Качественный анализ

Качественный анализ - раздел аналитической химии, задачей которого является обнаружение отдельных элементов, групп элементов или ионов, входящих в состав вещества.

Для решения этой задачи используются химические реакции, происходящие между веществами в растворах, причем только те из них, которые сопровождаются внешним эффектом, изменениями, подтверждающими протекание реакции. К внешним эффектам относят:

- изменение окраски раствора;

- образование характерного осадка или его растворение;

- выделение газов.

При анализе неорганических веществ имеют дело с растворами кислот, оснований или солей, которые в той или иной степени диссоциированы на ионы. Поэтому в качественном анализе химические реакции используются для определения не элементов, а образуемых ими ионов - катионов и анионов, что значительно облегчает задачу анализа.

Аналитические реакции необходимо проводить при определенных условиях к основным из которых относятся:

- рН среды;

- температура;

- отсутствие мешающих ионов.

Аналитические реакции делятся на специфические, способные обнаруживать данный ион в присутствии других ионов, и селективные, дающие сходный эффект с ограниченным числом ионов. Степень селективности реакции тем выше, чем меньше число ионов, с которыми реакция дает положительный эффект.

Применяя специфические реакции, раствор можно анализировать дробным методом, при котором каждый ион определяется независимо от других в отдельных порциях раствора.

Систематический метод анализа заключается в том, что к обнаружению каждого данного иона приступают лишь после того, как все другие ионы, мешающие его обнаружению, будут предварительно определены и удалены из раствора.

При систематическом ходе анализа ионы выделяют из сложной смеси не поодиночке, а целыми аналитическими группами, пользуясь одинаковым отношением их к действию некоторых веществ, называемых групповой реагентами. Групповым реагентом может служить вещество, удовлетворяющее следующим требованиям:

1) он должен осаждать ионы практически количественно (концентрация

иона в растворе после осаждения не должна превышать 10^–6 моль/л);

2) полученный осадок должен легко растворяться, чтобы можно было

провести дальнейший анализ;

3) избыток добавленного реагента не должен мешать обнаружению тех

ионов, которые остались в растворе.

Существует несколько схем классификации катионов по аналитическим группам. Одной из наиболее распространенных является классификация, основанная на свойствах хлоридов, сульфидов и карбонатов. В основу классификации катионов положено различие в растворимости образуемых ими соединений, позволяющее отделять одни группы ионов от других (табл.3).

Неметаллы в воде содержатся обычно в виде анионов соответствующих кислот.

Анионы принято делить на три аналитические группы в зависимости от растворимости соответствующих солей бария и серебра. Групповыми реагентами служат хлорид бария и нитрат серебра (табл.4).

Классификация катионов Таблица 3

Сульфиды, растворимые в воде		Сульфиды, нерастворимые в воде (или гидроксиды, образующиеся при действии группового реагента)
Карбонты, растворимые в воде	Карбонты, нерастворимые в воде	Сульфиды ( гидроксиды), растворимые в разбавленных кислотах	Сульфиды, нерастворимые в разбавленных кислотах
I группа	II группа	II группа	IV группа	V группа
K+, Na+, NH4+, Mg2+ (MgCO3 растворим только в присутствии солей аммония)	Ba2+, Sr2+, Ca2+	Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+, Zn2+, Co2+, Ni2+	а) первая подгрупа:сульфиды не образуют тиосолей при действии Na2S в) вторая подгруппа: сульфиды растворяются в Na2S с образованием тиосолей	Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах (Ag+, Hg2+, Pb2+)
Группового реагента не имеют	Групповой реагент (NH4)2CO3	Групповой реагент (NH4)2S	Групповой реагент: H2S+HCl	Групповой реагент: HCl

Классификация анионов Таблица 4

Номер аналитической группы	Анионы, составляющие группу	Характеристика группы	Групповой реагент
1	SO42–, CO32–, PO43–, SiO32–, AsO33–, AsO43–, CrO42–, Cr2O72–, F– и др.	Соли бария мало растворимы в воде, но растворимы в разбавленных кислотах (кроме BaSO4)	Раствор BaCl2 в нейтральной или слабощелочной среде
2	Cl–, Br–, J–, S2–, и др.	Соли серебра нерастворимы в воде и в азотной кислоте	Раствор нитрата серебра в присутствии азотной кислоты
3	NO3–, NO2–, CH3COO–, и др.	Соли бария и серебра растворимы в воде	Группового реагента нет

Качественный анализ состоит из следующих основных этапов:

1. перевод анализируемой пробы в раствор;

2. предварительные испытания на катионы;

3. систематический качественный анализ катионов и дробный анализ

анионов.

Подробный ход анализа приведен в лабораторном практикуме по курсу

«Аналитическая химия материалов электронной техники». При реше-

нии задач качественного анализа необходимо ознакомиться с теоретическими основами аналитической химии и примерами решения задач.