Ćwiczenie 14
Analiza jakościowa wybranych anionów i soli
występujących w preparatach kosmetycznych.
Literatura
Minczewski J., Marczenko Z.: Chemia analityczna. T.1. Podstawy teoretyczne i analiza
jakościowa. Wyd. 10. PWN, Warszawa 2009
Kocjan R.: Chemia analityczna. Analiza jakościowa. Analiza klasyczna; tom 1, Wyd.1
PZWL, Warszawa, 2000.
Skrypt do ćwiczeń z chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej, Białystok 2010, pod
redakcją E. Skrzydlewskiej.
Szmal Z., Lipiec T.: Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej. Wyd. VII
poprawione i unowocześnione PZWL, Warszawa, 1997.
Zakres materiału obowiązującego na ćwiczenie:
Znajomość warunków strącania osadów anionów grup I - VII z odczynnikami
grupowymi. Umiejętność zapisywania równań reakcji chemicznych charakterystycznych dla
anionów grup I – VII i reakcji rozpuszczania trudno rozpuszczalnych osadów powstałych w
wyniku w/w reakcji w dobrze rozpuszczalne sole. Umiejętność uzasadnienia przeprowadzenia
identyfikacji nieznanych anionów grup I – VII wraz ze znajomością sposobów identyfikacji
anionów (próby na obecność utleniaczy, reduktorów, lotnych produktów itd.), równań i
efektów reakcji chemicznych.
Znajomość podstawowych zagadnień dotyczących identyfikacji soli na podstawie
właściwości fizykochemicznych oraz umiejętność przeprowadzenia systematycznej analizy
soli z zastosowaniem metody klasycznej analizy jakościowej. Znajomość obliczeń
chemicznych (umiejętność obliczania/przeliczania stężeń procentowych i molowych w
oparciu o wzory).
Zagadnienia z wykładów poprzedzających ćwiczenie.
Analiza jakościowa anionów różni się zasadniczo od postępowania przyjętego przy
wykrywaniu kationów. Wiele anionów wykrywa się bezpośrednio w próbkach badanego
roztworu, gdyż wiele z nich nie przeszkadza sobie wzajemnie w reakcjach. Istniejąca
systematyka anionów pozwala tylko na ogólne zorientowanie się, do której z umownych grup
należy anion. Klasyfikacja anionów zaproponowana przez Bunsena opiera się na różnej
rozpuszczalności ich soli z kationami srebra i baru. Na tej podstawie aniony dzielą się na
siedem grup (Tabela 1).
Tabela 1. Podział anionów na grupy analityczne wg BUNSENA
Grupa Aniony
Odczynnik grupowy
AgNO3
Odczynnik grupowy
Ba(NO3)2 lub
BaCl2
I
Cl Br I CN SCN
, , , ,
[ ( ) ]Fe CN 64
[ ( ) ] ,Fe CN 63
ClO
biały lub żółty osad
nierozpuszczalny
w rozcieńczonym
HNO3
nie strąca osadu
II
S NO CH COO2
2 3
, , ,
HCOO
biały lub
czarny osad
rozpuszczalny w
rozcieńczonym
HNO3
(Ag2S na gorąco)
nie strąca osadu
III
CO BO SO32
2 32
, , ,
( ) ,COO C H O22
4 4 62
C H O6 5 73
biały osad
rozpuszczalny w
rozcieńczonym HNO3
biały osad
rozpuszczalny w
rozcieńczonym HNO3
IV
S O CrO Cr O2 32
42
2 72
, , ,
PO AsO AsO43
33
43
, ,
barwny osad
rozpuszczalny
w rozcieńczonym HNO3
biały lub żółty osad
rozpuszczalny w
rozcieńczonym HNO3
V
NO ClO ClO MnO3 3 4 4
, , ,
nie strąca osadu
nie strąca osadu
VI
SO F SiF42
62
, ,[ ]
nie strąca osadu
biały osad
nierozpuszczalny w
rozcieńczonym HNO3
VII
SiO32
żółty osad
rozpuszczalny w HNO3
biały osad rozpuszczalny w HNO3
NAZWY ANIONÓW
I GRUPA ANIONÓW IV GRUPA ANIONÓW
Cl– jon chlorkowy S O2 3
2 jon tiosiarczanowy
Br– jon bromkowy CrO4
2 jon chromianowy (VI)
I– jon jodkowy Cr O2 7
2 jon dichromianowy (VI)
CN– jon cyjankowy PO4
3 jon fosforanowy (V)
SCN– jon tiocyjanowy AsO3
3 jon arsenianowy (III)
[ ( ) ]Fe CN 64
jon
heksacyjanożelazianowy (II) AsO43 jon arsenianowy (V)
[ ( ) ]Fe CN 63
jon
heksacyjanożelazianowy (III)
ClO jon chloranowy (I)
II GRUPA ANIONÓW V GRUPA ANIONÓW
S2– jon siarczkowy NO3
jon azotanowy (V)
NO2 jon azotanowy (III) ClO3
jon chloranowy (V)
HCOO jon mrówczanowy MnO4
jon manganianowy (VII)
CH COO3 jon octanowy ClO4
jon chloranowy (VII)
III GRUPA ANIONÓW VI GRUPA ANIONÓW
CO32 jon węglanowy SO4
2 jon siarczanowy (VI)
BO33 jon boranowy F
– jon fluorkowy
2
3SO jon siarczanowy (IV) [ ]SiF62
jon
heksafluorokrzemianowy (IV)
( )COO 22 jon szczawianowy
C H O4 4 62 jon winianowy
C H O6 5 73 jon cytrynianowy
IDENTYFIKACJA ANIONÓW
Cześć praktyczna:
Należy przeprowadzić reakcje charakterystyczne dla poszczególnych anionów
zawartych w Tabeli 2. W tym celu każdą reakcję należy przeprowadzić w oddzielnej
probówce, poprzez wlanie kilku kropli badanego anionu i dodanie w przybliżeniu
równoważnej objętości odpowiedniego odczynnika. Należy zwrócić uwagę na barwę
wytrącającego się osadu lub inne objawy zachodzenia reakcji np. zapach, wydzielające się
pęcherzyki gazu.
Reakcje charakterystyczne jonu chlorkowego Cl [0,5M NaCl]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
AgNO3 0,1M
Na2S2O3 0,5M
Ag+ + Cl
– AgCl
AgCl + 2S O2 32 [Ag(S2O3)2]
3– + Cl
–
biały, serowaty osad, który pod wpływem światła widzialnego ulega
rozkładowi do metalicznego srebra dając szarofioletowe zabarwienie;
osad AgCl, nie rozpuszcza się w tiosiarczanie;
KMnO4 0,1M
+
H2SO4 2M
papierek jodoskrobiowy
10Cl– + 2 4MnO + 16H
+
5Cl2 +2Mn
2+ + 8H2O
Cl2 + 2KI 2KCl + I2
odbarwienie roztworu KMnO4 w środowisku kwaśnym, na gorąco;
natomiast w środowisku słabo zasadowym lub słabo kwaśnym KMnO4
ulega redukcji do MnO2;
wydzielający się chlor można zidentyfikować po charakterystycznym
duszącym zapachu lub fioletowym zabarwieniu papierka
jodoskrobiowego;
H2SO4 stęż.
2Cl– + 2H
+
2HCl*
HCl + NH3 NH4Cl
po podgrzaniu uwalnia się gazowy HCl, który po dodaniu kropli
amoniaku tworzy białe dymy chlorku amonu;
Pb(CH3COO)2 0,25M
HCl 2M Pb
2+ + 2Cl
– PbCl2
PbCl2 + 2H+ + 2Cl
– H2PbCl4
biały osad rozpuszczalny w gorącej wodzie i kwasie solnym;
*wykonanie: na szkiełku zegarkowym umieszczamy dwie krople badanej substancji i dodajemy 5 kropel stęż. H2SO4; jednocześnie nad szkiełkiem trzymamy bagietkę
zwilżoną stęż. NH3; powstanie białych dymów świadczy o obecności jonów Cl–
Zastosowanie jonu chlorkowego w kosmetologii
Jon chlorkowy zawarty jest w chlorkach (solach kwasu chlorowodorowego).
W kosmetologii mają zastosowanie:
Chlorek tlenek bizmutu (III) nadaje perłowy połysk sztyftom oraz szminkom do ust, oraz wchodzi w skład preparatów przeciw piegom.
Chlorek cynku jako środek ściągający, antyseptyczny i deodorujący.
Chlorek glinu w dezodorantach i antyhydrotykach.
Reakcje charakterystyczne jonu jodkowego I
[0,2M KI]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
AgNO3 0,1M
Na2S2O3 0,5M
Ag+ + I
– AgI
AgI + 2 2 32S O [Ag(S2O3)2]
3– + I
–
żółty, serowaty osad jodku srebra (I), zieleniejący pod wpływem
światła; osad AgI rozpuszcza się w nadmiarze tiosiarczanu; nie
rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie azotowym (V) i amoniaku;
Pb(CH3COO)2 0,25M Pb2+
+ 2I– PbI2 żółty osad jodku ołowiu (II), rozpuszcza się w gorącej wodzie lub po
dodaniu kilku kropel rozcieńczonego kwasu octowego i ogrzaniu; po
ostudzeniu wytrąca się ponownie osad w postaci błyszczących
złocistych kryształków;
KMnO4 0,1M
+
H2SO4 2M
+chloroform
2 4MnO + 10I
– + 16H
+ 2Mn
2+ + 5I2 + 8H2O reakcja zachodzi na zimno w środowisku kwaśnym; wydzielony jod
zabarwia warstwę chloroformową na kolor różowofioletowy;
H2SO4 stęż.
2I
– + SO4
2 + 4H+ I2 + SO2 + 2H2O wydzielony jod zabarwia roztwór na kolor żółtobrunatny; przy
ogrzaniu wydziela się w postaci fioletowych par; duże stężenie
jodków może prowadzić do wydzielenia szarego, stałego jodu;
Zastosowanie jonu jodkowego w kosmetologii
Jod:
jako mikroelement wzmacnia skórę i paznokcie,
wspomaga lipolizę - niezbędny w zapobieganiu cellulitu,
w zabiegach jonoforezy stosowany jest do redukowania blizn,
w połączeniu z alkoholami tworzy roztwory - jodofory i są one wykorzystywane do dezynfekcji narzędzi w gabinetach kosmetycznych.
Reakcje charakterystyczne jonu siarczkowego (II) S2
[0,1M Na2S]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
AgNO3 0,1M
HNO3 2M 2Ag
+ + S
2– Ag2S
3Ag2S + 2NO 3 + 8H
+ 6Ag
+ + 3S
0 + 2NO + 4H2O
czarny osad siarczku srebra (I);
rozpuszczalny na gorąco w rozcieńczonym HNO3 z
wytrąceniem koloidalnej siarki;
H2SO4 2M
Pb(CH3COO)2 0,25M S
2– + 2H
+ H2S
Pb2+
+ H2S PbS + 2H+
kwasy rozkładają siarczki z wydzieleniem
siarkowodoru, który można poznać po
charakterystycznym zapachu lub po zaciemnieniu
bibuły nasączonej octanem ołowiu (II)
KMnO4 0,1M
+
H2SO4 1M
2MnO 4
+ 5S2–
+ 16H+ 5 S
0 + 2 Mn
2+ + 8 H2O roztwór manganianu (VII) odbarwia się na zimno z
wydzieleniem wolnej siarki;
H2SO4 1M S2–
+ 2H+ H2S
kwasy rozkładają siarczki z wydzieleniem
siarkowodoru, który można poznać po
charakterystycznym zapachu;
Pb(CH3COO)2 0,25M Pb2+
+ S2– PbS czarny osad siarczku ołowiu (II);
Zastosowanie jonu siarczkowego w kosmetologii
Siarczki sodu i potasu są odpowiedzialne za przeciwdrobnoustrojowe działanie preparatów kosmetycznych zawierających aktywną siarkę. Siarczki stosowane są
jako:
depilatory chemiczne,
w preparatach do pielęgnacji włosów,
w kremach do cery trądzikowej i łojotokowej,
w mydłach,
szamponach i płynach do kąpieli.
Reakcje charakterystyczne jonu boranowego (III) BO2 [0,25M Na2B4O7]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
AgNO3 0,1M
HNO3 2M
B O4 72+ 3H2O 2 2BO + 2H3BO3
Ag+ +
2BO AgBO2
B O4 72 + 2Ag
+ + 3H2O 2AgBO2 + 2H3BO3
2AgBO2 + 3H2O Ag2O + 2H3BO3
biały osad metaboranu srebra (I), który hydrolizuje po
ogrzaniu z powstaniem brunatnego osadu Ag2O;
osad AgBO2 rozpuszcza się w kwasie azotowym (V) i
amoniaku;
BaCl2 1M B O4 72 + 3H2O 2 2BO + 2H3BO3
Ba2+
+ 2 2BO Ba(BO2)2
biały osad metaboranu baru, rozpuszczalny w rozcieńczonych
kwasach nieorganicznych, kwasie octowym i w chlorku
amonu;
w środowisku zasadowym osad ponownie się wytrąca;
Zastosowanie jonu boranowego w kosmetologii
Jon boranowy :
posiada właściwości konserwujące,
służy do zmiękczania wody przy produkcji szamponów,
odkaża, udelikatnia skórę,
służy do złuszczania skóry i usuwania piegów,
jest składnikiem soli kąpielowych, mydeł i pudrów do cery tłustej,
jest składnikiem preparatów do pielęgnacji stóp, emulsji i środkach do trwałej ondulacji.
Reakcje charakterystyczne jonu węglanowego (IV) CO32
[0,25M Na2CO3]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
AgNO3 0,1M
HNO3 2M
HNO3 2M
2Ag+ + CO3
2 Ag2CO3
Ag2O + CO2
Ag2O + 2H+ 2Ag
+ + H2O
Ag2CO3 + 2H+ 2Ag
+ + CO2 + H2O
biały osad węglanu srebra (I) rozkładający się przy ogrzaniu
do brunatnego tlenku srebra (I);
jeżeli roztwór jonów CO32–
jest stężony to od razu wytrąca się
żółty osad Ag2O, który następnie brunatnieje;
zarówno Ag2CO3 jak i Ag2O są łatwo rozpuszczalne w
rozcieńczonym HNO3, amoniaku i w kwasie octowym;
BaCl2 1M
HCl 2M
Ba2+
+ CO32 BaCO3
BaCO3 + 2H+ Ba
2+ + CO2+ H2O
biały osad węglanu baru, rozpuszczalny w rozcieńczonych
kwasach mineralnych (za wyjątkiem kwasu siarkowego);
H2SO4 2M
CO32
+ 2H+ H2CO3 H2O + CO2
kwasy mocniejsze od kwasu węglowego rozkładają węglany z
wydzieleniem CO2 (widoczne pęcherzyki gazu);
Zastosowanie jonu węglanowego w kosmetologii
Węglany w kosmetyce mają zastosowanie jako:
antyseptyki i środki ściągające,
środek czyszczący i polerujący w pastach do zębów,
materiał kryjący w preparatach maskujących,
emulgator do wyrobu kremów i mleczek,
składnik do produkcji szarych mydeł potasowych, białych mydeł sodowych,
składnik soli do kąpieli.
Reakcje charakterystyczne dla jonu fosforanowego (V) PO43
[0,15M Na2HPO4]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
AgNO3 0,1M
HNO3 2M
3Ag+ + HPO4
2 Ag3PO4 + H+
Ag3PO4 + 2H+ H PO2 4
+ 3Ag+
żółty osad fosforanu (V) srebra (I) rozpuszczalny w
rozcieńczonym kwasie azotowym (V), octowym i amoniaku;
BaCl2 1M
NH3.H2O 2M
HPO42 + Ba
2+ BaHPO4
HPO42 + NH3 · H2O PO4
3 + NH4 + H2O
2 43PO
+ 3Ba2+
Ba3(PO4)2
biały bezpostaciowy osad fosforanu (V) baru;
wobec NH3.H2O biały bezpostaciowy osad fosforanu (V) baru;
Pb(CH3COO)2 0,25M 2 43PO
+ 3Pb2+–
Pb3(PO4)2
powstaje biały osad fosforanu (V) ołowiu (II);
Zastosowanie jonu fosforanowego w kosmetologii
Fosforany w kosmetyce mają zastosowanie jako:
składniki czyszczące w pastach do zębów,
składniki płukanek do włosów, soli do kąpieli.
Reakcje charakterystyczne jonu siarczanowego (VI) SO42
[0,25M Na2SO4]
Odczynnik Równania reakcji Efekt reakcji
AgNO3 0,1M 2Ag+
+ SO42 Ag2SO4 nie wytrąca się z rozcieńczonych roztworów siarczanów (VI);
z roztworów bardziej stężonych wydziela się biały,
krystaliczny osad siarczanu (VI) srebra (I) – Ag2SO4;
BaCl2 1M Ba2+
+ 24SO BaSO4 biały krystaliczny osad siarczanu (VI) baru nierozpuszczalny
w rozcieńczonym kwasie azotowym i solnym;
Pb(CH3COO)2 0,25M Pb2+
+ 24SO PbSO4 biały osad nierozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach,
natomiast rozpuszczalny w winianie i octanie amonu oraz w
mocnych zasadach;
Zastosowanie jonu siarczanowego w kosmetologii
Siarczany w kosmetologii mają zastosowanie jako:
podstawa pudrów i substancja zmętniająca,
składnik wód do twarzy, preparatów po goleniu, deodorantów,
składnik preparatów po opalaniu,
składnik soli do kąpieli,
składniki preparatów przeciwpotowych do ciała i stóp.
Tabela 2. Reakcje anionów
Odczynnik
grupa I grupa II Grupa III grupa IV grupa V grupa VI
Cl-
I-
S2- BO2
- CO3
2- PO4
3- SO4
2-
AgNO3
0,1M
AgCl
biały osad
nierozp. w HNO3
AgI
żółty osad
nierozp. w HNO3
Ag2S
czarny osad
rozp. w HNO3
AgBO2
biały osad
rozp. w HNO3
Ag2CO3
biały osad
rozp. w HNO3
Ag3PO4
żółty osad
rozp. w HNO3
brak osadu
BaCl2
1M
brak osadu brak osadu brak osadu Ba(BO2)2
biały osad
rozp. w HCl
BaCO3
biały osad
rozp. w HCl
BaHPO4
biały osad
rozp. w HNO3
BaSO4
biały osad
H2SO4 stęż.
gazowy HCl
po podgrzaniu
I2
źółtobrunatny
roztwór
brak gazowego
produktu
brak gazowego
produktu
brak gazowego
produktu
brak gazowego
produktu
brak gazowego
produktu
H2SO4 2M
brak gazowego
produktu
brak gazowego
produktu gazowy H2S brak gazowego
produktu gazowy CO2↑ brak gazowego
produktu
brak gazowego
produktu
Pb(CH3COO)2
0,25M
PbCl2
biały osad
rozp. w gorącej
wodzie
PbI2
żółty osad
PbS
czarny osad
rozp. w HNO3 na
gorąco
Pb(BO2)2↓
biały osad
rozp. w HNO3
PbCO3↓
biały osad
Pb3(PO4)2
biały osad
rozp. w HNO3 i
NaOH
PbSO4↓
biały osad
ANALIZA I IDENTYFIKACJA SOLI
Identyfikację soli wykonuje się na podstawie:
1. obserwacji wstępnych preparatu,
2. badania rozpuszczalności w wodzie, w temperaturze pokojowej i podwyższonej,
3. badania rozpuszczalności (roztwarzania) w roztworach kwasów i zasad,
4. określenia odczynu roztworu wodnego (zawiesiny) badanej substancji,
5. reakcji charakterystycznych dla poszczególnych jonów.
1. Obserwacje wstępne
Przed przystąpieniem do analizy soli należy zbadać właściwości fizyczne badanej substancji:
stan skupienia (ciało stałe, roztwór, zawiesina),
barwa,
zapach,
barwienie płomienia palnika.
Jeśli substancja jest barwna, do wstępnej orientacji, co do rodzaju substancji można posłużyć
się tabelą 3.
Zabarwienie próbki
Tabela 3. Zabarwienie nieorganicznych związków chemicznych kationów grup analitycznych
I–V
Czarna Ag2S, HgS, PbS, Cu2S, CuS, FeS, Fe2S3, CoS, NiS, Hg2S
Brunatna Bi2S3, SnS, CuCrO4, CuBr
Niebieska uwodnione sole miedzi i bezwodne sole kobaltu
Zielona uwodnione sole Fe(II), Cu2(OH)2CO3, CuCl2, Cu(AsO2)2, sole niklu i chromu,
Cr2O3
Żółta większość chromianów, CdS, SnS2, As2S3, As2S5, niektóre sole Fe(III), AgI,
AgBr, PbI2, Ag3PO4, Ag3AsO3 , FePO4, cyjanożelaziany(II), cyjanożelaziany(III)
Czerwona HgS, Sb2S3, As2S3, Hgl2, bezwodny FeCl3, CoCl3, uwodniony CoCl2,
Ag2Cr2O7[Fe(CN)6]
Różowa sole manganu, uwodnione sole kobaltu
Fioletowa niektóre sole chromu Cr (III), KMnO4
Pomarańczowa Sb2S5, CdS, dichromiany
Zabarwienie płomienia palnika
zabarwienie żółte Na+
zabarwienie ceglastoczerwone Ca2+
zabarwienie zielone Ba2+
, Cu2+
zabarwienie jasnoniebieskie Sn2+
, Sn4+
zabarwienie fioletowe K+
2. Badanie rozpuszczalności substancji w wodzie w temperaturze pokojowej i
podwyższonej
Wykonanie
Szczyptę substancji umieścić w probówce. Dodać około 3 ml wody i silnie wytrząsać
przez kilkadziesiąt sekund. Należy zwrócić uwagę, czy substancja rozpuściła się całkowicie,
częściowo czy też nie uległa rozpuszczeniu. Jeśli badana substancja rozpuszcza się w wodzie
częściowo lub jeśli nie zaobserwowano jej rozpuszczenia, probówkę należy podgrzać w
płomieniu palnika i ponownie ocenić jej rozpuszczalność (tabela 4).
Tabela 4. Rozpuszczalność soli i wodorotlenków w wodzie
3. Badanie rozpuszczalności (roztwarzania) w roztworach kwasów i zasad
Obserwacje wynikające z rozpuszczania (roztwarzania) badanej substancji w
roztworach rozcieńczonego i stężonego kwasu siarkowego (VI) oraz w roztworze
wodorotlenku sodu prowadzą do wniosków przydatnych w procesie identyfikacji związków
(tabela 5).
Tabela 5. Obserwacje i wnioski wynikające z reakcji badanej substancji z roztworem 2M
H2SO4, stężonym H2SO4 (18 M H2SO4) i 2M roztworem NaOH.
Wykonanie
W trzech probówkach umieścić po szczypcie badanej substancji, a następnie dodać
kolejno: 2 mol/l H2SO4, 18 M H2SO4 i 2mol/l roztwór NaOH. Ocenić, czy substancja ulega
rozpuszczeniu oraz czy podczas dodawania roztworu kwasu wydziela się gaz.
4. Określanie odczynu roztworu wodnego (zawiesiny) badanej substancji
Wykonanie
W trzech probówkach umieścić po szczypcie badanej substancji, a następnie do każdej
z nich dodać około 3 ml wody i silnie wymieszać. Następnie do otrzymanych roztworów lub
zawiesin należy wprowadzić kolejno: 2 krople oranżu metylowego, 2 krople fenoloftaleiny a
w trzeciej probówce zbadać odczyn z użyciem uniwersalnego papierka wskaźnikowego.
5. Reakcje charakterystyczne dla poszczególnych jonów.
Po analizie wstępnej należy dokonać identyfikacji jonów wchodzących w skład soli na
podstawie analizy systematycznej kationów na podstawie tabeli 2a i 2b (instrukcja do
ćwiczenia 1) oraz anionów na podstawie tabeli 2.
Top Related