§ 33. Дробний і систематичний методи якісного аналізу

Якісне виявлення іонів у розчинах можна виконувати дробним і систе­матичним методами аналізу. Принцип дробного методу полягає в тому, що іони одного елемента виявляють певними характерними реакціями в при­сутності всіх інших іонів. У складніших випадках спочатку відділяють даний іон від тих, які заважають виявленню. Удробному методі аналізу зви­чайно не додержують певної послідовності у виявленні окремих іонів. При­пустимо, що потрібно провести якісний аналіз розчину, в якому містяться іони міді, заліза (III), барію і амонію або деякі з цих іонів. Аналіз можна розпочати, наприклад, з виявлення міді. Для цього на окрему пробу розчину діють розчином гідроксиду амонію. У присутності іонів міді розчин

забарвлюватиметься в синій колір аміакату міді Cu (NH₃)4⁺- Щоб виявити катіони заліза, на другу пробу розчину діють розчином роданіду амонію. Ознакою присутності іонів Fe³+ є утворення роданіду заліза червоного ко­льору. Барій виявляють добавлянням розчину сірчаної кислоти. Продуктом цієї реакції є білий нерозчинний осад сульфату барію. Катіони амонію легко виявити розчином їдкого лугу; під час реакції виділяється аміак, який легко розпізнати за його характерним запахом.

Дробний аналіз не завжди можна виконати так просто. Коли треба про­аналізувати складні суміші, спочатку відділяють сторонні іони, які зава­жають виявленню. Треба добре знати властивості всіх іонів, присутніх у розчині, і характер їх взаємодії з реактивом, що застосовується для

121

виявлення іонів даного елемента. Часто не вдається знайти такі реактиви, які були б специфічними для іонів одного елемента і не реагували б з іншими з утворенням продуктів реакції із схожими властивостями. Тому цей метод вимагає від хіміка високої кваліфікації і великого практичного досвіду.

Систематичний хід аналізу полягає в тому, що складну суміш іонів спо­чатку розділяють за допомогою так званих групових реактивів на кілька окремих груп. Потім у межах кожної з цих груп виявляють окремі іони пев­ними характерними реакціями. Розділяють іони на групи і виявляють їх у кожній групі в цілком певній послідовності, що виключає помилки, які часто може зробити недосвідчений хімік, проводячи аналіз дробним методом.

Систематичний хід аналізу має велике значення також тому, що анало­гічні схеми розділення іонів на окремі групи застосовуються в кількісному аналізі. Розділення іонів на групи в систематичному ході аналізу застосо­вують тільки при виявленні катіонів. Аналіз суміші аніонів проводять за іншою схемою, викладеною далі.

У підручнику описано систематичний хід аналізу катіонів. У найбільш характерних випадках наводяться також дробні реакції, за якими можна виявити деякі катіони в присутності інших.

§ 34. Класифікація катіонів на аналітичні групи

У систематичному ході аналізу всі катіони розділені на п'ять аналітичних груп. Ця класифікація грунтується на неоднаковій розчинності карбонатів і сульфідів металів.

Катіони І групи. Сюди належать іони калію, натрію, амонію. Іноді до цієї групи відносять також іони магнію. Для катіонів І групи характерна розчинність карбонатів і сульфідів названих металів у воді. Друга особли­вість полягає у відсутності групового реактиву, за допомогою якого можна було б перевести в осад усі катіони І групи.

Катіони II групи — іони кальцію, стронцію і барію — утворюють не­розчинні у воді карбонати. Груповим реактивом, за допомогою якого осад­жують ці катіони, є розчин карбонату амонію (NH₄)₂C0₃.

Катіони III групи — іони заліза, алюмінію, хрому, нікелю, кобальту, цинку й марганцю. Сульфіди і гідроксиди катіонів цієї групи не розчиняють­ся у воді, але розчиняються в розведених кислотах. Розчин сульфіду амонію є груповим реактивом, при дії якого на нейтральний або слабколужний роз­чин осаджуються сульфіди NiS, CoS, FeS, Fe₂S₃, MnS, ZnS і гідроксиди Cr(OH)₃, А1(ОН)₈.

Катіони IV групи — іони срібла, ртуті, свинцю, міді, вісмуту й кадмію. Сульфіди цих металів не розчиняються у воді і в розведеній соляній кислоті. Сірководень є груповим реактивом, який осаджує всі названі катіони з кис­лого розчину у вигляді сульфідів. Іони срібла, ртуті (І) і свинцю становлять окрему підгрупу IV групи. Хлориди цих металів не розчиняються у воді.

Катіони V групи — іони олова, сурми й миш'яку. Останній частіше утворює аніони миш'якової або миш'яковистої кислоти. Сульфіди цих еле­ментів не розчиняються у воді і в розведеній соляній кислоті, але, на відміну

122

від сульфідів IV групи, розчиняються в полісульфіді амонію (NH₄)₂S^. Гру­повим реактивом є сірководень.

Загальна схема систематичного ходу аналізу така:

1. Досліджуваний розчин суміші всіх катіонів підкислюють соляною кислотою. Осаджуються хлориди срібла, ртуті (І) й свинцю. Осад відфільт-оовують.

*2. У фільтрат пропускають сірководень. При цьому осаджуються суль­фіди миш'яку, олова, сурми, ртуті (II), міді, вісмуту, кадмію. Осад відфільт­ровують і обробляють полісульфідом амонію. При цьому розчиняються сульфіди миш'яку, олова і сурми, а в осаді залишаються HgS, CuS, Bi₂S₃, CdS i PbS (хлорид свинцю помітно розчинний у воді, тому тут осаджуються залишки свинцю після відокремлення основної його кількості у вигляді, хлориду).

3. Фільтрат від сульфідів IV та V груп, в якому містяться катіони III, II і І груп, нейтралізують гідроксидом амонію і добавляють до нього гру­повий реактив на III групу — розчин сульфіду амонію. Осаджуються NiS, CoS, FeS, Fe₂S₃, MnS, ZnS, Al(OH)₃, Cr(OH)₃. Осад відфільтровують.

4. У фільтраті осаджують карбонати барію, стронцію і кальцію розчином карбонату амонію. Осад карбонатів II групи відфільтровують. Фільтрат містить катіони І групи.

За описаним методом складну суміш катіонів розділяють на п'ять аналі­тичних груп. Потім виявляють окремі катіони в межах кожної групи за методами, Описаними в наступних розділах підручника.