Вопрос №8 Системный и дробный анализы

Дробный анализ. Для обнаружения отдельных ионов не всегда сразу удается подобрать специальный реактив, который дает характерный осадок или окрашивание только с открываемыми ионами. Задача значительно затрудняется в присутствии посторонних ионов, которые могут давать аналогичные продукты реакции или вызывать другие затруднения в процессе анализа. Особенно усложняется анализ в тех случаях, когда концентрация посторонних ионов значительно превышает концентрацию обнаруживаемых ионов.

Чтобы сделать анализ смеси нескольких веществ, близких по свои химическим свойствам, приходится их предварительно разделить и только затем проводить частные реакции на отдельные ионы. Поэтому качественный анализ включает не только реакции обнаружения ионов, но и методы их разделения. За методами разделения или выделения следует идентификация ионов отдельных элементов.

Реакции, позволяющие обнаруживать искомые ионы в отдельных порциях сложной смеси при условии устранения влияния посторонних ионов, называют дробными реакциями. Метод анализа, основанный на применении дробных реакций, называют дробным анализом. Таким образом, качественным дробным анализом является метод обнаружения искомых ионов из отдельных порций анализируемого раствора при помощи дробных реакций, выполняемых в любой последовательности. Качественный дробный анализ выполняют в пробирках.

Метод дробного анализа детально разработан Н.А. Тананаевым. Метод заключается в том, что отдельные небольшие пробы исследуемого раствора обрабатывают реактивами (или смесями нескольких реактивов), устраняющими влияние посторонних ионов, которые мешают обнаружению искомых ионов. Затем обнаруживают искомые ионы при помощи характерных реакций. При этом порядок обнаружения катионов или анионов не имеет особого значения. При дробном методе анализа в первую очередь используют высокочувствительные избирательные реактивы, позволяющие обнаруживать данный ион в присутствии других. Такой метод не требует много времени и дает возможность обнаруживать те или иные ионы, минуя длительные операции последовательного отделения одних ионов от других.

Дробный анализ дает возможность быстро обнаруживать ограниченное число (от одного до пяти) ионов, содержащихся в смеси, состав которой приблизительно известен. В этом случае нет необходимости в проведении полного качественного анализа исследуемого образца, требуется лишь установить наличие или отсутствие в нем некоторых компонентов.

Дробный качественный анализ имеет много преимуществ перед другими химическими методами анализа, но и ему присущи некоторые недостатки.

Систематический анализ. Полный анализ многокомпонентной смеси можно провести значительно быстрее, если применить систематический анализ.

При выполнении систематического анализа в отличие от дробного анализа соблюдают определенный порядок разделения и последующего открытия искомых ионов. Поэтому для исследования берут одну относительно большую пробу анализируемого раствора. Разделение ионов на группы выполняют в определенной последовательности. Для этого используют сходства или различия свойств ионов в отношении действия групповых реактивов, из которых главным является сероводород. Группы ионов подразделяют на подгруппы, а затем в пределах данной подгруппы разделяют индивидуальные ионы и обнаруживают их при помощи характерных реакций. Другими словами, при выполнении систематического анализа к обнаружению ионов приступают главным образом лишь после удаления из анализируемого раствора в результате последовательных операций всех других ионов, мешающих открытию искомых ионов.

Вопрос № 33

Произведение растворимости – это произведение активностей ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе. При данной температуре эта величина постоянная.

 

Произведение растворимости малорастворимых веществ при 25 °

Соединение	ПР
BaCrO4	2,0•10-10
CaCO3	4,8•10-9
CaCrO4	7,0•10-9
CaC2O4	2,6•10-9
CaSO4	9,1•10–6
Ca3(PO4)2	2,0•10-29
Mg(OH)2	5,0•10-12
PbI2	1,1•10-9
PbCl2	1,7•10-5
PbCrO4	1,8•10-14
PbSO4	2,2•10-8
Pb3 (PO4)2	7,9•10-
SrSO4	3,2•10-

 

Пример: Произведение растворимости иодида свинца при 20 °С равно 8•10-⁹. Вычислите растворимость соли (моль/дм³ и г/дм³) при указанной температуре.

Решение Обозначим искомую растворимость через х (моль/дм³). Тогда в насыщенном растворе PbI₂ содержится х моль/дм³ ионов Pb²⁺ и 2х моль/дм³ ионов I^- Откуда:

ПР(PbI₂) = [Pb²⁺] [I^-]² = х(2х)² = 4х³,

х= ³ПР(PbI₂)/4 = ³ 810^-9 /4 = 1,3• 10-³ моль/дм³.

Поскольку мольная масса РbI ₂ равна 461 г./моль, то растворимость PbI ₂, выраженная в г/дм³, составит 1,3•10-³•461 = 0,6 г/дм³.

Пример: Вычислите растворимость Pb₃(PO₄)₂ и выразите ее в моль/дм ³ и г/дм ³, если ПР [Pb3 (PO₄)₂] = 1,50•10-³².

Решение         Pb₃(PO₄)₂ о 3Pb²⁺ + 2PO ³₄ ^-.

ПР [Pb3 (PO₄)₂] = [Pb²⁺]³ [PO³₄ ^-]². Растворимость малорастворимого вещества состава А_а В_b равна: ПР(А_аВ_в)/а^авв        

тогда растворимость Pb₃(PO₄)₂ составит:

ПР [Pb₃(PO₄)₂]/33. 22 =51,50.10–32/108=51,3810^-34= =1,68•10-⁷ моль/дм Чтобы выразить растворимость в г/дм³ следует полученную величину (моль/дм³) умножить на мольную массу Pb₃(PO₄)₂, т.е. на 811 г./моль. Тогда растворимость Pb₃(PO₄)₂ составит: 1,68•10^-7•811=

Пример: Может ли образоваться осадок Mg(OH)₂, если смешать равные объемы 0,5 М раствора MgCl₂ и 0,1 М раствора NaOH?

Решение При сливании двух равных объемов суммарный объем раствора увеличится вдвое, а концентрация уменьшится вдвое, то есть концентрация раствора MgCl₂ будет равной 0,5/2 = 0,25 моль/дм ³, а концентрация NaOH – равной 0,1/2 = 0,05 моль/дм ³.

Находим произведение концентраций ионов [Mg²+] [OH^-]² = 0,25•0,05² = = 6,25•10-⁴. Сопоставляя полученную величину 6,25•10-⁴ с табличным значением ПР = 5,00•10-¹², находим, что рассчитанное произведение концентраций ионов превышает ПР [Mg(OH)₂], т.е. раствор пересыщен и осадок должен образоваться.

Пример: Вычислите растворимость PbSO₄ и выразите ее в моль/дм³ и г/дм³, если

Решение                PbSO₄ = Pb²⁺ + SO ²₄ ^-

ПР(PbSO₄) = [Pb²⁺] [SO²₄ ^-] = 2,2•10-⁸.

Растворимость PbSO₄ = [Pb²⁺] = [SO ^2-] = ПР (PbSO₄) = 1,48•10 -⁴ моль/дм ³.

M(PbSO₄) = 303 г./моль. Растворимость PbSO₄ составит:

1,48•10-⁴•303 = 4,48•10-² г/дм³.

Пример: Растворимость гидроксида магния Mg(OH)₂ при 18 °С равна 1,7•10^-4 моль/дм³. Найдите произведение растворимости Мg(OH)₂ при этой температуре.

Решение При растворении каждого моля Mg(OH)₂ в раствор переходит 1 моль ионов Mg²+ и вдвое больше ионов OH^- Следовательно, в насыщенном растворе Mg(OH)₂:

[Mg²+] = 1,7•10-⁴ моль/дм³; [OH^-] = 3,4•10-⁴ моль/дм³.

ПР (Mg(OH)₂) = [Mg²+] [OH-]² = 1,7•10-⁴ (3,4•10-⁴)² = 1,96•10-¹¹

Вопрос№ 34

Наиболее важными требованиями, которые предъявляются к реакциям осаждения в титриметрическом анализе, являются следующие: достаточно малая растворимость осадка и быстрое его образование при добавлении титранта, минимальное соосаждение примесей и наличие индикатора, позволяющего фиксиро­вать конец реакции.

Из методов осаждения наибольшее практическое значение имеют методы, основанные на осаждении нитратом серебра (ар­гентометрия) и нитратом ртути(1) (меркурометрии).

Аргентометрические методы применяют для определения концентрации главным образом галогенидов, например хлорида:

Ag⁺ + С1- = AgCl

Основными рабочими растворами аргентометрии являются растворы нитрата серебра, хлорида натрия и тиоцианата калия или аммония. Хранят раствор AgNO₃ в склянках из темного стек­ла, так как на свету соли серебра неустойчивы. Точную концент­рацию раствора AgNO₃ обычно устанавливают по NaCl.

Растворы NaCl и KSCN (или NH₄SCN) готовят из перекрис­таллизованных препаратов. Точную концентрацию KSCN (или NH₄SCN) устанавливают по титрованному раствору AgNO₃.

Аргентометрия