Лекция № 6. Качественный анализ

Качественный анализ

     Качественный анализ – раздел аналитической химии, посвященный установлению
качественного состава веществ, то есть обнаружению элементов и
образуемых ими ионов, входящих в состав и простых, и сложных веществ. Делают
это с помощью химических реакций, характерных для данного катиона
или аниона, позволяющих обнаружить их как в индивидуальных веществах,
так и в смесях.
     Химические реакции, пригодные для качественного анализа, должны сопровождаться
заметным внешним эффектом. Это может быть
• выделение газа
• изменение окраски раствора
• выпадение осадка
• растворение осадка
• образование кристаллов характерной формы.
     В первых четырех случаях за протеканием реакции наблюдают визуально, кристаллы рассматривают под микроскопом.
     Для качественного анализа используют не только химические, но и физические и физико-химические методы, например, люминесценцию (многие вещества светятся при УФ-облучении) или фотометрию пламени (летучие соединения ионов щелочных и щелочно-земельных металлов придают пламени горелки характерную окраску).
     Для получения правильных результатов необходимы реакции, выполнению которых не мешают другие присутствующие ионы. Для этого нужны специфические (взаимодействующие только с определяемым ионом) или хотя бы селективные (избирательные) реагенты.
     Примером реакции с участием специфического реагента является выделение газообразного NH3 при действии сильных оснований (KOH или NaOH) на вещество, содержащее ион NH4+. Ни один катион не помешает обнаружению иона NH4+, потому что только он реагирует со щелочами с выделением NH3Диметилглиоксим (реагент Чугаева) служит примером селективного реагента: в щелочной среде он реагирует с ионами Ni2+, Co2+, Fe2+, а в кислой – только с ионами Pd2+К сожалению, селективных, тем более специфических реагентов очень мало, поэтому при анализе сложной смеси приходится прибегать к маскированию мешающих ионов, переводя их в реакционно инертную форму, или, чаще, к разделению смеси катионов или анионов на составные части, называемые аналитическими группами. Делают это с помощью специальных (групповых)
реагентов, которые с рядом ионов, реагируя в одних и тех же условиях, образуют соединения с близкими свойствами – малорастворимые осадки или устойчивые растворимые комплексы. Это и позволяет разделить сложную смесь на более простые составные части. Существует несколько схeм деления катионов на аналитические группы с помощью групповых реагентов. Одна из них основана на использовании различий в растворимости хлоридов, сульфатов и гидроксидов. Действуя на смесь катионов в строго определенном порядке растворами HCl, H2SO4, NH3 и
NaOH (групповые реагенты), можно разделить содержащиеся в смеси катионы на 6 аналитических групп. Эту схему называют кислотно-щелочной по именам используемых в ней групповых реагентов. 
     Есть другая схема – сероводородная, в которой групповыми реагентами служат HCl, H2S и (NH4)2CO3. Разделение катионов на 5 аналитических групп основано на различии свойств образуемых ими хлоридов, сульфидов и карбонатов:

I группа: K+, Na+, NH4+, Mg2+ – группового реагента нет, поэтому эти катионы остаются в растворе после отделения других групп.
II группа: Ba2+, Ca2+, и Sr2+ – групповой реагент (NH4)2CO3 – осаждает карбонаты этих катионов.
III группа: Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+ – групповой реагент (NH4)2S – осаждает гидроксиды Al3+ и Cr3+ и сульфиды остальных катионов.
IV группа: Cu2+, Cd2+ и Hg2+, Bi3+ (I подгруппа ) As3+, Sn2+, Sn4+, Sb3+AsO43−, SbO43−
(II подгруппа) – групповой реагент H2S осаждает сульфиды этих катионов.
V группа: Ag+, Pb2+ и Hg22+ – групповой реагент HCl – осаждает хлориды этих катионов.

Катионы с зарядом 5+ и выше не существуют из-за неблагоприятного соотношения заряд/радиус, поэтому As и Sb в степени окисления +5 образуют кислородсодержащие ионы AsO43- и SbO43-. Другой пример – Mn в степени окисления +7 существует в виде иона MnO4 .

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Химический факультет
Кафедра аналитической химии
Г.В. Прохорова
 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *