Аналитические реакции сульфат-иоиа SO4(2-)

ЛЕКЦИЯ 9 И 10

Анионы I-III аналитических групп.

Аналитическая классификация анионов по группам

       Как и катионы, многие анионы входят в состав лекарственных препаратов. При контроле качества лекарственных средств, технологических стадий их получения, лекарственного сырья и в ряде других случаев возникает необходимость проведения качественного и количественного анализа анионов. Идентификацию анионов чаще всего проводят с использованием различных аналитических реакций, позволяющих открывать эти анионы.

       В Государственную Фармакопею включены общие реакции на подлинность для целого ряда анионов: на ацетат-ионы СН3СОOˉ,бензоат-ионы С6Н5СОOˉ,бромид-ионы Вгˉ, иодид-ионы Iˉ,карбонат-ионы СО3(2-) и гидрокарбонат-ионы HCO3ˉ, арсенит-ионы AsO3(3ˉ) и арсенат-ионы AsO4(3-), нитрат-ионы NO3ˉ, салицилат-ионы НОС6Н4СООˉ,сульфат-ионы SO4(2-),сульфит-ионы SO3(2-),тартрат-ионы С4Н4O6(2-)фосфат-ионы РO4(2-), хлорид-ионы СIˉ,цитрат-ионы С6Н5O7(3-).

           В частные Фармакопейные статьи, Временные фармакопейные статьи, в другую Нормативную документацию на различные лекарственные средства введены качественные аналитические реакции и на другие анионы, не указанные в общих Фармакопейных статьях. При испытаниях лекарственных препаратов на чистоту и допустимые пределы примесей в них предусматривается проведение качественных реакций на хлориды и сульфаты.

       Обычно открытие анионов в фармацевтическом анализе осуществляют с использованием различных качественных аналитических реакций в растворах на тот или иной анион. Разумеется, не исключается применение и других методов анализа (оптических, хроматографических, электрохимических и др.).

Аналитическая классификация анионов по группам, в отличие отаналитической классификации катионов, разработана не столь подробно. Не существует общепризнанной и повсеместно принятой классификации анионов по аналитическим группам. Описаны различные классификации анионов.

Чаще всего принимают во внимание растворимость солей бария и серебра тех или иных анионов и их окислительно-восстановительные свойства в водных растворах.

Ниже  приведены примеры классификации анионов по

Аналитическим группам.

При аналитической классификации анионов, основанной на образовании малорастворимых солей бария и серебра, анионы по этой классификации, делят обычно на три группы.

К первой группе относят анионы, образующие малорастворимые в воде (в нейтральной или слабо щелочной среде) соли с катионами бария Ва2+. Групповым реагентом является обычно водный раствор хлорида бария ВаС12. В эту первую группу включены 10 анионов:

сульфат-анион SO4(2-), сульфит-анион SO3(2-), тиосульфат-анион S2O3(2-), оксалат-анион C2O4(2-), карбонат-анион СО3(2-) , тетраборат-анион В4O7(2-) (сюда же относятся анионы и метаборной кислоты ВO2ˉ), фосфат-анион (ортофосфат-анион) РO4(3-), арсенат-анион AsO4(3-), арсенит-анион AsO3(3-), фторид-анион Fˉ. Иногда в эту группу включают хромат-анион Сг04(2-), дихромат-анион Сг2O7(2-), иодат-анион IO3ˉ, периодат-анион Ю4ˉ, тартрат-анион С4Н4O6(2-), цитрат-анион С6Н5O7(3-). Предложено также включить

в эту группу и некоторые другие анионы: VO3ˉ, SiO3(2-), МоO4(2-), WO4(2-), GeO3(2-) PO3ˉ, Р2O7(4-), ', [SiF6]2-, SeO3(2-), SeO4(2-) , TeO3(2-) , T eO4(2-).

Вторая группа включает анионы, образующие с катионами серебра Ag+ в разбавленных водных растворах азотной кислоты HN03 малорастворимые соли серебра. Групповым реагентом является водный азотнокислый раствор нитрата серебра AgN03. Включены 7 таких анионов: хлорид-анион СIˉ, бромид-анион Вrˉ, иодид-анион Iˉ, бромат- анион BrO3ˉ (этот анион иногда исключают из второй группы, поскольку бромат серебра AgBr03 растворяется в разбавленной азотной кислоте), цианид-анион CNˉ, тиоцианат-анион (роданид-анион) SCNˉ, сульфид-анион S(2-). Порой к этой группе относят анион С6Н5СОСOˉ бензойной кислоты и ряд других анионов: [Fe(CN)6]4-, [Fe(CN)6]3-, IO3ˉ, СIOˉ и др.

К третьей аналитической группе в рамках рассматриваемой классификации относят анионы, не образующие малорастворимых в воде солей бария или серебра. Представлены только три таких аниона: нитрит-анион NO2ˉ, нитрат-анион NO3ˉи ацетат-анион СН3СОСOˉ, хотя число их гораздо больше. Например, в третью группу иногда включают

салицилат-аниои HOC6H4COOˉ, бромат-анион ВгO3ˉ, перхлорат-анион СIO4ˉ. Групповой реагент на анионы третьей аналитической группы отсутствует.

При аналитической классификации анионов, основанной на их окислительно-восстановительных свойствах, анионы обычно делят на три группы: анионы-окислители, анионы-восстановители и индифферентные анионы, т. е. такие, которые не обладают выраженными окислительно-восстановительными свойствами в обычных условиях.

Охарактеризованные выше две аналитические классификации анионов по группам иногда модифицируются разными исследователями. Групповой реагент можно использовать для доказательства присутствия или отсутствия в смеси (в растворе) анионов той или иной аналитической группы, после чего намечают и реализуют наиболее целесообразную схему анализа данного конкретного объекта. Лекарственные субстанции и лекарственные формы обычно содержат ограниченное число анионов, причем, как правило, бывает известно, какие анионы могут присутствовать в анализируемом препарате. Поэтому при анализе лекарственных препаратов входящие в их состав анионы открывают дробным методом

с помощью тех или иных частных аналитических реакций на соответствующий анион.

При открытии большинства анионов используются многие из тех аналитических реакций,которые применяют и для открытия, особенно — реакции осажденияи комплексообразования. Различие состоит в последовательности прибавления реагентов. Если при открытии катионов к анализируемому раствору прибавляют раствор реагента, содержащий тот или иной анион, то при открытии анионов, наоборот, к анализируемому раствору, содержащему открываемые анионы, как правило, прибавляют раствор реагента,

содержащий соответствующие катионы. При этом аналитическая реакция и продукты ее остаются теми же самыми.

Аналитические реакции анионов первой

Аналитической группы: SO4(2-) , SO3(2-), S2O3(2-), С2O4(2-),

CO3(2-) , В4O7(2-) (ВO2ˉ), РO4(3-), AsO4(3-), AsO3(3-) Fˉ

Групповым реагентом на анионы первой аналитической группы является водный раствор хлорида бария ВаС12, с которым анионы данной группы образуют осадки соответствующих бариевых солей, малорастворимые в нейтральных или слабо щелочных

водных растворах. Поэтому реакции с групповым реагентом и проводят в нейтральной или слабо щелочной среде. Осадки бариевых солей рассматриваемых анионов растворяются в минеральных кислотах, за исключением сульфата бария BaS04. Карбонат ВаСОз, тетраборат ВаВ4O7, ортофосфат Ва3(Р04)2 и арсенат Ba3(As04)2 растворимы и в уксусной кислоте. Катионы серебра Ag+ также дают осадки солей серебра с анионами первой группы, за исключением фторид-аниона Fˉ, поскольку фторид серебра AgF растворим в воде. Эти осадки растворяются в азотнокислом растворе, в отличие от солей серебра анионов второй аналитической группы. Соли свинца анионов первой группы также нерастворимы в воде, за исключением тетрабората и периодата. Анионы первой аналитической группы в водных растворах бесцветны.

Аналитические реакции сульфат-иоиа SO4(2-)

Сульфаты аммония и многих металлов хорошо растворяются в воде. Сульфаты кальция, стронция, бария, свинца(П) малорастворимы в воде, что широко используется в химическом анализе.

Реакция с катионами бария (фармакопейная).Сульфат-ионы при взаимодействии с катионами бария Ва2+ образуют белый мелкокристаллический осадок сульфата бария BaSO4:

Ва2+ + SO4(2-) -> BaS04↓

Осадок не растворяется в минеральных кислотах, за исключением концентрированной H2S04, в которой он частично растворим с образованием

Ba(HS04)2:

BaS04 +H2SO4 ->Ba(HS04)2

Если в растворе присутствует перманганат калия КМп04, то осадок сульфата бария окрашивается в фиолетово-красный цвет за счет адсорбции перманганат-ионов Мп04 на осадке.

Методика. В пробирку вносят 3—4 капли раствора сульфата натрия Na2S04 (или другого растворимого сульфата), прибавляют каплю разбавленного раствора НС1 и 2—3 капли раствора ВаС12. Выпадает белый осадок сульфата бария.

Реакция с катионами свинца. Сульфат-ион дает с катионами свинца РЬ2+ белый кристаллический осадок сульфата свинца PbS04:

Pb2+ + SO4(2-)->PbSO4↓

Осадок частично растворяется в минеральных кислотах; растворяется в щелочах и в водных растворах ацетатов натрия CH3COONa или аммония CH3COONH4 с образованием комплексных соединений.

Растворение в щелочах:

PbS04 + 4NaOH→Na2[Pb(OH)4 ] + Na2SO4

Комплексам, образующимся при растворении сульфата свинца в растворах ацетатов натрия и аммония, различные исследователи приписывают неодинаковый состав.

Методика. В пробирку вносят 3—4 капли раствора сульфата натрия и прибавляют 2—3 капли раствора нитрата свинца Pb(N03)2. Выпадает белый осадок сульфата свинца.

Реакция с родизонатом бария.Сульфат-ионы при взаимодействии с красным родизонатом бария разрушают его с образованием сульфата бария, вследствие чего красный родизонат бария обесцвечивается:

ФОРМУЛА 1

Реакция высокочувствительна. Реакцию обычно проводят капельным методом на фильтровальной бумаге.

Методика. На листок фильтровальной бумаги наносят каплю раствора хлорида бария ВаС12 и 1 каплю раствора родизоната натрия Na2C606 или родизоновой кислоты Н2С606. На бумаге возникает красное пятно родизоната бария. На это пятно наносят 1—2 капли раствора, содержащего сульфат-ионы (разбавленной серной кислоты или растворимых сульфатов). Пятно обесцвечивается.

Некоторые другие реакции сульфат-ионов.Сульфат-ирн открывают также реакциями с некоторыми органическими реагентами — сульфанозо III и солями бария, с карбонатом бария и фенолфталеином в нейтральной среде и т. д.