Лекция 2. Качественный анализ. Классификация катионов и анионов.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 46Следующая ⇒

2. Цель лекции: Дать понятие о целях и задачах качественного химического анализа. Рассмотреть типы классификаций ионов по аналитическим группам.

3. Тезисы лекции: Качественный анализ предназначен для качественного обнаружения веществ, элементов, ионов, функциональных групп, а также включает задачи идентификации веществ – установление их аналогии с определенным эталоном.

Качественный химический анализвключает дробный и систематический анализ. Дробный анализ − обнаружение иона или вещества в анализируемой пробе с помощью специфического реагента в присутствии всех компонентов пробы. Систематический анализ предусматривает разделение смеси анализируемых ионов по аналитическим группам с последующим обнаружением каждого иона.

Широкое распространение в аналитической химии получили групповые реагенты, которые используются при систематическом анализе катионов и анионов. Групповой реагент дает сходные реакции с целой группой ионов.

В связи с применением различных групповых реагентов сформировались

и различные аналитические классификации катионов по группам или различные химические методы качественного анализа катионов: сероводородный (сульфидный), аммиачно-фосфатный, кислотно-основной, карбонатный, бифталатный, сульфидно-основной, тиоацетамидный. Наиболее распространенными являются три аналитические классификации катионов по группам: сероводородная (сульфидная), аммиачно-фосфатная (или фосфатно-аммиачная) и кислотно-основная.

Аналитическая классификация катионов по группам базируется на химических свойствах катионов и тесно связана с их электронным строением и положением соответствующих элементов в периодической системе.

В основу той или иной аналитической классификации катионов по группам положены их сходство или различие по отношению к действию определенных аналитических реагентов и свойства образующихся продуктов аналитических реакций (растворимость в воде, в кислотах и щелочах, в растворах некоторых реагентов, способность к комплексообразованию, окислительно-восстановительные свойства). Однако не существует такой аналитической классификации катионов, которая охватывала бы все известные катионы.

Сероводородная аналитическая классификация катионов по группам базируется на использовании в качестве аналитических четырех групповых реагентов: раствора хлороводородной кислоты НСl, раствора сероводорода H₂S, раствора сульфида аммония (NH₄)₂S и раствора карбоната аммония (NH₄)₂CО₃. Катионы по этой классификации подразделяют на пять аналитических групп (табл. 2.1), в зависимости от растворимости их солей.

Аммиачно-фосфатная классификация катионов по аналитическим группам основана на использовании в качестве групповых реагентов двузамещенного ортофосфата аммония (NH₄)₂HPО₄ в аммиачной среде, азотной HNO₃ и хлороводородной HCl кислот. В рамках этой классификации катионы делят на пять аналитических групп (табл.2.2).

Кислотно-основная классификация катионов по группам основана на использовании в качестве групповых реагентов водных растворов кислот и оснований − хлороводородной кислоты НСl, серной кислоты H₂SO₄, гидро-ксидов натрия NaOH или калия КОН (в присутствии пероксида водорода Н₂O₂) и аммиака NH₃(табл.2.3). Эта классификация менее совершенна, чем сероводородная, и разработана менее детально, однако при ее использовании не требуется получение и применение токсичного сероводорода.

Общепризнанной и повсеместно принятой классификации анионов по аналитическим группам не существует. 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.

При аналитической классификации анионов, основанной на образовании малорастворимых солей бария и серебра, анионы по этой классификации, делят обычно на три группы (табл. 2.4).

При аналитической классификации анионов, основанной на их окислительно-восстановительных свойствах, анионы делят на три группы: анионы-окислители, анионы-восстановители и индифферентные анионы (табл. 2.5).

При систематическом анализе ионоввначале с использованием групповых реагентов из смеси выделяют группы ионов, после чего внутри каждой группы с помощью тех или иных реакций разделяют и открывают индивидуальные ионы.

4. Иллюстративный материал:

Таблица 2.1. Сероводородная (сульфидная) классификация

катионов

Группа	Катионы	Групповой реагент
I	Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺,Mg²⁺	Нет
II	Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺	Раствор (NH₄)₂CO₃ в аммиачном буфере (рН ~ 9,2)
III	Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺	Раствор (NH₄)₂S (рН = 7-9)
IV	Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Bi³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, As³⁺, As⁵⁺	Раствор H₂S при рН = 0,5 (НСl)
V	Ag⁺, Hg²⁺, Pb²⁺	Раствор НСl

Таблица 2.2. Аммиачно-фосфатная классификация катионов

Группа	Катионы	Групповой реагент
I	Na⁺, K⁺, NH₄⁺	Нет
II	Li⁺, Мg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Al³⁺, Bi³⁺, Cr³⁺, Fe³⁺	Раствор (NH₄)₂HPO₄ в водном аммиаке (25%)
III	Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺	Раствор (NH₄)₂HPO₄; фосфаты растворимы в водном аммиаке
IV	Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺	Растворы HNO₃
V	Ag⁺, Hg²⁺, Pb²⁺	Растворы НСl

Таблица 2.3. Кислотно-основная классификация катионов

Группа	Катионы	Групповой реагент
I	Li⁺,Na⁺,K⁺, NH₄⁺	Нет
II	Ag⁺, Hg²⁺, Pb²⁺	Растворы НСl
III	Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺	Растворы H₂SO₄
IV	Zn²⁺, Al³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺, Cr³⁺	Раствор NaOH в присутствии Н₂O₂
V	Mg²⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Bi³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺,Fe³⁺	Раствор NaOH или раствор аммиака (25%)
VI	Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺	Раствор аммиака (25%)

Таблица 2.4 Классификация анионов, основанная на образовании

малорастворимых солей бария и серебра

Группа	Анионы	Групповой реагент
I	SO₄^2-, SO₃^2-,S₂O₃^2-, C₂O₄^2-, CO₃^2-, B₄O₇^2-(BO₂^-), PO₄^3-, AsO₃^3-, AsO₄^3-, F^-, CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-, SiO₃^2-	Раствор ВаСl₂в нейтральной или слабо щелочной среде
II	Cl^-, Br^-, I^-, S²-, BrO₃^-, CN^-, SCN^-, C₆H₅COO^-	Раствор AgNO₃ в разбавленной азотной кислоте
III	NO₃^-, NO₂^-, CH₃COO^-, MnO₄^-	Отсутствует

Таблица 2.5 Классификация анионов, основанная на их

окислительно-восстановительных свойствах

Группа	Анионы	Групповой реагент
Окислители	BrO^3-, AsO₄^3-, CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-, NO₃^-, NO₂^-	Раствор КI в сернокислой среде
Восстановители	Cl^-, Br^-, I^-, CN^-, SCN^-, S^2-, SO₃^2-,S₂O₃^2-, AsO₃^3-, NO₂^-, C₂O₄^2-,	Раствор КМnO₄ в сернокислой среде
Индифферентные	SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, CH₃COO^-, B₄O₇^2-, BO₂^-, SiO₃^2-	Отсутствует

5. Литература:

Основная: 1, 2, 3, 4, 5.

Дополнительная: 7, 8.

6. Контрольные вопросы:

· Качественный анализ.

· Групповые реакции и реактивы.

· Дробный и систематический ход анализа.

· Классификации катионов, деление их на аналитические группы.

· Кислотно-основная классификация катионов.

· Классификации анионов, деление их на аналитические группы.

· Анализ смесей катионов и анионов.

Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 75; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!