1. 2 Основные операции качественного химического

анализа

Основные операции качественного анализа связаны с проведением реакций обнаружения (идентификации) и реакций разделения (отделения) ионов. В практикуме качественного анализа обычно используют полумикрометод (при проведении систематических реакций и в ходе анализа) и микрометод (при выполнении микрокристаллоскопических и капельных реакций). Реакции можно проводить:

1) «Мокрым» и «сухим» путем.

Химический анализ в растворах называют анализом мокрым путем. Для растворения анализируемого вещества применяют дистиллированную воду, уксусную и минеральные кислоты, органические растворители.

В некоторых случаях вещества анализируют сухим путем, без перевода их в раствор. Обычно такой анализ сводится к испытанию способности вещества окрашивать бесцветное пламя в характерный цвет или придавать определенную окраску сплаву, полученному при нагревании анализируемого вещества с другим веществом. Для проведения испытания платиновую проволоку нагревают в пламени горелки и быстро вносят в сухое анализируемое вещество или его смесь с фосфатом Na или бурой. Вещество или смесь прилипает к проволоке, её опускают в HCl, образующаяся при этом хлористые соединения обладают большой летучестью и окрашивают бесцветное пламя в характерный для исследуемого элемента цвет.

2) Микрокристаллическим методом анализа.

Этот метод анализа основан на обнаружении соединений тех или иных элементов при помощи реакций в результате которых образуются соединения, обладающие характерной формой кристаллов. Кристаллы характерной формы получают при работе с чистым веществом путем внесения капли раствора или кристалла реактива в каплю исследуемого вещества, помещенную на предметном стекле. Через некоторое время появляются кристаллы определенного цвета и формы, которые рассматривают в микроскоп.

3) Капельным и пробирочным методом.

Большое значение в аналитической химии приобрел т.н. капельный анализ. При капельном анализе отдельные реакции на фарфоровых или стеклянных пластинках или на фильтровальной бумаге. При этом на пластинку или на бумагу наносят каплю испытуемого раствора и каплю реактива, вызывающего характерное цветное окрашивание или образование кристаллов. Этот метод анализа применим не всегда, тем не менее он служит хорошим средством исследования.

4) Бесстружковым методом анализа.

Этот метод используют для анализа черных, цветных и драгоценных металлов. Он позволяет сохранить целостный и внешний вид образцов. При бесстружковом методе анализа каплю растворителя металла наносят на поверхность образца. Образовавшийся раствор снимают с поверхности металла капилляром. Затем с полученным раствором проводят соответствующие реакции.

1. 3 Анализ смеси катионов и анионов

Для быстрого определения ограниченного числа содержащихся в смеси катионов или анионов удобнее использовать дробный анализ. Полный анализ многокомпонентной смеси можно провести значительно быстрее, если применить систематический анализ. Для удобства проведения систематического анализа все ионы разделяют на группы, используя сходства или различия свойств ионов в отношении действия групповых реактивов. Например, согласно наиболее удобной в качественном анализе кислотно-основной классификации все катионы делятся на шесть групп по их отношению к серной и соляной кислотам, к едким щелочам и гидроокиси аммония (таблица 1).

Первая группа объединяет катионы NH₄⁺, K⁺, Na⁺, которые не осаждаются ни минеральными кислотами, ни щелочами, т.е. не имеют группового реактива. Катионы второй группы Ag⁺, Hg⁺ и Pb²⁺ осаждаются соляной кислотой. Третью группу образуют катионы Ba²⁺, Sr²⁺ и Cа²⁺, которые осаждаются серной кислотой. В четвертую группу объединяются катионы Zn²⁺, Al³⁺, Сr³⁺, Sn⁴⁺, As³⁺ и As⁵⁺, не выпадающие в осадок при добавлении избытка щёлочи. Пятую группу составляют катионы Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺, Мn²⁺, Bi³⁺ , Sb³⁺, Sb⁵⁺. Все они осаждаются раствором щёлочи. Шестая группа катионов Hg²⁺, Cu²⁺, Сd²⁺, Со²⁺ и Ni²⁺ образует гидроокиси, растворимые в избытке раствора гидроокиси аммония с образованием растворимых аммиакатов.

В основу классификации анионов положено различие в растворимости солей бария, серебра, кальция, свинца и др. Общепринятой классификации не существует.

По наиболее распространенной классификации все анионы делятся на три аналитические группы (таблица 2).

Таблица 1 − Разделение катионов на группы по кислотно─щелочной классификации

Груп- па	Катионы		Групповой реагент	Получаемые соединения	Групповая характеристика
1	K+, Na+, NH4+		Нет		Хлориды, сульфаты и гидроокиси растворимы в воде
2	Ag+, Pb2+, Hg22+		2н раствор HCl	Осадок AgCl и т.п.	Хлориды не растворимы в воде
3	Ba2+, Sr2+, Ca2+		2н раствор H2SO4	Осадок BaSO4 и т.п.	Сульфаты не растворимы в воде
4	Zn2+,As5+ Sn4+ , Al3+, Sn2+, Cr3+	Избыток 4 н раствора NaOH или KOH		Раствор ZnO22- AlO2- и т.д.	Гидроокиси растворимы в избытке раствора NaOH и KOH
5	Mg2+, Mn2+, Bi3+, Fe2+, Fe3+, Sb3+, Sb5+,	Избыток 25% - ного раствора NH4OH		Mg(OH) 2, Mn(OH) 2 и т.д.	Гидроокиси не растворимы в избытке аммиака
6	Сu2+, Hg2+, Cd2+, Co2+, Ni2+	Избыток 25% - ного раствора NH4OH		[Cu(NH3)4]3+, [Hg(NH3)4]3+ и т.д.	Аммиакаты растворимы в избытке раствора аммиака

В большинстве случаев анионы открываются дробным методом. Групповые реактивы используются не для отделения группы, а для обнаружения присутствия анионов групп.

Таблица 2 − Классификация анионов

Груп- па	Анионы	Групповой реак- тив	Характеристика группы
1	SO42-, SO32-, CO32-, PO43-, SiO32-	BaCl2 в нейтральном или слабощелочном растворе	Соли бария нерастворимы в воде
2	Cl-, Br-, J-, S2-	AgNO3 в присутствии HNO3	Соли серебра нерастворимы в воде и в разбавленной азотной кислоте
3	NO3-, NO2-, CH3COO-	Группового реагента нет	Соли бария и серебра растворимы в воде

При выполнение качественного обнаружения катионов и анионов в определяемом объекте в начале проводят предварительные испытания (определяют некоторые катионы и анионы дробным методом). Затем проводят их разделение на соответствующие группы с помощью групповых реактивов. После этого проводят анализ каждой группы катионов или анионов с целью определения отдельных ионов.