RICERCA DEGLI ANIONI 1
SOSTANZA INIZIALE Na 2 CO 3 Ricerca: ACETATI SOLFITI CARBONATI TARTRATI SOLUZIONE ALCALINA Limpida Incolore RESIDUO Si scarta Ricerca: SOLFATI OSSALATI ARSENIATI NITRITI NITRATI TIOSOLFATI Ricerca: CLORURI BROMURI IODURI 2
Analisi degli anioni per via secca ACETATI (CH 3 COO ) Derivano dall acido acetico (acido monoprotico debole; K a = 1,8. 10 5 ) Reazione con bisolfato di potassio (KHSO 4 ) La sostanza triturata in mortaio con KHSO 4 ed una goccia di acqua sviluppa CH 3 COOH riconoscibile dall odore caratteristico diaceto.... CH 3 COONa + KHSO 4 CH 3 COOH + KNaSO 4 SOLFITI (SO 3 ) Derivano dall acido solforoso (H 2 SO 3 K a1 = 1,7. 10 2, K a2 = 6. 10 8 ) Reazione con bicromato di potassio (K 2 Cr 2 O 7 ) Si tratta la polvere con HCl dil. e si scalda leggermente. Si sviluppa SO 2 che si fa reagire con una cartina imbevuta di K 2 Cr 2 O 7 posta all imboccatura della provetta. La colorazione verde che compare sulla cartina (dovuta alla riduzione del cromo) conferma la presenza di SO 3. SO 3 + 2 H + H 2 SO 3 SO 2 + H 2 O 3 SO 2 + Cr 2 O 7 + 2 H + 2 Cr 3+ + 3 SO 4 + H 2 O verde 3
Analisi degli anioni per via secca CARBONATI (CO 3 ) Derivano dall acidocarbonico (K a1 = 3. 10 7, K a2 = 5. 10 11 ) Reazione con acqua di barite [Ba(OH) 2 ] Si tratta la polvere con HCl dil. Si raccoglie la CO 2 che si sviluppa in una provetta contenente Ba(OH) 2. Un precipitato bianco, solubile in HCl, conferma la presenza di CO 3. CO 3 + 2 H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O CO 2 + Ba 2+ + 2 OH BaCO 3 + H 2 O Bario carbonato Precipitato bianco Si prepara una provetta contenente l acqua di barite. In una seconda provetta si pone la sostanza da analizzare e si aggiunge HCl 2N. Si collegano le due provette tramite un tubo di vetro piegato ad U (tubo a squadra) e si scalda debolmente la provetta contenente la sostanza da analizzare. Se sono presenti gli ioni carbonato, la soluzione di idrossido di bario si intorbida. Sostanza da analizzare Acqua di barite NB: Per aggiunta di HCl il precipitato formatosi si scioglie. 4
Analisi degli anioni per via secca TARTRATI (C 4 O 6 H 4 ) Derivano dall acido tartarico (K a1 = 3. 10 7, K a2 = 5. 10 11 ) COOH CHOH CHOH COO CHOH CHOH COO Calcinazione COOH Una piccola quantità di polvere viene calcinata in una capsula di porcellana. Si sviluppa un odore caratteristico di zucchero bruciato che conferma la presenza dei tartrati. COONa 2 CHOH CHOH 2 CO 2 + 2 CO + 2 C + 4 H 2 O + K 2 O + Na 2 O COOK 5
Analisi dei cationi per via secca IONE AMMONIO (NH 4+ ) Reazione con idrossido di sodio (NaOH) Si tratta la polvere con NaOH dil. e si riscalda leggermente. Si libera NH 3 gassosa riconoscibile dall odore o mediante una cartina indicatrice. NH 4+ + NaOH NH 3 + H 2 O + Na + 6
SOLUZIONE ALCALINA Analisi degli anioni per via umida SOSTANZA + Na 2 CO 3 1 4 Si scioglie in 10 ml di H 2 O e si porta all ebollizione per 10 min. Al termine si filtra, si allontana il precipitato e si utilizza il filtrato per eseguire i saggi di riconoscimento degli anioni. Precipitano i cationi dei metalli pesanti o colorati come carbonati, idrossidi o ossidi insolubili, mentre passano in soluzione gli anioni come sali sodici solubili (Interconversione) Es. CaSO 4(s) + Na 2 CO 3 CaCO 3(s) + 2 Na + + SO 4 2 MnCl 2 + Na 2 CO 3 MnCO 3(s) + 2 Na + + 2 Cl Trasformare i sali poco solubili in sali sodici solubili Allontanare i cationi dei metalli pesanti o colorati (Fe, Ni, Mn, ecc.) che potrebbero interferire. 7
SOLFATI (SO 4 ) Analisi degli anioni per via umida Reazione con cloruro di bario (BaCl 2 ) Soluzione alcalina + HCl dil. (scacciare bene i gas) + soluzione di BaCl 2. Si ottiene un precipitato bianco insolubile in HCl. SO 4 + BaCl 2 BaSO 4 + 2 Cl Precipitato bianco CO 3 + 2 H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O OSSALATI (C 2 O 4 ) Reazione con cloruro di calcio (CaCl 2 ) Si acidifica la soluzione alcalina con HCl dil. (scacciare bene i gas) e si tampona a ph = 5 con CH 3 COONa (solido). Si aggiunge una soluzione di CaCl 2 : un precipitato bianco denota la presenza di ossalati. C 2 O 4= + CaCl 2 CaC 2 O 4 + 2 Cl Precipitato bianco (si forma lentamente e a caldo) Conferma: Si lava il precipitato con H 2 O e si scioglie in H 2 SO 4 dil. Si riscalda e si aggiunge goccia a goccia una soluzione di KMnO 4 : si osserva scoloramento. 2 MnO 4 + 5 C 2 O 4 + 16 H + 2 Mn 2+ + 10 CO 2 + 8 H 2 O viola incolore 8
ARSENIATI (AsO 4 3 ) (Si deve aver trovato As 5+ nella ricerca dei cationi) a) Reazione con miscela magnesiaca (MgCl 2, NH 4 OH, NH 4 Cl) Analisi degli anioni per via umida Si acidifica la soluzione alcalina con HCl dil. (scacciare bene i gas), si aggiunge NH 4 OH fino a ph basico quindi si aggiunge la miscela magnesiaca. Si forma (a caldo) un precipitato bianco di arseniato ammonico magnesiaco solubile in acidi. Na 3 AsO 4 + MgCl 2 + NH 4 Cl MgNH 4 AsO 4 + 3 NaCl b) Reazione con argento nitrato bianco Si acidifica la soluzione alcalina con HNO 3 dil. (scacciare bene i gas), si aggiunge CH 3 COONa in eccesso (per tamponare) quindi si aggiunge AgNO 3. Si forma un precipitato rosso mattone insolubile in acido acetico. H 3 AsO 4 + 3 AgNO 3 Ag 3 AsO 4 + 3 HNO 3 c) Reazione con molibdato di ammonio rosso Si acidifica la soluzione alcalina con HNO 3 dil. (scacciare bene i gas), si aggiunge (NH 4 ) 2 MoO 4 e si riscalda a lungo. Si forma un precipitato giallo cristallino di arsenomolibdato di ammonio. H 3 AsO 4 + 12(NH 4 ) 2 MoO 4 + 21 HNO 3 (NH 4 ) 3 AsO 4 x 12 MoO 3 + 21 NH 4 NO 3 + 12 H 2 O giallo 9
Analisi degli anioni per via umida NITRITI (NO ) Reazione con solfato di ferro II Si prepara una soluzione satura di FeSO 4 e la si acidifica con H 2 SO 4 dil. Su questa soluzione si stratifica dall alto un po della soluzione alcalina. Si ottiene una colorazione bruna di solfato di ferro nitrosile sotto forma di anello. 1) NO + H + HNO 2 2) 3 HNO 2 HNO 3 + 2 NO + H 2 O 3) FeSO 4 + NO [Fe(NO)]SO 4 Solfato di ferro nitrosile (bruno) 10
Analisi degli anioni per via umida Reazione con solfato di ferro II NITRATI (NO 3 ) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. Si aggiunge qualche granellino di FeSO 4. Si immerge la pipetta contenente H 2 SO 4 conc. sino a raggiungere il fondo della provetta e si stratifica. Nella zona di separazione tra i due liquidi (dovuta alla diversa densità) si forma un anello bruno di solfato di ferro nitrosile. NO 3 + 4 H + + 3 Fe 2+ 3 Fe 3+ + NO + 2 H 2 O con solfato ferroso in eccesso FeSO 4. NO Solfato di ferro nitrosile (anello bruno) N.B. Se sono presenti ioni bromuro o ioduro l acido solforico libera bromo o iodio che interferiscono. In tal caso si preferisce effettuare la reazione con la lega di Devarda (Zn + Al + Cu). 3 NO 3 + 5 OH + 18 H 2 O + 8 Al 3 NH 3 + 8 Al(OH) 4 N.B. Lo ione NH 4+ interferisce liberando ammoniaca in ambiente alcalino. 11
TIOSOLFATI (S 2 O 3 ) Analisi degli anioni per via umida Derivano dall acidotiosolforico H 2 S 2 O 3 a) Reazione con bicromato di potassio (K 2 Cr 2 O 7 ) Ad un po di soluzione alcalina si aggiunge HCl dil. e si scalda leggermente. Si sviluppa SO 2 che si fa reagire con una cartina imbevuta di K 2 Cr 2 O 7 posta all imboccatura della provetta. La colorazione verde che compare sulla cartina (dovuta alla riduzione del cromo) conferma la presenza di S 2 O 3. S 2 O 3 + 2H + SO 2 + H 2 O + S b) Reazione con nitrato di argento 3 SO 2 + Cr 2 O 7 + 2 H + 2 Cr 3+ + 3 SO 4 + H 2 O verde Un po di soluzione alcalina viene neutralizzata con HNO 3 dil. e trattata con un leggero eccesso di AgNO 3. La formazione di un precipitato bianco che poi diventa bruno denoterà la presenza di tiosolfati. S 2 O 3 + 2 Ag + Ag 2 S 2 O 3 bianco Ag 2 S 2 O 3 + H 2 O Ag 2 S + H 2 SO 4 bruno 12
ALOGENURI (Cl, Br, I ) Analisi degli anioni per via umida Reazione con AgNO 3 Si acidifica la soluzione alcalina con HNO 3 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge AgNO 3. Cl + Ag + AgCl (s) Cloruro d argento Precipitato bianco caseoso (solubile in NH 4 OH dil.) K ps = 1,8. 10 10 Br + Ag + AgBr (s) Bromuro d argento Precipitato giallo chiaro (solubile in NH 4 OH conc.) K ps = 4,8. 10 13 I + Ag + AgI (s) Ioduro d argento Precipitato giallo (insolubile in NH 4 OH) K ps = 8,5. 10 17 13
ALOGENURI (Cl, Br, I ) Analisi degli anioni per via umida Cloruri Si acidifica la soluzione alcalina con HNO 3 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge AgNO 3. Si ottiene un precipitato bianco caseoso (insolubile in HNO 3 dil., solubile in ammoniaca dil.). Cl + Ag + AgCl (s) K ps = 1,8. 10 10 Cloruro di argento (bianco) AgCl (s) + 2 NH 4 OH (dil.) Ag(NH 3 ) 2+ + Cl + 2 H 2 O N.B. AgCl riprecipita per acidificazione con acido nitrico diluito. Ag(NH 3 ) 2+ + Cl + 2 H + AgCl (s) + 2 NH 4 + Cloruro di argento 14
Analisi degli anioni per via umida ALOGENURI (Cl, Br, I ) Bromuri 1) Si acidifica la soluzione alcalina con HNO 3 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge AgNO 3. Si ottiene un precipitato giallo chiaro caseoso (insolubile in HNO 3 dil., solubile in ammoniaca conc.). Br + Ag + AgBr (s) Bromuro di argento (giallo chiaro) K ps = 4,8. 10 13 AgBr (s) + 2 NH 4 OH (conc.) Ag(NH 3 ) 2+ + Br + 2 H 2 O N.B. AgBr riprecipita per acidificazione con acido nitrico diluito. Ag(NH 3 ) 2+ + Br + 2 H + AgBr (s) + 2 NH + 4 2) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge cloroformio e NaClO goccia a goccia (agitare energicamente dopo ogni aggiunta). In presenza di Br la fase cloroformica si colora in rosso vinoso (rosso arancio) che passa a giallo in eccesso di ipoclorito. 2 Br + ClO + 2 H + Br 2 + Cl + H 2 O Rosso vinoso 3 ClO ClO 3 + 2 Cl Cl + ClO + 2 H + Cl 2 + H 2 O Br 2 + Cl 2 2 BrCl Giallo vinoso 15
ALOGENURI (Cl, Br, I ) Analisi degli anioni per via umida Ioduri 1) Si acidifica la soluzione alcalina con HNO 3 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge AgNO 3. Si ottiene un precipitato giallo caseoso (insolubile in HNO 3 dil. e in ammoniaca conc.). I + Ag + AgI (s) Ioduro di argento (giallo) K ps = 8,5. 10 17 2) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge cloroformio e NaClO goccia a goccia (agitare energicamente dopo ogni aggiunta). In presenza di I la fase cloroformica si colora in viola e, successivamente, diventa incolore in eccesso di ipoclorito. 2 I + ClO + 2 H + I 2 + Cl + H 2 O Viola I 2 + 5 Cl 2 + 6 H 2 O 2 HIO 3 + 10 Cl + 10 H + Incolore 16
Analisi degli anioni per via umida Ridissoluzione selettiva degli alogenuri di argento Soluzione alcalina (Cl, Br, I ) 1) HNO 3 dil. (scacciare bene i gas) 2) AgNO 3 (fino a completa ppt) soluzione (controllare che la ppt sia completa) Precipitato (AgI, AgBr, AgCl) NH 3 dil. soluzione [Ag(NH 3 ) 2+ ] + Cl HNO 3 dil. Residuo (AgI e AgBr) NH 3 conc. Precipitato bianco (AgCl) [Ag(NH 3 ) 2+ ] + Br Residuo bianco (AgI) HNO 3 dil. H 2 O Precipitato giallo (AgBr) Residuo giallo (AgI) 17
Analisi degli anioni per via umida Ossidazione selettiva con NaClO Soluzione alcalina (Br e I ) 1) H 2 SO 4 dil. 2) Cloroformio (10 gtt) 3) NaClO (goccia a goccia) Fase organica (viola) 2 I + ClO + 2 H + I 2 + Cl + H 2 O Viola NaClO (goccia a goccia) Fase organica (rosso vinoso) 2 Br + ClO + 2 H + Br 2 + Cl + H 2 O Rosso vinoso E Br 2 /2 Br = 1 volt I 2 /2 I = 0.5 volt NaClO (goccia a goccia) Fase organica (giallo vinoso) Br 2 + Cl 2 2 BrCl Giallo vinoso 18