Сапалық анализ жүйесі. Катиондардың аналитикалық классификациясы.

Аналитикалық топтардағы катиондар мен аниондардың арасындағы генетикалық байланысқа қарамай периодтық жүйедегі топтардан айырмашылығы бар. Бұл элементтерді топтарға бөлу принципінің әр түрлілігімен байланысты. Периодтық жүйеде элементтерді орналастырғанда олардың реттік номері бойынша, яғни олардың ядро зарядтары бойынша орналастырады, ал катиондар мен аниондарды элементтер қосылыстарының қасиеттеріне байланысты, хлоридтер, сульфидтер, карбонаттар, сульфаттар, гидроксидтер ерігіштігінің әр

түрлілігіне байланысты аналитикалық топтарға бөледі. Сонымен қатар, егер катиондарды топ бойынша периодтық системадағы орнына қарай бөлсе, онда аниондарды бөлу мүмкін емес болар еді, өйткені бір элемент қасиеттері әр түрлі бірнеше анион түзген болар еді: S^2-, SO₄^2-, SO₃^2-, S₂O₃^2- және т.б.

Сапалық анализ схемасының көп ерекшеліктері бар (үлгіні ерітіндіге көшіру мен бөлу әдістері) ол қандай элементтерді анықтауға арналғандығына байланысты. Көп қолданылатын сульфидті, аммиакты-фосфатты, қышқылды-негіздік катиондар классификацияы. Сульфидті классификацияда келесі реагенттер тобы қолданылады: (NH₄)₂S бейтарап немесе қышқылдық ортада, (NH₄)₂СО₃ ортасы NH₄Cl, NH₃ пен хлорсутек қышқылы; аммиакты – фосфатты – Nа₂HРО₄, Nа₂НРО₄ аммиак, хлорсутек қышқылы мен азот қышқылы қатысында (тотықтырғыш ретінде) жүргізіледі

Соңғы уақытта сульфидтік әдістерді күкіртсіз әдістермен алмастыру қолданылуда, улы күкіртті қолданбай оны қолдануды шектейді, көбіне жеке аниондарды ашуға қолданады. Ең қолайлысы қышқылды – негіздік әдіс, иондарды топқа бөлу үшін бейорганикалық қышқылдар мен негіздер қолданылады, яғни күкіртсутек сияқты улы емес және эксперимент жүргізу үшін арнайы жағдай қажет емес.

Қышқылды–негіздік классификация бойынша катиондар күкірт және тұз қышқылдарына қатынасы бойынша, натрий немесе калий гидроксиді және аммиак ерітіндісіне қатынасы бойынша топтарға бөлінеді. Осы классификация бойынша катиондар алты топқа бөлінеді (кесте 1.)

Кесте 1.

Қышқылды-негіздік классификация бойынша катиондарды топтарға бөлу

Топтар	Катиондар	Топтық реагент	Алынған қосылыстар	Топтық ерекшелік сипаттамасы
1	NH4+, K+, Na+	Жоқ		Суда еритін хлорид, сульфат, гидроксид
2	Ag+, Pb2+, Hg22+	2 н HCl	Тұнба AgCl, PbCl2, Hg2Cl2	Сүйытылған қышқылдар мен суда ерімейтін хлоридтер.
3	Ba2+, Sr2+, Ca2+	2н H2SO4	Тұнба BaSO4, SrSO4, CaSO4	Сілті мен қышқылдарда ерімейтін (немесе нашар еритін) сульфаттар
4	Zn2+, Al3+, Cr3+, Sn2+, Sn(IV), As(III), As(V)	4н NaOH немесе КОН ерітіндісімен	Ерітінді ZnO2-, AlO2, CrO2-, SnO2-, SnO32-, AsO33-, AsO43-	Сілтінің артық мөлшерінде еритін гидроксидтер
5	Mg2+, Mn2+, Bi3+, Fe2+, Fe3+, Sb(III), Sb (V)	25-% NH3 ерітіндісінің артық мөлшері	Тұнба Mg(OH)2, Mn(OH)2, Bi(OH)3, Fe(OH)2, Sb(OH)3, H3SbO4	NаOH артық мөлшерінде ерімейтін гидроксидтер
6	Cu2+, Hg2+, Co2+, Cd2+, Ni2+	25-% NH3 ерітіндісінің артық мөлшері	[Cu(NH3)4]2+ [Hg(NH3)4]2+ [Co(NH3)6]2+ [Cd(NH3)4]2+ [Ni(NH3)6]2+	Аммиактың артық мөлшерінде еритін гидроксидтер

Салыстыру үшін төменде сульфидтік классификация келтірілген (Кесте 2.)

Кесте 2.

Сульфидтік классификация бойынша катиондарды бөлу

топтар	Катиондар	Топтық реагент	Алынған қосылыстар	Топтық сипаттамасы
1	К+, Nа+, NH4, Mg2+	Жоқ		Суда еритін сульфидтер мен карбонаттар MgCO3 аммоний тұздарының қатысында ериді
2	Ba2+, Sr2+, Ca2+	(NH3)2CO3	Тұнба: BaСO3, SrCO3, СаCO3	Суда еритін сульфидтер, суда ерімейтін карбонаттар
3	Al3+, Cr3+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+	(NH3)2S	Тұнба: Al(ОН)3, FeS, Cr(ОН)3, Fe2S3, NiS, CoS, MnS, ZnS	Суда ерімейтін, сұйытылған қышқылдарда еритін сульфидтер
4	Pb2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, Hg2+, As3+, Sb(III), Sn2+, Sn(IV),	Н2S HCl қатысында	Тұнба: PbS, Bi2S3, CuS, CdS, HgS, As2S3, Sb2S3, SnS, SnS2	Сұйытылған қышқылдарда ерімейтін сульфидтер
5	Ag2+, [Hg2]2+, Pb2+	HCl	Тұнба: AgCl, Hg2Cl2, PbCl2	Суда ерімейтін хлоридтер

Қышқылдық–негіздік жүйе бойынша талдау сызбанұсқасы, сапалық микроанализдің практикалық нұсқауларында берілген. Иондарды алдын ала анықтағаннан кейін кедергі жасайтындары жеке аналитикалық реакциялар көмегімен ашылады.

Иондардың сапалық анализі жүйелік анализбен қатар бөлшектік әдісті де қолдануға болатынын көрсетеді. Мысалы, 4,5,6 топ катиондарын анықтау бөлшектік әдіспен жүргізілуі мүмкін, өйткені бұл топтың әрбір катионы басқа катиондар қатысқан жағдайда жеке сынамалардан немесе анықтайтын ерітіндінің жеке порцияларын алдын ала өңдеуден өткізгеннен кейін анықтауға болады. NаOH (КОН) реактиві катион NН₄⁺ ионына арналған сондықтан ол басқа катиондар қатысында анықталуы мүмкін.

Аналитикалық реакцияларды жүргізгенде белгілі бір жағдайларды ескеру қажет. Оларға әрекеттесуші заттардың концентрациясы, реакция ортасы, температура жатады.

I аналитикалық топтың катиондары К⁺, Na⁺, NH₄⁺

Жалпы сипаттамаcы

I аналитикалық топ катиондарына сілтілік металдардың катиондары: Na⁺, К⁺ және комплексті ион NH₄⁺ жатады. Na⁺ және К⁺ электрондық бұлттарының құрылымы инертті газдар Аг және Не атомдарының электрондық құрылымына ұқсайды. Бұл катиондардың радиусы үлкен болғандықтан олардың поляризациялық қабілеті нашар болып келеді. Иондық радиустары өте жақын болғандықтан NH₄⁺ ионы химиялық қасиеті жағынан К⁺ ионына ұқсас болып келеді. К⁺, Na⁺ , NH₄⁺ иондары химиялық қосылыстар түзеді және олардың көбі суда жақсы ериді. Сондықтан I аналитикалық топтың катиондарында топтық реагенттері болмайды. Na⁺ және К⁺ иондары тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш әсеріне тұрақты болып келеді.

Гидратталған К⁺, Na⁺, NH⁺₄ иондары түссіз. Егер олардың құрамына боялған аниондар енетін болса, бұл иондардың тұздары түсті болады. Мысалы: Na₂CrO₄ – сары, КМnО₄ – күлгін.

К⁺ және Na⁺ қосылыстары аса қаныққан ерітінді түзеді. Сондықтан тұнбаны жылдам кристалдандыру үшін пробирканың ішкі жағын шыны таяқшамен үйкеу қажет.