенной аналитической группе и отделять одну группу анионов от другой, по своему характеру действия можно классифицировать следующим образом:

- групповые реактивы, осаждающие определенные анионы в виде малорастворимых соединений, например:

а) растворимые соли бария; б) нитрат серебра; в) растворимые соли свинца;

г) магнезиальная смесь (MgCl₂ + NH₄Cl + NH₃).

- групповые реактивы, окисляющие анионы-восстановители, например КМnO₄.

- групповые реактивы, восстанавливающие анионы-окислители, например HI.

- групповые реактивы, позволяющие проводить пробы на анионы летучих кислот, например разбавленная HCl.

5. Групповые реактивы, разлагающие анионы на более простые продукты реакции, например концентрированная H₂SO₄.

Рассмотрим классификацию, основанную на различной растворимости солей бария.

Классификация анионов, основанная на растворимости солей бария

Согласно этой классификации все анионы подразделяются на две аналитические группы (табл. 1.4).

К первой группе относят анионы, образующие растворимые в воде соли бария: Сl^-, Вr^-, I^-, S^2-, NO₂^-, NO₃^-, СН₃СОО^- , а также CN^-, NCS^-, Se^2-, Те₂^- , BrO₃^-, СlO₃^-, СlO₄^-. Следовательно, анионы первой группы не осаждаются ионами бария.

Ко второй группе относят анионы, образующие малорастворимые в воде соли бария, к которым относятся: СО₃^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2-, SO₄^2-, CrO₄^2-, SiO₃^2-, РО₄^3-, BO₂^-. Относящиеся ко второй группе арсениты AsO₃^3- и арсенаты AsO₄^3- рассмотрены в разделе катионов.

Таблица 1.4

Классификация анионов, основанная на растворимости солей бария

Группа	Групповой реагент	Подгруппа	Характеристика подгруппы
I Сl-, Вr-, I-, S2-, NO2-, NO3-, СН3СОО-	BaCl2 не осаждает анионы	Сl-, Вr-, I-, S2-	соли серебра нерастворимы в воде и холодной разбавленной кислоте
		NO2-, NO3-, СН3СОО-	соли серебра, растворимые в воде
II СО32-, SO32-, S2O32-, SO42-, CrO42-, SiO32-, РО43-, BO2-	BaCl2 осаждает анионы из нейтральных или щелочных растворов	СО32-, SiO32-, РО43-	соли магния нерастворимы в воде
		SO42-	соль бария не растворима в минеральных кислотах
		SO32-, S2O32-, CrO42-, BO2-	соли магния растворимы в воде, а соли бария растворимы в минеральных кислотах

Лабораторная работа № 1

Обнаружение катионов Fe²⁺, Fe³⁺, Са²⁺, AI³⁺ клинкера портландцемента

Цель работы

Овладеть техникой проведения качественных реакций обнаружения катионов клинкера портландцемента.

Теоретические сведения

При обжиге до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины (3 : 1), получается клинкер портландцемента минерального состава

3СаO·SiO₂ (С₃S трехкальциевый силикат),

2СаO·SiO₂ (С₂S двухкальциевый силикат) ,

3СаO·AI₂O₃ (С₃A трехкальциевый алюминат),

4СаO·AI₂O₃ ·Fe₂O₃ (С₄AF четырехкальциевый алюмоферрит).

При растворении такой системы в хлористоводородной кислоте ионы Fe²⁺, Fe³⁺, Са²⁺, AI³⁺ переходят в раствор, а SiO₂ остается в осадке.

Материалы, оборудование и реактивы

Проба портландцемента, концентрированная HCl, горячая дистиллированная вода, фарфоровая чашка, стеклянная палочка, колба, воронка, неплотный фильтр, пробирки, подставка для пробирок, растворы красной кровяной соли К₃[Fe(СN)₆], роданида калия КСNS, оксалата аммония (NH₄)₂C₂O₄, гидроксида аммония, аскорбиновой кислоты, алюминона.

Порядок выполнения работы

Разложение портландцемента соляной кислотой (под тягой)!

Приготовленную лаборантом навеску портландцемента (около 1 г) поместите в фарфоровую чашку, смочите минимальным количеством воды, быстро и тщательно размешайте стеклянной палочкой. Отмерьте цилиндром 15 мл концентрированной соляной кислоты и медленно прилейте кислоту к содержимому в чашке до полного исчезновения темного цвета цемента. Вылейте в чашку 100 мл горячей воды и отфильтруйте содержимое в колбу. Фильтрат используйте для дальнейших исследований.

Напишите реакции разложения клинкерных минералов цемента соляной кислотой. Какие растворимые соединения присутствуют в получившемся фильтрате, и какое соединение осталось неразложившимся на дне чашки?

Проведение качественных реакций обнаружения ионов

Fe²⁺; Fe³⁺; Са²⁺; AI³⁺

Возьмите четыре пробирки и внесите в каждую по 2 мл полученного фильтрата.

Обнаружение ионов Fe²⁺

В одну из пробирок добавьте красной кровяной соли К₃[Fe(СN)₆]. Наблюдайте синее окрашивание. Напишите уравнение реакции обнаружения Fe²⁺.

Обнаружение ионов Fe³⁺

Во вторую пробирку добавьте роданид калия КСNS. Наблюдайте кроваво-красное окрашивание. Напишите уравнение реакции обнаружения Fe³⁺.

Обнаружение ионов Са²⁺

В третью пробирку добавьте оксалат аммония (NH₄)₂C₂O₄, предварительно нейтрализовав раствор гидроксидом аммония. Наблюдайте появление белого осадка. Напишите уравнение реакции.

Обнаружение ионов АI³⁺

В четвертой пробирке фильтрат нейтрализуйте раствором щелочи, затем добавьте 0,2 мл аскорбиновой кислоты и 1 мл алюминона. Появление красной окраски свидетельствует о наличии в растворе ионов AI ³⁺.

По катионам металлов, обнаруженным при выполнении опыта, запишите формулы оксидов, входящих в состав минералов клинкера портландцемента.

Выводы

На основании выполненного эксперимента представьте основные оксиды, входящие в состав клинкера.