Аналитическая химия и физико-химические методы анализа - Лабораторный практикум (Коваленко Н.А. )

2. качественный анализ 2.1 основные положения

Качественный анализ позволяет установить, из каких химиче- ских элементов состоит анализируемое вещество и какие ионы, груп- пы атомов или молекулы входят в его состав. Качественный анализ включает дробный и систематический анализ. Дробный анализ – об- наружение компонента анализируемого объекта в присутствии всех компонентов без их предварительного разделения. Систематический анализ предусматривает предварительное разделение смеси ионов пробы по аналитическим группам с последующим обнаружением ка- ждого иона.

Качественный анализ неорганических веществ включает иден-

тификацию катионов и анионов и предусматривает разделение их на группы. Аналитическую группу составляют сходные по химико- аналитическим свойствам ионы, проявление которых обусловлено по- ложением соответствующих элементов в периодической системе и их электронным строением.

Качественный анализ органических веществ проводят с исполь- зованием реагентов, действующих на соответствующие функциональ- ные группы.

При проведении качественного анализа используют аналитиче- ские признаки и аналитические реакции.

Аналитические признаки – это свойства анализируемого компо- нента или продуктов его превращения, которые позволяют судить о наличии в нем тех или иных компонентов. Например, цвет, запах, угол

вращения плоскости поляризации света, радиоактивность и др.

Аналитическая реакция – это химическое превращение анализи- руемого компонента при действии аналитического реагента с образо- ванием продукта с заметными аналитическими признаками. Напри- мер, образование окрашенных соединений, газов, выделение или рас- творение осадков и т.д.

В качественном анализе все аналитические реакции делятся на

общие, групповые, характерные (селективные и специфические).

Общие реакции – это реакции, аналитические признаки которых одинаковы для  многих  ионов.  Их  применяют для  разделения, при этом используют общий реагент. К общим реакциям относятся, на- пример, реакции осаждения гидроксидов, сульфатов, сульфидов и т. д.

Групповые реакции представляют собой частный случай общих. Их применяют для:

  выделения  определённой  группы  ионов,  обладающих  близкими свойствами, в конкретных условиях;

  обнаружения присутствия данной группы.

При этом используют групповой реагент, который избирательно осаждает группу ионов при определённых условиях проведения реак- ции. Например, AgNO3  является общим реагентом на ионы Cl–, I–, РО43–  и многие другие, осаждая их в виде малорастворимых соедине- ний.  Однако  в среде 2 н. НNO3   он  избирательно осаждает  только анионы II аналитической группы (Cl–, I–  и др.), т. е. выступает как групповой реагент.

Групповые реакции играют огромную роль в качественном ана- лизе, поскольку именно на их основе разработаны все аналитические

классификации катионов и анионов.

Характерные реакции – это реакции, свойственные данному веществу. Их различают по селективности.

Селективные (избирательные) реакции – это реакции, которые позволяют обнаружить в смеси ограниченное число ионов. Их приме- няют для обнаружения ионов в смеси без предварительного разделе- ния.

Специфические реакции – это реакции, аналитический эффект которых характерен только для одного иона в присутствии других. Специфичность – это высшая степень избирательности, поэтому спе- цифичных реакций крайне мало. Для проведения их необходим спе- цифический реагент. Специфические реакции применяют для обнару- жения ионов дробным методом. К таким реакциям относятся, напри-

мер, реакции взаимодействия иона аммония со щелочами при нагре- вании, йода с крахмалом, нитрит-иона с реактивом Грисса и т. д.

На результаты проведения аналитических реакций влияют сле- дующие условия:

  температура;

  концентрации реагирующих веществ;

  рН среды;

  присутствие других веществ (мешающих, маскирующих, ка- тализаторов и т.д.).

В качественном анализе катионы и анионы делят на аналитиче- ские группы в зависимости от свойств ионов и продуктов их аналити-

ческих реакций (растворимость в воде, кислотах, щелочах, способ- ность к комплексообразованию, окислительно-восстановительные свойства).

Аналитическая классификация катионов связана с их разделени- ем на аналитические группы при последовательном действии на смесь катионов групповыми реагентами. Наиболее распространенными классификациями являются сероводородная, аммиачно-фосфатная, кислотно-щелочная.

Сероводородная (сульфидная) классификация катионов включа- ет 5 аналитических групп.

Сероводородная классификация катионов

 

 

Группа

 

Катионы

 

Групповой реагент

I

NH4+, Na+, K+, Mg2+, Li+

Нет

II

Ca2+, Ba2+, Sr2+

(NH4)2CO3 (в присутствии

NH4OH и NH4Cl)

III

Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Co2+,

Ni2+

(NH4)2S (в присутствии

NH4OH и NH4Cl)

IV

Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, As5+, As3+, Sb5+,

Sb3+, Sn4+, Sn2+

H2S (в присутствии HCl)

V

Ag+, Hg22+, Pb2+

HCl

В основу классификации анионов.положены их окислительно- восстановительные свойства, отношение анионов к  Ag (I), Ba (II) и другие. Ниже приведена классификация анионов, основанная на раз- личной растворимости солей бария и серебра.

Классификация анионов

 

 

Группа

 

Анионы

 

Групповой реагент

I

2–        2–        3–

SO42–,   S2O32–,  SO3   ,   CO3    ,   PO4   ,

CrO42–, Cr2O 2–, F–, C O 2–

7          2    4

BaCl2 (при рН7–9)

II

Cl–,     Br–,     I–,        SCN–,            [Fe(CN)6]4–,

[Fe(CN)6]3–

AgNO3   в  присутствии  2  н. HNO3

III

–          –          –          –

NO3–, NO2 , ClO4 , CH3COO , MnO4

и др.

Группового реагента нет