Введение

Качественный анализ является начальным этапом изучения аналитической химии, его практическое значение важно и весьма разнообразно.

Предмет качественного анализа – развитие теоретических основ, усовершенствование существующих и разработка новых, более совершенных методов определения элементного состава веществ. Задача качественного анализа – обнаружение отдельных элементов или ионов, входящих в состав исследуемого соединения. Изучение неизвестного вещества всегда начинается с качественного анализа, так как от него зависит выбор метода количественного определения компонентов. Знание основных аналитических свойств элементов способствует развитию естественных наук – геохимии, геологии, минералогии, физики, металлургии, химической технологии, агрохимии, биологии, экологии, медицины и др.

Качественный анализ имеет большое методологическое и философское значение, поскольку изучение химических свойств и явлений в их взаимосвязи развивают наблюдательность, логическое мышление, способствуют развитию научного подхода к изучению природы.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности “Химия”, а также специальностям, требующим углубленного изучения аналитической химии. Оно составлено в соответствии с программой по аналитической химии на основе кислотно-щелочной системы анализа катионов.

Кислотно-щелочная система анализа имеет ряд преимуществ перед сульфидной. Во-первых, в ней более широко и разносторонне используются кислотно-основные свойства катионов, их амфотерность и способность к комплексообразованию, что даёт возможность полнее увязывать теоретические основы анализа с курсом общей и неорганической химии. Во-вторых, анализ катионов как по отдельным группам, так и на смесь катионов всех аналитических групп занимает значительно меньше времени, что также имеет большое значение при сравнительно небольшом количестве часов, отводимых на изучение этого раздела аналитической химии. В-третьих, в практикуме по качественному анализу почти полностью исключается применение сероводорода, работа с которым требует специально оборудованного помещения.

С целью экономии времени и реактивов практические работы по качественному анализу рассчитаны на использование полумикрохимического метода, в котором оперируют с пробами вещества массой 0,05-0,5 г и объемами растворов 1-10 мл.

1 Первая аналитическая группа катионов

К первой аналитической группе относятся катионы, не имеющие общего группового реактива (NH₄⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺). Все они, кроме иона NH₄⁺, входят в первую группу периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева и обладают ярко выраженными металлическими свойствами. Их ионы имеют законченные восьмиэлектронные оболочки. Большинство солей калия, натрия и аммония и их гидроксиды хорошо растворимы в воде. Гидроксиды калия и натрия – сильные щелочи, которые в водных растворах полностью ионизированы. Соли калия и натрия, образованные слабыми кислотами, подвергаются гидролизу, и растворы их имеют рН > 7. Соли же их, образованные сильными кислотами, не подвергаются гидролизу, и растворы их имеют нейтральную реакцию.

Раствор аммиака в воде (гидроксид аммония ) – слабое основание. Соли, образованные им и сильными кислотами, подвергаются гидролизу, и растворы их имеют рН < 7. В отличие от солей калия и натрия, соли аммония разлагаются при нагревании, а поэтому могут быть удалены прокаливанием. Это свойство солей аммония используется для удаления катионов NH₄⁺.

По некоторым аналитическим свойствам (большинство солей хорошо растворимы в воде) к этой группе близок магний, поэтому иногда ион Mg²⁺ включают в первую группу катионов.