Тема 4.1. Качественный анализ.

Химические методы качественного анализа. Понятие о качественных ре­акциях. Общие и частные аналитические реакции.

Реактивы, посуда, применяемые в качественном анализе. Характеристи­ка аналитических катионов, анализ катионов, групповые реактивы на ка­тионы. Анализ смеси катионов.

Классификация анионов. Анализ анионов. Ерупповые реактивы.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ,

Основной задачей качественного химического анализа катионов и анионов является идентификация (открытие) того или иного иона, т.е. доказательство его присутствия или отсутствия в анализируемом объекте. Наилучшим образом эта задача была бы решена, если бы для каждого иона имелась характерная реакция, позволяющая открыть его в присутствии других ионов, т.е. использовать дробный метод анализа.

Дробный анализ - обнаружение иона или вещества в анализируемой пробе с помощью специфического реагента в присутствии всех компонентов пробы.

Однако, таких реакций известно немного. Обычно несколько ионов, а не один, взаимодействуют с химическим реагентом, давая различные продукты ре­акций, которые мешают однозначной идентификации каждого иона в отдельно­сти.

Широкое распространение в аналитической химии получили групповые реа­генты, которые используются при систематическом анализе катионов и анионов.

Ерупповой реагент дает сходные реакции с целой группой ионов, например, хлорид-ионы СГ осаждают из водных растворов, содержащих катионы серебра Ag⁺, ртути Hg⁺², свинца РЬ⁺².

В связи с применением различных групповых реагентов, сформировались и различные аналитические классификации катионов по группам или различные химические методы качественного анализа катионов:

Сероводородный (сульфидный), аммиачно-фосфатный, кислотно-основной, карбонатный, бифталатный, сульфидно-основной, тиоцетамидный.

Наиболее распространенными являются три аналитические классификации катионов по группам: сероводородная (сульфидная), аммиачно-фосфатная и ки­слотно-основная, причем, сероводородный метод анализа в последнее время при­меняется все реже, т.к. он требует получения и применения токсичного сероводо­рода и довольно продолжителен.

Аналитическая классификация катионов по группам базируется на химиче­ских свойствах катионов и тесно связана с их электронным строением и положе­нием соответствующих элементов в периодической системе. В основу той или иной аналитической классификации катионов по группам положены их сходство или различие по отношению к действию определенных аналитических реакций

(растворимость в воде, в кислотах и щелочах, в растворах некоторых реагентов, способность к комплексообразованию, окислительно-восстановительные свойст­ва). Применение групповых реагентов позволяет на практике подразделять мно­гие катионы по аналитическим группам. Однако не существует такая аналитиче­ская классификация катионов, которая охватывала бы все известные катионы или, по крайней мере, катионы всех металлов.

Рассмотрим кислотно-основную классификацию. Данная классификация по группам основана на использовании в качестве групповых реагентов водных рас­творов кислот и оснований - хлороводородной кислоты (НС1), серной кислоты (H2SO4), гидроксидов натрия (NaOH) или калия (КОН) и аммиака (NH3). Катионы, открываемые в рамках данной классификации, подразделяют на шесть аналитиче­ских групп.

Кислотно-основная классификация катионов

Группа катионов	Катионы	Г рупповой реактив	9 Краткая характери­стика группы
I	Na+ К+ NH*+	—	—
II	Ag+ Pb2+ Hg2+	HC1	Хлориды не раство­римы в воде и в раз­бавленных растворах кислот
III	Ва2+ Са2+ Sr2+	H2S04	Сульфаты нераство­римы в воде и в раз­бавленных растворах кислот
IV	аГ Сг3+ Zn2+	NaOH	Гидроксиды раство­римы в избытке гид­роксида натрия
V	Fe2+ Fe3+ Mn2+ Mg2+	NaOH	Г идроксиды нерас­творимы в избытке гидроксида натрия и в аммиаке
VI	Cu2+ Hg2+ Cd2+	NH4OH	Г идроксиды нерас­творимы в избытке гидроксида натрия, но растворимы в избытке аммиака

Обратите внимание на общую характеристику 1 группы катионов. Она отли­чается от всех других групп тем, что в качестве реактивов применяются ком­плексные соли, поэтому учащимся необходимо уяснить различный характер дис­социации нормальных, двойных и комплексных солей.

Изучение реакции на катион аммония NH4⁺ имеет большое значение, т.к. по открытию связанного и свободного аммиака судят о доброкачественности мясных полуфабрикатов.

Изучая ход анализа смеси катионов 1 группы, надо учесть следующее: от­крытие катионов натрия и калия становится невозможным, если в смеси присут­ствует катион аммония, наоборот, присутствие катионов натрия и калия не меша­ет открытию катиона аммония с помощью реакций со щелочами и реактивом

Несслера. Поэтому первой операцией при анализе смеси катионов 1 группы будет предварительное открытие в отдельной пробе катиона аммония. Если катион ам­мония есть, его нужно удалить. Удаление катиона аммония основано на свойстве аммонийных солей (NH4CI) разлагаться при прокаливании. Затем следует прове­рить полноту удаления и только после этого открывать катионы натрия и калия. Ряд последовательных реакций, начинающихся с открытия катиона, мешающего открытию других ионов и его удаления, называется систематическим ходом ана­лиза.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ ОБУЧАЮЩИЙСЯ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ И УМЕТЬ:

• Сущность качественного анализа и его методы.

• Понятие о качественных реакциях. Общие и частные аналитические реак­ции.

• Характеристику аналитических групп катионов и анионов., групповые реак­тивы на катионы и анионы. •

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. В чем заключается задача качественного анализа?

2. Какие методы качественного анализа различают по количеству и состоянию анализируемого вещества?

3. Какие условия необходимо соблюдать при проведении аналитической реак­ции?

4. Какие реакции называют чувствительными, какие специфическими?

5. Какой реактив называется групповым?

6. На чем основана кислотно-основная классификация катионов?

7. На чем основана классификация анионов? ⁴

Ф'