RICERCA DEGLI ANIONI

RICERCA DEGLI ANIONI

RICERCA DEGLI ANIONI SOSTANZA INIZIALE via secca via umida (soluzione alcalina) Ricerca: ACETATI CARBONATI TARTRATI SOLFITI SOLUZIONE Limpida Incolore RESIDUO Si scarta Ricerca: CLORURI BROMURI IODURI Ricerca: SOLFATI OSSALATI TIOSOLFATI NITRITI NITRATI ARSENIATI 1

Analisi degli anioni per via secca ACETATI (CH 3 COO - ) Derivano dall acido acetico - acido monoprotico debole (Ka = 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 di aceto CH 3 COONa + KHSO 4 CH 3 COOH + KNaSO 4 2

CARBONATI (CO 3 ) Analisi degli anioni per via secca Derivano dall acido carbonico (Ka 1 = 3. 10-7, Ka 2 = 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 seconda 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(s) + H 2 O 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. N.B. Per aggiunta di HCl il precipitato formatosi si Sostanza da Acqua di barite analizzare + HCl + scioglie. riscaldamento 3

TARTRATI (C 4 O 6 H 4 ) Analisi degli anioni per via secca Derivano dall acido tartarico (Ka 1 = 3. 10-7, Ka 2 = 5. 10-11 ) Calcinazione 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 COOK 2 CO 2 + 2 CO + 2 C + 4 H 2 O + K 2 O + Na 2 O 4

IONE AMMONIO (NH 4+ ) Analisi dei cationi per via secca 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 Cl + NaOH NH 3 + H 2 O + Na + + Cl - 5

Analisi degli anioni per via secca SOLFITI (SO 3 ) Derivano dall acido solforoso H 2 SO 3 (Ka 1 = 1.7. 10-2, Ka 2 = 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. Na 2 SO 3 + 2H + SO 2 + H 2 O + 2 Na + 3 SO 2 + Cr 2 O 7 + 2 H + 2 Cr 3+ + 3 SO 4 + H 2 O verde 6

Analisi degli anioni per via umida SOLUZIONE ALCALINA SOSTANZA + Na 2 CO 3 1 4 Si scioglie in 10 ml di H 2 O e si riscalda 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 MnCl 2 + Na 2 CO 3 MnCO 3 (s) + 2 Na + + 2 Cl - Ø Ø 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

Analisi degli anioni per via umida N.B. Generalmente prima di ogni saggio la soluzione alcalina deve essere acidificata e riscaldata per allontanare i carbonati, come CO 2, che danno interferenza nella maggior parte dei saggi CO 3 + H + HCO 3 - + H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O SOLFATI (SO 4 ) 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. BaCl 2 + SO 4 BaSO 4(s) + 2Cl - Precipitato bianco 8

Analisi degli anioni per via umida TIOSOLFATI (S 2 O 3 ) Derivano dall acido tiosolforico H 2 S 2 O 3 Reazione con bicromato di potassio (K 2 Cr 2 O 7 ) Si tratta la soluzione alcalina 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 S 2 O 3. S 2 O 3 + 2 H + SO 2 + H 2 O + S 3 SO 2 + Cr 2 O 7 + 2 H + 2 Cr 3+ + 3 SO 4 + H 2 O verde Reazione con argento nitrato (AgNO 3 ) Un po di soluzione alcalina neutralizzata con HNO 3 dil. e trattata con un leggero eccesso di AgNO 3 dà un precipitato bianco di Ag 2 S 2 O 3 che subito diventa giallo, poi bruno e infine nero per formazione di Ag 2 S. S 2 O 3 + AgNO 3 Ag 2 S 2 O 3(s) + NO 3 - Ag 2 S 2 O 3 + H 2 O H 2 SO 4 + Ag 2 S(s) 9

OSSALATI (C 2 O 4 ) Reazione con cloruro di calcio (CaCl 2 ) Si acidifica la soluzione alcalina con CH 3 COOH fino a ph = 5 (scacciare bene i gas). 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(s) + 2Cl - Precipitato bianco (si forma lentamente e a caldo) Analisi degli anioni per via umida 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 10

Analisi degli anioni per via umida NITRITI (NO 2 ) 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 2 + H + HNO 2 2) 3 HNO 2 H 2 O + HNO 3 + 2 NO 3) FeSO 4 + NO [Fe(NO)]SO 4 solfato di ferro nitrosile bruno 11

NITRATI (NO 3- ) Reazione con solfato di ferro II Analisi degli anioni per via umida 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. 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 (bruno) N.B. Se sono presenti ioni bromuri o ioduri 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 3NH 3 + 8 Al(OH) 4 - N.B. lo ione NH 4 + interferisce liberando ammoniaca in ambiente alcalino 12

ARSENIATI (AsO 4 3- ) (Si deve aver trovato As 5+ nella ricerca dei cationi) a) Reazione con miscela magnesiaca (MgCl 2, NH 4 Cl, NH 4 OH) Analisi degli anioni per via umida Si acidifica la soluzione alcalina con HCl (scacciare bene i gas), si aggiunge NH 4 OH fino a reazione basica 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 bianco b) Reazione con argento nitrato 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. Na 3 AsO 4 + 3 AgNO 3 Ag 3 AsO 4 + 3 NaNO 3 rosso c) Reazione con molibdato di ammonio 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 arseno molibdato di ammonio. H 3 AsO 4 + 12(NH 4 ) 2 MoO 4 + 21 HNO 3 12 H 2 O + 21 NH 4 NO 3 + (NH 4 ) 3 AsO 4 x 12 MoO 3 giallo 13

Analisi degli anioni per via umida ALOGENURI (Cl -, Br -, I - ) Cloruri Reazione con argento nitrato (AgNO 3 ) 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) Kps = 1.7. 10-10 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 dil. Ag(NH 3 ) 2 + + Cl - + 2 H + AgCl(s) + 2 NH 4 + 14

Bromuri Analisi degli anioni per via umida a) Reazione con argento nitrato (AgNO 3 ) 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) Giallo chiaro Kps = 4.7. 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 dil. Ag(NH 3 ) 2 + + Br - + 2 H + AgBr(s) + 2 NH 4 + 15

Analisi degli anioni per via umida Bromuri b) Reazione con sodio ipoclorito (NaClO) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge cloroformio e NaClO gtt a gtt (agitare energicamente dopo ogni aggiunta). In presenza di Br - la fase cloroformica si colora in rosso vinoso che passa a giallo in eccesso di NaClO). 2 Br - + ClO - + 2 H + Br 2 + Cl - + H 2 O Rosso vinoso N.B. in eccesso di NaClO: 3 ClO - ClO - 3 + 2 Cl - Cl - + ClO - + 2 H + Br 2 + Cl 2 2 BrCl Cl 2 + H 2 O Giallo vinoso 16

Analisi degli anioni per via umida Ioduri a) Reazione con argento nitrato (AgNO 3 ) 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) Giallo Kps = 8.5. 10-17 17

Analisi degli anioni per via umida Ioduri b) Reazione con sodio ipoclorito (NaClO) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge cloroformio e NaClO gtt a gtt (agitare energicamente dopo ogni aggiunta). In presenza di I - la fase cloroformica si colora in viola e, successivamente, diventa incolore in eccesso di NaClO). 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 18

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 (Ag I, AgBr, AgCl) NH 3 dil. soluzione [Ag(NH 3 ) 2+ ] + Cl - HNO 3 dil. Residuo (Ag I e AgBr) NH 3 conc. Precipitato bianco (AgCl) [Ag(NH 3 ) 2+ ] + Br - Residuo bianco (Ag I) HNO 3 dil. H 2 O Precipitato giallo (AgBr) Residuo giallo (AgI) 19

Analisi degli anioni per via umida Ossidazione selettiva degli alogenuri di argento con NaClO Soluzione alcalina (Br - e I - ) 1) H 2 SO 4 dil. 2) Cloroformio (10 gtt) 3) NaClO (gocca a goccia) Fase organica (viola) E 0 : Br 2 /2Br - : 1 volt I 2 /2I - : 0.5 volt 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 NaClO (goccia a goccia) Fase organica (giallo vinoso) Br 2 + Cl 2 2 BrCl Giallo vinoso 20

VIA SECCA ACETATI (CH 3 COO ) 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 di aceto. Reazione con acqua di barite [Ba(OH) 2 ] CARBONATI (CO 3= ) 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 ioni CO 3 2, la soluzione di idrossido di bario si intorbida per formazione del carbonato di bario. Per aggiunta di HCl il precipitato formatosi si scioglie. Calcinazione TARTRATI (C 4 O 6 H 4 2 ) 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. Reazione con idrossido di sodio (NaOH) IONE AMMONIO (NH 4+ ) Si tratta la polvere con NaOH dil. e si riscalda leggermente. Si libera NH 3 gassosa riconoscibile dall odore o mediante una cartina indicatrice. 21

VIA UMIDA SOLFATI (SO 4 2 ) Reazione con cloruro di bario (BaCl 2 ) Soluzione alcalina + HCl dil. (scacciare bene i gas) + soluzione di BaCl 2. Si ottiene un precipitato bianco (solfato di bario) insolubile in HCl. OSSALATI (C 2 O 2 4 ) Reazione con cloruro di calcio (CaCl 2 ) Si acidifica la soluzione alcalina con CH 3 COOH fino a ph = 5 (scacciare bene i gas). Si aggiunge una soluzione di CaCl 2 : un precipitato bianco (ossalato di calcio) denota la presenza di ossalati. 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. Reazione con solfato di ferro NITRITI (NO 2 ) 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. Reazione con solfato di ferro NITRATI (NO 3 ) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. Si aggiunge 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. TIOSOLFATI (S 2 O 3= ) Reazione con nitrato di argento 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 (tiosolfato di argento) che poi diventa bruno denoterà la presenza di tiosolfati. 22

ALOGENURI (Cl, Br, I ) 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 di AgCl (insolubile in HNO 3 dil., solubile in ammoniaca dil.) Cl + Ag + AgCl 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 di AgBr (insolubile in HNO 3 dil., solubile in ammoniaca conc.) Br - + Ag + AgBr 2) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge cloroformio e NaClO gtt a gtt (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 Cl ). Ioduri 2 Br - + ClO + 2 H + Br 2 + Cl + H 2 O 3 ClO ClO 3 + 2 Cl Rosso vinoso Cl + ClO + 2 H + Br 2 + Cl 2 2 BrCl Giallo vinoso Cl 2 + H 2 O 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 di AgI (insolubile in HNO 3 dil. e in ammoniaca conc.) I + Ag + 2) Si acidifica la soluzione alcalina con H 2 SO 4 dil. (scacciare bene i gas), quindi si aggiunge cloroformio e NaClO gtt a gtt (agitare energicamente dopo ogni aggiunta). In presenza di I la fase cloroformica si colora in viola (rosso arancio) che passa a giallo in eccesso di Cl ). 2 I + ClO + 2 H + I 2 + Cl + H 2 O I 2 + 5 Cl 2 + 6 H 2 O 2 HIO 3 + 10 Cl + 10 H + Viola Incolore AgI 23

Ridissoluzione selettiva degli alogenuri di argento Soluzione alcalina (Cl, Br, I ) Ossidazione selettiva degli alogenuri di argento con NaClO Soluzione alcalina (Br e I ) 1) HNO 3 dil. (scacciare bene i gas) 2) AgNO 3 (fino a completa ppt) 1) H 2 SO 4 dil. 2) Cloroformio (10 gtt) 3) NaClO (goccia a goccia) soluzione (controllare che la ppt sia completa) Precipitato (Ag I, AgBr, AgCl) NH 3 dil. Fase organica (viola) 2 I + ClO + 2 H + I 2 + Cl + H 2 O Viola NaClO (goccia a goccia) soluzione [Ag(NH 3 ) 2+ ] + Cl HNO 3 dil. Precipitato bianco (AgCl) Residuo (Ag I e AgBr) NH 3 conc. [Ag(NH 3 ) 2+ ] + Br Residuo bianco (Ag I) HNO 3 dil. Precipitato giallo (AgBr) H 2 O Residuo giallo (AgI) Fase organica (rosso vinoso) 2 Br + ClO + 2 H + Br 2 + Cl + H 2 O Rosso vinoso NaClO (goccia a goccia) Fase organica (giallo vinoso) Br 2 + Cl 2 2 BrCl Giallo vinoso 24