Якісний аналіз катіонів

Реакції, які використовуються в якісному аналізі, мають супроводжуватися візуальним ефектом:

- появою чи зникненням осаду;

- появою, зникненням чи зміною кольору розчину;

- виділенням газів;

- утворенням кристалів характерного кольору і форми;

- появою забарвлених перлів;

- забарвлення полум’я;

- появо світіння;

- виникненням характерного забарвлення при розтиранні речовин.

Здебільшого при аналізі катіонів присутність одних іонів заважає визначенню інших, тому що специфічні реакції існують тільки на окремі іони. У зв’язку з цим виявлення іонів найчастіше проводять за допомогою систематичного ходу аналізу. Якщо в пробі, що аналізується, знаходиться невелика кількість катіонів і усунути їх заважаючий взаємний вплив порівняно нескладно, застосовують дробний аналіз.

Існує декілька методів систематичного ходу аналізу катіонів: сірководневий, амоніачно – фосфатний, кислотно – основний тощо.

Історично першим був сірководневий метод (таблиця 1) аналізу, запропонований у 1871 році російським вченим М.О.Меншуткіним. В основу поділу катіонів на аналітичні групи в цьому методі покладено різну розчинність сульфідів катіонів залежно від рН середовища. Головним недоліком цього методу є застосування високотоксичного гідрогену сульфіду. У зв’язку з цим останнім часом частіше застосовують амоніачно – фосфатний метод (таблиця 2),побудований на різній розчинності фосфатів катіонів, і кислотно – основний (таблиця 3), що ґрунтується на різній розчинності гідроксидів і деяких солей, утворених катіонами і сильними кислотами.

Таблиця 1

Класифікація катіонів за сірководневим методом

Таблиця 2

Класифікація катіонів за амоніачно – фосфатним методом

Найчастіше в сучасному хімічному аналізі застосовують кислотно- основний метод (таблиця 3), в якому усі катіони поділяють на шість аналітичних груп.

Систематичний аналіз розпочинають з попередніх випробувань, які виконують переважно сухим способом (колір, запах, забарвлення полум’я, відношення до води, кислот, нагрівання, визначення рН середовища), з подальшим розчиненням проби і виявленням деяких катіонів (NH₄⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ тощо дробними реакціями.). Потім дією К₂СО₃ або Na₂СО₃ на окремі порції розчину осаджують у вигляді оксидів, гідроксидів, карбонатів і основних солей катіони ІІ – ІV груп, а в розчині виявляють іони K⁺, Na⁺. З окремої порції розчину, що аналізують, осаджують катіони ІІ аналітичної групи дією 2 моль/дм³ хлоридної кислоти. З одержаного центрифугату розчином 1 моль/дм³ сульфатної кислоти в присутності етанолу осаджують катіони ІІІ аналітичної групи у вигляді сульфатів, а катіони І, ІV, V, VІ аналітичних груп при цьому залишаються в розчині. Їх розділяють дією надлишку NaОН в присутності 3 %-вого Н₂О₂. При цьому гідроксиди катіонів V, VІ груп випадають в осад, а катіони І, ІV залишаються в розчині. Подальше розділення гідроксидів катіонів V і VІ груп виконують дією надлишку амоніаку, який переводить гідроксиди катіонів VІ аналітичної групи в розчинні амоніакати.

Таким чином, груповий реагент в аналізі катіонів використовують для відкриття аналітичної групи та відокремлення катіонів цієї групи від катіонів інших аналітичних груп.

Таблиця 3

Класифікація катіонів за кислотно – основним методом методом

Аналіз аніонів

Аніони, на відміну від катіонів, можна визначити в окремих порціях розчину дробними реакціями в будь-якої послідовності. Але для спрощення аналізу їх ділять на групи. Єдиного принципу розділення аніонів на групи немає. У більшості випадків класифікація аніонів базується на різниці в розчинності солей барію та арґентуму відповідних аніонів.

За цією класифікацією до І групи аніонів належать: SО₄^2-, SО₃^2-, S₂О₃^2-, СО₃^2-, С₂О₄^2-, CrО₄^2-, Cr₂О₇^2-, РО₄^3-, AsО₄^3-, AsО₃^3-, F^-, SіО₃^2-, ВО₂^2-, В₄О₇^2- .

До ІІ групи: СІ^-, І^-, Вr^-, S^2-.

До ІІІ групи: NО₃^-, NО₂^-, СН₃СОО^-.

Груповим реагентом на І групу аніонів є розчин барію хлориду або барію нітрату в нейтральному або слабо лужному середовищі (рН = 7 – 9). При цих умовах аніони І групи утворюють з Ва²⁺ - катіонами солі, які важко розчиняються у воді, але розчиняються в розведенії хлорид ній кислоті, за винятком ВаSО₄.

Груповим реагентом на ІІ групу аніонів є розчин арґентуму нітрату, який підкислюють розчином 2 моль/дм³ нітратної кислоти. Аніони ІІ групи утворюють з Аg⁺ - катіонами осади, які не розчиняються в розведеній нітратній кислоті. Аніони І групи (за винятком F^- -іона) також осаджуються Аg⁺ - катіонами, але ці осади розчиняються в нітратній кислоті. При визначенні ІІ групи аніонів дією АgNО₃ підкислюють не розчин, що аналізують, а груповий реагент, тому що при підкисленні нітратною кислотою розчину, що досліджується, сульфід-іони окислюються до сульфуру або сульфат-іонів і будуть втрачені.

Аніони ІІІ групи з більшістю катіонів утворюють солі, які добре розчиняються у воді, тому вони не мають групового реагенту.

Групові реагенти в аналізі аніонів мають інше призначення, ніж в аналізі катіонів. Їх використовують не для розділення, а тільки для визначення груп. Поряд з дією групових реагентів для спрощення аналізу аніонів виконують ряд групових проб, які дозволяють виявити наявність певних груп аніонів:

- проба на аніони – окисники (Cr₂О₇^2-, AsО₄^3-, NО₂^-) – їх визначають дією розчину КІ в кислому середовищі в присутності хлороформу, який у випадку наявності цих іонів забарвлюється в червоно-фіолетовий колір;

- проба на аніони – відновники (С₂О₄^2-, S₂О₃^2-, S^2-, SО₃^2-, AsО₃^3-, І^-) – їх визначають за обезбарвленням розчину дийоду в слаболужному середовищі) або за знебарвленням розчину КМnО₄ у середовищі сульфатної кислоти;

- проба на аніони нестійких кислот (Н₂SО₃, Н₂S₂О₃, Н₂СО₃, тощо) проводиться дією НСІ, внаслідок чого виділяються газуваті продукти (SО₂, СО₂, Н₂S тощо);

- проба на деякі аніони (СІ^-, Вr^-, І^-, С₂О₄^2-, NО₂^-, SО₃^2-, S₂О₃^2- тощо) проводиться дією концентрованої сульфатної кислоти на їх солі, унаслідок чого виділяються газуваті продукти (НСІ, І₂, СО₂, SО₂).

Поиск по сайту: