Аналитическая группа - группа катионов, которая с каким - либо одним реактивом (при определенных условиях) может давать сходные аналитические реакции. Деление катионов на аналитические группы основано на их отношении к различным анионам. Приняты две классификации: сульфидная и кислотно-щелочная.

По кислотно-щелочной классификации катионы делятся на шесть аналитических групп (таблица 1)

Таблица 1-Разделение катионов на группы по кислотно-щелочной классификации

Анализ анионов

В основу классификации анионов положено различие в растворимости солей бария и серебра. В соответствии с наиболее распространенной классификацией анионы делятся на три аналитические группы, как это представлено в таблице 2.

Таблица 2 - Классификация анионов

Обычно сначала проводят исследование объекта на катионы. Из отдельных проб раствора при помощи групповых реактивов определяется, катионы каких аналитических групп присутствуют в растворе, а затем уже определяют в нём анионы.

1.3 Ход определения состава неизвестного образца

Для анализа выдано вещество представляющее собой смесь двух солей (пробирка №13). В состав солей по условию могут входить только следующие ионы:

Катионы:

1. К + ,Na+,NH4+

2. Ag+,Pb2+

3.Ba2+,Ca2+

4. Zn2+,Al3+,Cr3+

5.Mg2+,Fe2+ ,Fe3+

6. Cu2+,Co2+,Ni2+

Анионы:

1. SO42-, SO32-,СO32-, РO42-

2. Сl-,I-

3. NO3-, NO2-,CH3COO-

Анализ вещества проводится в соответствии со схемой, описанной в пункте 1.2.

Предварительные испытания

Выданное вещество представляет собой мелкозернистую смесь бесцветных кристаллов и крупинок. По окраске вещества можно предположить, что в нем отсутствуют катионы Fe3+,Cr2+, Cu2+,Co2+,Ni2+.

Окрашивание пламени

Нихромовую проволоку смоченную в разбавленной соляной кислоте прокаливаем в пламени горелки, затем охлаждаем до комнатной температуры. На подготовленную подобным образом проволоку помещаем несколько кристалликов анализируемого вещества. Пламя горелки окрашивается в бледно-голубой цвет, что свидетельствует о возможном наличии в анализируемом веществе катиона Pb2+ и отсутствии катионов К +, Ba2+,Ca2+, Cu2+

Испытание на продукты термического разложения

Небольшую порцию анализируемого вещества помещаем на дно тугоплавкой пробирки и нагреваем в пламени горелки. Наблюдаем выделение желтых паров, на основании этого можно сделать предположение о возможном наличии в анализируемом образце нитратов. Уравнения(1,2) образования этих веществ приведены ниже:

Разложение нитратов:

а) от щелочно-земельных до меди (включительно) Me(NO3)2 > 2MeO + +2NO2 + O2 (1)

б) нитратов серебра, ртути и др. 2MeNO3 >2Me + 2NO2 + O2 (2)

Отсутствие темного налета на стенках холодной части пробирки также указывает на отсутствие йодидов в присутствии окислителей.

Вывод: в анализируемом веществе, возможно, присутствуют нитраты и отсутствуют йодсодержащие ионы.

Действие разбавленной серной кислоты

К небольшому количеству выданного вещества добавляем несколько капель разбавленной H2SO4 и нагреваем в пламени горелки. Выделяется газ с характерным запахом уксуса.

Химизм процесса приведен ниже (уравнение (3)):

CH3COO- + H+ > CH3COOH^ (3)

Следовательно, в анализируемом веществе, возможно, присутствует анион CH3COO-.

Действие концентрированной серной кислоты

К небольшой массе анализируемого образца медленно добавляем концентрированную серную кислоту. Выделяются бесцветные пары с характерным запахом уксусной кислоты, что еще раз подтверждает наличие в анализируемом образце аниона CH3COO-.

Выделения паров с характерным запахом хлора и фиолетовых паров йода в соответствии с уравнениями (4-6):

Cl- + H+ > HCl^ (4)

2Cl- + SO42- + 2H+ > Cl2^ + SO32- + H2O (5)

2J- + H2SO4 > J2 + SO32- + H2O (6)

не наблюдаем, следовательно, в анализируемом веществе, возможно, отсутствуют анионы Cl-,I-.

Проба на присутствие окислителей

Берем смесь Н2SO4 с KI , добавляем несколько кристаллов анализируемого вещества. Выделения свободного йода, который вызывает окрашивание раствора в бурый цвет в соответствии с уравнениями (7-9)не происходит, на основании чего можно сделать предположение об отсутствии в данном веществе анионов NO2- , Fe3+, Cu2+

Химизм процесса:

2J- + 2NO2- + 4H+ > J2 + 2NO + 2H2O (7)

2J- + 2Fe3+ > J2 + 2Fe2+ (8)

4J- + 2Cu2+ > J2 + 2CuJv (9)

Проба на присутствие восстановителей

К небольшой порции анализируемого вещества добавляем смесь разбавленных растворов KMnO4+H2SO4. Обесцвечивание раствора в соответствии с ниже приведенным уравнениями (10-14) не наблюдаем ,что свидетельствует о возможном отсутствии в анализируемом образце NO2-, SO32- , J-, Cl-, Fe2+

2J- + 2NO2- + 4H+ > J2 + 2NO + 2H2O (10)

5SO32- + 2MnO4- + 6H+ > 5SO42- + 2Mn2+ + 3H2O (11)

16H+ + 10J- + 2MnO4- > 5J2 + 2Mn2+ + 8H2O (12)

16H+ + 10Cl- + 2MnO4- > 5Cl2 + 2Mn2+ + 8H2O (13)

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ > 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O (14)

Растворение в воде

Анализируемое вещество полностью растворяется в воде. На основании этого можно сделать предположение об одновременном нахождении в растворе ионов Ag, Pb2+,CH3COO-,NO3- (поскольку только с этими анионами, открытый в предварительных испытания катион свинца, полностью растворяется в воде).

Проба на присутствие NH4

В анализируемую смесь добавляем несколько капель едкого натра и нагреваем в пламени газовой горелки, запаха аммиака не чувствуется следовательно анион NH4+ отсутствует.

Проба на Fe2+

В пробирку с анализируемым веществом вносим несколько капель раствора HCl и раствор красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] синего окрашивания раствора в соответствии с нижеприведенным уравнением (15) не наблюдаем, следовательно, катион Fe2+ отсутствует.

[Fe(CN)6]3-+ Fe2+>Fe3[Fe(CN)6]2 (15)

Проба на Fe3+

В пробирку с раствором анализируемого вещества прибавляем несколько капель воды и несколько капель концентрированного раствора роданида аммония. Кроваво-красного окрашивания в соответствии с уравнением (16) не наблюдаем, следовательно, катион Fe3+ отсутствует.

Fe3++3CNS->Fe(CNS)3 (16)

Вывод : по результатам предварительным испытаний можем сделать предположение о присутствии в анализируемой смеси следующих ионов: Pb2+,CH3COO-,NO3-

Систематический анализ

Проба на катионы

Проба на катионы второй аналитической группы

К анализируемому образцу добавляем, несколько капель соляной кислоты HCl наблюдаем, выпадение осадка в соответствии с уравнениями(17,18), что подтверждает возможное присутствие в данном веществе катионов Pb2+,Ag+

Химизм процесса:

Pb2++2HCl>PbCl2v (17)

Ag++HCl>AgClv (18)

Проверим образовавшийся осадок на растворение в горячей воде. Добавим к полученному осадку немного горячей воды. Осадок растворяется, следовательно, катион Ag2+ отсутствует.

Для того, чтобы точно удостовериться в присутствии в анализируемом образце катиона Pb2+ проведем следующий опыт. К нескольким каплям раствора анализируемого вещества добавим такое же количество KI. Выпадает желтый осадок (уравнение (19)).

Pb2++2KI>PbI2v +2K+ (19)

В пробирку прибавляем несколько капель воды и 2М раствора СН3СООН, нагреваем, при этом осадок растворяется. Погружаем пробирку в холодную воду. Выпадают блестящие золотистые кристаллы в соответствии с уравнением (20).

PbI2 v + CH3COOH> [PbCH3COO]I+HI. (20)

Таким образом доказали наличие в анализируемом веществе катиона свинца, что согласуется с предварительными испытаниями (проба на окрашивание пламени).

Поскольку катион свинца мешает открытию катионов третьей и первой аналитических групп, необходимо его отделить. Для этого к раствору анализируемого вещества добавим несколько капель 10н HCl, перемешиваем стеклянной палочкой и фильтруем. Промоем осадок водой подкисленной 2н. раствором соляной кислоты (для понижения растворимости хлорида свинца). Фильтрат №1 возможно содержит следующие катионы Ca2+,Ba2+,K+,Na+ ,а также небольшое количество уже открытого катиона Pb2+.Затем к фильтрату добавляем несколько капель раствора сульфата аммония (NH4)2SO4 , нагреваем на кипящей водяной бане несколько минут, даем, немного постоять, и снова фильтруем. Фильтрат№2 возможно содержит катионы К+, Na+ , Ca 2+ .Осадок, содержащий Pb2+ и возможно содержащий катионы Ba2+ , Ca2+обрабатываем, горячим 30% раствором CH3COONH4 до полного удаления PbSO4, фильтруем, осадок промываем дистиллированной водой и переносим в фарфоровую чашку, добавляем несколько миллилитров раствора карбоната калия K2CO3 кипятим несколько минут, нагревая на асбестовой сетке в пламени газовой горелки. После охлаждения в фарфоровую чашку добавляем несколько миллилитров воды, перемешиваем, даем отстояться и прозрачный слой жидкости сливаем. Затем снова добавим карбонат калия K2CO3, опять нагреваем несколько минут, и фильтруем. Осадок промываем теплой водой до полного удаления анионов SO42- . Осадок растворяем в пробирке в небольшой порции уксусной кислоты и промываем небольшим количеством дистиллированной воды. Далее проведем анализ на присутствие катиона Ва2+, для этого к полученному раствору прибавим несколько капель раствора хромата калия K2CrO4 осадка не образуется следовательно катион Ва2+ отсутствует. Проверим полученный раствор на наличие катиона Ca2+ , добавим карбонат натрия, перемешаем стеклянной палочкой, образования осадка не наблюдаем, следовательно, катион Ca2+ отсутствует. Проверим фильтрат№2 на наличие катиона К+ для этого к фильтрату добавим раствор Na3[Co(No2 )6 ] и немного уксусной кислоты, желтого осадка комплексной соли кобальта не образуется следовательно катион К+ отсутствует. Проверим фильтрат № 2 на присутствие катиона Na+, добавим несколько капель раствора KH2SbO4 ,белого кристаллического осадка не образуется, следовательно катион Na+ отсутствует[3]. Для открытия катионов четвертой, пятой и шестой аналитических групп, к фильтрату, оставленному после отделения свинца добавим гидроокись натрия образования осадка не наблюдаем следовательно в анализируемой смеси отсутствуют катионы : Cu2+,Zn2+ ,Al3+,

Страницы: 1, 2, 3, 4