Реакции фосфат-ионов

 

Фосфат-ион является анионом ортофосфорной кислоты H₃РO₄, которая относится к кислотам средней силы. Как трехосновная кислота она дает три типа солей: фосфаты – Na₃РO₄, гидрофосфаты – Na₂HPO₄ и дигидрофосфаты – NaH₂PO₄. В воде растворимы фосфаты щелочных металлов и аммония, а также дигидрофосфаты щелочноземельных металлов. Остальные фосфаты в воде нерастворимы. Фосфаты двухвалентных металлов растворимы в уксусной кислоте и минеральных кислотах. Фосфаты трехвалентных металлов (FePO₄, CrPO₄, АlРO₄, BiPO₄) в СН₃СООН нерастворимы. Для изучения реакций следует использовать растворы гидрофосфата натрия.

1. Хлорид бария с фосфат-ионом образует в нейтральной или слабощелочной среде белый осадок гидрофосфата бария:

NaHPO₄ + BaCl₂ =BaHPO₄↓ +2NaCl.

В присутствии щелочей или NH₄OH, переводящих ион HPO₄^2- в PO₄^3-, получается средняя соль белого цвета:

2Na₂HPO₄ +3BaCl₂ + 2NH₄OH = Ba₃(РO₄)₂↓ + 4NaCl + 2NH₄Cl + 2Н₂O.

Осадки BaHPO₄ и Ba₃(РO₄)₂ растворимы в сильных кислотах (за исключением серной), а также в уксусной кислоте.

Выполнение реакций. К 4–5 каплям исследуемого раствора добавляют 2-3 капли раствора хлорида бария (+2-3 капли 4 М раствора аммиака). Образуется осадок белого цвета, который проверяют на растворимость в 2М HCl или CH₃COOH.

2. Нитрат серебра с фосфат-ионом образует желтый осадок фосфата серебра, растворимый в HNO₃ и растворе NH₃:

Na₃PO₄ + 3AgNO₃ =Ag₃PO₄↓ + 3NaNO₃ .

Такой же осадок получается и при действии нитрата серебра на гидрофосфат-ион:

Na₂HPO₄ + 3AgNO₃ = Ag₃PO₄↓ + HNO₃ + 2NaNO₃

Выполнение реакции. К 4–5 каплям исследуемого раствора добавляют столько же капель раствора нитрата серебра и наблюдают выделение желтого осадка.

3. Молибденовая жидкость (раствор (NH₄)₂MoO₄ в НNO₃) образует с фосфат-ионом осадок желтого цвета:

Na₃РO₄ + 12(NH₄)₂МоO₄ + 24НNO₃ = (NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀]↓ + 12Н₂О + 3NaNO₃ + 21NH₄NO₃ .

Осадок 12-молибдофосфата аммония растворяется в щелочах, NH₃ и избытке фосфата, поэтому реагент следует добавлять в большом избытке. Обнаружению фосфат-иона мешают восстановители – SO₃^2-, S^2-, большое количество Cl^-, так как они восстанавливают гетерополианионы [PMo₁₂O₄₀]^3–до молибденовой сини (соединения молибдена низших степеней окисления). Восстановители необходимо удалить до прибавления молибденовой жидкости. Эго легко осуществляется окислением их 6 М азотной кислотой при нагревании.

Выполнение реакции. К 1–2 каплям раствора фосфата добавляют 5-6 капель молибденовой жидкости и нагревают на водяной бане до 40–50°С, выдерживают некоторое время. Образуется желтый кристаллический осадок. Чувствительность реакции (0,5 мкг) повышается при добавлении NH₄NО₃.

4. Магнезиальная смесь (раствор, содержащий MgCl₂, NH₄Cl и NH₄OH) с фосфат-ионом образует белый кристаллический осадок MgNH₄PO₄·6Н₂O, растворимый в HCl, СН₃СООН, но нерастворимый в NH₄OH:

Na₂HPO₄^2- + MgCl₂ + NH₄OH = MgNH₄PO₄↓ + Н₂O + 2NaCl.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора, содержащего фосфат-ионы, прибавляют 4-5 капель раствора магнезиальной смеси и перемешивают. Образуется белый кристаллический осадок.