165857 (624886), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

При полном растворении пробы в той или иной кислоте для дальнейшего анализа используют полученный раствор.

В случае растворения пробы как в растворе НС1, так и в растворе НN0₃, для последующего анализа отбирают полученный азотнокислый раствор, так как нитраты менее летучи, чем хлориды, которые частично могут быть потеряны на дальнейших стадиях анализа.

Если проба частично растворяется в уксусной кислоте, то анализируемый образец обрабатывают уксусной кислотой, отделяют центрифугированием нерастворившийся остаток от раствора и уксуснокислый центрифугат подвергают дальнейшему анализу отдельно от осадка. Осадок же испытывают на растворимость в НСl, НNОз, в царской водке, каждый раз отбирая для дальнейшего анализа соответствующий раствор в случае частичного растворения пробы в той или иной кислоте.

Таким образом могут быть получены несколько растворов (водная вытяжка, растворы в разных кислотах), в которых предстоит открыть катионы и анионы. Это в целом облегчает ход анализа, так как уже на этапе растворения происходит частичное разделение некоторых катионов и анионов, которые могут мешать открытию друг друга, если они одновременно присутствуют в одном и том же растворе.

Когда анализируемая смесь содержит сульфаты свинца и катионов третьей аналитической группы, нерастворимые в кислотах, их можно перевести в растворимые в кислотах карбонаты кипячением с насыщенным водным раствором соды Na₂СО₃ и поташа К₂СО₃ или же сплавлением со смесью Nа₂СО₃ и К₂СО₃.

1.2 Классификация ионов по аналитическим группам

В качественном анализе неорганических веществ исследуются растворы солей, кислот и оснований, которые в водных растворах находятся в диссоциированном состоянии. Поэтому анализ водных растворов электролитов сводится к открытию отдельных ионов, а не элементов или их соединений.

Распределение ионов по аналитическим группам указывает на существование связи между аналитической классификацией ионов и периодической системой элементов Д. И Менделеева. Аналитическая классификация ионов отличается от распределения элементов по группам периодической системы, основанной на общем законе природы. Разделение катионов и анионов по группам основано на отношении ионов к действию реактивов, на сходстве и различии растворимости некоторых образуемых ими соединений и на других признаках.

1.2.1 Классификации катионов

Сероводородная классификация катионов

Аналитическая классификация находится в тесной связи с электронной структурой, а также с энергетической характеристикой ионов – ионными потенциалами, которые определяются как отношение заряда иона z к его радиусу r, т. е. z/r.

Катионы с низкими ионными потенциалами образуют сульфиды, которые не растворимы в сульфиде аммония и едких щелочах. Катионы с высокими ионными потенциалами образуют тиоангидриды – соединения, растворимые в сульфиде аммония и едких щелочах.

Кроме ионных потенциалов другими энергетическими характеристиками ионов, определяющих их поведение в растворах, является электростатическая характеристика z²/r (частное от деления квадрата заряда иона на его радиус) и сродство к электрону в водном растворе.

Классификация основана на различии растворимости хлоридов, сульфидов, гидроокисей и карбонатов различных элементов. Применяются следующие групповые реактивы: HCl, H₂S, (NH₄)₂S, (NH₄)₂CO₃, прибавляемых к анализируемой смеси в определённой последовательности.

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
V	Ag+, Hg22+, Pb2+	Раствор HCl

К первой аналитической группе, не имеющей группового реагента, относят катионы лития Li⁺, , натрия Na⁺, калия К⁺, аммония NH₄⁺ и магния Mg²⁺. Так как эта группа катионов не имеет группового реагента, то катионы открывают в растворе с использованием различных аналитических реакций на каждый катион. Реакции проводят в определенной последовательности.

Ко второй аналитической группе относят катионы кальция Са²⁺, стронция Sr⁺ и бария Ва²⁺, принадлежащие второй группе периодической системы элементов. Групповым реагентом является водный раствор карбоната аммония в аммиачном буфере (рН ≈ 9,2). Групповой реагент осаждает указанные катионы из водного раствора в виде осадков малорастворимых в воде карбонатов СаСОз, SrСОз, ВаСОз.

Катионы кальция, стронция и бария не осаждаются из водных растворов при действии сульфида аммония или сероводорода, так как их сульфиды растворимы в воде.

К третьей аналитической группе относятся катионы алюминия А1³⁺, хрома Сr³⁺, марганца Мn²⁺, железа(II) Fе²⁺, желез(III) Fе³⁺, кобальта Со²⁺, никеля Ni²⁺ и цинка Zn²⁺.

Групповым реагентом является водный нейтральный или слабо щелочной (рН = 7—9) раствор сульфида аммония (в присутствии аммиака и хлорида аммония), который осаждает из водных растворов катионы алюминия и хрома в виде гидроксидов А1(ОН)з и Сr(ОН)з, а остальные катионы — в виде сульфидов МnS, FeS, Fe₂S₃ ,СоS, NiS, ZnS. В соответствии с этим катионы третьей аналитической группы, перечисленные в таблице, разделяют на две подгруппы. К первой подгруппе относят катионы алюминия А1³⁺, хрома Сr³⁺, ко второй подгруппе — катионы марганца Мn²⁺, железа(II) Fе²⁺, желез(III) Fе³⁺, кобальта Со²⁺, никеля Ni²⁺ и цинка Zn²⁺.

Из кислых водных растворов катионы третьей аналитической группы сероводородом не осаждаются.

К четвертой аналитической группе относятся катионы меди Сu²⁺, кадмия Сd²⁺, ртути(II) Нg²⁺, висмута(III) Вi³⁺, мышьяка Аs³⁺ и Аs⁵⁺, сурьмы Sb³⁺ и Sb⁵⁺ , олова Sn²⁺ и Sn⁴⁺. Групповым реагентом является кислый (0,3 моль/л по НС1) водный раствор сероводорода Н₂S при рН = 0,5, который осаждает из водных растворов катионы четвертой аналитической группы в виде малорастворимых в воде сульфидов.

Катионы четвертой аналитической группы разделяют на две подгруппы, исходя из растворимости сульфидов этих катионов в растворе сульфида натрия Nа₂S или полисульфида аммония (NН₄)₂S_n.

К первой подгруппе относят катионы Сu²⁺, Сd²⁺, Нg²⁺, Вi³⁺. При действии группового реагента они осаждаются в виде сульфидов СиS, CdS, HgS, Вi₂S₃, нерастворимых в растворах сульфида натрия или полисульфида аммония.

Ко второй подгруппе относят катионы Sn²⁺, Sn⁴⁺, Аs³⁺, Аs⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺. При действии группового реагента они осаждаются в виде сульфидов SnS, SnS₂, Аs₂Sз, Аs₂S₅, Sb₂S₃, Sb₂S₅, которые растворяются в водных растворах сульфида натрия (за исключением SnS) или полисульфида аммония с образованием тиосолей.

К пятой аналитической группе относят катионы серебра Ag⁺, ртути (I) Hg₂²⁺ и свинца Pb²⁺. Групповым реагентом является водный раствор соляной кислоты. При действии группового реагента катионы пятой группы осаждаются в виде осадков хлоридов (растворимость хлорида свинца увеличивается при нагревании).

Кислотно-основная классификация катионов

Данная классификация катионов по группам основана на использовании в качестве групповых реагентов водных растворов кислот и оснований — хлороводородной кислоты НС1, серной кислоты Н₂SО₄, гидроксидов натрия NаОН или калия КОН (в присутствии пероксида водорода Н₂О₂) и аммиака NН₃. Эта классификация менее совершенна, чем сероводородная, и разработана менее детально, однако при ее использовании не требуется получение и применение токсичного сероводорода.

Катионы, открываемые в рамках кислотно-основной классификации, подразделяют на шесть аналитических групп.

Группа	Катионы	Название группы	Групповой реагент	Характеристика группы
I	Ag+, Hg22+, Pb2+	Хлоридная	HCl	Образование малорастворимых хлоридов
II	Ca2+, Sr2+, Ba2+	Сульфатная	Н2SО4	Образование малорастворимых в воде сульфатов
III	Al3+, Cr3+ Zn2+, Sn2+, Sn4+, As3+, As5+	Амфолитная	NаОН	Образование растворимых солей
IV	Mn2+, Fe2+, Fe3+, Mg2+, Bi3+, Sb3+, Sb5+,	Гидроксидная	NаОН	Образование малорастворимых гидроксидов
V	Cu2+, Cd2+, Hg2+, Co2+, Ni2+	Аммиакатная	NH4OH	Образование растворимых комплексов - аммиакатов
VI	Na+, K+, NH4+	Растворимая	Нет	Соединения растворимы в воде

К первой аналитической группе относят катионы серебра, ртути(I) и свинца. Групповым реагентом на катионы первой аналитической группы является водный раствор хлороводородной кислоты (обычно с концентрацией 2 моль/л НС1). Групповой реагент осаждает из водных растворов катионы второй аналитической группы в виде осадков малорастворимых в воде хлоридов серебра АgС1, ртути(I) Нg₂С1₂ и свинца РЬ₂С1₂. Произведения растворимости этих трех хлоридов при комнатной температуре равны соответственно 1,78∙10¹⁰, 1,3∙10^-18 и 1,6∙10^-5. Как видно из этих данных, произведение растворимости хлорида свинца не очень мало, т. е. хлорид свинца заметно растворим в воде, особенно — при нагревании. Растворимость хлорида свинца в воде составляет (г/100 г воды): 0,99 при 25 °С и 2,62 при 80 °С. При действии группового реагента катионы свинца осаждаются из водного раствора неполностью — частично они остаются в растворе.

Ко второй аналитической группе относят катионы кальция, стронция и бария. Групповым реагентом на катионы второй группы является водный раствор серной кислоты (обычно с концентрацией 1 моль/л Н₂SО₄). При действии группового реагента катионы второй аналитической группы осаждаются в виде малорастворимых в воде сульфатов кальция СаSО₄, стронция SrSО₄ и бария ВаSО₄.Произведение растворимости сульфата кальция не слишком мало; при действии группового реагента катионы кальция неполностью осаждаются из водного раствора в форме осадка сульфата кальция — часть ионов Са²⁺ остается в растворе. Для более полного осаждения катионов кальция в форме сульфата кальция при действии группового реагента к анализируемому раствору прибавляют этанол, в присутствии которого растворимость сульфата кальция уменьшается.

Сульфаты кальция, стронция и бария практически нерастворимы в разбавленных кислотах, щелочах. Сульфат бария заметно растворяется в концентрированной серной кислоте с образованием кислой соли Ва(НSО₄)₂. Сульфат кальция растворим в водном растворе сульфата аммония (NH₄)₂SО₄ с образованием комплекса (NH₄)₂[Ca(SO₄)₂], сульфаты стронция и бария — не растворяются.

Третья аналитическая группа включает катионы алюминия, хрома, цинка, мышьяка и олова. Групповым реагентом является водный раствор гидроксида натрия NaОН (или калия КОН) в присутствии пероксида водорода Н₂О₂ (обычно — избыток 2 моль/л раствора NаОН в присутствии Н₂0₂); иногда — без пероксида водорода. При действии группового реагента катионы третьей аналитической группы осаждаются из водного раствора в виде амфотерных гидроксидов, растворимых в избытке щелочи с образованием гидроксокомплексов.

Характеристики

Список файлов курсовой работы