Качественный анализ

Основные понятия качественного анализа

  • 3.1. Основные понятия качественного анализа: аналитическая реакция, аналитический сигнал, типы аналитических реакций, условия проведения, чувствительность.
  • 3.2. Химические методы качественного анализа: дробный и систематический ходы анализа. Групповой реактив.
  • 3.3. Классификация катионов.
  • 3.4. Классификация анионов.____________________________________________

3.1. Качественный анализ

- это раздел аналитической химии, изучающий методы определения состава веществ. Качественный анализ проводят химическими, физико-химическими и физическими методами. Основу химических методов составляют аналитические реакции.

Аналитические или качественные реакции

это реакции, которые сопровождаются появлением аналитического сигнала, т.е. внешним эффектом: образованием или растворением осадка, изменением цвета раствора, выделением газообразных веществ. Данные реакции должны протекать быстро и практически необратимо.

Сущность качественного анализа:

  • 1) перед выполнением анализа изучают качественные реакции исследуемого иона и отмечают внешние эффекты;
  • 2) если при выполнении качественной реакции в исследуемом растворе ожидаемый внешний эффект получается, то открываемый ион в растворе присутствует, если не получается, то ион отсутствует.

Вещество, которое вызывает аналитическую реакцию с анализируемым ионом, называется реактивом или реагентом.

Все аналитические реакции делятся на:

  • 1) реакции выполняемые «сухим» и «мокрым» способом;
  • 2) реакции специфические и селективные (избирательные);
  • 3) реакции обнаружения и отделения;
  • 4) реакции, выполняемые макро-, микро-, полумикро- и ультрамикрометодом в зависимости от количества веществ, объемов растворов, взятых для выполнения реакции.

Аналитические реакции, выполняемые «сухим» способом

осуществляются без предварительного

растворения вещества с помощью таких приемов, как проба на окрашивание пламени, получение цветных стекол (перлов) и рассмотрение металлических «корольков». Эти приемы называются пирохимическими (от греч. «пир» -огонь).

Аналитические реакции, выполняемые «мокрым» способом

- это реакции, происходящие в растворах. Данные реакции имеют наибольшее применение в лабораторных условиях.

В качественном анализе имеют дело преимущественно с растворами электролитов, а, следовательно, с ионами, образующимися при диссоциации данного электролита.

Каждый ион обладает определенными свойствами, которые он сохраняет независимо от присутствия в растворе других ионов.

Например:

BaCh + H2SO4 = BaSO4 Ф + 2НС1 Ba(NO3)2 + Na2SO4 = BaSO4l + 2NaNO3

Ba(OH)2 + K2SO4= BaSOj + 2KOH

Независимо от природы аниона бариевого соединения и катиона в сульфатах, продуктом всех реакций является белый мелкокристаллический осадок сульфата бария (BaSO4). Сущность приведенных реакций можно выразить ионным уравнением:

Ва2+ + SO42’ = BaSO4>L

Следовательно, сульфат бария образуется всякий раз, когда смешивают растворы, содержащие катионы Ва2+ и анионы SO42-.

Поэтому с помощью сульфат -ионов можно обнаружить в растворе катионы Ва2+ и, наоборот, с помощью ионов Ва2+ - анионы SO42-.

Аналитические реакции, как правило, записывают в виде ионных уравнений, в которых реактив целесообразно указывать в молекулярной форме.

Например: Са2+ +(NH4)2CO3 = CaCO4+2NH4+

открываемый реактив

ион

Специфические аналитические реакции

- это реакции, которые позволяют обнаруживать ион в присутствии других ионов^ т.к. последние с данным реактивом подобный внешний эффект не образуют.

Селективные (избирательные) аналитические реакции

- это реакции, когда данный реактив дает сходный внешний эффект с несколькими ионами.

Реакции отделения ионов

чаще всего основываются на разной растворимости соединений, которые образуются при взаимодействии ионов в растворе с прибавляемым реактивом.

При этом один или несколько ионов переходит в осадок, а другие ионы остаются в растворе. Отделив осадок от раствора, тем самым, отделяют один ион от другого или одну группу ионов от другой.

Данные реакции выполняют в центрифужных пробирках.

Реакции обнаружения иона

можно проводить только в том случае, если из раствора удалены все мешающие определению ионы.

Условия протекания

аналитических реакций

определяют путем предварительного изучения отношения полученного в качественной реакции внешнего эффекта (осадок, цвет, газ) к кислотам, щелочам, температуре и др. факторам.

При несоблюдении установленных условий протекания реакции, мы можем получить неверный результат: получить внешний эффект в отсутствии иона и не получить внешний эффект в его присутствии.

Чувствительность аналитических реакций

характеризуется минимальной концентрацией иона, при которой он еще может быть открыт с помощью данного реактива. Чувствительность реакции выражают минимальной концентрацией, открываемым минимумом или предельным разбавлением.

Аналитические реакции тем чувствительнее, чем меньше открываемый минимум и минимальная концентрация, и чем больше предельное разбавление.

Минимальная концентрация

показывает, при какой предельно минимальной концентрации определяемого иона в растворе данная реакция еще возможна для обнаружения в определяемом объеме исследуемого раствора.

Открываемый минимум

- наименьшая масса определяемого иона, которая может быть обнаружена с помощью данной реакции в наименьшем объеме исследуемого раствора.

Предельное разбавление

- наибольшее разбавление раствора, содержащего 1 г определяемого иона, при котором еще заметна реакция.

Основные факторы, определяющие протекание аналитических реакций:

1. Достаточная концентрация обнаруживаемого иона.

При очень малой концентрации определяемого иона, реакция перестает протекать. Известно, что вещество может выпадать в осадок только тогда, когда его концентрация в растворе превышает растворимость при данных условиях.

2. Отсутствие в растворе мешающих ионов.

Нельзя обнаружить ион, если в растворе присутствуют другие ионы, дающие с реактивом аналогичный внешний эффект. Перед обнаружением иона, мешающие ионы необходимо удалить из раствора.

  • 3. Соответствующая среда раствора (нейтральная, кислая, щелочная). Например, осадок, растворимый в кислотах, не может выпадать из растворов, имеющих кислую среду; осадок, растворимый в щелочах, не выпадает в щелочной среде.
  • 4. Температура раствора.

Осадки, растворимость которых возрастает с повышением температуры, выпадают из нагретого раствора не полностью, или совсем не выпадают. Такая реакция должна выполняться «на холоду».

5. Чистота химических реактивов.

По степени чистоты химические реактивы классифицируются на технические (Т), чистые (Ч) - содержат примесей до 2,0%, чистые для анализа (ЧДА) - до 1,0% примесей, химически чистые (ХЧ) - менее 0,1% примесей, высокоэталонно чистые (ВЭЧ) и особо чистые (ОСЧ). Две последние группы реактивов характеризуются высокой чистотой: 0,01-0,00001% примесей. Чистота реактивов регламентируется ГОСТами и техническими условиями. Для проведения большинства аналитических работ пользуются реактивами марок «ХЧ», «ЧДА».

3.2. Дробный анализа

ход

это обнаружение ионов с помощью специфических реакций, производимое в любой последовательности, в отдельных порциях анализируемого раствора.

Систематический анализа

ход

это определенная последовательность выполнения аналитических реакций, при которой каждый ион обнаруживают после того, как будут обнаружены и удалены мешающие ионы.

Групповой реагент

(реактив)

- это реагенты, позволяющие выделить из сложной смеси определенную группу ионов. Действия групповых реагентов основано, как правило, на различной растворимости соединений,

образуемых ионами в растворе при прибавлении к ним определенного реактива.

В результате одна группа ионов переходит в осадок, другая остается в растворе.

Иногда действия группового реагента состоит не в осаждении, а растворении каких-либо составных частей осадка.

С помощью групповых реагентов в систематическом ходе анализа сложная аналитическая задача делится на ряд простых. Если групповой реагент не дает осадка с исследуемым раствором, то это указывает на отсутствие целой группы ионов.

3.3. Применение групповых реактивов дает возможность классифицировать катионы и анионы на отдельные аналитические группы. Наибольшее применение получили сульфидная, кислотно-основная и аммиачно-фосфорная классификации. Нами при изучении качественного анализа используется сульфидная классификация катионов.

Аналитическая

группа

Катионы, Составляющие группу

Групповой реагент

Характеристика группы

I

NH^.Na*. К+, Mg2+ и др.

Группового реагента нет

Карбонаты, сульфиды растворимы в воде

П

Са2+, Ва2+ и др.2+

(NH4)2CO3

Карбонаты не

растворимы в воде, сульфиды растворимы в воде

III

Al3+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+ и др.

(NH4)2S

Сульфиды не

растворимы в воде, но растворимы в

разбавленных кислотах.

Карбонаты не

растворимы в воде

IV

Ag+, Pb2+, Hg22+, Cu2+, Hg2+ и др.

По растворимости

хлоридов IV группа делится на две подгруппы Ag+, Pb2+, Hg22+ -

подгруппа серебра

Cu2+, Hg2+ - подгруппа меди.

H2S в присутствии НС1;

Сульфиды не

растворимы в воде и не растворимы в разбавленных кислотах.

1- я подгруппа -

хлориды не

растворимы в воде;

2- я подгруппа -хлориды растворимы в воде.

Ход анализа смеси катионов всех четырех групп начинают с отделения четвертой группы с последующим ее анализом, затем отделение третьей, второй групп и остается первая группа.

3.4. Классификация анионов

Аналитич еская группа

Анионы, составляющие группу

Групповой реагент

Характеристики группы

I

SO?’ СОз2- РОЛидр.

ВаС12 в нейтральной или слабощелочной среде.

Соли бария не

растворимы в воде, но растворяются в

разбавленных кислотах, исключение составляет BaSO4.

П

СГ, Вг“, J" и др.

AgNO3 в присутствии

HNO3

Соли серебра не

растворимы в воде и в

HNO3.

Ш

N03“ и др.

Группового реагента нет.

Соли бария и серебра растворимы в воде.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >