A II. anionosztályba tartozó ionokra jellemző, hogy savval észlelhető módon nem reagálnak, de semleges vagy enyhén lúgos közegben bárium-kloriddal csapadékot képeznek. A kromátion, bár sav hatására színváltozást mutat (sárga narancssárga) a kromát – dikromát átalakulás miatt, az I. osztály helyett ebbe az anionosztályba került.
Az osztályreagens hatására képződő csapadékok összetétele és olthatósági adatai az 5.3.2.1.
táblázatban láthatók.
Az osztályreakciót leíró mondat első része tagadó, ez a karbonát-, szilikát- és szulfitionok kizárására utal. Ha a vizsgálandó oldatunk mégis tartalmazná valamelyiket ezen ionok közül, az osztályreakció elvégzése előtt el kell távolítanunk az elegyből. Ezt savval való főzéssel oldhatjuk meg, majd a kivált kovasavat szűréssel kell eltávolítanunk és óvatos semlegesítést követően végezhetjük el az osztályreakciót.
Ez az anionosztály meglehetősen heterogén. Ide kerül a halogének közül a fluorid, az oxoanion bromát- és jodát-, valamint a szulfát-, illetve a foszfátionok (primer-, szekunder- és tercier foszfátok), a félfém borát és az átmenetifémet tartalmazó kromátion.
5. Az ionok csoportosítása, elemzési rendszerek 227
© Wagner Ödön, BME; Pasinszki Tibor, ELTE www.tankonyvtar.hu A legerősebb bázis a borátion, a foszfátok szintén lúgosan hidrolizálnak, míg a többi annyira gyenge bázis, hogy alkálisóik vizes oldata semleges kémhatású. A primer foszfátok oldata enyhén savas, vagy semleges, a szekunder foszfátok oldata gyengén, míg az oldható tercier foszfátoké erősen lúgos kémhatású.
Semleges vizes oldatban a bárium-szulfát és kromát igen oldhatatlan, és a fosztfátcsapadék is megbízhatóan leválik. A többi ion esetében a csapadék leválása bizonytalan, a reakció elmaradásából (vagy észlelhetetlenségéből) nem lehet biztosan az ionok távollétére következtetni.
Ezüstionokkal híg oldatban a szulfát és fluorid nem ad csapadékot, de a jodát és bromát csapadékképzése is bizonytalan. A levált ezüst-jodát (és néha az ezüst-bromát is) savakban meglehetősen oldhatatlan, így a gyakorlatok során sokszor hibásan III. anionosztálybeli anionként azonosítják. A foszfát- és kromátionok semleges oldatban megbízhatóan oldhatatlan, színes csapadékot képeznek, míg az ezüst-borát fehér csapadék. A borát- és foszfátion a legtöbb két- és háromértékű kationnal is csapadékot képez.
A komplexképzés leginkább a fluoridionra jellemző, de – bár nagyon alárendelt módon – a foszfát és szulfát is szerepelhet ligandumként.
Dimerképzésre hajlamos a kromát és a foszfát (ez utóbbi tri- és polimerképzésre is hajlamos), míg a borát számos izopolisavat és izopolianiont (pl. tetraborátot) képez.
Erős oxidálószer a bromát, jodát és kromát, míg a többi anion nem vesz részt redoxireakciókban.
A II. anionosztály ionjainak reakcióit az 5.3.2.2. táblázatban foglaltuk össze.
Az anionok II. osztályának részletes reakciói:
3.3.2. Borátok (BO3 3-, B4O7
2-, BO2
-) jellemző reakciói 3.5.4. Ortofoszfát- (PO4
3-) -ionok jellemző reakciói 3.6.4. Szulfátionok (SO4
2-) jellemző reakciói 3.7.1. Fluoridionok (F- ) jellemző reakciói
A bromátion (BrO3-) jellemző reakciói
A bromátok a természetben nem fordulnak elő. Laboratóriumi, ipari vegyszerként használjuk őket.
A brómsav erős sav, pKS 0,7, így az alkáli-bromátok vizes oldata színtelen és semleges kémhatású.
Reakció tömény sósavval A bromát erős oxidálószer, a
BrO3
- + 6 H+ + 6e- Br- + 3 H2O folyamat normál redoxipotenciálja: 0= 1,42 V.
Tömény sósav hatására a a bromátokból bróm-klór és klór keveréke képződik:
BrO3
- + 5 Cl- + 6 H+ BrCl + 2 Cl2 + 3 H2O
A fejlődő klórt a gáztérbe tartott kálium-jodiddal és keményítővel megcseppentett szűrőpapírral lehet kimutatni. A klór hatására jód képződik, ami megkékíti a keményítős szűrőpapírt:
2 I- + Cl2 = I2 + 2 Cl
-Reakció ezüst-nitráttal
Töményebb oldatból leválasztható a fehér színű ezüst-bromát-csapadék. A csapadék salétromsavban nehezen, ammóniában könnyen oldódik.
Reakció tömény kénsavval
A tömény kénsav hatására a szilárd kálium-bromátból oxigénfejlődés közben barna színű elemi bróm képződik.
Reakció bárium-kloriddal
A bárium-bromát oldékonysága kb. a kálium-perklorátéhoz hasonló, tehát csak töményebb oldatból választható le. A fehér színű csapadék savakban nehezen oldódik. Oldhatósági szorzata L=510-5. Reakció kálium-jodiddal
Savas közegben pillanatszerűen jód keletkezik, ha kálium-jodid-oldathoz kálium-bromát-oldatot adunk.
6 I- + BrO3
+ 6 H+ = 3 I2 + Br- + 3 H2O Reakció kálium-bromiddal
Sósavas közegben kvantitatíven elemi bróm keletkezik:
5 Br- + BrO3
- + 6 H+ = 3 Br2 + 3 H2O Reakció mangán-szulfáttal
50%-os kénsavas közegben a bromát a mangán(II)-t permanganáttá képes oxidálni:
2 Mn2+ + 2 BrO3
+ 2 H2O = 2 MnO4
+ Br2 + 4 H+
A reakciót óraüvegen végezzük el. A vizsgálandó oldatunkhoz egy csepp desztillált vízhez egy csepp tömény kénsavat, majd egy csepp 0,1 M mangán-szulfát-oldatot cseppentünk, és vízfürdőn melegítjük.
A csepp ibolyaszíne a bromát jelenlétét igazolja. A reakció nem túl érzékeny (100 ppm), de a bromátra közel specifikus, csak az elemi bróm, illetve a perjodát zavarja.
Reakció nátrium-szulfittal
Kénsavas közegben a readoxireakcióban bromid képződik:
BrO3
- + 3 SO2 + 3 H2O = 3 SO4
2- + 6 H+ + Br- A képződött bromid ezüst-nitráttal azonosítható az oldatból.
A jodátion (IO3-) jellemző reakciói
A természetben is előforduló anyag, a chilei salétrom jelentős mennyiségű kálium-jodátot is tartalmaz.
Főleg elemi jód előállítására használják. Laboratóriumi, ipari vegyszerként is használjuk.
A jódsav erős sav, pKS 0,8, így az alkáli-jodátok vizes oldata színtelen és semleges kémhatású.
Az analitikában gyakran használt kálium-bijodát (KHIO3) természetesen savas kémhatású.
Reakció ezüst-nitráttal
Fehér színű ezüst-jodát-csapadék válik le. A csapadék salétromsavban nehezen, csak melegítésre, ammóniában könnyen oldódik.
5. Az ionok csoportosítása, elemzési rendszerek 229
© Wagner Ödön, BME; Pasinszki Tibor, ELTE www.tankonyvtar.hu Reakció tömény kénsavval
A tömény kénsav hatására elsődlegesen jód-pentoxid képződik, ami elemi jód és oxigén képződése közben bomlik. A bomlást a melegítés gyorsítja.
Reakció bárium-kloriddal
A bárium-jodát oldhatatlanabb, mint a bárium-bromát, így a nem túl híg oldatokból leválasztható. A fehér színű csapadék sósavban melegítve oldódik.
Reakció kálium-jodiddal
Gyengén savas közegben pillanatszerűen jód keletkezik, ha kálium-jodid-oldathoz kálium-jodát-oldatot adunk:
5 I- + IO3
+ 6 H+ = 3 I2 + 3 H2O.
A
IO3
+ 6 H+ + 6 e- I- + 3 H2O folyamat normál redoxipotenciálja ε0 = 1,09.
Az elemi jódig történő redukció kb. pH = 5 értékig sztöchiometrikus, és alkalmas akár az oldat analitikai hidrogénion-koncentrációjának mérésére is.
Reakció kén-hidrogénnel
Kén-hidrogén hatására a savas kémhatású jodáttartalmú oldatból barnásfekete csapadék válik ki:
5 H2O + 2 IO3
- + 2 H+ = I2 + 5 S + 6 H2O.
Reakció nátrium-szulfittal
Kénsavas közegben a readoxireakcióban jodid képződik:
BrO3
- + 3 SO2 + 3 H2O = 3 SO4
2- + 6 H+ + Br-. A reakció könnyebben megy végbe, mint a klorát vagy a bromát esetében.
A képződött bromid ezüst-nitráttal azonosítható az oldatból, vagy a redukálószer feleslegének (forralással, illetve szűréssel történő) eltávolítása után akár klóros vízzel történő oxidációval.
Reakció dinátrium-hidrogén-arzenittel
Az arzenit savas közegben elemi jódig képes redukálni a jodátot:
2 IO3
- + 5 HAsO3
2- + 2 H+ = I2 + 5 HAsO4
2- + H2O.
A képződött jód pár csepp kloroformban ibolyaszínnel oldódik.
3.13.2. A kromát- (CrO4
2) és a dikromát- (Cr2O7
2) -ionok jellemző reakciói