7.1. Аналіз штучної суміші твердих речовин (солей чи оксидів)

7.1.1. Попередні дослідження

Виявлення іонів здатних забарвлювати полум’я.

Невелику кількість аналізованої суміші поміщають на предметне скло або в пробірку, змочують концентрованою HCl і на ретельно очищеній ніхромовій дротині вносять в полум’я пальника. За появою забарвлення полум’я роблять висновок про наявність окремих іонів (див. 4.3).

Виявлення аніонів, які при дії кислот утворюють леткі продукти.

При дії кислот на аналізовану суміш твердих речовин залежно від природи і концентрації кислоти можуть виділятися: CO₂, SO₂ (2 M CH₃COOH); CO₂, SO₂, H₂S (2 M HCl, H₂SO₄); CO₂, SO₂, HCl, I₂, NO₂ (конц. H₂SO₄).

Якщо при обробці аналізованої суміші кислотою виділяється газ, то для його ідентифікації потрібно використати відповідні методи виявлення аніонів.

7.1.2. Розчинення зразка

Підбір розчинника починають з випробування на розчинність речовини у воді. Якщо вона в воді не розчиняється (або розчиняється частково), то вивчають розчинність у HCl, HNO₃ та їхніх сумішах. Речовини, що не розчиняються в кислотах, переводять у розчин, як описано нижче.

Невелику кількість (розміру приблизно сірникової головки) речовини обробляють при перемішуванні в конічній пробірці 15-20 кр. дистильованої води. Якщо потрібно, то суміш нагрівають на водяній “бані” впродовж кількох хвилин. За неповного розчинення переконуються, чи воно є хоч частковим. Для цього відцентрифуговують залишок і кілька крапель прозорого розчину випаровують до сухого стану на предметному склі. Поява нальоту свідчить про часткове розчинення речовини у воді. У випадку повного розчинення готують розчин – 20-30 мг речовини в 1,0-1,5 мл води, і аналізують його на катіони. Навіть при частковому розчиненні у воді доцільно таким способом перевести в розчин всі розчинні складові частини і аналізувати розчин окремо від нерозчинного залишку. Забарвлення розчину свідчить про наявність іонів Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, CrO₄^2-, Cr₂O₇^2- чи MnO₄^-. Визначають рН одержаного розчину за допомогою універсального індикаторного паперу. Низьке значення рН може зумовити присутність в розчині вільних кислот чи солей бісмуту, меркурію, титану і феруму. Якщо розчин має лужну реакцію, то можливо, присутні іони Pb(OH)₄^2-, Cu(NH₃)₄²⁺, Cd(NH₃)₄²⁺, Ag(NH₃)₂⁺, комплексні ціаніди, солі винної кислоти тощо. Арсен, стибій і станум в цьому випадку присутні як аніони.

Щоб перевести в розчин речовини, що розчиняються тільки в кислотах, невелику кількість речовини (таку ж, як у першому випадку) послідовно обробляють при перемішуванні в пробірці 2 М HCl, а потім, за необхідності, концентрованою HCl при звичайній температурі і з нагріванням на водяній “бані”. Уважно спостерігають за процесом розчинення. Іноді при розчиненні виділяються гази (CO₂, SO₂, H₂S, NO₂) і це дає змогу зробити деякі висновки про склад зразка – наявність карбонатів, сульфітів, сульфідів, тіосульфатів, нітритів, нітратів разом з відновниками. У хлоридній кислоті не розчиняється ряд сполук, які можуть розчинитися лише у HNO₃, наприклад, сульфіди купруму, бісмуту, меркурію. Тому незалежно від результатів попередньої проби, іншу порцію речовини розчиняють в 6 М НNО₃ при нагріванні. Нарешті, якщо речовина не розчиняється у взятих окремо HCl і HNO₃, то випробовують її відношення до суміші цих кислот (царська горілка) при нагріванні.

Якщо речовина розчиняється і в хлоридній, і в нітратній кислотах, перевагу часто віддають нітратній, бо нітрати менш леткі, ніж хлориди, і потім, видаляючи надлишок кислоти випаровуванням, менш ймовірно втратити яку-небуть складову частину зразка.

Коли вибрано кислоту-розчинник, то 20-30 мг речовини (чи залишок після розчинення у воді) обробляють у тиглі 25-30 кр. цієї кислоти. Розчин кип’ятять і обережно, уникаючи пропікання, випаровують до сухого стану (тяга!). Потім у тигель додають 25-30 кр. води, перемішують для прискорення розчинення і переносять вміст тигля в конічну пробірку. Розчин аналізують на катіони, як описано вище.

До речовин, які нерозчинні у кислотах, належать сульфати лужноземельних металів та плюмбуму, галогеніди аргентуму, деякі природні або утворені при прожарюванні осадів оксиди  Al₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, SnO₂ тощо, а також силікати, хромистий залізняк Fe(CrO₂)₂ та інші.

Якщо в суміші присутні сульфати, то їх переводять у карбонати концентрованим розчином Na₂CO₃ + K₂CO₃. Сульфат плюмбуму відокремлюють від сульфатів лужноземельних металів дією 30%-ного розчину ацетату амонію. Галогеніди аргентуму відновлюють металічним цинком у присутності H₂SO₄ при нагріванні:

2AgI + Zn = 2Ag + Zn²⁺ + 2I^- .

Осад металічного аргентума розчиняють при нагріванні в 6 М HNO₃.

Діоксид кремнію і силікати переводять у розчин також сплавлянням з 6-кратним надлишком суміші безводних карбонатів калію і натрію. Розплав після охолодження обробляють розведеною HCl і після обезводнювання і відокремлення силікатної кислоти розчин аналізують на катіони. Нерозчинні оксиди алюмінію, феруму і титану сплавляють з піросульфатом калію:

K₂S₂O₇ = K₂SO₄ + SO₃ ;

Al₂O₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃ .

Плав охолоджують і розчиняють у гарячій воді. Оксиди стануму і стибію переводять у розчин після спікання з надлишком (1:6) суміші сірки і карбонату натрію:

2SnO₂ + 2Na₂CO₃ + 9S = 2Na₂SnS₃ + 2CO₂ + 3SO₂ .

Якщо аналізований об’єкт є розчин з осадом, то цей осад попередньо відокремлюють і досліджують на розчинність у кислотах як описано вище для твердого зразка. Розчин, який одержують розчиненням цього осаду, після видалення надлишку кислоти випаровуванням і додавання води, приєднують до основного розчину і аналізують на катіони як звичайно, або обидва розчини аналізують окремо.