NƯỚC THEO HỆ THỐNG AXIT – BAZ
4.1. Nhóm 1: gồm các anion halogenua: Cl-, Br-, I-, S2-, CN-, SCN-,...
Anion nhóm 1 tạo kết tủa không tan trong HNO3 với thuốc thử AgNO3 và không tạo kết tủa với Ba2+.
4.1.1. Tính chất chủ yếu của anion nhóm 1
Tính chất chủ yếu của anion nhóm 1 được trình bày ở bảng sau:
Anion
Thuốc thử Cl
- Br- I- S-
AgNO3/ HNO3 AgCl2 trắng AgBr trắng ngà AgI vàng Ag2S màu đen Kết tủa của Ag+ trong NH3 Tan, tạo phức [Ag(NH3)2]+ Tan, tạo phức
[Ag(NH3)2]+ Không tan Không tan Nước Clo của
Ag+ trong dung môi hữu cơ
Không Có màu bàng nhạt do Br2 Có màu đỏ tím do I2 bị đẩy ra Không KMnO4, K2Cr2O7 Không Giải phóng Br2 I2 thoát ra Giải phóng S tự do Chất khử KNO2
hoặc NaNO2 Không Không I2 thoát ra Không
Dung dịch Pb2+ PbCl2 trắng AgBr2 trắng PbI2 vàng, tan trong nước nóng PbS đen
HCl Không Không Không H2S thối Na2[Fe(CN)5NO
] trong kiềm Không Không Không
Tạo phức [Fe(CN)5NO]
2- đỏ tím
4.1.2. Phân tích một số anion nhóm 1
Axit hóa dung dịch mẫu bằng HNO3 2N sau đó thêm từ từ thuốc thử AgNO3. Nếu có S2- thì kết tủa Ag2S màu đen xuất hiện, nếu có I- thì có kết tủa vàng xuất hiện, Nếu có Br- thì có kết tủa AgBr ngà trắng xuất hiện và cuối cùng nếu có mặt Cl- thì có kết tùa trắng AgCl xuất hiện.
b. Phát hiện anion S2-
- Cách 1: Tẩm ướt giấy lọc bằng dung dịch Pb(CH3COO)2 trong kiềm dư, sau đó nhỏ giọt dung dịch lên tờ giấylọc, nếu có S2- thì giấy lọc xuất hiện vết loang đen của PbS.
- Cách 2: Cho HCl vào dung dịch mẫu, nếu có S2- thì H2S sẽ bốc lên có mùi trứng thối đặc trưng. Nếu cho hơi của H2S tiếp xúc với giấy lọc có tẩm Pb2+ thì có vết đen xuất hiện.
c. Phát hiện I-
Tẩm hồ tinh bột (dung dịch 1% trong nước) lên giấy lọc, sau đó thêm 1 giọt dung dịch HCl 2N, 2 giọi dung dịch HNO2 và 1 giọt dung dịch mẫu. Nếu giấy lọc xuất hiện màu xanh là có I-, vì I2 giải phóng ra tác dụng với hồ tinh bột có màu xanh.
2I−+2NO2−+4H+ →I2+2NO+2H O2
d. Phát hiện Br-
Lấy 1 ml dung dịch mẫu cho vào ống nghiệm, sau đó cho thêm 1 ml H2SO4 và 2ml Benzen rồi thêm 2-3 giọt nước Clo, nếu có màu vàng trên lớp benzen thì có Br-. Nếu có mặt I- thì đầu tiên I2 giải phóng ra sẽ làm lớp benzen có màu đỏ nâu, ta thêm tiếp vào 2-3 giọt nước clo, lắc kĩ thì màu nâu đỏ biến mất, màu vàng xuất hiện chứng tỏ có Br-
e. Phát hiện Cl-
Axit hóa dung dịch mẫu bằng HNO3 6N, sau đó thêm AgNO3, đun sôi, kết tủa sẽ xuất hiện, tách và rửa sạch kết tủa. Hòa tan hoàn toàn bằng NH3 1/1, nếu còn kết tủa thì tách ra, lấy phần dịch tiến hành axit hóa bằng HNO3, nếu lấy kết tủa trắng tách ra là có Cl-
4.2. Nhóm 2: gồm các anion: SO42-, SO42-, S2O32-, PO42-, CrO42-, Cr2O72-, SiO32-, BO2-, B4O72-,...
Anion nhóm 2 tạo kết tủa với Ag+ và Ba2+, kết tủa tan trong HNO3.
4.2.1. Tính chất của anion nhóm 2
a. Với thuốc thử BaCl2
Anion nhóm 2 tác dụng với thuốc thử tạo thành hợp chất ít tan, Dựa vào độ tan, người ta chia anion nhóm 3 làm 3 phân nhóm nhỏ:
- Phân nhóm 1: Tạo kết tủa không tan trong nước và không tan trong CH3COOH loãng, HNO3 loãng gồm các anion: SO42-, SiF6, IO3-.
- Phân nhóm 2: Tạo kết tủa không tan trong nước và CH3COOH nhưng tan trong HNO3 loãng, gồm các anion: CrO42-, SO32-, S2O32-.
- Phân nhóm 3: Tọa kết tủa kém tan trong nước, nhưng tan trong CH3COOH và HNO3 loãng gồm: PO42-, AsO43-, CO32-, SiO32-, BO2-, B4O72-.
b. Với thuốc thử AgNO3:
- Với thuốc thử AgNO3 tạo kết tủa với anion nhóm 2 không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch NH3 và HNO3 loãng.
- Đa số các kết tủa có màu trắng và một số ít có màu khác biệt: + Màu trắng: Ag2SO3, Ag2S2O3, Ag2CO3, Ag2SiO3,...
+ Màu vàng: Ag3PO4, Ag3AsO3,... + Màu đỏ gạch: Ag2CrO4
+ Màu đỏ: Ag2Cr2O7
+ Màu nâu: Ag3AsO4, Ag3[Fe(CN)6].
4.2.2. Phân tích một số anion nhóm 2:
a. Phát hiện SO42-
Kiểm tra môi trường dung dịch mẫu, nếu thấy axit thì tiến hành trung hòa bằng Ba(OH)2, thêm thuốc thử BaCl2 nếu thấy kết tủa thì có anion nhóm 2. Lọc, rửa sạch kết tủa, sau đó hòa tan bằng HNO3 nếu kết tủa không hết là không có SO42-, nếu không tan hết và không phải dạng keo là anion nhóm 2 có cả SO42-.
- Bằng phản ứng với thuốc thử KMnO4 trong môi trường H2SO4 2N, nếu có S2O32- thì màu tím sẽ bị mất.
- Cho dung dịch mẫu tác dụng với AgNO3 sẽ được kết tủa trắng xuất hiện là Ag2S2O3. Nếu gia nhiệt sẽ thấy kết tủa đen của Ag2S tức là có S2O32-
c. Phát hiện SO32-
Cho dung dịch mẫu tác dụng với thuốc thử Sr(NO3)2 2N để được kết tùa SrCO3 (ion S2O32- không cho kết tủa nếu có mặt). Tách và rửa kết tủa bằng nước nóng. Thêm 1-2 giọi dung dịch I2 0,1N nếu thấy mất màu I2 là có SO32-
d. Phát hiện CO32-
Cho dung dịch mẫu tác dụng với axit vô cơ (HCl, HNO3) nếu thấy khí bốc lên ta cho đi qua dung dịch Ba(OH)2 hay Ca(OH)2, có kết tủa trắng xuất hiện thì có anion CO32-.
e. Phát hiện anion PO43-
- Tốt nhất là cho tác dụng với thuốc thử hỗn hợp Magie, nếu có kết tủa trằng NH4MgPO4 là có ion PO43-.
- Dùng thuốc thử amoni molipdat (NH4)2MoO4 trong môi trường HNO3, nếu có kết tủa vàng là có mặt PO43-.
f. Phát hiện BO2-
- Dùng hỗn hợp rượu CH3OH và H2SO4 đặc: Cô cạn dung dịch mẫu sau đó tẩm rượu metylic CH3OH và thêm H2SO4 đặc:
hợp chất B(CH3O)3 là eterboric, nếu cho nên ngọn lửa thì ngọn lửa sẽ bị nhuộm màu xanh tức là có ion BO2-
g. Phát hiện SiO32-
Tốt nhất là dùng axit vô cơ cho vào dung dịch mẫu, nếu có kết tủa dạng keo thì chắc chắn có SiO32-.
4.3. Nhóm 3: gồm các anion NO3-, NO2-, (SO42-),...
Anion nhóm 3 không tạo kết tủa với cà hai cation Ag+ và Ba2+. Trong đó SO42- là trường hợp đặc biệt của anion nhóm 2 vì BaSO4 không tan trong HNỎ3 và Ag2SO4 chỉ kết tủa ở nồng độ lớn (T = 1,6.10-5).
4.3.1. Phản ứng của nhóm anion NO-2 2
Axit HNO2 là axit yếu không bền. Nếu axit hóa dung dịch chứa ion NO2- và gia nhiệt thì HNO2 sẽ phân hủy.
3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O
Các muối nitric đa số tan tốt trong nước, kém tan chỉ có AgNO2. a. Với thuốc thử KI
Trong môi trường axit nhẹ NO2- tác dụng với I- giải phóng I2 làm cho Dung dịch có màu nâu tím
2NO2 + 2I- + 4H+ → 2NO + I2 + 2H2O
b. Với thuốc thử Diphenylamin
Trong môi trường axit H2SO4, nếu có NO2- sẽ tác dụng với thuốc thử Dephenylamin có màu xanh tím đặc trưng.
c. Với thuốc thử α – Naftyl amin.
Trong môi trường axit H2SO4 , ion NO2- phản ứng điazo hóa với thuốc thử làm cho dung dịch có màu đỏ tím ( hay đỏ Anh Đào ).
4.3.2. Phản ứng của NO3-
Axit HNO3 là axit mạnh có tính oxi hóa, các muối nitrat hầu hết tan tốt trong nước
a. Với thuốc thử Diphenylamin
Cho một lượng nhỏ diphenylamine vào 1ml H2SO4 đặc sau đó cho dung dịch mẫu vào, nếu có ion NO3- thì dung dịch có màu xanh tím đặc trưng.
b. Phản ứng nitro hóa.
Đun cạn 1ml dung dịch mẫu, cho thêm vào cặn khô 1ml H2SO4 đặc, 1ml benzen và khuấy, dằm cẩn thận. Sau khi hỗn hợp chia thành 2 lớp ta lấy 1 giọt ở
lớp dung môi benzen cho lên giấy lọc và để cho tự bốc hơi. Nếu có NO3 ta sẽ ngửi thấy mùi đặc trưng của nitro benzen bốc lên.
4.3.3. Phân tích định tính anion nhóm 3
a. Phát hiện anion NO2- :
Dùng phản ứng thuốc thử KI trong môi trường axit , nếu có NO2- thì dung dịch có màu tím.
b. Phát hiện anion NO3- .
- Nếu trong mẫu không có ion NO2- thì ta dùng thuốc thử diphenylamine nếu dung dịch màu xanh tím là có NO3- .
- Nếu trong dung dịch có mẫu NO2- thì phải loại NO2- bằng cách đun dung dịch mẫu với NH4Cl :
NaNO2 + NH4Cl N2- + NaCl + H2O
Hoặc dùng Urea trong môi trường axit :
2HNO2 + CO(NH2)2 2N2- + CO2+ H2O
Dung dịch sau khi loại NO2- cho tác dụng với Diphenylamin , nếu xuất hiện màu xanh tím là có NO3-.