Лабораторна робота №14 Задача на визначення невідомої речовини Аналіз чистої речовини (хімічного індивіда)

До чистих речовин (хімічних індивідів) відносяться з простих речовин – метали або неметали, з складних – оксиди, основи, кислоти, амфотерні гідроксиди, солі. Оскільки переважна частина хімічних індивідів знаходяться в твердому стані, тo в даній роботі й розглядається аналіз твердих речовин. У випадках , коли речовина знаходиться в рідкому стані, роблять її аналіз ана­логічно аналізу розчину, одержаного після розчинення твердої речовини.

1. Попередні випробування:

а) колір сполуки. Перш за все треба звертати увагу на колір сполуки. Метал може бути у вигляді порошку, пластинок або стружок. Так, у вигляді порошку чорного або сірого кольору може бути Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Mo, бурого – Сu, пластинки або стружки сірого кольору утворює Zn, Bi, Pb, сріблястого – Fe, Co, Ni, Ag, червоно-бурого – Cu. Багато оксидів мають чорний колір (MnO, NiO, CoO, CuO), деякі – білий (ZnO, P₂O₅, TiO₂), бурий (Fe₂O₃, V₂O₅), зелений (Cr₂O₃). Більшість кислот у твердому стані має білий колір: H₃BO₃, H₂SiO₃, H₂C₂O₄. Що стосується інших сполук, тo їх ко­лір може залежати від металу, що входить до катіону або аніону. Так, сполуки Ti (ІV) можуть мати білий або жовтий колір, V (ІV) – блакитний, V (V) – жовтий, оранжевий, білий, Сґ (III) – зелений або фіолетовий, Cr (VІ) – жовтий або оранжевий, Mn (II) – білий або рожевий, Mn (ІV) – бурий, Mn (VII) – фіолетовий, Fe (II) – білий або зелений, Fe (III) – бурий або жовтий, Сo (II) – рожевий або синій, Ni (II) – зелений, Сu (II) – синій, блакитний або зелений, Hg (II) – білий, жовтий, червоний. Йони інших металів утворюють сполуки в основному білого кольору;

б) забарвлення полум’я. Вносячи сполуки на дроті у полум’я газового пальника, можна судити про наявніоть деяких елементів. Так, більшість солей калію забарвлює полум’я у фіолетовий колір, натрію – жовтий, стронцію або літію – червоний, кальцію – цегляно-червоний, барію – жовто-зелений, міді – синьо-зелений, бору – зелений;

в) розчинність у воді. Невелика кількість сполук може розчи­нятись у воді безпосередньо, деякі – тільки при нагріванні. З металів у воді розчиняються тільки лужні й лужноземельні. Пераважна більшість металів у воді не розчиняється. З гідроксидів роз­чиняються тільки гідроксиди лужних (NaОН, КОН) і лужноземельних (Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂) металів. Майже всі інші гідроксиди нерозчинні у воді. З солей у воді розчинні майже всі сполуки лужних металів, всі нітрати, перхлорати, ацетати, хлориди, крім хлоридів свинцю, срібла й ртуті (І), сульфати, крім сульфатів свинцю, барію, кальцію, стронцію. Сполуки вісмуту, сурми й олова розчиняються у воді, але легко підляга­ють гідролізу і тому у водних розчинах утворюють аморфні осади гідроксидів або основних солей. В таких випадках додаванням декількох краплин розчину НСl (2 моль/л) а6o HNO₃ переводять ці сполуки у розчин;

г) розчинність у НСl. Хлороводнева кислота розчиняє метали, що стоять у ряду напруг лівіше водню, наприклад: Mn, Zn, Al, Сr, Fe, Co, Ni, Cd, більшість оксидів, всі карбонати й гідроксиди, за виключенням сполук Pb, Ag I Hg (І). Якщо невідома речовина розчинна у розведеній НСl, то вона не містить Ag⁺ i Hg₂²⁺. З сульфідів розведена НСl розчиняє CdS і сульфіди катіонів третьої групи за виключенням NiS і CoS. Концентрована НСl при нагріванні розчиняє всі сульфіди, крім сульфідів ртуті й миш’яку. При обробці деяких окислювачів (Сґ₂O₇^2¯, MnO₄‾) концентрованою може виділятись вільний хлор;

д) розчинність у HNO₃. Азотна кислота розчиняє всі оксиди, гідроксиди, сульфіди (крім HgS) і всі нерозчинні у воді солі слабких кислот, за виключенням солей сурми й олова. Більшість металів розчиняються у HNO₃; при розчиненні Sb, Sn утворюються осади HSbO₃, H₂SnO₃ відповідно;

e) розчинність у розчинах їдких лугів. Їдкі луги (NаОН, KОН) розчиняють оксиди, гідроксиди і інші нерозчинні у воді сполуки “амфотерних металів”: Zn, Al, Pb, Сr, As, Sb і Sn.

2. Переведення речовини у розчин.

Якщо хімічний індивід розчиняється у воді, беруть 0,1-0,5 г речовини і розчиняють її при невеликому нагріванні. Якщо речовина не розчиняється у воді, то її розчиняють у НСl або HNO₃, іноді при невеликому нагріванні. При цьому необхідно спостерігати, чи виділяється газ при розчиненні, що може вказувати на наявність певних аніонів, наприклад: СО₃^2-, SО₃^2-, S^2-, NO₂^-. Якщо речовина не розчиняється у вказаних кислотах, то її розчиняють в HF або сумішах кислот при кипיятінні: царській водці, HF + HNO₃ або HF + H₂SO₄. При нерозчиненні індивіда у кислотах його розчиняють у концентрованих розчинах лугів при нагрванні або сплавляють з Na₂CO₃, після чого одержану сполуку розчиняють у НСl або HNO₃.

3. Аналіз одержаного розчину.

При аналізі хімічних індивідів розчин їх найчастіше містить один катіон і один аніон, хоча може бути й відсутнім катіон (кислота) або аніон (оксид, гідроксид, вільний метал). Як було вказано вище, аніон може розкластись при нагріванні. В деяких випадках може бути два катіони або аніони, що вказує на те, що хімічний індивід є подвійною або змішаною сіллю.

Аналіз починають з визначення групи аніонів за допомогою групових реактивів, при цьому треба враховувати введення певного аніону при розчиненні сполуки в кислоті. Аналогічно знаходять групи катіонів за допомогою групових реактивів.