Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая и аналитическая химия. Практикум
.pdf
6. Групповой реагент – реагент, действующий внешне
одинаково на группу ионов и позволяющий выделить эту
группу из сложной смеси.
7. Мешающие ионы – это ионы, присутствие которых
в растворе маскирует внешний эффект реакции от действия
реагента на определяемый ион.
В качественном анализе существуют два способа ре-
шения аналитической задачи:
1. Дробный метод анализа – обнаружение ионов с по-
мощью специфических реакций в отдельных порциях анализируемого раствора, проводимое в любой последовательности.
2. Систематический анализ – это определенная последовательность выполнения аналитических реакций, при которой ион открывается лишь после того, как будут открыты
и удалены все другие ионы, мешающие его обнаружению.
Для удобства и сокращения времени проведения качественного анализа катионы и анионы делят на группы. Для
классификации катионов применяются два варианта: сероводородный и кислотно-щелочной.
В основе классической сероводородной (сульфидной)
системы качественного анализа лежит растворимость сульфидов.
Преимущество этой классификации ионов заключается в том, что многие катионы с сульфид-ионом (S2-) дают
нерастворимые в воде окрашенные соединения. В учебных
лабораториях H2S и, следовательно, сероводородная классификация почти не используются.
В лабораторной практике в основном используется кислотно-щелочная система, разработанная С. Д. Бесковым
и О. А. Слизковской. Эта система основана на различном
отношении катионов к кислотам, щелочам и водному раствору аммиака. В соответствии с этим принципом катионы
делятся на шесть аналитических групп.
81
] ↓
6
)
↓
2
Таблица 6
внешние эффекты
Продукты реакций,
Na [Co (NO
K
]
)
реакций
[Co (NO
Na
условия проведения
Реагенты на катионы,
ны
Катио-
4
↑
3
SbO
2
NH
NaH
белый крист.
желтый крист.
2
6
2
4
OH
4
SbO
2
COONa)
3
NH
KH
3
(CH
(нейтральная среда)
+
+
+
K
Na
(специфический запах)
(нагревание)
4
NH
] Cl
2
)
3
AgCl↓
[Ag (NH
OH
HCl
NH
+
Ag
↓
2
AgCl↓
PbCl
желтый крист.
белый аморфн.
(6 н)
4
3
KJ
HNO
2+
Pb
↓
2
4
O
2
CaC
4
O
2
C
2
)
4
(NH
2+
Ca
↓
4
белый крист.
(спирт)
4
BaCrO
желтый крист.
COONa)
3
(CH
7
O
2
Cr
2
K
2+
Ba
↓
4
Аналитические группы катионов
Продукты действия
Групповой
Характеристика
группового реагента
реагент
группы
группы
Номер
1 2 3 4 5 6
Нет Нет
Хлориды,
сульфаты,
гидроксиды,
растворимые
1
в воде
82
AgCl↓
PbCl
белый творожистый
HCl
в воде
Хлориды, не
растворимые
2
белый крист.
CaSO
белый крист.
4
SO
2
H
Сульфаты, не
BaSO
белый крист.
(2 н.)
в воде
растворимые
3
Окончание табл. 6
] + Bi↓
4
6
CrO
2
Na
р-р желтый
[Sn (OH)
2
Na
+ NaOH
2
O
2
(нагревание)
H
2
]
4
2
]
6
черный
[Fe (CN)
↓голубой
3
Fe
ZnCo [Hg (NCS)
]
4
]
6
+ NaOH
3
0,02%)
3
[Hg (NCS)
2
)
4
(CoCl
(NH
2
[Fe (CN)
3
K
)
Bi (NO
↓
3
]
6
синий
[Fe (CN)
4
Fe
]
6
[Fe (CN)
(HCl,2 н)
4
K
4
синий
HMnO
3
NaBiO
(HCl 2 н)
↓
3
O
2
CoS
р-р красно-фиол.
3
O
2 н)
2
3
S
2
Na
(HNO
]
SO
)
голубой
[Cu (NH
(спирт)
4
4
3
синий
OH (2 н)
4
NH
Розовый осадок
Реактив Чугаева
OH)
4
(NH
3+
Cr
]
6
[Cr (OH)
3
Na
1 2 3 4 5 6 7
2+
Sn
]
4
[Sn (OH)
зеленый
2
бесцветный
Na
Избыток
NaOH (2 н.)
Гидроксиды,
растворимые
4
2+
2+
Fe
Zn
]
4
↓
2
Fe (OH)
бесцветный
Na [Zn (OH)
в избытке NaOH
3+
Fe
↓
3
салатный
Fe (OH)
Избыток
Гидроксиды,
2+
Mn
↓
2
белый
Mn (OH)
красно-коричневый
NaOH
не растворимые
в избытке NaOH
5
83
2+
2+
Co
2
] (OH)
6
)
3
коричневый
[Co (NH
Избыток
Гидроксиды,
2+
Ni
Cu
2
] (OH)
] (OH)
4
)
)
3
интенс. синий
[Ni (NH
[Cu (NH
OH
4
(2 н)
NH
OH
4
NH
в избытке
растворимые
6
2
6
3
сиреневый
Таблица 7
Типы
реакций
внешние эффекты
Продукты реакций,
реакций
проведения
Реагенты на
анионы, условия
Обмена
↓
4
BaSO
белый крист.
2
BaCl
(HCl 2 н)
4
SO
2
H
восстан.
(HCl 2 н)
разлож.
Обмена
↓
↑
2
2
CO
CaCO
(HCl 2 н)
Ca (OH)
3
MgPO
NH
Cl
2
+ NH
Обмена
4
4
4
2
Окисл.-
2
J
MgCl
белый крист.
(2 н.)
образ.,
Обмена
] OH
)
AgCl↓
[Ag (NH
3
OH
4
AgNO
NH
разруш.к.с.
2
3
AgCl↓
3
HNO
Окисл.-
восстан.
↓
2
Br
«кольцо»
оранжевое
2
Cl
(2 н.)
(бензол)
Обмена
↓
2
PbI
желтый
2
)
3
Pb (NO
CdS↓
желтый
()
3
CdCO
Аналитические группы анионов
Анионы
Продукт
действия
Характеристика
реагента
группового
реагент
Групповой
группы
группы
Номер
1 2 3 4 5 6 7 8
2-
4
SO
↓
4
BaSO
белый крист.
2-
3
SO
↓
3
BaSO
белый крист.
2
BaCl
Соли бария,
2-
3
CO
↓
3
BaCO
белый крист.
(среда
нейтр.)
в воде
не растворимые
1
84
3-
4
PO
2
)
4
(PO
3
Ba
белый крист.
-
Cl
белый
AgCl↓
3
Соли серебра,
в воде и HNO
не растворимые
AgBr↓
творожистый
3
AgNO
(2 н.)
-
Br
светло-желтый
3
HNO
2
(2 н)
-
J
AgJ↓
желтый
2-
S
S↓
2
Ag
черный
восстан.
Обмена
Окисл.–
Окончание табл. 7
↑
2
↓
2
I
Темно-серый
KJ
COOH)
(CH
2-
NO
COOH↑
3
CH
4
SO
2
3
H
-
COO)
запах уксуса
нагревание
3
NO
бурый
4
SO
2
(конц.)
Cu + H
3-
NO
(CH
1 2 3 4 5 6 7 8
Нет Нет
и серебра,
Соли бария
растворимые
3
в воде
85
Общепринятой классификации анионов не существует. Разными авторами предложены различные системы их
классификации. В табл. 7 приведена наиболее часто применяемая классификация, по которой все анионы делятся на
три аналитические группы в зависимости от растворимости
солей бария и серебра.
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Объекты анализа в сельском хозяйстве – это почвы, растения, удобрения, пестициды, продукты животноводства
и растениеводства. Целью анализа является определение содержания отдельных элементов, веществ, например, содержание пестицидов в почвах, влажность почвы, содержание
K2O или P2O5 в соответствующих удобрениях, почвах.
Количественный анализ основан на функциональных
зависимостях между количеством элемента или вещества
или их концентрацией и измеряемой физической величиной. Многочисленные методы количественного анализа
делятся на химические, физико-химические и физические.
Классифицируются они по измеряемым физическим величинам (табл. 8).
86
Классификация важнейших видов количественного анализа
по измеряемым физическим величинам
Измеряемая физическая величина
(свойство)
Вес. Масса
Объем
Показатель преломления
Поглощение и испускание инфракрасных лучей. Колебание молекул
Поглощение и испускание видимых,
УФ и рентгеновских лучей. Рассеяние света. Колебание атомов
Электропроводность
Электродный потенциал Потенциометрия
Количество электричества для электродной реакции
Сила диффузного тока при восстановлении или окислении на
электроде
Радиоактивность
Скорость реакции Кинетические
Тепловой эффект реакции
Повышение точки кипения Эбуллиоскопия
Понижение точки замерзания Криоскопия
Вязкость и текучесть Вискозиметрия
Осмотическое давление Осмометрия
Поверхностное напряжение Тензиметрия
Весовой (гравиметрический)
Масс-спектральный
Титриметрия
Газоволюметрия
Рефрактометрия.
Интерферометрия
ИК спектрометрия. Комбинационное рассеивание
Спектральные. Фотометрия
пламени. Фотоэлектроколорометрия. Рентгеноспектральные.
Нефелометрия. Люминесцентные и флуоресцентные
Кондуктометрия.
ВЧ-титрование
Кулонометрия
Полярография
(вольтамперометрия)
Радиоактивационный. Метод
радиоактивных индикаторов
Термометрия.
Термогравиметрия
Методы
Таблица 8
87
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ (ОБЪЕМНЫЙ)
МЕТОД АНАЛИЗА
Задачи и методы объемного анализа
Объемный анализ основан на точном измерении объема
раствора, затраченного на реакцию с определяемым компонентом. Этот раствор к началу анализа имеет известную
концентрацию, его называют рабочим, или титрантом. Раствор, концентрация которого не известна, называют анализируемым.
Задача объемного анализа – определение молярной
концентрации эквивалентов одного вещества (анализи-
руемого) по известной концентрации другого (титранта),
а также количественного содержания (массы) анализируемого вещества в растворе.
В объёмном анализе используются реакции:
а) нейтрализации;
б) окислительно-восстановительные;
в) осаждения;
г) комплексообразования.
Соответственно делятся и методы анализа: нейтрализации, оксидиметрии (редоксидиметрии), осаждения, комплексонометрии.
В основе всех расчётов в объёмном анализе лежит закон эквивалентов для реагирующих растворов: объёмы реагирующих растворов обратно пропорциональны молярным
концентрациям их эквивалентов. Математическое выраже-
ние:
где
V
1
V
2
– молярные концентрации эквивалентов;
C
эк
2
эк
C
,
1
эк
,
CVCV
2211 экэк
C
V – объемы реагирующих растворов.
88
Приготовление титрантов
Для приготовления рабочих растворов (титрантов) применяют три способа:
1. Титрованные растворы некоторых веществ можно получить по точной навеске, взятой на аналитических
весах с точностью до четвертого знака после запятой. Навеску вещества количественно переносят в мерную колбу
определенного объема и растворяют в воде, налитой до
метки. Приготовленный таким образом раствор называют
раствором с приготовленным титром. Этот способ приготовления рабочих растворов можно применять только в тех
случаях, когда растворимое вещество химически чистое
и не изменяется при хранении. Такие вещества называют
стандартными.
2. Поскольку химически чистых веществ немного,
обычно используют другой способ: сначала готовят раствор
с приблизительной концентрацией. Затем с помощью пипетки берут 10–20 мл этого раствора и устанавливают его
точную концентрацию по раствору стандартного вещества.
Растворы, приготовленные таким образом, называют растворами с установленным титром.
3. Титрованные растворы (титранты) готовят из фиксаналов. Фиксаналы представляют собой точную навеску вещества, рассчитанную на определенный объем и запаянную
в ампулах. Для приготовления титранта из фиксаналов содержимое ампулы переносят в мерную колбу и растворяют
водой до определенного объема.
Основные этапы проведения
объемного (титриметрического) анализа
1. При проведении анализа исследуемые растворы измеряют пипеткой или бюреткой. В случае концентрированных растворов их предварительно разбавляют.
89
2. При анализе твердых веществ их взвешивают на аналитических весах, растворяют в мерной колбе до нужного
объема и проводят определения.
3. В случае необходимости анализируемые растворы
следует подготовить к титрованию подкислением, прибавлением индикатора, нагреванием и т. д.
4. В большинстве случаев титрант приливают к анализируемому раствору, однако иногда поступают наоборот.
5. Для большей гарантии титрование проводят трижды, вычисляя среднее значение. Объемы при титровании не
должны отличаться более чем на 0,1–0,2 мл.
6. Измерительная посуда, применяемая в анализе, должна быть хорошо вымыта; бюретки следует ополоснуть раствором титранта. По окончании работы вся посуда должна
быть вымыта. Находящиеся в бюретке остатки рабочего
раствора или используют в дальнейшей работе, или выливают совсем.
Метод нейтрализации
В основе метода нейтрализации лежит реакция взаимодействия кислоты и основания с образованием слабо диссоциирующих молекул воды.
Этот метод применяется для количественного определения кислот, оснований и солей, которые подвергаются гидролизу. В методе нейтрализации необходимо использовать
индикаторы, так как в их отсутствии реакция идёт без внешнего эффекта, и определить момент окончания реакции невозможно.
Индикаторы выбирают по интервалу их перехода. Интервал (область) перехода – значения рН, при которых индикатор меняет свою окраску. В таблице 9 приведены характеристики важнейших индикаторов, применяемых в методе
нейтрализации.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]