Основные понятия качественного анализа. Аналитические реакции, способы и условия выполнения. Дробный и систематический анализ. Общая характеристика катионов 1 группы. Общая характеристика катионов 2 группы. Действие группового реагента и характерные реакции катионов. Разделение и обнаружение катионов 1-2 групп.
Общая характеристика и действие группового реагента на катионы 3 группы. Обнаружение катионов в отдельно выданных растворах их солей и в смеси.
Аналитическая классификация анионов, общая характеристика, качественные реакции. Обнаружение анионов в смеси.
Подготовка вещества к анализу, переведение его в раствор. Предварительные испытания, ход анализа.
Литература: [1, с 60 – 71, 74 – 75 (п 2), 78 (п 1, 2, 3), 100- 101 (п 1,2,3),
103 (п 1), 148, 154 (п 1,2,3), 155(п.1,2), 156(п.1,2),
157(п.1,2), 180-182, 183, 185(п. 1), 186(п.1,4), 188(п1)].
Методические указания
Качественный химический дробный анализ основан на использовании всего многообразия химических свойств как самих элементов, так и их ионов. Поэтому периодический закон и периодическая система является основой для изучения химико-аналитических свойств ионов. Химико– аналитические свойства ионов рассматриваются по блокам S-, p-, d-, и f- элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Эти блоки ионов имеют сходные строение электронных оболочек, что оказывает большое влияние на химические свойства как самих элементов, так и образуемых ими ионов.
Ионы S- элементов с большинством реагентов дают хорошо растворимые бесцветные соединения. Ионы р-элементов часто образуют мало растворимые соединения, часть из которых окрашена. Ионы d- элементов образуют разнообразно окрашенные растворимые и мало растворимые соединения. Наибольшая близость в свойствах ионов характерна для f- элементов, что значительно затрудняет анализ смесей этих элементов.
|
|
Какие бы аналитические классификации ионов не разрабатывались, несомненно одно, что все они будут связаны с периодической системой элементов, так как в основе ее лежит закономерное изменение химических свойств элементов.
К первой аналитической группе относятся катионы К+, Na+, NH4+ и др. Большинство солей катионов первой группы хорошо растворимы в воде, что отличает первую группу катионов от всех остальных групп. Групповые реактивы (NH4)2CO3, (NH4)2S, H2S, и HCl не осаждают первую группу катионов, что дает возможность отделить ее от остальных групп, переводя их в осадок. Группового реактива, осаждают все катионы первой группы, нет.
Во вторую аналитическую группу катионов входят Ва2+, Са2+- ионы. В водных растворах катионы бесцветны, образуют малорастворимые соли: карбонаты, сульфаты, фосфаты и оксалаты. Хорошо растворяются в воде хлориды, нитраты, ацетаты, гидрокарбонаты, сульфиды. Металлы данной группы: щелочно–земельные, разлагают воду при обычной температуре, образуя гидроксиды, которые являются основными щелочами. Основные свойства гидрооксидов, растворимость большинства солей возрастает от кальция к барию.
В качестве группового реактива применяют карбонат аммония (NH4)2CO3,осаждение проводят в присутствии NH4OH и NH4CI из раствора, нагретого до 70-80 C.
К третьей аналитической группе катионов относятся Fe3+, Fe2+, Zn2+, Cr3+, Mn2+ и др. Большинство соединений катионов третьей группы малорастворимы в воде и многие из них окрашены. В водных растворах бесцветны ионы Zn2+. Растворы солей Fe3+, имеют желтую окраску, Fe2+ - бледно-зеленую, Mn2+ - бледно-розовую, Cr3+- зеленую и фиолетовую, растворы хроматов- желтую, дихроматов- оранжевую. К малорастворимым солям в воде относятся сульфиды, фосфаты, цианиды, гексацианнофераты, карбонаты и др. Хорошо растворяются в воде сульфаты, хлориды, бромиды, иодиды, нитраты, ацетаты, радониды.
|
|
Катионы данной группы образуют слабые основания, малорастворимые в воде. Соли их в водных растворах подвергаются гидролизу, соли, образованные сильными кислотами имеют кислую реакцию. Соли ионов Fe3+, Cr3+, образованные слабыми кислотами, гидрализуются практически полностью. Катионы Zn2+, Cr3+ образуют амфотерные гидроксиды. Амфотерные свойства гидроксидов хрома и цинка используют при анализе для отделения от большинства других катионов третьей группы. Часто в растворы солей для подавления гидродиза прибавляют кислоты.
Анионами называют отрицательно заряженные ионы, например: CI-, SO42- и т.д. Если многие катионы состоят из одного атома (например H+, K+, Na+,Ca+), то анионы часто имеют сложный состав (например: SO42-,: SO32-,: СO32-). Анионы в меньшей степени мешают обнаружению друг друга, поэтому при их анализе чаще используют дробный метод и только в более сложных случаях прибегают к систематическому анализу. В анализе катионов последовательное отделение групп ведут при помощи групповых реактивов. В анализе анионов групповые реагенты чаще используют только для предварительного обнаружения групп. Отсутствие какой либо группы значительно облегчает ход анализа смеси анионов.
|
|
Существует несколько классификаций ионов по группам. Изучаемая классификация основана на различной растворимости солей бария и серебра в соответствующих кислотах.
Первая аналитическая группа катионов: SO42-,: SO32-,: СO32- и др.
Эта группа анионов образует с солями Ва2+ соли, малорастворимые в воде, но растворимые в кислотах (за исключением Ва SO4). Поэтому анионы первой группы осаждаются в виде солей бария из кислых растворов. С ионами Аg+ они образуют соли, растворимые в воде и в разбавленных кислотах.
В качестве группового реактива используют ВаСl2 в нейтральном или слабощелочном растворе.
Вторая аналитическая группа анионов: Сl-, Br-, I- и др. Эта группа анионов образует с ионами Аg+ соли, малорастворимые в воде и разбавленной азотной кислоте, благодаря чему анионы второй группы осаждаются в виде солей серебра из азотнокислого раствора. С ионами Ва2+ они образуют соли, хорошо растворимые в воде. В качестве группового реактива используют АgNO3 в присутствии разбавленной азотной кислоты.
Третья аналитическая группа анионов: NO3- и др. Эта группа анионов образует с ионами Ва2+и Аg+ растворимые соли, в следствии чего ВаСl2
АgNO3 не осаждают анионы третьей группы. Третья группа анионов не имеет группового реактива.
Для выполнения заданий №№ 2,3,4,5 необходимо изучить качественные реакции на катионы и анионы, действие групповых реактивов.
Определив катион или анион, дающий внешний эффект в указанной реакции необходимо подтвердить ответ уравнениями химической реакции.
Вопросы для самоконтроля.
1. Методы качественного анализа.
2. Общая характеристика 1 группы катионов.
3. Характерные реакции на катионы 1 группы
4. Общая характеристика 2 группы катионов.
5. Действие группового реактива на 2 группу катионов
6. Характерные реакции на катионы 2 группы
7. Общая характеристика 3 группы катионов.
8. Действие группового реактива на 3 группу катионов.
9. Характерные реакции на катионы 3 группы
10. Общая характеристика анионов и их классификация.