§ 101. Виявлення аніонів

Розчин досліджуваної речовини в кислотах, добутий відповідно до опи­саної в попередньому параграфі методики, не можна безпосередньо викорис­тати для аналізу аніонів. З одного боку, ряд аніонів при обробці зразка кислотами втрачається у вигляді газів, наприклад S0₂, H₂S, C0₂ тощо. Крім того, виявленню аніонів часто заважають присутні в розчині катіони. Тому для аналізу на аніони приготовляють спеціальний розчин. Як уже зазначалося в § 98, аналіз на аніони роблять у розчині, що містить солі лужних металів — калію і натрію. Потрібний для цього розчин приготовля­ють так.

До досліджуваного розчину або твердої речовини добавляють концент­рований розчин карбонату натрію, суміш кип'ятять якийсь час і осад від­фільтровують. При такій обробці переважна більшість сполук перетворю­ється в гідроксиди або карбонати металів. Наприклад: Ва (N0₃)₂ + Na₂C0₃ = 2NaN0₃ + ВаС0₃; 2FeCl₃ + 3Na₂C0₃ + 3H₂0 = 2Fe (OH)₃ + 6NaCl + 3C0₂; SrS0₃ + Na₂C0₃ = SrC0₃ + Na₂S0₃.

У фільтраті містяться розчини солей усіх аніонів з лужними металами, за винятком фосфатів, фторидів, сульфідів і галогенідів, які можуть зали­шитися в осаді у вигляді Ва₃ (Р0₄)₂, CaF₂, CuS, Agl тощо.

Крім того, у розчин переходить також миш'як, алюміній, олово, сурма у вигляді NaAs0₂, Na₂As0₄, NaAl0₂, Na₂Sn0₃, NaSb0₃₎ а також частково мідь у формі комплексної сполуки. Позбутися цих елементів (за винятком миш'яку) можна, обережно нейтралізуючи розчин оцтовою або соляною кислотою. У нейтральному розчині осаджуються відповідні гідроксиди, наприклад:

NaAl0₂ + НС1 + Н₂0 = A1 (ОН)₃ + NaCl.

При нейтралізації треба стежити за тим, щоб не добавити надлишок кислоти, бо тоді гідроксиди, що утворилися, знову розчиняться:

А1 (ОН)₃ + ЗНС1 = А1С1₃ + ЗН₂0.

З другого боку, можна втратити деякі аніони внаслідок їх розкладання кислотами, наприклад:

Na₂S0₃ + 2НС1 = 2NaCl + S0₂ + H₂0.

Нейтралізований розчин відфільтровують від осаду, а фільтрат викорис­товують для виявлення аніонів (див. розд. 13).

11»

323

В осаді після обробки речовини розчином карбонату натрію можуть міститися іони РО?^-, S^2-, F^-, І^-, Вг~. Щоб виявити фосфат-іони, частину осаду розчиняють в азотній кислоті і добавляють до розчину молібденову рідину (див § 87). Жовтий осад вказує на присутність аніонів Р0₄~. Сульфід-іони виявляють, обробляючи частину осаду розведеною сірчаною кислотою. Сірководень, що виділяється, виявляють за запахом або за почорнінням фільтрувального паперу, змоченого розчином ацетату свинцю. Щоб виявити фторид-іони, осад висушують і обробляють концентрованою сірчаною кис­лотою; фторид кремнію, що виділяється, виявляють відповідно характер­ною реакцією (див. §83). Нарешті, іони Г~, Вг~~ виявляють, як описано в по­передньому параграфі.

§ 102. Аналіз металів і сплавів

Існує дуже багато сплавів різних металів, що використовуються в техні­ці для найрізноманітніших потреб. Найчастіше доводиться мати справу з такими сплавами.

1. Сплави на основі заліза — чавуни, звичайні й леговані сталі. Основ­ним компонентом цих сплавів є залізо. У легованих сталях містяться значні кількості марганцю, хрому, нікелю, кобальту, міді, рідкісних металів — титану, ванадію, молібдену, вольфраму тощо. З неметалів присутні сірка, кремній і фосфор. Останні елементи перебувають тільки у вигляді домішок, і якісне виявлення їх у цьому підручнику не описується.

2. Сплави на основі міді — бронзи і латуні. Основний компонент їх — мідь. Бронзами найчастіше називають сплави міді з оловом, латунями нази­вають сплави міді з цинком. Проте в цих сплавах можуть бути в невеликих кількостях також інші елементи, наприклад, залізо, сурма, марганець, фосфор, свинець, алюміній, нікель, кадмій тощо.

3. Сплави на основі алюмінію. Крім основного компонента — алюмінію, у них містяться в більшій або меншій кількості магній, цинк, мідь, залізо, олово.

4. Сплави на основі олова і свинцю. До цих сплавів відносяться різні припої. У них містяться олово, свинець, сурма, мідь, кадмій тощо.

Наведена характеристика дуже орієнтовна і не охоплює всієї різноманіт­ності матеріалів цього типу. Належність сплаву до одного з названих типів можна встановити частково за його зовнішнім виглядом. Сплави міді мають жовтий колір, сплави алюмінію і олова — білий, сплави заліза —темний колір тощо. Густина їх теж різна. Найлегші — сплави алюмінію, їх до­сить легко розпізнати за цією ознакою. Точніші дані дістають після прове­дення попередніх дослідів. Так, переважна більшість чавунів і сталей роз­чиняється в розведених сірчаній або соляній кислотах. Навпаки, концентро­вана азотна кислота часто пасивує їх. Пасивацією називається явище, коли метал або сплав при дії HNO_;, вкривається з поверхні топкою плівкою ок­сидів і перестає розчинятись у кислотах. Щоб пересвідчишся, що основою сплаву є залізо, крупинку сплаву розчиняють у розведеній сірчаній кислоті,

324

добавляють краплину HNO_a і нагрівають суміш. Утворений розчин дає з роданідом амонію інтенсіїшіо-червоие забарвлення родапіду заліза. Сплави міді, навпаки, не розчиняються в сірчаній і соляній кислотах, але піддають­ся дії азотної кислоти. Для перевірки крупинку сплаву розчиняють в азот­ній кислоті і добавляють до розчину надлишок аміаку. Утворюється аміакат міді інтенсивно-сннього кольору. Характерною особливістю сплавів алю­мінію є їх розчинність у розчинах їдких лугів:

2А1 + 2NaOH + 2Н₂0 = 2NaA10₂ -j- ЗН,.

За бурхливим виділенням водню легко розпізнати сплави алюмінію-В їдкому лузі також розчиняються олово і цинк, які часто бувають в алюмі­нієвих сплавах. Сплави алюмінію розчиняються також у сірчаній і соляній кислотах, але пасивуються концентрованою азотною кислотою.

Сплави олова при дії азотної кислоти перетворюються в нерозчинну олов'яну кислоту. В осаді залишається також HSb0₃, а решта компонентів сплаву — свинець, мідь, залізо, цинк та інші — переходить у розчин.

Хід аналізу сплавів різних типів такий.

Сплави на основі заліза. Приблизно 0,5 г сплаву нагрівають з розведеною сірчаною кислотою доти, поки перестане виділятися водень. Часто після цього залишається сірий або чорний осад карбідів заліза і хрому. Для їх окислення добавляють концентровану азотну кислоту і нагрівають суміш, поки залишиться невеликий білий осад H₂Si0₃ або проба повністю розчинить­ся. Розчин фільтрують (якщо треба), фільтрат випарюють до появи білої пари S0₃, щоб позбутися надлишку азотної кислоти. Після охолодження залишок обережно розчиняють у воді і в добутому розчині виявляють іони Fe³⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Ni²⁺, Со²⁺, Си²⁺ та інші за схемою, описаною при аналізі III—IV груп катіонів (див. розд. 9).

Сплави на основі міді. Близько 0,5 г сплаву розчиняють в азотній кислоті (1 : 1) при нагріванні. Після обробки сплаву кислотою може залишитися осад H₂Sn0₃ і HSb0₃. Для кращої коагуляції цих осадів добавляють трохи сухого нітрату амонію, продовжують нагрівати сплав до повного розкладан­ня, відфільтровують олов'яну і сурм'яну кислоти і промивають їх гарячим розчином хлориду амонію. У розчині можуть бути іони Cu²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺, A]³+,Fe³⁺,Mn²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ тощо. До цього розчину добавляють трохи 2н. розчину сірчаної кислоти і випарюють його до появи «диму» S0₃. Після охолодження сухий залишок розводять водою і фільтрують. Щоб перевіри­ти, що осад є сульфатом свинцю, його розчиняють в ацетаті амонію і діють розчином хромату або йодиду калію. У фільтраті виявляють решту катіонів звичайними методами.

Осад H₂Sn0₃ і HSb0₃ обробляють концентрованою соляною кислотою і виявляють катіони олова і сурми.

Сплави на основі алюмінію. 0,5 г сплаву розчиняють у 25%-му розчині їдкого лугу. Після цього може залишитися чорний осад, в якому містяться залізо, марганець, нікель, магній. Осад розчиняють в азотній кислоті і виявляють у розчині катіони названих металів характерними реакціями.

325

Лужний розчин алюмінату підкислюють соляною кислотою і аналізують на присутність катіонів олова, цинку й алюмінію.

Сплави на основі олова. 0,5 г сплаву обробляють при нагріванні нітрат­ною кислотою (1 : 1). Доливають розчин нітрату амонію і продовжують на­грівати, поки повністю розкладеться сплав. Осад H₂Sn0₃ і HSb0₃ промива­ють гарячим розчином хлориду амонію і аналізують, як описано вище. В роз­чині можуть бути іони Pb²+ Cu²+ Cd²⁺, Fe³+ Zn²⁺ тощо. Цей розчин аналі­зують так само, як описано при дослідженні мідних сплавів.

Частина III КІЛЬКІСНИЙ АНАЛІЗ

Розділ 15. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДІВ КІЛЬКІСНОГО АНАЛІЗУ