7

Общее представление об анионах

В обычных условиях молекулы и атомы воздуха нейтральны. Однако при ионизации, которая может происходить посредством обычного излучения, ультрафиолетовой радиации, микроволновой радиации или же посредством простого удара молнии, молекулы воздуха теряют часть вращающихся вокруг атомного ядра отрицательно заряженных электронов, которые в дальнейшем присоединяются к нейтральным молекулам, придавая им отрицательный заряд. Такие молекулы мы и называем анионами. Человек, так же как и всякое другое живое существо, не может жить без анионов.

У анионов нет цвета и запаха, а наличие отрицательных электронов на орбите позволяет им притягивать из воздуха различные микровещества. Анионы также удаляют из воздуха пыль и убивают микробы. Связь «анион-воздух» аналогична связи «витамин-пища». Анионы часто называют «воздушными витаминами», «элементом долголетия» и «очистителем воздуха». Хотя полезные свойства анионов оставались долгое время в тени, они крайне важны для человеческого здоровья. Мы не можем позволить себе пренебрегать их целебными свойствами.

Так, анионы могут аккумулировать и нейтрализовать пыль, уничтожать вирусы с положительно заряженными электронами, проникать в клетки микробов и уничтожать их, предотвращая, таким образом, негативные последствия для человеческого организма. Чем больше в воздухе анионов, тем меньше в нем микробов (когда же концентрация анионов достигает определенного уровня, то содержание микробов и вовсе сводится к нулю). Содержание анионов в 1 кубическом сантиметре воздуха следующее: 40-50 анионов в жилых помещениях города, 100-200 анионов в городском воздухе, 700-1000 анионов в открытом поле и более 5000 анионов в горных долинах и лощинах. Здоровье людей напрямую зависит от содержания анионов в воздухе.

Если в попадающем в человеческое тело воздухе содержание анионов слишком низкое или, наоборот, слишком высокое, то человек начинает судорожно дышать, может почувствовать усталость, головокружение, головную боль или даже впасть в депрессию. Все это поддается лечению при условии, что содержание анионов в поступающем в легкие воздухе составляет 1200 анионов на 1 кубический сантиметр. Если содержание анионов внутри жилых помещений повысить до 1500 анионов на 1 кубический сантиметр, то Ваше самочувствие сразу улучшится; Вы начнете работать с удвоенной энергией, повышая тем самым производительность труда.

Таким образом, анионы - это незаменимый помощник в укреплении человеческого здоровья и продлении жизни. Международная Организация Здравоохранения установила, что минимальное содержание анионов в свежем воздухе составляет 1000 анионов на 1 кубический сантиметр. При определенных условиях состояния окружающей среды (например, в горных областях) люди за всю жизнь могут ни разу не испытать воспаление внутренних органов. Как правило, такие люди живут долго и остаются здоровыми всю жизнь, что является результатом достаточного содержания анионов в воздухе.

Такой раствор в дальнейшем будет называться «приготовленный раствор».

Обработка первоначального раствора карбонатом натрия производится для удаления в виде нерастворимых карбонатов или гидроокисей тех катионов, которые могут помешать определению анионов.

Следует также отметить, что кипячением с раствором карбоната натрия не всегда удается полностью удалить все катионы.

Это имеет место тогда, когда в исследуемом веществе присутствуют катионы, способные давать растворимые соединения с избытком карбоната натрия, например при анализе солей алюминия, сурьмы, олова и др. Поэтому при нейтрализации раствора может иногда выделиться осадок гидроокисей или основных солей, которые следует отфильтровать.

Затруднения возникают и в тех случаях, когда катионы об разуют растворимые комплексные с присутствую щими анионами (например, ион никеля с циан-ионом или ион хрома с оксалат-ионом), вследствие чего специфические свойства соответствующих анионов практически уже не будут проявляться. Здесь нельзя указать общих правил, позволяющих устранить указанные затруднения. Учащийся должен внимательно изучить соответствующие разделы хода анализа анионов в рекомендуемых руководствах. Если нужно анализировать твердое вещество, то его после измельчения обрабатывают при кипячении раствором карбоната натрия.

В некоторых случаях таким путем не удается растворить сколько-нибудь количество исследуемого вещества.

Это относится прежде всего к природным соединениям (минералам), которые обладают иногда иной структурой, чем искусственно полученные соединения (особенно соединения, полученные осаждением из растворов).

В таких случаях для разложения образца и перевода анионов в раствор приходится прибегать к сплавлению с карбонатом

Классификация анионов, рассматриваемая в этом руководстве, основана на их отношении к трем реактивам: к разбавленной соляной кислоте, к раствору хлорида бария и хлорида калия, наконец, к подкисленному разбавленной азотной кислотой раствору нитрата серебра .

Классификация анионов и групповые реагенты

К ак известно из курса неорганической химии, к анионам относятся отрицательно заряженные частицы, состоящие из отдельных" атомов или групп атомов различных элементов. Эти частицы могут нести один или несколько отрицательных зарядов. В отличие от катионов, которые в большинстве своем состоят из одного атома, анионы могут иметь сложный состав, состоящий из нескольких атомов. Общепринятой классификации анионов не существует. Разными авторами предложены различные системы классификации их. В настоящем руководстве принята наиболее часто применяемая классификация, по которой все анионы делятся на три аналитические группы в зависимости от растворимости их бариевых и серебряных селей. В данном случае групповыми реагентами являются растворимые соли бария и серебра (табл. 1).

Таблица № 1. Классификация анионов

К первой аналитической группе анионов относятся сульфат-ион SO₄ ^2-, сульфит-ион SO₃^2-, корбонат-ион СO₃^2-, фосфат-ион РO₄^3-, силикат-ион SiO₃ ^2-.

Эти анионы образуют с катионом Ва²⁺ соли, мало растворимые в воде, но, за исключением сульфата бария, хороню растворимые в разбавленных минеральных кислотах. Поэтому выделить анионы этой группы в виде осадка групповым реагентом--хлоридом бария BaCl₂ можно только в нейтральной или слабощелочной среде.

Анионы первой группы образуют с катионами серебра Ag⁺ соли, растворимые в разбавленной азотной кислоте, а сульфат серебра Ag₂S0₄ растворим даже в воде.

Обнаружение анионов первой группы

Вначале исследуют раствор на присутствие анионов первой группы действием группового реагента (хлорида бария BaCl₂). Для чего в пробирку к 3--5 каплям нейтрального или слабощелочного раствора прибавляют 5--7 капель 0,5 н. раствора хлорида бария. Образование осадка указывает на присутствие анионов первой группы.

Обнаружение сульфат-ионов SO₄ ^2-. К 4--5 каплям анализируемого paunopa прпбапьк- 6--8 капель 2 и раствора азотной кислоты и 3--4 капли 2 н ^. раствора хлорида бария BaCl₂. Образование осадка говорит о присутствии сульфат-иона.

Обнаружение сульфит-иона SO₃^2-. В склянку прибора прилейте 4--5 капель анализируемого раствора, добавьте 2.--3 капли раствора хлороводородной кислоты НС1. В ушко нихромовой проволоки поместите каплю разбавленного раствора иода (подкрашенного крахмалом в синий цвет). Склянку закройте пробкой, имеющей небольшую прорезь, и слегка нагрейте. При наличии сульфит-иона SO₃² синяя капля через некоторое время обесцвечивается.

Обнаружение карбонат-иона СO₃^2-. Если в анализируемом растворе обнаружен сульфит-ион SO₃², то его необходимо окислить в сульфат-ион SO₄ ², прибавив к раствору 4--5 капель пероксида водорода (8--10%) и осторожно нагрев на водяной бане. После этого приступайте к обнаружению карбонат-иона, дчя чего в пробирку прибавьте 6--8 капель 2 н ^. раствора хлороводородной кислоты НС1 и выделяющийся газ СО₂, пропустите через известковую воду. Помутнение последней в пипетке прибора укажет на присутствие карбонат-иона СO₃^2-.

Обнаружение силикат-иона SiO₃^2-. Возьмите пробирку и налейте 6--8 капель анализируемого раствора, бросьте в нее несколько кристалликов хлорида аммония NH₄C1 и слегка нагрейте. Образование белого студенистого осадка поликремниевых кислот говорит о наличии аниона SiO₃^2-.

Обнаружение фосфат-иона РO₄^3-. Поместите в пробирку 7--8 капель раствора молибдата аммония (NH4)2Мо04 и 6--7 капель 6 н. раствора азотной кислоты НNO3.

К полученной смеси прилейте 5--6 капель анализируемого раствора и слегка нагрейте.

В присутствии фосфат-иона РO4³ появляется желтый осадок молибдофосфата аммония.

Частные реакции анионов первой группы

В качестве примера рассмотрим реакции сульфат-аниона SO4 ^2-