Курсовая работа

Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+

Уральск-2013

Введение

Качественный анализ

1 "Сухой" метод анализа

2 "Мокрый" метод анализа

Количественный анализ

3 Окислительно-восстановительное титрование. Иодометрия

Разделение предложенной смеси

Методы и методика определения катиона Сu2+

1 Общая характеристика катионов V аналатической группы

Заключение

смесь катион очистка разделение

Введение

Цель курсовой работы - изучение способов разделения смесей, рассмотрение методов качественного и количественного анализа.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи: дать определение методам качественного и количественного анализа, рассмотреть методы и методику определения катиона Сu2+, провести анализ свойств веществ в предлагаемой смеси, выявить метод очистки и обнаружения предложенного катиона

Предмет исследования - методы анализа смесей катионов

Объектом исследования в работе выступает катион Сu2+.

Актуальность работы. Главной практической задачей аналитической химии является определение состава веществ и их смесей. Знание теории и способов выполнения химического анализа, владение химическими методами анализа необходимо для осуществления контроля сырья, полуфабрикатов и готовой продукции в химической и фармацевтической промышленности.

Задачей качественного анализа является установление состава вещества, то есть выяснение из каких атомов, молекул, ионов и т.д. состоит вещество. Качественный анализ можно проводить химическими, физико-химическими и физическими методами.

Химические методы основаны на использовании аналитических реакций, проводимых с анализируемым веществом с помощью реактивов. Аналитическая реакция должна сопровождаться такими изменениями в системе, которые можно зафиксировать визуально или с помощью того или иного прибора. Если изменение, на основании которого можно сделать вывод о наличии в анализируемом веществе определенных компонентов, отмечается визуально, то соответствующий метод относится к классическому химическому методу.

Качественный анализ может быть осуществлен и без помощи аналитической реакции, а путем проведения определенных физических операций. Соответствующие методы относятся к физическим. Так как при проведении анализа физико-химическими и физическими методами применяют специальные приборы, эти методы часто называют инструментальными.

Количественный анализ позволяет установить элементный и молекулярный состав исследуемого объекта или содержание отдельных его компонентов.

В зависимости от объекта исследования различают неорганический и органический анализ. В свою очередь их разделяют на элементный анализ, задача которого - установить, в каком количестве содержатся элементы (ионы) в анализируемом объекте, на молекулярный и функциональный анализы, дающие ответ о количественном содержании радикалов, соединений, а также функциональных групп атомов в анализируемом объекте.

1. Качественный анализ

Анализируемая проба в большинстве случаев содержит несколько компонентов в различных соотношениях. Для разделения и концентрирования компонентов анализируемой смеси используют методы осаждения, соосаждения, экстракции, хроматографии, электролиза, электрофореза, дистилляции, сублимации, зонной плавки, флотации и др. В основе большинства методов разделения лежит принцип избирательного распределения компонентов пробы между двумя разделяющимися фазами. Открываемый компонент пробы переводят по возможности полностью в одну из фаз.

Для анализа сложных многокомпонентных смесей используют метод последовательного отделения с помощью групповых реагентов небольших групп ионов. Дальнейший анализ этих групп проводят дробным методом, а при необходимости используют дополнительное разделение в каждой группе. Строгую последовательность отделения групп с использованием групповых реагентов называют систематическим ходом анализа. Последовательно отделяемые в систематическом ходе анализа группы ионов называют аналитическими группами. Они лежат в основе аналитической классификации ионов. Для разных схем систематического анализа состав аналитических групп различен, он зависит от используемых групповых реагентов и условий осаждения. Таким образом, на практике для анализа смесей элементов используют сочетание дробного и систематического хода анализа.

Существует несколько схем систематического анализа смесей ионов. В них наиболее широко для целей разделения используют осаждение, затем экстракцию и распределительную (бумажную) и ионообменную хроматографии. Перед систематическим анализом обычно проводят предварительные испытания дробными реакциями. Их результаты вместе с другими данными о свойствах и предполагаемом составе пробы помогают выбрать ту или иную схему систематического хода анализа.

Качественный анализ позволяет определить, какие элементы, молекулы входят в состав анализируемого образца или какие отсутствуют. При анализе неорганических веществ обычно имеют дело с водными растворами солей, кислот и оснований, в растворах которых они диссоциированы на ионы. Поэтому реакции происходят между свободными ионами и открываются непосредственно не элементы, а образуемые ими ионы (катионы и анионы). Например, для открытия хлора в HCI или в растворах хлоридов на них действуют раствором AgNO3. При этом выпадает характерный творожистый осадок белого цвета AgCI:

Сущность рассматриваемой реакции заключается во взаимодействии находящихся в растворе ионов Ag+ и Cl-. Но если бы хлор присутствовал в видеClO3- - хлорат иона - или в виде недиссоциированных молекул хлороформа CHCl3, то эта реакция не имела бы места. Отсюда ясно, что, применяя эту реакцию, мы открываем не элемент хлор, а ион Cl-. Если элемент образует ионы различной валентности, то для каждого из них характерны свои реакции.

Поэтому качественный анализ неорганических веществ подразделяется на анализ катионов и анализ анионов сложного вещества.

В химическом качественном анализе применяют два типа реакций:

·реакции обнаружения (открытия иона);

·реакции разделения ионов.

Реакции обнаружения - аналитический сигнал - должны сопровождаться визуальным эффектом:

·выпадение осадка определенного цвета и структуры;

·изменение цвета раствора;

·выделение газа;

·исчезновение окраски;

·растворение осадка.

Таким образом, по этим признакам судят о присутствии или отсутствии иона.

Реакции разделения применяются в систематическом анализе, когда присутствие одних ионов мешает обнаружению других ионов, при этом применяются реактивы, способные отделить один или несколько ионов: в виде осадка; путем растворения осадка.

Требования к разделению:

·реакции должны протекать быстро;

·продукты должны иметь малую растворимость для полноты осаждения;

·получающиеся осадки должны иметь кристаллическую структуру.

Способы выполнения аналитических реакций

В одних случаях вещества анализируют сухим путем, т.е. без перевода их в раствор, а в других случаях - мокрым путем.

1 "Сухой" метод анализа

При выполнении анализа "сухим" методом исследуемые вещества и реактивы находятся в твердом состоянии. Большинство подобных определений связаны с нагреванием и образуют группу пирохимических методов анализа. К ним относят метод окрашивания пламени, метод окрашивания "перлов" буры, соды и других соединений, метод нагревания в калильной трубке и др. К "сухим" методам анализа относят и метод растирания порошков.

При выполнении реакций сухим способом вещества берут в твердом виде и обычно нагревают до высокой температуры. Аналитическим сигналом является:

·окрашивание пламени летучими солями некоторых металлов - основан на способности некоторых элементов и их соединений (щелочные, щелочно-земельные металлы, медь, бор и др.) окрашивать пламя в определенный цвет. Например: натрий - желтый, калий - фиолетовый, кальций - кирпично-красный, стронций - карминово-красный, барий - желтовато-зеленый, медь - ярко-зеленый. Пробу на присутствие иона проводят с помощью тщательно очищенной платиновой или нихромовой проволочки, один конец которой вплавлен в стеклянную трубку небольшого диаметра, а другой согнут в маленькую петлю (ушко). Ушко раскаленной проволочки вводят в анализируемое вещество, а затем вносят в наиболее горячую часть газовой горелки.

·образование окрашенных перлов (стекол). Некоторые вещества при сплавлении с тетраборатом натрия Na2B4O7?10Н2О, "фосфатной солью" NaNH4HPO4?4H2O и другими соединениями дают окрашенные стекла - "перлы". Для получения "перла" буры ушко раскаленной платиновой проволочки вводят в твердую буру, нагревают в пламени горелки до прекращения вспучивания, охлаждают и, коснувшись полученным "перлом" анализируемого вещества, вновь вводят ушко проволочки в пламя горелки, а затем охлаждают. По окраске "перла" судят о присутствии того или иного элемента. Если вещество совсем не возгоняется, в его составе отсутствуют летучие компоненты. Судить о присутствии тех или иных соединений можно по окраске возгона. Так, соли аммония, хлорид и бромид ртути, оксиды мышьяка и сурьмы дают белый возгон, сернистые соединения ртути и мышьяка, иодид ртути, сера - желтый возгон; другие соединения ртути, мышьяка, иодиды - серый или черный возгон. Наряду с возгонкой при нагревании может происходить выделение различных газов и паров, что даст информацию о качественном составе вещества. Например, кислород выделяется, если в анализируемой пробе присутствуют перманганаты, нитраты, пероксиды и др.; оксид углерода (IV) СО2 выделяется при разложении карбонатов; оксиды азота - при разложении нитратов и нитритов; пары воды - при разложении кристаллогидратов, гидроксидов, органических соединений и т.д. Калильная трубка представляет собой пробирку из тугоплавкого стекла или кварца длиной 5-6 см, диаметром 0,5 см. Небольшое количество анализируемого вещества насыпают в трубку, медленно и осторожно нагревают в пламени горелки и наблюдают за происходящим явлением.

·Метод растирания порошков. Присутствие ионов того или иного элемента обнаруживают по образованию соединений с характерным цветом или запахом. Так, при растирании смеси тиоцианата аммония NH4NCS или тиоцианата калия KNCS с солями Fe3+ появляется красно-бурое окрашивание, а с солями Со2+ - синее. Растирание проводят в фарфоровой ступке или на специальной фарфоровой пластинке.

Все "сухие" методы анализа используют только для вспомогательных или проверочных определений.

2 "Мокрый" метод анализа

При анализе мокрым путем исследуемое вещество переводят в раствор, используя дистиллированную воду, минеральные кислоты, водный раствор аммиака, сильной щелочи, некоторые органические растворители и т.д., и ведут анализ раствора. Следовательно, механизм протекающих реакций может быть представлен только ионным уравнением. Например, для реакции Pb(NO3)2 + 2KI ? PbI2? + 2KNO3 уравнение в ионной форме имеет вид:

Рb2+ +2I- ? РbI2?.

Из ионного уравнения видно, что осадок РbI2 образуется при взаимодействии катионов Рb2+ и анионов I-. Один и тот же элемент может существовать в растворах в виде разных ионов:

Fe3+ - Fe2+; Zn2+ - ZnO22-;+ - MnO4- - MnO42-;+ - SnO22- - SnO32- и т.д.

Каждый из этих ионов имеет свои характерные реакции. Выполняют реакции "мокрым" методом в химических или центрифужных пробирках и на фильтровальной бумаге.

Классификация методов по количеству вещества

В зависимости от массы анализируемого вещества и объема растворов методы анализа делят на макро-, полумикро-, микро-, ультрамикро-, субмикро- и субультрамикрометоды. Соответственно различают и технику выполнения отдельных операций.

Наиболее широкое применение в качестве анализа получил полумикрометод с элементами микроанализа. Этот метод имеет ряд преимуществ: для выполнения реакции расходуется небольшое количество анализируемого вещества и реактивов; сокращается время, затрачиваемое на выполнение анализа, за счет замены фильтрования осадков центрифугированием; резко сокращается выброс вредных газообразных веществ, тем самым улучшаются санитарно-гигиенические условия работы.

3 Микрокристаллоскопический метод анализа

Кристаллы характерной формы получают путём внесения капли раствора или кристаллика реактива в каплю исследуемого вещества, помещённую на предметное стекло. По мере испарения воды по периметру капли появляются кристаллы продукта реакции характерной формы, которые рассматриваются под микроскопом.

Проводя аналитическую реакцию, необходимо создавать определённые условия, зависящие от свойств образующихся продуктов, так как иначе результат реакции окажется недостоверным. К таким условиям относятся:

) pH раствора - надлежащая среда - это одно из важнейших условий проведения реакции, которая в случае необходимости создаётся прибавлением к раствору кислоты или щелочи. По каплям к анализируемому раствору добавляют кислоту или щёлочь до нужной величины pH, постоянно проверяя по цветной шкале универсального индикатора;

) температура - для получения аналитического сигнала некоторые рекции необходимо проводить при нагревании на водяной бане или пламени спиртовки, так как на холоде или при комнатной температуре они не проходят;

) концентрация - она должна быть достаточно большая, иначе при малых значениях концентрации реакции перестают удаваться. Причина соблюдения условия достаточной концентрации: всякое вещество может выпадать в осадок только тогда, когда оно образуется в растворе в концентрации, превышающей его растворимость при данных условиях. Если вещество очень трудно растворимо, оно выпадает в осадок уже при очень малой концентрации открываемого иона: соответствующая реакция называется чувствительной. А при значительной растворимости образующегося соединения реакция мало чувствительна и удаётся лишь при большой концентрации открываемого иона. То же относится и к реакциям, сопрвождающимся изменением окраски.

Количественно чувствительность реакций характеризуют взаимно связанными показателями: открываемым минимумом и предельным разбавлением. Открываемый минимум - это наименьшее количество вещества или иона, которое может быть открыто посредством данной реакции, выражают его в микрограммах (m) (10-6 г). Открываемый минимум неполностью характеризует чувствительность реакции, т.к. имеет значение не только абсолютное количество, но и концентрация соответствующего вещества или иона в растворе. Поэтому указывают также и предельное разбавление, которое характеризует наименьшую концентрацию вещества (иона), при которой он может быть обнаружен. Предельное разбавление выражают отношением весовой части вещества к весовому количеству раствора (G).

Между открываемым минимумом m (выраженным в микрограммах) и предельным разбавлением (G) существует соотношение

где V - объём раствора, мл.

Чувствительность реакций, служащих для открытия одного и того же иона, различна.

Например, для иона Cu2+:

Реактив Образующееся соединениеЭффект реакцииОткрываемый минимум, мгПредельное разбавление 1: G1. HCI H Зелёное окрашивание раствора11:500002. NH3СI2Синее окрашивание раствора 0,2 0,21:2500003.Cu2K4Коричневое окрашивание раствора/осадщк0.021:2500000

Таким образом, наиболее чувствительной является реакция №3 с K4, позволяющая обнаружить в 50 раз меньшее количество меди в растворе, чем при действии HCI, и в 10 раз меньшее, чем при действии NH3.

4 Дробный и систематический анализ

Существует два метода выполнения качественного анализа смеси катионов и анионов.

Дробный анализ (метод) состоит в том, что анализируемый раствор делят на большое количество порций и в каждой из них специфическими реакциями обнаруживают отдельные ионы. Специфической реакцией на данный ион называется та реакция, которая позволяет открыть его в смеси с другими ионами специфическими реактивами. Достоинство метода - быстрота проведения анализа. Однако таким путём удаётся открыть только немногие ионы, так как число специфических реакций невелико. Часто в растворе присутствуют ионы, мешающие определению. Если действие этих ионов устранить сложно, то применяют систематический или последовательный анализ.

В ходе систематического анализа соблюдают определённую последовательность обнаружения искомых ионов. В этом случае наряду с реакциями открытия отдельных ионов приходится прибегать к реакциям отделения их друг от друга групповыми реагентами. Порядок разделения ионов групповыми реагентами должен проводиться в определенной последовательности, которую нельзя нарушать. В систематическом ходе анализа ионы выделяют из сложной смеси не по одному, а целыми группами, пользуясь одинаковым отношением их к действию групповых реактивов.

Методика выполнения основных операций полумикроанализа

В основе многих аналитических реакций лежит реакция осаждения. К анализируемому раствору в конической пробирке по каплям добавляют соответствующий реактив. При осаждении необходимо перемешивать раствор. После выпадения осадка надо проверять полноту осаждения. Для этого после того как жидкость над осадком станет прозрачной, добавляют ещё каплю осадителя. Если в растворе не появится муть, полнота осаждения достигнута. В противном случае добавляют ещё несколько капель осадителя. Если для проведения осаждения необходимо нагревать раствор, то пробирки помещают в водяную баню. Для отделения осадков от растворов в качественном анализе применяют центрифугирование. Поэтому анализ проводят в конических центрифужных пробирках. После окончания центрифугирования плотный осадок остаётся на дне пробирки, а центрифугат (надосадочная жидкость) при этом осветляется и от осадка легко отделяется пипеткой или сливанием. Если анализируют осадок, то перед растворением его промывают 2-3 раза небольшим количеством дистиллированной воды, каждый раз отделяя фильтрат центрифугированием. Для уменьшения растворимости осадков в промывную воду добавляют несколько капель осадителя. Растворение осадков проводят путём медленного (по каплям) прибавления растворителя к осадку с одновременными перемешиванием стеклянной палочкой. При необходимости смесь нагревают на водяной бане.

5 Методы разделения смесей катионов

Применение разнообразных групповых реактивов позволило разработать различные аналитические классификации катионов (и анионов). Наибольшее распространение получили сульфидная, кислотно-основная и аммиачно-фосфатная классификации.

Сульфидная классификация, предложена еще в 1871 году Н.А. Меншуткиным и с тех пор многократно подвергалась различным изменениям и совершенствовалась благодаря использованию новых реагентов и методик проведения эксперимента. Сероводородный метод анализа, основанный на сульфидной классификации, имеет два основных недостатка: токсичность сероводорода требует специально оборудованных химических лабораторий; выполнение анализа отнимает много времени.

Схемы качественного химического анализа с применением H2S

Классическая сероводородная (сульфидная) схема разделения катионов на группы

№ группы КатионыГрупповой реагентОбразующиеся соединенияПримечаниеILi+, Na+, , K+, Rb+, Cs+, Mg2+НетКатионы в аммонийном буферном р-ре открывают предварительноIICa2+, Sr2+, Ba2+, Ra2+(NH4)2CO3 в аммонийном буферном р-реОс. карбонатовОсажд. при нагр.IIIBe2+, Zn2+, Al3+, Y3+, Sc3+, лантаноиды, актиноиды, Ga3+, In3+, Tl3+, Ti(IV), Zr(IV), Hf(IV), Th4+, V(V), Nb(V), Ta(V), Cr3+, U(VI), U(IV), Mn2+, Fe(II), Fe(III), Co2+, Ni2+(NH4)2S в аммонийном буферном р-реОс. сульфидов и гидроксидовКисл. р-р нейтр.NH4OH (без ), насыщают газ. H2S (или добавл. р-р H2S в ацетоне). В присутствии (, F?, )осаждается и II группа, поэтому их предварительно отделяют. можно удалить ионом Fe3+ в ацетатном буфере, с ионами Zr(IV), Ti(IV) - в солянокислом, Sn(IV) - в азотнокислом р-реIVAu3+, Ag+, Bi3+, Cd2+, Cu2+, Cu+, Hg2+, Os(VII), Pb2+, Pd(II), Pd(IV), Rh(III), Ru(III)H2S при рН? 0,5Ос. сульфидов IV и V групп, после действия (NH4)2S2 - осадок сульфидов IV гр.Частично осаждаются In3+, Zn2+. Ионы Pb2+ (не полностью), Ag+,отделяются до осажд. H2S в виде хлоридов в нерастворимом ос. при добавл. HCl к исходной пробеVAs(III, V), Ge(IV), Mo(VI), Re(VII), Sb(III, V), Se(IV), Sn(II, IV), Te(IV)(NH4)2S2действуют на осадок сульфидов IV и V группРаствор тиосолей V гр.При слабом нагр. частично попадают W(V), V(III), Au(III), Ir(III, IV), Pt(IV)

В основу классического сероводородного метода положено разделение наиболее часто встречающихся соединений металлов на 5 аналитических групп в зависимости от осаждения катионов тем или иным общим реактивом. При этом для I группы катионов (К+, Na+, NH+), общего реактива нет. Большинство солей этих металлов растворимы. Катионы II группы (Mg2+, Са2+, Ва2+, Sr2+) осаждаются в отличие от соединений I аналитической группы в виде карбонатов и фосфатов и не осаждаются в отличие от катионов III, IV и V групп в виде сульфидов.

Общим реактивом для катионов III аналитической группы (Мп2+, Сг3+, Zn2+, Al3+, Fe3+, Ni2+, Со2+, Т13+) является сульфид аммония или сероводород в щелочной (NH4OH) среде, а для IV группы (Cu2+, Cd2+, Ag+, Bi3+, Hg2+, Pb2+) и V группы (As3+, Sb3+, Sn2+) - сероводород в кислой среде. При этом сульфиды V аналитической группы в отличие от сульфидов IV аналитической группы растворяются в полисульфиде аммония.

После разделения катионов на группы проводится дальше разделение катионов и качественное обнаружение их уже внутри определенной аналитической группы.

Основными недостатками сероводородного метода с позиций токсикологической химии являются: 1) несовершенство осаждения и разделения катионов; 2) длительность анализа; 3) ядовитость газообразного сероводорода и 4) невозможность совместить качественный анализ с количественным при исследовании одной навески объекта. Как правило, после качественного анализа необходимо подвергать исследованию новую порцию объекта для количественного определения обнаруженного элемента.

Несовершенство осаждения и разделения сероводородом связано прежде всего с различной степенью растворимости сульфидов металлов. Произведения растворимости сульфидов варьируют в очень широких пределах.

Произведения растворимости сульфидов катионов колеблются не только при переходе от одного катиона к другому, они не всегда стабильны даже для одного и того же катиона. Например, произведение растворимости МпБ телесного цвета 1-10 15, а МпБ зеленого цвета 6,2-10 22. Первая модификация получается при насыщении раствора соли Мп2+ на холоду, вторая - при нагревании.

Произведения растворимости сульфидов колеблются и в зависимости от условий их образования: pH среды, температуры раствора, скорости и продолжительности насыщения раствора газообразным сероводородом и других факторов.

При анализе по сероводородной схеме часто предварительно выделяют из анализируемого вещества элементы в виде летучих соединений с помощью реактивов, указанных в скобках: Si (HF); Se, As, Ge (HBr + Br2); Os (HNO3); Ru (HClO4); Re (H2SO4), а также группу благородных металлов: Au, Ag, Pt, Pd (Ir, Rh, Hg выделяются неполно).

Осаждение ведут из горячего раствора, насыщая его газообразным H2S, выдерживают при 70-90°С 10-15 мин, охлаждают и вновь насыщают H2S, закрывают сосуд и оставляют на 15 мин. В присутствии молибдена после пропускания H2S добавляют немного Н2О2 и вновь насыщают H2S.

Из смеси сульфидов выделяют V группу действием избытка (NH4)2S2 при слабом нагревании.

Для осаждения III группы кислый раствор нейтрализуют NH4OH (без ), добавляют избыток его, насыщают H2S и снова добавляют NH4OH. В присутствии мешающих анионов вместе с III осаждается и II группа, поэтому эти анионы предварительно должны быть удалены. В современных условиях это проще всего сделать с помощью анионита. Кроме того, наиболее часто встречающийся ион можно осадить ионами Fe3+ в ацетатном буфере при нагревании, а также ионами Zr(IV) или Ti(IV) в солянокислом и ионами Sn(IV) - в азотнокислом растворе.

Осаждение II группы проводится (NH4)2СО3 при нагревании в аммонийном буферном растворе.

Как видно из приведенной схемы классификации, при действии сероводорода на раствор сложной смеси катионов всех групп катионы I и II групп не выпадают в осадок в виде сульфидов, а осаждаемые сульфиды могут быть выделены в определенной последовательности. Эта последовательность обуславливается концентрацией сульфид-иона, которая, в свою очередь, непосредственно зависит от концентрации ионов водорода в анализируемом растворе. Концентрация ионов серы в растворе регулируется слабой сероводородной кислотой, диссоциирующей по двум ступеням с константами диссоциации К1 и К2 соответственно:

H2S Û HS- + H+ К1 = 8,9 ? 10-8Û S2- + H+ К2 = 1,3 ? 10-13

Для реакции H2S ?Û 2H+ + S2?? константа диссоциации

Концентрация насыщенного раствора H2S при нормальном давлении и 25°С равна или меньше 0,1 моль?л-1 Тогда 2 ? = 1,2 ? 10-21 моль?л-1, т. е. концентрация сульфид-иона обратно пропорциональна квадрату концентрации ионов водорода. Таким образом, изменяя концентрацию ионов водорода, можно управлять концентрацией ионов серы.

Сравнение величин произведений растворимости сульфидов позволяет разделить их на две группы. Одна из них имеет значения произведений растворимости порядка 10-15-10-23, другая - порядка 10-27-10-50. Граница пролегает между сульфидами цинка и кадмия: ПРZnS = 2,5?× 10-22; ПРCdS = 7,9?× 10-27.

Создав концентрацию ионов серы, позволяющую полностью осадить сульфид кадмия и оставить в растворе ион цинка, можно отделить сульфид кадмия и все менее растворимые сульфиды от сульфида цинка и более растворимых сульфидов.

Условной границей полного осаждения кадмия можно считать его концентрацию, равную 10-6 моль?л-1. Для ионов серы

Моль?л-1.

Такая концентрация сульфид-иона образуется в растворе H2S при концентрации H+, равной

Концентрации катиона в анализируемом растворе обычно близки к 0,01 моль?л-1. Если концентрацию цинка принять равной этой величине, то произведение концентраций ионов ? = 0,01 ? 7,9 ? 10-21 = 7,9 ? 10-23, что меньше величины произведения растворимости сульфида цинка ПРZnS = 2,5 ? 10-22.

Следовательно, ион Zn2+ и все ионы, для которых произведения растворимости сульфидов больше, чем для ZnS, осаждаться не будут.

Равновесие в системе осадок - раствор устанавливается не сразу. Известно, что растворимость соединений меняется с течением времени (наибольшая растворимость - у свежеосажденных соединений). В случае сульфидов это связано, прежде всего с тем, что они осаждаются в метастабильных и более растворимых модификациях, которые при хранении сульфидов переходят в более стабильные и менее растворимые формы. Эти формы различаются структурой кристаллической решетки, иногда цветом (a-MnS -розовый, b -MnS - зеленый) и величинами произведений растворимости. Поэтому при расчетах условий разделения сульфидов путем регулирования кислотности раствора следует использовать табличные значения ПР только свежеосажденных форм (как правило, более растворяемых).

В процессах разделения ионов в виде сульфидов заметную роль играют процессы сорбции и после осаждения (приводящие к неполному разделению, в частности кадмия и цинка), а также образование устойчивых коллоидов.

Кислотно-основная классификация основана на различной растворимости гидроксидов, хлоридов, сульфатов. Групповыми реактивами этого метода являются растворы кислот и оснований.

По кислотно-основной классификации катионы делят на шесть аналитических групп

K+, Na+, Mg2+НетКатионы в раствореХлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в водеIIBa2+, Sr2+, Ca2+H2SO4Ос.: BaSO4, SrSO4, (CaSO4)Сульфаты нерастворимы в воде и кислотах. Са2+ частично остается в р-реIIIAg+, Hg22+, Pb2+HClОс.: AgCl, Hg2Cl2, (PbCl2)Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах. Pb2+частично остается в р-реIVZn2+, Al3+, Sn(II,IV), Cr3+NaOH + H2O2Гидроксиды высших степеней окисления р-мы в изб. NaOHVSb(III,V), Bi3+, Mn2+, Fe(II,III)NH4OH + H2O2Ос.: HSbO3, Bi2O3 ? xH2O, MnO(OH)2, Fe2O3 ? xH2OГидроксиды нерастворимы в изб. NH4OHVICo2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+, (Mg2+)NH4OH + H2O2Гидроксиды растворимы в изб. NH4OH; гидроксид магния растворим в р-рах солей аммония

Оптимизировать процедуры разделения или открытия ионов и интерпретировать наблюдаемые сигналы помогают предварительные испытания. В ходе предварительных испытаний:

Определяют рН с помощью универсального индикатора.

Проверяют отношение к 6 М HCl. Наличие нерастворимого осадка указывает на возможное присутствие хлоридов III группы, сульфатов II группы, SbOCl, BiOCl, PbSO4.

Проверяют отношение к избытку 2 М NaOH. Растворение осадка указывает на наличие амфотерных гидроксидов.

Образец растворяют в 2 М HCl и в отдельных пробах дробным методом обнаруживают катионы , K+, Na+, Ca2+, Fe3+, Co2+, Mn2+, Ni2+, Cr3+, Mg2+, используя специфические и селективные реакции и маскируя мешающие ионы.

Выполнение анализа по кислотно-основной схеме имеет определенные преимущества:

·используются кислотно-основные свойства элементов, способность к комплексообразованию, амфотерность гидроксидов, что обусловлено их положением в периодической системе элементов Д.И. Менделеева;

·исключается токсичное действие сероводорода;

·сокращаются затраты времени на анализ.

·Метод прост, не требует дорогостоящих реактивов, легко осваивается.

·Реализуется принцип систематического хода анализа.

Недостатки метода:

·1. Нечеткость разделения катионов по группам из-за относительно высокой растворимости PbCl2 и CaSO4 в воде, различного отношения Sb(III) и Sb(V) к избытку NaOH, частичного растворения Cu(OH)2 в избытке NaOH.

·2. Необходимость выполнения трудоемкой и длительной операции переведения сульфатов II группы в карбонаты.

·3. Метод неприменим в присутствии ряда анионов, в том числе фосфат-иона. В этом случае либо проводят сложные операции удаления мешающих анионов, либо выполняют анализ по аммиачно-фосфатному методу.

Кислотно-основный метод (как и сероводородный) значительно осложняется присутствием РО43- -иона, поэтому при наличии этого иона приобретает определенные преимущества аммиачно-фосфатный метод.

Метод основан на использовании различной растворимости фосфатов в воде, сильных и слабых кислотах, щелочах и растворе аммиака. схеме анализа. Кроме того, в данном случае необходимо дробным методом установить наличие или отсутствие ионов Na+, K+, NH4+ которые будут введены в дальнейшем ходе анализа, а также катионов, способствующих или затрудняющих проведение анализа. К ним относятся Fe2+, Fe3+, As(III), As(V), Sn(II), Sn(IV), Cr3+.

Классификация катионов по аммиачно-фосфатной схеме

№ группыКатионыГрупповой реагентОбразующиеся соединенияПримечанияI Na+, K+Нет Фосфаты р-мы в водеIII подгруппа: Li+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Mn2+, Fe2+ II подгруппа: Al3+, Cr3+, Fe3+, Bi3+(NH4)2HPO4 + NH4OHLi3PO4, MgNH4PO4, CaHPO4, MnNH4PO4, FeHPO4, SrHPO4, BаHPO4, AlPO4, CrPO4, FePO4, BiPO4Фосфаты нерастворимы в воде и NH4OH. Фосфаты I подгруппы р-мы в СН3СООН. Фосфаты II подгруппы нерастворимы в СН3СООН, р-мы в HClIIICo2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+NH4OHФосфаты р-мы в NH4OHIVAs(III,V), Sb(III,V), Sn(II,IV)HNO3HSbO3, H2SnO3, H3AsO4Метаоловянная и метасурьмяная кислоты нерастворимы и адсорбируют H3AsO4VAg+, Pb2+HClAgCl, Hg2Cl2, PbCl2Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах

После выполнения предварительных испытаний приступают к систематическому ходу анализа.

Преимущества метода:

·Не применяется сероводород.

·Не мешает присутствие иона

·Сохраняя все достоинства систематического анализа, отличается экспрессностью и относительно высокой четкостью разделения.

Недостатки метода

·Необходимость открытия большого числа ионов дробными методами на стадии предварительных испытаний.

·В ходе анализа требуется добавление SnCl4, Na2HPO4, FeCl3.

·Необходимость перевода солянокислых растворов в азотнокислые и обратно.

2. Количественный анализ

Количественный анализ - раздел аналитической химии, задачей которого является определение количества (содержания) элементов, ионов, функциональных групп, соединений или фаз в анализируемом объекте. Наряду с качественным анализом количественный анализ является одним из основных разделов аналитической химии. В зависимости от объектов исследования различают неорганический и органический анализ, разделяемый, в свою очередь, на элементный, функциональный и молекулярный анализ. Помимо специфичности и чувствительности, важной характеристикой методов количественного анализа является точность, то есть значение относительной ошибки определения; точность и чувствительность в количественном анализе выражают в процентах. К классическим химическим методам количественного анализа относится гравиметрический анализ, основанный на точном измерении массы определяемого вещества, а также объёмный анализ. Последний включает титриметрический анализ - метод измерения объёма раствора реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым веществом, и газовый объёмный анализ - метод измерения объёма анализируемых газообразных продуктов. В рамках курса аналитической химии подробно изучаются гравиметрический и титриметрический методы анализа.

1 Гравиметрический метод анализа

Гравиметрия (от лат. gravis-тяжелый и греч. metreo-измеряю) - совокупность методов количественного анализа, основанных на измерении массы определяемого компонента, выделенного из анализируемой пробы либо в свободном состоянии, либо в виде соединения известного состава. Аналитическим сигналом в гравиметрии является масса. Гравиметрию можно применять для определения практически любых компонентов анализируемого объекта, если их содержание в образце превышает 0,1%. Гравиметрия является безэталонным методом. Основным преимуществом гравиметрии является высокая надежность результатов. Погрешность определения не превышает 0,1-0,2%. Недостатки связаны с большой трудоемкостью и длительностью аналитических операций, трудностями при определении очень малых количеств веществ, а также невысокой селективностью. Поэтому в массовых лабораторных анализах его по возможности заменяют другими методами. В гравиметрическом анализе обычно выделяют две группы методов: осаждение и отгонка. Наибольшее практическое значение имеют методы осаждения. Из части исследуемого вещества известной массы (навески) определяемый компонент выделяют тем или иным способом в виде какого-либо соединения.

Непосредственное выделение возможно только в немногих случаях, например, удаление гигроскопической или кристаллизационной воды нагреванием. Обычно же навеску твердого вещества переводят в раствор, из которого с помощью подходящего реагента выделяют определяемый компонент в виде практически нерастворимого вещества (осаждаемая форма). Осадок отделяют фильтрованием, декантацией или другими способами, отмывают от следов сорбированных компонентов, часто переосаждают. Затем его высушивают или прокаливают до образования устойчивого соединения строго определенного состава (весовая, гравиметрическая форма), массу которого измеряют.

Например, при определении Са2+ осаждаемая форма - СаС2О4, весовая форма - СаО или СаСО3. Зная массы навески (а) и весовой формы (b), рассчитывают содержание х (% по массе) определяемого компонента:

= (bF/a). 100 (2)

Множитель F, называемый гравиметрическим фактором, равен содержанию определяемого компонента в 1 г его весовой формы:

MМ1/nМ2 (3),

где m и n - стехиометрические коэффициенты в уравнении химического превращения выделяемого компонента в его весовую форму, М1 - молярная масса определяемого компонента, М2 - молярная масса гравиметрической формы. Например, при определении железа по массе Fe2O3 m= 2, n = 1. В тех случаях, когда определяемые компоненты образуют летучие соединения, могут применяться методы отгонки. Разложение проб с выделением газообразных продуктов достигается прокаливанием или действием реагентов (кислот, щелочей и др.) при нагревании. Летучий компонент пропускают через раствор-поглотитель, и по увеличению массы раствора вычисляют количество выделившегося из пробы газообразного продукта (прямые методы). Массу остатка вещества можно определять после удаления из него летучего продукта. Содержание компонента в таких случаях находится по разности массы до и после отгонки (косвенные методы).

2 Титриметрический метод анализа

Титриметрическими называют методы анализа, основанные на измерении количества реагента, израсходованного для полного протекания реакции с определяемым веществом. Количество реагента определяют чаще всего путем точного измерения объема его раствора, пошедшего на реакцию. Титрование - это операция, при которой к раствору исследуемого вещества постепенно добавляют небольшие порции стандартного раствора реагента до того момента, пока затраченное количество реагента не станет эквивалентным количеству определяемого вещества. Реагенты, используемые при титриметрических определениях, называют титрантами. Момент титрования, при котором количество добавленного титранта становится эквивалентным количеству определяемого вещества, называется точкой эквивалентности. Вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах. Эквивалент - условная или реальная частица, которая может присоединять, высвобождать, замещать один ион водорода в кислотно-основных реакциях или быть эквивалентна одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

где n - химическое количество, N - молярная концентрация эквивалента, а V - объем, в котором растворено вещество, то для двух стехиометрически реагирующих веществ справедливо соотношение:

Следовательно, можно найти неизвестную концентрацию одного из веществ, если известны объем его раствора и объем и концентрация прореагировавшего с ним вещества. Расчет массы определяемого вещества (А), содержащегося во взятом на титрование объеме титруемого раствора, проводят по следующей формуле:

(А) = Vт·Nт·Э(А) (5)

где: m(A) - масса определяемого вещества, г; Vт - объем титранта, израсходованного на титрование, л; Nт - молярная концентрация эквивалента титранта, моль/л; Э(А) - молярная масса эквивалента определяемого вещества, г/моль-экв.

Реакция титрования должна отвечать следующим требованиям: - быть строго стехиометричной;

протекать быстро;

протекать количественно;

должен существовать надежный способ фиксирования точки эквивалентности.

Экспериментально окончание процесса титрования производят в момент изменения цвета индикатора или какого-либо физико-химического свойства раствора. Эта точка, называемая конечной точкой титрования, в общем случае не совпадает с теоретически рассчитанной точкой эквивалентности. Методы титриметрического анализа классифицируют:

по типу химической реакции, лежащей в основе анализа веществ. В соответствии с этим титриметрические определения подразделяют на следующие основные методы: кислотно-основное, комплексометрическое, окислительно-восстановительное и осадительное титрование.

по способу выполнения (прямое, обратное, заместительное, косвенное, реверсивное);

по способу выполнения параллельных определений (метод отдельных навесок и метод пипетирования).

Измерение объемов. Для точного измерения объемов в количественном химическом анализеприменяются мерные колбы, пипетки и бюретки.

Мерные колбы. Они служат для приготовления стандартных растворов и для разбавления исследуемых растворов до определенного объема. Это плоскодонные колбы с длинным узким горлом, на которое нанесена круговая метка. Объем, указанный на стенке колбы, соответствует объему жидкости (при температуре калибрования), если колба наполнена так, что нижняя часть мениска жидкости касается метки, причем доведение объема жидкости до метки должно осуществляться так, чтобы глаза наблюдателя и метка находились на одном уровне (метка сливается в прямую линию). На горле колбы над меткой не должно быть капель жидкости, внутренние стенки колбы должны быть чистыми, и жидкость должна смачивать их ровным слоем. Закрывают колбы специальными притертыми пробками. Нагревать мерные колбы нельзя, иначе может произойти деформация стекла, что повлечет за собой изменение их вместимости.

Стандартные растворы. Для проведения титриметрического анализа необходимо знать концентрацию титранта. Титрант с известной концентрацией называют стандартным раствором. По способу приготовления различают первичные и вторичные стандартные растворы. Первичный стандартный раствор готовят растворением точного количества чистого химического вещества известного стехиометрического состава в определенном объеме растворителя. Вторичный стандарт получают следующим образом: готовят раствор с приблизительной концентрацией, близкой к желаемой, и определяют его концентрацию (стандартизируют) по подходящему первичному стандарту.

Первичные стандарты должны отвечать ряду требований:

) состав соединения должен строго соответствовать химической формуле. Количество примесей не должно превышать 0,05%.

) вещество должно быть устойчивым при комнатной температуре, не должно быть гигроскопичным, окисляться атмосферным кислородом, поглощать диоксид углерода из воздуха, изменять массу при высушивании.

) вещество должно обладать по возможности большой молекулярной массой, чтобы уменьшить влияние ошибки взвешивания.

Для приготовления многих стандартных растворов можно воспользоваться фиксаналами. Фиксанал представляет собой ампулу, в которой запаяно точно известное количество стандартного вещества или раствора.

2.3 Окислительно-восстановительное титрование. Иодометрия

Иодометрическим титрованием называется титриметрический метод анализа, основанный на определении количества йода, затраченного для полного протекания реакции с веществом, обладающим восстановительными свойствами, либо выделившегося в результате реакции KI с веществом, обладающим окислительными свойствами. В основе йодометрических определений лежит следующее равновесие:

2?=3I- ; Е0 = + 0,545 В.

В качестве титрантов в йодометрическом титровании используют йод и тиосульфат натрия.

Пример. Стандартизация раствора тиосульфата натрия. Для стандартизации растворов тиосульфата натрия используют бихромат калия. Реакции Na2S2O3 с K2Cr2O7 и другими сильными окислителями протекают нестехиометрично, поэтому стандартизацию раствора тиосульфата натрия проводят способом заместительного титрования: при взаимодействии K2Cr2O7 с избытком KI образуется эквивалентное первому веществу количество иода, который затем титруют стандартизируемым раствором Na2S2O3:

O72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ +3I2 + 7H2O+ S2O32- = 2I- + S4O62- (или - + S2O32- = 3I- + S4O62-)

Конечную точку титрования в иодометрии обнаруживают, чаще всего, по исчезновению или появлению окраски йод-крахмального комплекса.

Кислотно-основное титрование. К методу кислотно-основного титрования относят титриметрические определения, в основе которых лежит реакция:+ + ОН- = Н2О

По этому методу возможно определение различных кислот, оснований, некоторых солей, определение жесткости воды, азота в органических соединениях и т.д. В качестве титрантов обычно используют растворы хлороводородной и серной кислот, растворы щелочей.

Окислительно-восстановительное титрование. Окислительно-восстановительным титрованием называют группу титриметрических методов анализа, основанных на использовании окислительно-восстановительных реакций. К важнейшим методам окислительно-восстановительного титрования относят иодометрию, перманганатометрию, бихроматометрию, цериметрию и др.

Перманганатометрия. Перманганатометрическим титрованием называется

титриметрический метод анализа, основанный на использовании в качестве титранта раствор KMnO4. Поскольку титрант имеет интенсивную окраску, перманганатометрическое титрование проводят без индикатора. Конечную точку титрования обнаруживают по появлению или исчезновению окраски KMnO4. Перманганатометрическое титрование чаще всего проводят в кислой среде, реже - в нейтральной. Для создания кислой среды применяют серную кислоту, поскольку азотная кислота сама является сильным окислителем, а хлороводородная, напротив, может окисляться титрантом. В основе метода лежит следующее равновесие:

MnO4- + 5? + 8H+ = Mn2+ + 4H2O; Е0 = +1,51 В.

Бихроматометрия. Бихроматометрией называется титриметрический метод анализа, основанный на использовании в качестве титранта раствор K2Cr2O7. В основе метода лежит следующее равновесие:

Сr2O72- + 14H+ + 6?? 2Cr3+ + 7H2O; Е0 = +1,33 В

Для обнаружения конечной точки в бихроматометрическом титровании используют окислительно-восстановительные индикаторы.

4 Комплексонометрическое титрование

Комплексонометрическое титрование основано на реакциях образования хелатных комплексов при взаимодействии катионов металлов с аминополикарбоновыми кислотами (комплексонами). Из многочисленных аминополикарбоновых кислот наиболее часто используют этилендиаминтетрауксусную кислоту (H4Y):

Вследствие низкой растворимости в воде сама кислота не подходит для приготовления раствора титранта. Для этого обычно используют дигидрат ее динатриевой соли Na2H2Y2H2O (ЭДТА, трилон Б). Реакции взаимодействия различных катионов с ЭДТА в растворе можно представить уравнениями:

Са2+ +H2Y2- =CaY2-+2H++ +H2Y2-=BiY- +2H+++H2Y2- =ThY+2H +

Видно, что независимо от заряда катиона образуются комплексы с соотношением компонентов 1:1. Следовательно, молярная масса эквивалента ЭДТА и определяемого иона металла равны их молекулярным массам. Степень протекания реакции зависит от рН и константы устойчивости комплексоната. Катионы, образующие устойчивые комплексонаты, например, Fe(III), могут быть оттитрованы в кислых растворах. Ионы Са(II), Mg(II) и другие, образующие сравнительно менее устойчивые комплексонаты, титруют при рН? 9 и выше. Конечную точку титрования определяют с помощью металлоиндикаторов - органических веществ, изменяющих свою окраску (или флуоресценцию) в зависимости от концентрации катионов металла в растворе. Чаще всего в анализе используются так называемые металлохромные индикаторы, образующие с катионами металлов внутрикомплексные соединения, окраска которых отличается от окраски свободного индикатора, причем комплекс определяемого металла с комплексоном прочнее комплекса этого металла с индикатором. Наиболее распространенный металлохромный индикатор - эриохром черный Т (хромоген). Его используют в твердом виде: индикатор смешивают в отношении 1:200 с каким-либо индифферентным наполнителем, например, NaCl или KCl.

3. Разделение предложенной смеси

Исходная проба:

AgNO3, CuSO4, NiS04, ZnCl2, MnCl2, NH4OH

AgNO3 + HCl = AgCl? + HNO3 белый осадок MnCl2 + 2NaOH = Mn(OH)2? + 2NaCl студнеобразный светло-розовый осадок ZnCl2 + 4NaOH = Na2ZnO2 + 2NaCl + 2H2OОсадокAgCl + 2NH4OH = Cl + 2H2O Mn(OH)2 + H2SO4 = MnSO4 + 2H2O Na2ZnO2 + 2H2SO4 = ZnSO4 + Na2SO4 + 2H2OCl + KI = AgI? + KCl желтый осадок Ag(NH3)2+ + I- = AgI + 2NH3 MnSO4 + H2O2 + 2NH4OH = MnO(OH)2? + (NH4)2SO4 + H2O бурый осадок Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO(OH)2 + H2O Zn SO4 + 2(NH4)2 + CoCl2 = Co?Zn? + NH4Cl + (NH4)2SO4 голубой осадок Zn2+ + 2- + Co2+ = Co?ZnСuSO4+4 NH?OH" SO4 + 4H?O NiSO4 + 6NH?OH" SO4 + 6H?OРаствор + H2SO4 = CuS04 + 4NH4 + H2SO4 = NiSO4 + 6NH4 NH4OH + H2SO4 = (NH4)2SO4 + H?OCuS04 + H2S = CuS? +H2SO4 темный осадок NiSO4 + H2S = NiS? + H2SO4 черный осадок(NH4)2SO4 +2NaOH = Na2SO4 + 2NH3 + 2H2OCuS + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2S NiS + HNO3 = Ni(NO3)2 + H2SCu(NO3)2 + Fe = Fe(NO3)3 + Cu Ni(NO3)2 + Fe = Fe(NO3)3 + Ni

Реакции на анионы

SO42BaCl? + Na?SO4"2NaCl + BaSO4$ белый осадок Ba²?+ SO42-" BaSO4Cl?Ag?+Cl?"AgCl$ AgCl$ + 2NH?OH"Cl+ 2H?O C l+ H?"AgCl? +2NH?NO??2NO??+8H?+3Cu"3Cu²?+4H?O+2NO#; 2NO+O?(воздух)"2NO?

4. Методы и методика определения катиона Сu2+

1 Общая характеристика катионов V аналитической группы

К пятой группе относят катионы d-элементов - Сu2+, Ni2+, Co2+, Cd2+, Hg2+, которые при взаимодействии с водным раствором аммиака в эквивалентных количествах дают осадок гидроксидов, основных солей или амидокомплексов (Hg), растворимых в избытке реагента с образованием амминокомплексов. Групповой реагент - концентрированный раствор аммиака. Образующиеся амминокомплексы M(NH3)42+ имеют различную устойчивость. Наименее устойчивым является ион гексаамминкобальта (II). Он образуется только при достаточно большом избытке NH3. Ион Со2+ легко окисляется до иона Со3+, поэтому под действием окислителей ион Co(NH3)62+ (K = 2,45 ?105) переходит в более прочный ион Co(NH3)63+ (Kуст = 1,62 1035).

Амминокомплексы ртути (II) образуются только при очень большом избытке аммиака и солей аммония. Амминокомплексы могут быть разрушены при действии кислот, связывающих NH3 в ион аммония:

В водных растворах катионы V группы находятся в гидратированном состоянии в виде аквакомплексов типа Cu(H2O)62+. Аквакомплексы Со2+, Ni2+ и Си2+ окрашены: Со(Н2О)62+ - розового цвета, Ni(H2O)62+ - зеленого цвета, Cu(H2O)62+ - голубого цвета. Окраска аквакомплексов - один из характерных признаков, указывающих на наличие этих ионов в растворе. Выпаривание растворов или действие дегидратирующих веществ, например, спирта, вызывает изменение окраски этих ионов. Так, розовая окраска комплекса Со(Н2О)62+ заменяется на синюю вследствие дегидратации комплексных ионов и замены молекул воды другими лигандами.

Кроме аммино- и аквакомплексов катионы V группы способны образовывать и другие комплексные соединения (например, HgBr42-, CdI42, Co(SCN)3-, Cu(S2O3)22- и др.), большинство имеют характерную окраску.

Медь, кобальт и ртуть образуют соединения с разной степенью окисления ионов, поэтому для их обнаружения могут быть использованы реакции окисления-восстановления.

Действие группового реактива на катионы V группы

Раствор NH4OH, прибавленный к растворам солей катионов V группы в эквивалентных количествах, осаждает эти катионы в виде белых или окрашенных основных солей, гидроксидов и амидокомплексов:

CuSO4 + 2NH4OH ? (CuOH)2SO4? + (NH4)2SO4, голубовато-зеленый

CoCl2 + NH4OH ? CoOHCl? + NH4Cl, синий

NiSO4 + 2NH4OH ? (NiOH)2SO4? + (NH4)2SO4, светло-зеленый

CdCl2 + 2NH4OH ? Cd(OH)2? + 2NH4CI, Белый

HgCl2 + 2NH4OH ? Cl? + NH4C1 + 2H2O. белый

В избытке NH4OH эти осадки растворяются с образованием амминокомплексов различной окраски. Образование комплекса гексаамминкобальта (II) и тетраамминртути(II) происходит в присутствии NH4C1 при нагревании:

(CuOH)2SO4 + 8NH4OH ? 22+ + SO42- + 2ОН- + 8Н2О, ярко-синий+ 5NH4OH + NH4+ ? 2+ + Сl- + 6Н2О, желто-бурый

(NiOH)2SO4 + 12NH4OH ? 2Ni(NH3)62+ + SO42- + 2OH- + 12H2O, синий(OH)2 + 4NH4OH ? 2+ + 2OH- + 4H2O, бесцветный

Cl+2NH4OH + NH4+ ? 2+ + Сl- + 2H2O. бесцветный

Гексаамминкобальт(II) окисляется кислородом воздуха до гексаамминкобальта (III) вишнево-красного цвета. В присутствии окислителей (Н2О2) образование гексаамминкобальта (III) происходит мгновенно:

СоС12 + 10NH4OH + 2NH4C1 + Н2О2 ? 2C13 + 12Н2О.

Выполнение реакций. В пять пробирок поместить по 3 капли растворов солей Cu2+, Ni2+, Co2+, Cd2+ и Hg2+ и прибавить в каждую 1-2 капли 2 М раствора NH4OH. К полученным осадкам основных солей меди, никеля и кадмия прибавить при перемешивании несколько капель концентрированного раствора NH4OH до растворения осадков. Осадок основной соли кобальта разделить на две части. К одной прибавить 3-4 капли 3% раствора Н2О2, а затем обе части осадка растворить, прибавив несколько капель концентрированного раствора NH4OH и насыщенного раствора NH4C1. Осадок амидокомплекса ртути растворить в нескольких каплях концентрированного раствора NH4OH и насыщенном растворе NH4C1 при нагревании.

2 Частные аналитические реакции ионов Сu2+

Гексацианоферрат(II) калия K4 осаждает ион Сu2+ в виде гексацианоферрата(II) меди красно-бурого цвета:

2Cu2+ + Fe(CN)62- ? Cu2?.

Осадок не растворяется в разбавленных кислотах, но разлагается щелочами с образованием Сu(ОН)2.

Выполнение реакции. К 2-3 каплям раствора CuSO4 прибавить 1-2 капли реактива. Осадок разделить на две части, к одной прибавить 2-3 капли 2 М раствора НС1, к другой - 2-3 капли 2 М раствора NaOH.

Тиосульфат натрия Na2S2O3 при нагревании осаждает сульфид одновалентной меди:

2CuSO4 + 2Na2S2O3 + H2O ? Cu2S? + 2S + 2Na2SO4 + Н2SO4.

Выполнение реакции. В пробирку поместить 2-3 капли раствора CuSO4, прибавить 4-5 капель воды, 2-3 капли 1 М раствора H2SO4 (до явно кислой реакции) и полуторакратное количество насыщенного раствора тиосульфата натрия Na2S2O3. Перемешать, нагреть. Образование темно-бурого осадка смеси Cu2S с серой свидетельствует о присутствии меди в растворе. Так как Cd2+ при действии тиосульфата натрия в кислой среде не образует осадка сульфида, эта реакция может быть использована для отделения Cu2+ от Cd2+.

Раствор аммиака, взятый без избытка, образует с раствором соли меди осадок Cu(OH)2SO4 сине-зеленого цвета. Осадок растворим в разбавленных кислотах и в избытке аммиака. При растворении в избытке аммиака образуется комплексное соединение 2-, окрашенное в ярко-синий цвет.

SO4 + 10NH4OH ? 2(OH)2 + (NH4)2SO4 + 8H2O.

Выполнение реакции. К 5-6 каплям раствора, содержащего ионы меди, прибавляют 2-3 капли концентрированного аммиака и взбалтывают. Интенсивно-синяя окраска раствора указывает на присутствие ионов Cu2+.

4. Реакция окрашивания пламени. Соли меди окрашивают бесцветное пламя горелки в синий или зеленый цвет

Определение меди методом заместительного титрования, которое основано на реакции:

Cu2+ + 4I- = 2CuI? + I2.

Медь(II) в данном случае выступает в качестве окислителя. В результате окисления иодид-ионов образуется иод, количество которого определяют, оттитровывая его раствором тиосульфата натрия. Количество тиосульфата натрия эквивалентно количеству выделившегося иода, которое, в свою очередь, эквивалентно и количеству меди(II), вступившей в реакцию. Таким образом, по объему раствора Na2S2O3, израсходованного на титрование иода, рассчитывают количество вступившей в реакцию меди(II).

Ход работы

) Бюретку готовят к титрованию, как обычно, и заполняют ее раствором тиосульфата натрия.

) Готовят мерную колбу с анализируемым раствором соли меди и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой.

) В колбу для титрования помещают 15-20 мл 10% раствора KI. Вносят туда же пипеткой 10 мл раствора соли меди из мерной колбы и 3 мл раствора H2SO4 (1:4). Колбу для титрования накрывают часовым стеклом и ставят в темное место приблизительно на 5 минут.

) Побуревший от выделившегося иода раствор титруют из бюретки раствором тиосульфата натрия до тех пор, пока окраска не станет соломенно-желтой. После этого прибавляют несколько капель раствора крахмала и продолжают титровать до обесцвечивания синего раствора.

) Титрование проводят 3 раза. По полученному усредненному значению объема тиосульфата натрия рассчитывают содержание меди (в граммах) в выданной пробе, не забывая при этом учесть объем аликвоты взятого на титрование раствора.

) Рассчитывают относительную погрешность определения

Заключение

Значение аналитической химии определяется необходимостью общества в аналитических результатах, в установлении качественного и количественного состава веществ, уровнем развития общества, общественной потребностью в результатах анализа, так же и уровнем развития самой аналитической химии.

Цитата из учебника по аналитической химии Н.А. Меншуткина 1897 года выпуска: "Представив весь ход занятий по аналитической химии в виде задач, решение которых предоставлено занимающемуся, мы должны указать на то, что для подобного решения задач аналитическая химия даст строго определенный путь. Эта определенность (систематичность решения задач аналитической химии) имеет большое педагогическое значение. Занимающийся приучается при этом применять свойства соединений к решению вопросов, выводить условия реакций, комбинировать их. Весь этот ряд умственных процессов можно выразить так: аналитическая химия приучает химически думать. Достижение последнего представляется самым важным для практических занятий аналитической химией".

Список использованной литературы

1.Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. - М.: Химия,1979. - 584 с.

.Бессероводородные методы качественного полумикроанализа /под общ. ред. Крешкова А.П. - М.: Высш.шк. 1971. - 222 с.

.Васильев В.П. Аналитическая химия: В четырех частях. - М.: Высш. шк., 2004.

.Васильев А.М. Сборник задач по аналитической химии. - М.: Госхимиздат. - 1985, 275 с.

.Золотов Ю.А. Основы аналитической химии. кн. 1. - М.: Высш. шк., 2004. - 360 с.

.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Химия 1971.- 453 с.

.Мурашова В.И., Тананаева А.Н., Ховякова Р.Ф. Качественный химический дробный анализ. - М.: Химия, 1976. - 279 с.

.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика 1. Общие теоретические основы. Качественный анализ. - М.: Высш. шк., 2001. - 615 с.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Если до сих пор мы рассматривали химические процессы, в которых важнейшим «средством труда» был огонь, то теперь обратимся к реакциям, которые имеют большое значение, как отмечал Герман Копп, для «анализа мокрым путем». Для этих реакций характерно то, что они идут прежде всего в результате самопроизвольного взаимодействия веществ в растворах. Взаимодействующие вещества являются при этом одновременно и «предметом труда», и «средством труда». Задачи исследования в таком случае будут заключаться в анализе реакционной способности различных веществ и изучении условий их взаимодействия. Результаты экспериментальных работ стали предпосылками для широких обобщений и создания теорий состава веществ и их превращений.
Не следует забывать, что для изучения реакций, осуществляющихся «мокрым путем», большую роль играли потребности химических ремесел и торговли. Еще в древности для оценки качества красок, дрожжей, лекарств люди использовали обоняние, зрение и осязание. Однако появлялось все больше соединений, важных для химической практики (например, пурпур, многие лекарства, металлы), качество которых нельзя было определить на ощупь, на вкус и на цвет. Поэтому потребовались более точные методы анализа широко применяемых веществ.
Уже в начале нашей эры было известно больше способов анализа веществ, чем во времена античности. Диоскорид, а также Плиний, например, описывали способы, которыми можно обнаружить ярь-медянку, используемую при изготовлении фальшивых украшений.
С глубокой древности люди научились различать жидкости («воды») по цвету, запаху, вкусу. Однако уже во времена ан-тичности пытались найти и более объективные критерии оценки свойств растворов. Гиппократ указывал, что самая чистая (и наиболее пригодная для питья) вода - та, которая быстрее всего охлаждается и нагревается. Врач Архиген (I в. н. э.) различал воды, содержащие щелочи, железо, соли, серу. Витрувий предложил испарять воду, а затем конденсировать и таким образом «очищать» от различных примесей.
В 1572 г. Леонард Турнейсер (1530-1596) опубликовал свой труд «О холодных, теплых, минеральных и металлических водах». В этой работе описывались способы исследования состава различных вод, сравнения веса [массы] дождевой воды и вод различных источников, проведение испарения воды и кристаллизации осадков, изучение осадков при их нагревании и т. д. Андреас Либавий (1540-1616) в 1597 г. исследовал газы, выделяющиеся из различных минеральных вод. Кроме того, он предложил новые методы, которые позволяли доказать содержание в воде квасцов, селитры или купоросов. Либавий использовал сок дубильных орешков как реагент для обнаружения железа, а раствор меди для определения аммиака.
В 1685 г. Роберт Бойль опубликовал книгу «Обзор естественной истории минеральных вод». Он сообщил результаты изучения свойств и состава вод различных минеральных источников и описал способы проведения анализа вод: определение температуры и плотности, изучение цвета, запаха, действия на кожу, наблюдение за подвижностью частиц примесей в воде под микроскопом, действие воздуха на воду. Металлические примеси в различных видах воды следовало определять с помощью сока дубильных орешков. Сок чернел, если вода содержала железо. Примеси меди приводили к покраснению раствора или к выпадению из него осадка. Щелочные воды Бойль предлагал изучать, добавляя к ним сок фиалки, который при этом становился зеленым. Фридрих Гофман (1660-1742) в книге, опубликованной в 1703 г., описывал способы исследования состава вод, например обнаружения железа путем добавления дубильной кислоты или экстракта из коры дуба или смеси извести и мелкораздробленных раковин (в последнем случае выпадает осадок). Поваренная соль в воде определялась, по Гофману, с помощью нитрата серебра, сера - с помощью серебра и т. д. Открытие важнейших неорганических кислот в начале XIII в. способствовало значительному усовершенствованию анализа «мокрым путем». Эти кислоты стали широко распространенным средством химического исследования состава различных растворов. Ученым XIII в. - Геберу, Альберту Великому, Раймунду Луллию, Виталису де Фурно (1247-1327)- уже были известны серная кислота (получаемая при нагревании квасцов) и азотная кислота (образовывалась при нагревании смеси квасцов, медного купороса и селитры). С помощью этих кислот оказалось возможным впервые отделить золото от серебра «мокрым путем», а также окислить ртуть и железо. Ученые XIII в. знали также о существовании растворяющей золото и серу «царской водки», которую получали из азотной кислоты и аммиака. Наблюдения химических процессов, проводимых с помощью неорганических кислот, помогли ученым в создании фундаментальных представлений о специфике протекания многих реакций. Эти представления легли в основу методов анализа «мокрым путем». Знания особенностей протекания таких реакций были важны для промышленной химии и для расширения представлений о природных явлениях.
Непосредственное влияние на развитие химических знаний оказали попытки классифицировать металлы по их свойствам. Парацельс (1493-1541) расположил металлы в ряд по скорости, с которой ртуть образовывала с ними амальгаму. На первом месте в этом ряду стояло золото, далее располагались серебро, свинец, олово, медь, железо. Эти результаты имели большое практическое значение. В 1617 г. Анджело Сала сравнил металлы по их способности выпадать в осадок из растворов их солей; Осаждение еще со времен Парацельса применялось как важный метод «экспериментального искусства». И. Глаубер в 1649 г. сопоставил металлы по их растворимости в кислотах. В дальнейшем была обнаружена возможность выделения серебра из его растворов при погружении медной проволоки или добавлении к раствору серебра растворов солей меди и железа.
Георг Эрнст Шталь систематически много лет исследовал «сродство» металлов на основе анализа их растворимости в кислотах и их различного вытеснения из растворов. Шталь расположил металлы в зависимости от величины их «сродства», выражавшейся в скорости растворения в кислотах, в следующий ряд: цинк, железо, медь, свинец (или олово), ртуть, серебро, золото. Жоффруа, Бергман и Гитон де Морво также пытались систематизировать металлы по величине их «сродства» и на основании этого начали составлять таблицы «сродства».
Для разработки новых экспериментальных методов и со-вершенствования представлений о протекании реакций необходимо было также и исследование состава и свойств солей, образующихся при «растворении» металлов в кислотах. Уже Парацельс широко применял соли меди, свинца, серебра, ртути, сурьмы и соединения мышьяка в качестве лечебных средств. Используя очень малые дозы этих веществ (многие из которых сильно ядовиты), Парацельс с успехом лечил больных. Необходимость дозировки лекарств и проверки их чистоты заставляла ученых искать все более совершенные методы исследования растворов веществ. Одновременно это предъявляло высокие требования к труду врачей и аптекарей, которые должны были, по мнению Парацельса, уметь готовить тщательно очищенные от примесей и эффективные лекарственные препараты. Парацельс считал, что алхимик в силах воспроизвести все, что создала природа. Он говорил, что если бы природа не создала день, приходящий на смену ночи, то день должен был бы создать человека с помощью «алхимического искусства».
Парацельс, Андреас Либавий, Анджело Сала, Отто Тахении, Иоганн Рудольф Глаубер, Роберт Бойль описывали ряд признаков, в помощью которых они пытались классифициро¬вать различные соли,- цвет, вкус, запах, удельный вес, форму кристаллов и растворимость. В XVIII в. экспериментальное изучение солей настолько продвинулось вперед, что Тахений уже определял соли как соединения кислот и щелочей. Тахений дал классификацию различных существовавших экспериментальных методов исследования. Он видел доказательства присутствия тех или иных веществ лишь в образовавшихся при их взаимодействии соединениях.
Анализ «мокрым путем» в XVII в. достиг такого высокого уровня, что исследователи целенаправленно проводили реакции образования солей и реакции взаимного обмена солей с выпадением осадка. Сала, Глаубер, Кункель отчетливо понимали, что в результате реакции различных соединений могут возникать новые вещества, обладающие иными свойствами, чем исходные. Более того, химики научились в то время проводить и обратный процесс - вновь получать исходные вещества из продуктов реакции.
Качественный и количественный анализ. Количество аналитических методов в XVIII в. было столь значительным, что назрела потребность в широком обобщении накопленного материала. Многие химики пытались создать такие обобщения. Особенно удачную систему взглядов разработал Торберн Бергман, который расположил вещества по группам в зависимости от способов проведения их анализа. Бергман различал два типа анализа «мокрым путем»: 1) испарение и фракционная кристаллизация; 2) проведение различных специфических реакций анализируемых веществ (действие на вещества лакмусом, фиалковым соком, экстрактом дубильных орешков, серной кислотой, щавелевой кислотой, карбонатом калия, известковой водой, нитратом серебра, ацетатом свинца, этиловым спиртом). Бергман подробно описал способы получения всех этих веществ, их реакции, а также пути проведения анализа и способы объяснения полученных результатов. В книге, посвященной описанию анализа минералов «мокрым путем» (1780 г.), Бергман пытался систематизировать все эти методы. Из введения к этой книге видно, какое значительное место занимал анализ жидкостей в «экспериментальном искусстве» того времени. «В наше время,- писал Бергман,- спагирическое искусство может определять с помощью различных растворов составные части минералов. Однако следует помнить, что анализы минералов проводятся «мокрым путем» довольно редко. Для определения состава минералов гораздо характернее проведение смешанного анализа - частично «сухим», частично «мокрым путем». Металл экстрагируется жидким способом, затем выделяется из раствора при нагревании. Однако я ставлю перед собой цель разработать такие способы анализа «мокрым путем», которые бы не требовали затем нагревания металла до плавления и даже прокаливания. Я вовсе не хочу преуменьшить значение сухого способа исследования, но в экспериментальной практике следует пользоваться наименее трудоемкими и наиболее надежными методами».
Важнейший метод «экспериментального искусства» - качественный анализ - к концу XIX в. достиг высокой степени совершенства. К этому времени и количественный анализ (включая весовой анализ) превратился в широко применяемый и достаточно разработанный прием исследования. Этому способствовали труды многих химиков Франции, Германии, Англии, Швеции и России. Количественный анализ как полноправный метод исследования ввел в науку один из основателей современной химии А. Лавуазье.
Еще в глубокой древности при производстве лекарств, в металлургии и других химических ремеслах использовались весы. Разумеется, весы широко применялись и в экспериментальной практике. Многие химики уделяли внимание изучению количественного состава реагирующих веществ. Лемери, Кункель, Вильсон (в книге «Курс практической химии» 1746 г.), а позже Маргграф, Блэк, Бергман и другие ученые подчеркивали важность количественного определения состава веществ, участвующих в реакциях. В XVII в. такие определения проводились, но скорее изредка, чем систематически. Лишь с течением времени методы количественного анализа нашли широкое применение. Причем особенно заметно это проявилось в экспериментах по газовому анализу, где количественно определялись компоненты воздуха, плотность газов, количество углекислого газа, выделяющегося из карбонатов, и т. п.
В последней трети XVIII в. особенно был заметен прогресс в методах количественного анализа, в значительной мере благодаря работам Антуана Лорана Лавуазье (1743-1794). Используя взвешивание как метод контроля и исследования, Лавуазье подтвердил закон сохранения веса (массы): доказал на примерах, что общий вес (масса) веществ, участвующих в химическом процессе, постоянен вне зависимости от того, каким путем идет этот процесс. Работы других химиков, направленные на совершенствование методов количественного анализа в растворах, привели в начале XIX в. к значительному повышению уровня химических знаний.
Карл Фридрих Венцель (1740-1793) в книге «Учение о сродстве» (1777 г.) довольно точно описал состав более чем 200 солей. Однако его труд не вызвал интереса у химиков. То же произошло и с работами Иеремии Вениамина Рихтера (1762-1807), который открыл закон нейтрализации и основал учение о стехиометрии. Книга Рихтера привлекла внимание химиков, лишь когда Эрнст Готтфрид Фишер в 1801 г. пересчитал и привел результаты экспериментов Рихтера к значению общего эквивалента - эквивалентному весу «серной кислоты», принятому равным 100. Но особенно широкую известность труды Рихтера получили после того, как Клод Луи Бертолле (1748-1822) поместил составленную таким образом таблицу эквивалентных весов в приложении к своей книге «Очерки химической статики» (1803 г.) и использовал ее во время полемики по поводу закона постоянства состава соединений. Закон постоянства состава в ходе этой полемики (1801 - 1808 гг.) утвержден Жаном Луи Прустом (1755-1826), затем объяснен Джоном Дальтоном в свете его атомистических представлений и открытого им в 1803 г. закона простых кратных отношений. Количественный анализ «мокрым путем» приобрел такое большое значение как «средство труда» в химическом эксперименте, что результаты, полученные этим методом, подготовили открытие важнейших законов химии.
Хотя «экспериментальное искусство» уже давно доказало свою плодотворность для развития ремесел и совершенствования естественнонаучных представлений, даже в конце XVIII в., как правило, не было хорошо оборудованных лабораторий. В университетах Германии основное внимание уделялось изучению технологии и гуманитарных наук. Первые лаборатории, где студенты могли освоить «искусство химического анализа», были устроены Виглебом в Лангензальце и Троммсдорфом в Эрфурте. Пристли и Кавендиш в Англии работали в собственных частных лабораториях, Шееле в Швеции проводил опыты в помещении аптеки, где работал помощником аптекаря.
Различные академии и научные общества в европейских странах стали возникать с XVI в. Они поддерживали химические исследования, выделяя ученым средства, помещения, оборудование. Академиям и научным обществам в свою очередь оказывалась государственная поддержка. В 1560 г. в Неаполе была создана Академия тайн природы, в 1603 г. в Риме - Академия рысьеглазых (дей Линчей), в 1657 г. во Флоренции - Академия эксперимента (дель Чименто). В 1663 г. в Лондоне было учреждено Королевское общество, в 1666 г.- Академия наук в Париже, в 1700 г.- Общество науки в Берлине, в 1713 г.- Королевская испанская академия в Мадриде, в 1724 г.- Академия наук в Петербурге. Но все эти научные организации не могли полностью удовлетворить быстрорастущие запросы теории и практики развивающегося химического эксперимента.
Лишь начиная со второй трети XIX в. правительства различных стран в соответствии с требованиями промышленной революции и потребностями сельского хозяйства стали отпускать довольно значительные суммы на оборудование химических лабораторий. Но это произошло лишь после того, как люди отчетливо поняли, что только развитие теории и практики эксперимента приводит к прогрессу естественнонаучных знаний и химического производства.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В ступление

Издавна человек проверял свойства и пригодность пищи (мяса, овощей, фруктов, и т.п.), используя органолептические свойства - цвет, запах, вкус и др. В наше время широко применяются разнообразные химические, физические и физико-химические методы анализа. До сих пор в Фармакопее приводятся органолептические свойства для большинства лекарственных препаратов. Однако при проверке подлинности и пригодности лекарства преимущество отдается использованию разнообразных химических реакций, применяемых в аналитической химии. Аналитическую химию подразделяют на две части: а) качественный анализ б) количественный анализ.

Качественный анализ позволяет установить, из каких химических элементов состоит исследуемая проба, какие ионы, функциональные группы или молекулы входят в ее состав. При исследовании неизвестных веществ качественный анализ всегда предшествует количественному анализу.

В зависимости от состава исследуемого объекта различают:

Анализ неорганических веществ, который включает обнаружение катионов и анионов;

Анализ органических веществ, который включает:

а) элементный анализ - обнаружение и определение химических элементов;

б) функциональный анализ - определение функциональных групп, состоящих из нескольких химических элементов и имеющих определенные свойства;

в) молекулярный анализ - обнаружение отдельных химических соединений. Таким образом, основной задачей качественного анализа является обнаружение в исследуемой пробе соответствующих катионов, анионов, функциональных групп, молекул и т.п.. Основной задачей количественного анализа является определение количества того или иного компонента, содержащегося в анализируемой пробе. Подробно задачи и методы количественного анализа рассмотрены в "Методическом пособии по количественному анализу для студентов фармацевтического факультета".

П рименение качественного анализа в фармации

Для проверки и оценки качества лекарственных препаратов широко применяют различные методы качественного анализа. Качественные химические реакции в фармацевтическом анализе используют

для определения подлинности лекарственного вещества;

для испытания на чистоту и наличие примесей;

для идентификации отдельных ингредиентов в лекарственных препаратах, состоящих из нескольких веществ.

О пределение подлинности и испытания на чистоту фармацевтических препаратов

Для определения подлинности исследуемого препарата проводят аналитические химические реакции, а также при необходимости измеряют соответствующие физико-химические константы (температура кипения, температура плавления и т.п.).

Анализ веществ, которые в водных растворах являются электролитами, сводится к определению катионов и анионов.

Идентификацию большинства органических лекарственных веществ проводят с помощью специфических реакций, которые основаны на химических свойствах функциональных групп, входящих в их состав. Основное требование к этим реакциям - достаточная чувствительность по отношению к определяемым ионам или функциональным группам и высокая скорость их протекания.

Испытания на чистоту и допустимые пределы примесей

Критерием чистоты лекарственного вещества является отсутствие одних примесей и ограниченное количество других. Примеси условно можно разделить на две группы: 1) примеси, которые отрицательно влияют на фармакологическое действие лекарственного препарата; 2) примеси, которые не влияют на фармакологическое действие, но уменьшают содержание активного компонента в препарате. На первую группу примесей, отрицательно влияющих на фармакологическое действие лекарственного препарата, проба должна быть отрицательной. Вторая группа примесей не влияет на фармакологический эффект и может присутствовать в препарате в небольших количествах. Перечень показателей и норм содержания этих примесей представлен в соответствующей литературе.

М етоды качественного анализа

В химических методах качественного анализа используют качественные аналитические реакции. С помощью таких реакций нужный химический элемент или функциональную группу превращают в соединение, которое имеет ряд характерных свойств: цвет, запах, агрегатное состояние. Вещество, которое используется для проведения качественной аналитической реакции, носит название реагентом или реактивом. Химические методы характеризуются высокой селективностью, простотой выполнения, надежностью, но чувствительность их не очень высока: 10-5 - 10-6 моль/л. В тех случаях, если нужна более высокая чувствительность, используют физико-химические или физические методы анализа. Физические методы основаны на измерении определенного физического параметра системы, которая зависит от содержания компонента. Например, в качественном спектральном анализе используют спектры излучения, так как каждый химический элемент имеет характерный для него спектр излучения. В спектре излучения инертный химический элемент гелий был открыт сначала на солнце, а потом обнаружен на земле. В качественном люминесцентном анализе используют спектры люминесцентного излучения, которые являются характерными для индивидуального вещества. В физико-химических методах анализа сначала выполняют соответствующую химическую реакцию, а потом используют какой-нибудь физический метод для исследования полученного продукта реакции.

С помощью физических и физико-химических методов анализа довольно часто проводят и качественный анализ, и количественный анализ. Использование этих методов зачастую требует применения дорогой аппаратуры. Поэтому в качественном анализе физические и физико-химические методы анализа используют не столь часто, как химические методы. При выполнении качественного химического анализа нужно определённое количество вещества. В зависимости от взятого для анализа количества вещества методы анализа делятся на макрометоды, полумикрометоды, микрометоды и ультрамикрометоды анализа. При макроанализе используют 0,5 - 1,0г вещества или 20 - 50мл раствора. Анализ выполняют в обычных пробирках, химических стаканах, колбах, осадки отделяют фильтрованием через фильтры, например бумажные. При микроанализе используют, как правило, от 0,01 до 0,001г вещества или от 0,05 до 0,5мл раствора, реакции выполняют капельным или микрокристаллоскопическим методом. Полумикроанализ занимает промежуточное положение между макрометодами и микрометодами. Для анализа обычно используют от 0,01 до 0,1г сухого вещества или 0,5 _ 5,0мл раствора. Аналитические реакции обычно проводят в конусных пробирках, дозирование раствора проводится с помощью капельницы. Разделение твёрдой и жидкой фазы проводят с помощью центрифуги.

С пособы выполнения аналитических реакций

Аналитические реакции выполняют «сухим» и «мокрым» способом. В первом случае анализируемую пробу и аналитический реагент берут в твёрдом состоянии и, как правило, нагревают до высокой температуры. К таким реакциям относятся:

1. Реакция окраски пламени. Летучие соли некоторых металлов на платиновой проволоке вносят в ту часть пламени горелки, которая не светится, и наблюдают окраску пламени в характерный цвет.

2. Реакция образования “перлов” буры Na2B4O7 или гидрофосфата аммония и натрия NaNH4HPO4. Небольшое количество одной из этих солей сплавляют в ушке платиновой проволоки до образования стекловидной массы, которая напоминает перл (жемчужину). Потом на горячий перл наносят несколько крупинок анализируемого вещества и снова вносят в пламя горелки. По изменению окраски перлов делают вывод о наличии соответствующих химических элементов.

3. Реакции сплавления с сухими веществами: (Na2CO3; KClО3; KNO3 и т.п.) с получением специфично окрашенных продуктов.

Реакции, которые выполнены «сухим» способом имеют вспомогательный характер, и используются для предварительных испытаний. Реакции, выполненные "мокрым" способом (в растворе), являются основными в качественном анализе.

Реакции, которые выполняются “мокрым” способом, должны сопровождаться “внешним” эффектом:

изменением окраски раствора,

образованием или растворением осадка,

выделением газа и др.

Ч увствительность и специфичность аналитических реакций

В качественном анализе химические реакции характеризуют такими параметрами: а) специфичность и селективность. б) чувствительность. Специфической является такая реакция, с помощью которой можно определить наличие определенного иона в присутствии других ионов. Примером специфической реакции является открытие ионов действием раствора сильной щелочи при нагревании:

Если в анализируемой пробе есть ионы аммония, то при нагревании выделяется газообразный аммиак, который легко можно определить по запаху или по изменению цвета красной лакмусовой бумажки. Эта реакция специфическая, ей не мешают никакие другие ионы.

Специфических реакций в качественном анализе известно немного, поэтому используются реакции, которые можно проводить лишь тогда, когда в анализируемом растворе отсутствуют те ионы, которые мешают проведению нужной реакции. Селективной называют реакцию, для проведения которой нужно сначала удалить из раствора те ионы, которые мешают проведению нужной качественной реакции. Например фармакопейная качественная реакция на ионы К+ - это действие раствора кислого виннокислого натрия:

Если в анализируемой пробе есть ионы калия, то образуется белый осадок кислого виннокислого калия. Но точно такой эффект дают ионы:

Следовательно, ионы аммония мешают определению ионов калия. Поэтому перед определением ионов калия нужно удалить ионы аммония. Эффективное выполнение селективных реакций возможно, если из раствора удалить ионы, мешающие определению данного иона или вещества. Наиболее часто для этого разделяют систему (на осадок и раствор) так, чтобы ион, который определяется, и ион, который мешает этому, находились бы в разных частях системы.

Чувствительность реакции (реагента) - мера способности реагента давать уверенно обнаруживаемый аналитический эффект с определяемым ионом. Чем меньшее количество вещества можно обнаружить с помощью определённой реакции, тем она чувствительнее. Поэтому при выборе реакций для обнаружения различных ионов необходимо знать количественную характеристику чувствительности реакций. Количественными характеристиками чувствительности реакции являются открываемый минимум (минимум, который обнаруживается), граница определения и предельное разведение.

Наименьшее количество вещества или ионов, которое можно обнаружить с помощью той или иной реакции в определенных условиях, называется открываемым минимумом. Эта величина очень маленькая, её выражают в микрограммах, то есть в миллионных частях грамма, и обозначают греческой буквой г (гамма); 1г = 0,000001г = 10-6г.

По предложению терминологической комиссии ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии) для характеристики наименьшего содержания, которое можно определить по данной методике, рекомендую использовать термин - граница определения. Таким образом, граница определения - наименьшее содержание компонента, при котором с помощью данной методики определяют наличие определяемого компонента с заданной доверительной вероятностью 0,9. Например, Сmin 0.9= 0,01мкг, означает, что данным методом определяют 0,01мкг вещества с доверительной вероятностью 0,9. Доверительная вероятность обозначают «p», тогда в общем виде границу определения надо обозначать так: Cmin p.

Следует помнить, что чувствительность реакции нельзя характеризовать лишь абсолютным количеством вещества. Важное значение имеет и концентрация ионов или вещества в растворе. Наименьшая концентрация ионов или вещества, при которой можно их обнаружить с помощью данной реакции, называется предельной концентрацией. В аналитической практике используют величину, обратную предельной концентрации, которая называется "предельное разведение". Количественно предельное разведение (h) выражается соотношением:

где V(р-ра) - объём максимально разбавленного раствора (в мл), содержащего 1г вещества или ионов, которые надо открыть. Например, для реакции на ионы железа с помощью роданида калия предельное разведение 1:10000. Это значит, что при разведении раствора, который содержит 1г ионов железа, в объёме 10000мл (10л) обнаружение ионов Fe3+с помощью данной реакции ещё возможно.

Чувствительность реакций в значительной мере зависит от условий их проведения (рН раствора, нагревание или охлаждение, использование неводных растворителей и т.п.). На чувствительность реакций влияют также посторонние ионы, которые в большинстве случаев присутствуют в анализируемом растворе.

Качественный анализ исследуемой пробы проводят обычно следующими двумя методами:

а) дробный анализ;

б) систематический анализ.

Дробный анализ используют для выявления нужных ионов в присутствии других ионов. Так как специфических реакций, которые позволяют обнаружить определённый ион в присутствии любых других ионов, известно немного, то в дробном анализе многие качественные реакции проводят после предварительной обработки анализируемой пробы реагентами, которые осаждают или маскируют ионы, мешающие проведению анализа. Значительный вклад в теорию и практику дробного анализа внес Н.А. Тананаев. Аналитические реакции, используемые в дробном анализе, называют дробными реакциями.

При выборе и проведении дробных реакций необходимо:

подобрать наиболее специфическую реакцию для обнаружения анализируемого иона;

выяснить по литературным данным или экспериментально, какие катионы, анионы или другие соединения мешают проведению выбранной реакции;

установить присутствие в анализируемой пробе ионов, которые мешают проведению выбранной реакции;

подобрать, руководствуясь справочными данными, реагент, который удаляет или маскирует такие ионы и не вступает в реакцию с анализируемыми ионами.

В качестве примера рассмотрим проведение дробной реакции определения Са2+, используя наиболее часто употребляемую реакцию обнаружения Са2+ - реакцию с оксалатом аммония (NH4)2C2O4:

Ca2++ C2O42? = CaС2O4v. В пробе присутствуют ионы Fe2+ и Ва2+, которые также образуют нерастворимые в воде оксалаты. Из литературных данных известно, что проведению реакции с оксалатами мешают многие ионы d-элементов, а также s2-элементы (Sr2+, Ва2+). Железо (II) можно удалить действием аммиака в виде Fе(ОН)2 (ПР= 7,9 10-16). В этих условиях ионы Са2+ осаждаться не будут, так как Са(ОН)2 - сильное основание, достаточно растворимое в воде. В присутствии оксалатов Fe2+ при этом практически целиком перейдет в осадок Fе(ОН)2, а Са2+ вступит в реакцию с С2О42?. Для удаления Ва2+ целесообразно использовать действие сульфатов, учитывая то, что CaSO4 несколько растворим в воде. Техника выполнения дробной реакции определения ионов Са2+ следующая. К исследуемому раствору прибавляют раствор аммиака (до рН 8 - 9) и раствор (NH4)2SO4. Образовавшиеся осадки Fe(OH)3 и BaSO4, отфильтровывают. В фильтрат прибавляют (NH4)2C2О4. Появление белого осадка CaС2О4 свидетельствует о наличии ионов Са2+ в анализируемой пробе. Систематическим анализом называют анализ исследуемой смеси ионов путем разделения их на несколько аналитических групп. Ионы определённой аналитической группы выделяют из раствора действием группового реагента. Групповой реагент должен количественно осаждать ионы соответствующей аналитической группы, а избыток группового реагента не должен мешать определению ионов, остающихся в растворе. Полученный осадок должен быть растворим в кислотах или других реагентах, для того чтобы можно было определить ионы, которые были в осадке.

Х имические реактивы и работа с ними

Химические реактивы - это вещества, которые используются для химических реакций. По степени чистоты и назначению выделяют следующие категории реактивов:

1) особой чистоты (сверхвысокой очистки), (ос. ч.)

2) химически чистые («х.ч.»),

3) чистые для анализа («ч.д. а.»),

4) чистые («ч.»),

5) технические продукты, расфасованные в мелкую тару («техн.»).

Реагенты особой чистоты готовят для специальных целей; их чистота может быть чрезвычайно высокой.

Чистота реактивов разных категорий регламентируется ГОСТ и техническими условиями (ТУ), номера которых обозначаются на этикетках. На этих этикетках также указывается содержание основных примесей.

Реактивы также разделяют в зависимости от их состава и назначения. По составу реактивы делят на такие группы:

а) неорганические реактивы,

б) органические реактивы,

в) реактивы, меченные радиоактивными изотопами, и т.п.

По назначению выделяют, например, органические аналитические реагенты, комплексоны, фиксаналы, pН-индикаторы, первичные стандарты, растворители для спектроскопии и др. Назначение реактивов часто отражено на этикетках, где иногда также указывают ряд других сведений, в особенности в случае органических веществ. Указывается полное рациональное название, название на нескольких языках, формула, молярная масса, температура плавления или другие характеристики, а также номер партии и дата выпуска. При работе с химическими реактивами необходимо учитывать их токсичность и выполнять правила техники безопасности.

Все работы с концентрированными растворами кислот, щелочей, аммиака, с сероводородом, а также с органическими растворителями проводят в вытяжном шкафу.

При работе с кислотами и щелочами надо помнить о правилах осторожного обращения с ними. При попадании на кожу человека они могут вызвать ожоги, а при попадании на одежду - её порчу.

При разбавлении концентрированной серной кислоты необходимо осторожно лить кислоту в воду, а не наоборот.

После работы в лаборатории необходимо тщательно вымыть руки.

К ачественный анализ неорганических веществ

Качественный анализ неорганических веществ позволяет установить качественный состав как индивидуальных веществ, так и смесей, а также определить подлинность (аутентичность) фармацевтического препарата и наличие примесей в нём. Качественный анализ неорганических веществ делится на анализ катионов и анализ анионов.

К ачественный анализ катионов

Существует несколько методов систематического анализа катионов в зависимости от применения групповых реагентов:

а) сульфидный (сероводородный) метод, групповые реагенты в котором - сероводород и сульфид аммония (таблица 1);

б) аммиачно-фосфатный метод, групповой реагент - смесь (NH4)2HPO4 + NH3 (таблица 2);

в) кислотно-основной метод, групповые реагенты - кислоты(HCl, H2SO4), основания (NaOH, KOH, NH3 H2O) (таблица 3).

Таблица 1 Классификация по сульфидному методу

№ группы	Групповой реагент
		Li+; Na+; K+; NH4+
	(NH4)2CO3 + NH3 + NH4Cl Карбонаты не растворяются в воде	(Mg2+); Ca2+; Sr2+; Ba2+
	(NH4)2S + NH3 + NH4Cl Сульфиды не растворяются в воде, аммиаке, растворяются в HCl .	Ni2+; Co2+; Fe2+; Fe3+; Al3+; Cr3+; Mn2+; Zn2+
	H2S + HCl Сульфиды не растворяются в HCl.	Cu2+; Cd2+; Bi3+; Hg2+; As3+; As5+; Sb3+; Sb5+; Sn2+; Sn4+
	HCl Хлориды не растворяются в воде и кислотах	Ag+; Pb2+; Hg22+

Таблица 2 Аммонийно - фосфатная классификация катионов

№ группы	Групповой реагент
	(NH4)2HPO4 + NH3. Фосфаты не растворяются в воде и аммиаке	Mg2+; Ca2+; Sr2+; Ba2+;Mn2+; Fe2+; Fe3+; Al3+; Cr3+;Bi3+; Li+
	Фосфаты растворяются в аммиаке с образованием аммиакатов	Cu2+; Cd2+; Hg2+; Co2+; Ni2+; Zn2+
	HNO3. Катионы окисляются до высших степеней окисления	As3+; As5+; Sb3+; Sb5+; Sn2+; Sn4+
	HCl. Хлориды не растворяются в воде и кислотах	Ag+; Pb2+; Hg22+

Таблица 3 Кислотно - основная классификация катионов

№ группы	Групповой реагент
	Нет. Хлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в воде
	HCl Хлориды не растворяются в воде и кислотах.	Ag+; Pb2+; Hg22+
	H2SO4 Сульфаты не растворяются в воде, кислотах и щелочах.	Ca2+; Sr2+; Ba2+
	NaOH Гидроксиды не растворяются в воде, растворяются и в кислотах, и щелочах.	Zn2+; Al3+; Cr3+; Sn2+; Sn(IV); As(III); As(V);
	NaOH Гидроксиды не растворяются в воде, в аммиаке и щелочах.	Mn2+; Mg2+; Fe2+; Fe3+; Bi3+; Sb(III); Sb(V)
	NH3 Гидроксиды не растворяются в воде, избытке щелочи, растворяются в аммиаке, образуют аммиакаты.	Cu2+; Cd2+; Ni2+; Co2+; Hg2+

В фармацевтической практике чаще применяется кислотно-основной метод, основанный на разной растворимости гидроксидов и некоторых солей, образованных этими катионами (хлоридов, сульфатов) (таблица 3).

Систематический анализ начинают с предварительных испытаний, которые наиболее часто проводят сухим путём (см. стр. 3). Потом растворяют пробу и определяют отдельные катионы (NH4+, Fe2+, Fe3+ и др.), для которых известны специфические качественные реакции. После этого осаждают в виде гидроксидов и основных солей катионы 2 - 6 групп, действуя на отдельные порции раствора K2CO3 или Na2CO3, а в фильтрате находят ионы Na+ (если действовали K2CO3) и К+, (если действовали Na2CO3). Затем в отдельной порции раствора осаждают вторую аналитическую группу, действуя раствором соляной (хлороводородной) кислоты. Катионы ІІІ аналитической группы в виде сульфатов осаждают 1М раствором серной кислоты в присутствии этанола, а катионы І, ІІІ, VI аналитических групп остаются в растворе. Прибавляя избыток NaOH, разделяют исследуемую смесь таким образом: катионы І и IV группы находятся в растворе, а катионы V и VI групп находятся в осадке в виде гидроксидов. Дальнейшее разделение катионов V и VI групп проводят действием избытка аммиака. При этом гидроксиды катионов VI аналитической группы образуют растворимые аммиакаты, а гидроксиды V аналитической группы остаются в осадке.

Таким образом, основной задачей группового аналитического реагента является:

а) определение в анализируемом растворе катионов соответствующей аналитической группы;

б) отделение катионов определённой группы от катионов других аналитических групп.

Аналитические свойства катионов . К атионы первой аналитической группы

К І аналитической группе катионов относят катионы щелочных металлов K+, Na+, а также комплексный катион NH4+. Эти катионы имеют малую поляризационную способность, из-за их больших ионных радиусов. Ионные радиусы К+ и NH4+ близки, потому эти ионы имеют почти одинаковые аналитические свойства. Большинство соединений катионов І аналитической группы растворяется в воде. Поэтому І аналитическая группа катионов не имеет группового реагента.

В растворе гидратированные ионы K+, Na+ и NH4+ бесцветны. Окраска некоторых соединений натрия, калия или аммония обусловлена окраской аниона, например: Na2CrО4 имеет жёлтый цвет, а KMnО4 - красно-фиолетовый.

Реакции ионов калия K+

Действие смеси винной кислоты и ацетата натрия (фармакопейная реакция).

Ионы калия образуют белый кристаллический осадок гидротартрата калия:

KCl + H2C4H4O6 + CH3COONa = КHC4H4O6v + NaCl + CH3COOH

К+ + H2C4H4O6 + CH3COO? = КHC4H4O6v + CH3COOH

Этот же эффект достигается при действии кислой соли винной кислоты (гидротартрата натрия) NaHC4H4O6:

KCl + NaHC4H4O6 = КHC4H4O6v + NaCl

К+ + HC4H4O6? = КHC4H4O6v

Осадок КHC4H4O6 растворяется в минеральных кислотах и щелочах:

КHC4H4O6 + Н+ = К+ + H2C4H4O6

КНC4H4O6 + ОН? = К+ + C4H4O62? + Н2О

Поэтому анализ ионов калия проводят в нейтральной среде. Растворимость осадка КHC4H4O6 увеличивается с повышением температуры. Поэтому для образования этого осадка охлаждают раствор холодной водой.

2. Действие гексанитрокобальтата (ІІІ) натрия Na3. Ионы калия с этим реагентом образуют жёлтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (ІІІ) калия натрия:

2KCl + Na3 = K2Na v + 2NaCl

2K+ + Na+ + 3? = K2Nav

Осадок может растворяться в минеральных кислотах с образованием нестойкой кислоты Н3 при рН<4.

K2Na + 3H+ = 2K+ + Na+ + H3

Щелочи разлагают реагент с образованием бурого осадка Co(OH)3:

K2Na + 3KOH = Co(OH)3v + 5KNO2 + NaNO2

K2Na + 3OH? = Co(OH)3v + 2K+ + Na+ + 6NO2?

Ионы аммония мешают определению ионов калия, т. к. реагируют аналогично ионам калия.

3. Реакция окраски пламя (реакция фармакопейная). Соли калия окрашивают бесцветное пламя горелки в фиолетовый цвет. При наличии в растворе ионов натрия, которые окрашивают пламя в желтый цвет и маскируют фиолетовую окраску ионов калия, наблюдение пламени следует вести через кобальтовое синее стекло. В этом случае желтое излучение натрия поглощает синее стекло. Излучение калия будет наблюдаться как пурпурно-красное.

Реакции ионов натрия Na+

1. Действие гексагидроксостибиата калия K. Концентрированные растворы солей натрия при взаимодействии с этим реагентом образуют белый кристаллический осадок:

NaCl + K = Nav + KCl

Na+ + ? = Nav

Na - мелкий кристаллический осадок, который быстро оседает на дно пробирки, частично пристает к стенкам. Осадок хорошо видно, если наклонить пробирку или вылить из неё раствор. Если осадок сразу не выпадает (пересыщенный раствор), надо потереть стенки пробирки стеклянной палочкой и охладить раствор.

Особенности условий выполнения реакции.

1. В исследуемом растворе должна быть нейтральная или слабощелочная среда. В кислой среде реагент K разлагается, в результате чего образуется белый аморфный осадок метасурьмяной кислоты НSbO3:

K + HCl = KCl + Hv = HSbO3v + 3H2O

Этот осадок принимают за осадок Na и делают ошибочный вывод о наличии в растворе ионов натрия. Поэтому кислые растворы сначала нейтрализуют щелочью КОН.

2. Соль Na заметно растворяется в воде и способна образовывать пересыщенные растворы, поэтому из разбавленных растворов осадок не выпадает или выпадает через продолжительное время. Концентрация соли натрия в растворе должна быть довольно высокой, разбавленные растворы сначала концентрируют выпариванием.

3. Реакцию надо проводить на холоду, так как растворимость Na возрастает с повышением температуры.

4. Соли аммония мешают реакции. Вследствие гидролиза водные растворы солей аммония имеют кислую реакцию, поэтому реактив K в присутствия аммонийных солей разлагается, как в случае действия кислот. Ионы Mg2+ также мешают обнаружению ионов Nа+, так как они с K образуют кристаллический осадок, который ошибочно можно принять за кристаллический осадок Na.

Следовательно, при выявлении ионов Na+ с помощью K следует выполнять такие условия:

в исследуемом растворе не должно быть ионов NH4+ и Mg2+;

раствор должен быть нейтральным или єлабощелочным и довольно концентрированным;

реакцию надо проводить на холоду.

2.Действие цинк-уранил-ацетата Zn(UO2)3(CH3COO)8. Ионы натрия с этим реагентом в нейтральных или уксуснокислых растворах образуют бледно-жёлтый осадок цинк-уранил-ацетата натрия:

NaCl + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH + 9H2O = NaZn(UO2)3(CH3COO)9 9H2Ov + HCl

Na+ +Zn2+ +3UO22+ +8CH3COO? +CH3COOH +9H2O =NaZn(UO2)3(CH3COO)9 9H2Ov+ H+

Под микроскопом кристаллы NaZn(UO2)3(CH3COO)9 9H2O имеют вид правильных октаэдров или тетраэдров. Обнаружению ионов Na+ в этом случае не мешают ионы K+ или NH4+.

3. Реакция окраски пламени (реакция фармакопейная). Соли натрия окрашивают пламя горелки в желтый цвет.

Реакции ионов аммония NH4+

1. Действие щелочи (реакция фармакопейная). Ионы аммония реагируют с растворами щелочей (KOH, NaOH). При нагревании выделяется газообразный аммиак:

NH4+ + OH? = NH3^ + H2O

Эта реакция специфическая и довольно чувствительная. Другие катионы не мешают обнаружению ионов аммония.

Газообразный аммиак может быть выявлен несколькими способами:

по запаху;

по посинению красной лакмусовой бумажки, смоченной дистиллированной водой;

соответствующими химическими реакциями, например, реакции между аммиаком и нитратом ртути(І) протекающей по такому уравнению:

При этом происходит реакция диспропорционирование ртути(І) в ртуть(II) и металлическую ртуть. (Реакцией диспропорционирования называется реакция изменения степени окисления атомов элемента в соединении с образованием двух веществ, в которых этот элемент проявляет высшую и низшую степень окисления по сравнению с начальной степенью окисления элемента в исходном соединении).

Фильтровальная бумага, смоченная раствором нитрата ртути (І), чернеет. Почернение фильтровальной бумаги обуславливается выделением свободной металлической ртути.

2. Действие реактива Несслера K2. Ионы аммония с реактивом Несслера (щелочной раствор K2) образуют красно-бурый аморфный осадок амидного комплекса ртути (ІІ), имеющего такую формулу:

Этот амидный комплекс имеет такое название: йодид дийододимеркураммония.

NH4Cl + 2K2 + 2KOH = Iv + 5KI + KCl

NH4+ + 22? + 2OH? = Iv + 5I?

Реакция очень чувствительна. При малых концентрациях ионов аммония осадок не образуется, а раствор окрашивается в жёлтый цвет. В кислом растворе реагент K2 разрушается с образованием красного осадка HgІ2. Реакцию надо проводить в нейтральной или щелочной среде. Реакции мешают катионы, образующие окрашенные осадки гидроксидов

Cr(OH)3, Fe(OH)3, Ni(OH)2 и др..

3.Отношение солей аммония к нагреванию. Все соли аммония при нагревании разлагаются. Процесс разложения солей аммония зависит от природы аниона.

Соли аммония, которые содержат анионы летучих кислот (HCl, HBr, HF и т.п.) при нагревании разлагаются на газообразный аммиак и летучую кислоту, например,

NH4Cl > NH3 + HCl

Но при выходе из зоны высокой температуры продукты разложения снова соединяются, образуя соль аммония:

NH3 + HCl = NH4Cl.

Если в состав солей аммония входят анионы нелетучих кислот, то при прокаливании выделяется газообразный аммиак, а нелетучая кислота остаётся:

(NH4)3PO4 = 3NH3^ + H3PO4

H3PO4 = H2O^ + HPO3

(NH4)3PO4 = 3NH3^ + H2O^ + HPO3

В случаях, если анион соли имеет окислительные свойства, аммиак окисляется до свободного азота или до оксидов азота. Например:

(NH4)2Cr2O7 = N2 + 4H2O + Cr2O3

NH4NO3 = N2O + 2H2O

Примеры разложения некоторых других солей аммония:

NH4NO2 = N2 + 2H2O

3(NH4)2SO4 = N2 + 4NH3 + 6H2O + 3SO2

(NH4)2C2O4 = 2NH3 + H2O + CO + CO2

С истематический ход анализа смеси катионов. П ервой аналитической группы

При анализе катионов І аналитической группы сначала определяют ионы аммония. Для этого к небольшому количеству анализируемого раствора прибавляют раствор щелочи и нагревают. При наличии ионов аммония ощущается запах аммиака. Если ионы аммония обнаружены, то их необходимо удалить из раствора, потому, что они мешают определению ионов калия и натрия. Для открытия ионов натрия к отдельной порции анализируемого раствора прибавляют КОН или К2СО3 и кипятят для удаления аммиака. Потом раствор нейтрализуют уксусной кислотой (СН3СООН), охлаждают и открывают Na+ действием раствора K или Zn(UO2)3(CH3COO)8. Для определения ионов K+ аммиак удаляют из раствора действием NaOH или Na2CO3 при кипячении раствора. Потом раствор нейтрализуют уксусной кислотой и после охлаждения определяют K+ действием растворов NaHC4H4O6 или Na3

Практические рекомендации для проведения анализа смеси катионов І аналитической группы

1. Определение ионов аммония. К 2 - 3 каплям определяемого раствора прибавляют 6 - 8 капель раствора NaOH и нагревают. К отверстию пробирки подносят влажную красную лакмусовую бумагу. В случае, если ионы аммония обнаружены, то перед определением ионов калия или натрия нужно удалить ионы аммония (см. следующие пункты). Если же ионов аммония нет, то пункты 2 и 5 выполнять не надо. Ионы калия открывают, выполняя п. 3 или 4. Ионы натрия открывают, выполняя п. 6 или 7.

2. Приготовление раствора для определения катионов калия. К 5 каплям исследуемого раствора прибавляют 5 капель раствора Na2CO3 или NaOH. Пробирку с раствором нагревают до полного удаления аммиака (исчезновение запаха, влажная красная лакмусовая бумага не должна синеть). После удаления ионов аммония к раствору прибавляют по каплям раствор уксусной кислоты до кислой реакции (лакмусовая бумажка должен покраснеть) и охлаждают.

3. Определение катионов калия действием раствора NaHC4H4O6. К 2 - 3 каплям раствора, который не содержит ионов NH4+, прибавляют 3 - 4 капли раствора NaHC4H4O6, ускоряя выпадение осадка с помощью трения стеклянной палочкой о стенки пробирки и охлаждением раствора.

4. Определение катионов калия действием раствора Na3. На предметное стекло наносят 1 каплю раствора, который не содержит ионов NH4+, рядом наносят 1 каплю раствора Na3. Капли перемешивают стеклянной палочкой.

5. Приготовление раствора для определения катионов натрия. К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 5 капель раствора К2СО3 или КОН. Пробирку нагревают для полного удаления аммиака. После этого прибавляют уксусную кислоту до нейтральной реакции.

6. Определение катионов натрия. К 3 - 4 каплям раствора, который не содержит ионов NH4+, прибавляют 3 - 4 капли раствора K и потирают внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой.

7. Определение катионов натрия с помощью микрокристаллической реакции. На предметное стекло наносят каплю раствора, который не содержит ионов NH4+. Осторожно его выпаривают почти насухо. Рядом наносят каплю раствора Zn(UO2)3(CH3COO)8 и соединяют капли между собой стеклянной палочкой. Образованные кристаллы рассматривают под микроскопом.

Таблица 4 К ачественные реакции катионов і аналитической группы

		Продукт реакции и его свойства
	(Фарм.) K(Sb(OH)6]	Nav; білий; р. к. л.
	Zn(UO2)3(СН3СОО)8 +	NaZn(UO2)3(СН3СОО)9 9Н2Оv; зел.-жёлтый;
	(Фарм.) Пламя	жёлтый цвет пламени
	(Фарм.) NaHC4H4O6	КНС4Н4О4v; білый; р. к. щ.
	(Фарм.) Na3	K2Nav; жёлтый; р. к. щ.,
	(Фарм.) Пламя	фиолетовый цвет пламени
	(Фарм.) NaOH нагрев.	NH3 > лакмусовая бумажка синеет 4NH3+2Hg2(NO3)2+ H2O >NO3v+ Hgv, чёрный NH3 + HCl >NH4Cl; белый дым
		v; бурый

р. -- растворимый; к. -- кислотах; щ. -- щелочах, фарм. -- фармакопейная реакция.

К атионы второй аналитической группы. О бщая характеристика

Ко второй аналитической группе катионов относятся катионы Pb2+, Ag+, Hg22+. Катионы второй аналитической группы образуют нерастворимые галогениды (кроме фторида серебра) сульфаты, сульфиды, хроматы, фосфаты, арсениты, арсенаты, гидроксиды (оксиды), карбонаты. Это объясняется высокой поляризационной способностью этих катионов.

Групповым реагентом на ІІ аналитическую группу является раствор HCl. При действии HCl осаждаются хлориды катионов только второй аналитической группы. Катионы других аналитических групп остаются в растворе.

Для катионов ІІ аналитической группы характерны реакции комплексообразования, а для ионов Hg22+ - реакции окисления-восстановления и реакции диспропорционирования. Поэтому систематический ход анализа катионов ІІ аналитической группы основан на реакциях осаждения, комплексообразования и окисления-восстановления. Большинство солей катионов ІІ аналитической группы не имеет цвета. Окрашенными является соли, которые содержат окрашенные анионы, например хроматы.

Р еакции катионов второй аналитической группы

1. Действие раствора хлороводородной (соляной) кислоты. Катионы ІІ аналитической группы с HCl образуют осадки белого цвета.

Ag+ + Cl? = AgClv ПР = 1,78 10-10

Hg22+ +2Cl? = Hg2Cl2v ПР = 1,3 10-18

Pb2+ + 2Cl? = PbCl2v ПР = 1,6 10-5

Осадки хлоридов растворяются в избытке концентрированной HCl с образованием комплексных ионов

AgClv + 2HCl = H2

AgClv + 2Cl? = 2?

PbCl2v + 2HCl = H2

PbCl2v + 2Cl? = 2?

В связи с этим не допустим большой избыток группового реагента.

Наиболее растворимым из хлоридов ІІ аналитической группы является хлорид свинца, который заметно растворяется в горячей воде (при 1000С в 100 г Н2О можно растворить 3,34 г PbCl2). Это используют для отделения PbCl2 от других катионов этой группы.

Хлорид серебра растворим в аммиаке в отличие от хлорида ртути (І):

AgClv + 2NH3 = Cl

AgClv + 2NH3 = + + Cl?

Эта реакция используется для отделения AgCl от Hg2Cl2.

Если на осадок Hg2Cl2 подействовать раствором аммиака, то он почернеет вследствие образования мелкодисперсной металлической ртути

Hg2Cl2v+ 2NH3 = Clv + Hgv + NH4Cl.

Амидохлорид ртути Cl, который образуется в этой реакции, можно рассматривать как хлорид аммония NH4Cl, в котором два атома водорода замещены на один двухзарядный ион ртути. Эта реакция используется для определения Hg22+ и отделения от других катионов в ходе анализа.

2. Действие щелочей.

Катионы свинца со щелочами образуют белый осадок Pb(OH)2.

Pb2+ + 2OH? = Pb(OH)2v

Гидроксид свинца обладает амфотерными свойствами, поэтому растворяется как в азотной кислоте, так и в избытке щёлочи:

Pb(OH)2v+ 2HNO3 = Pb(NO3)2+ 2H2O

Pb(OH)2v+ 2H+ = Pb2+ + 2H2O

Pb(OH)2v+ 2NaOH = Na2

Pb(OH)2v+ 2OH? = 2?

Катионы серебра со щелочами образуют белый осадок гидроксида серебра AgOH, который быстро разлагается с образованием оксида серебра:

Ag+ + OH? = AgOHv

2AgOHv= Ag2Ov + H2O

Катионы ртути (І) при взаимодействии со щелочами образуют черный осадок оксида ртути (І):

Hg22+ + 2OH? = Hg2Ov + H2O

Все оксиды и гидроксиды катионов второй аналитической группы растворимы в азотной кислоте.

Ag2O +2HNO3 = 2AgNO3 + H2O

Hg2O+2HNO3 = Hg2(NO3)2 + H2O

Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + 2H2O

3. Действие раствора йодида калия.

Катионы II аналитической группы образуют окрашенные малорастворимые йодиды:

Ag+ + I? = AgIv жёлтого цвета

Pb2+ + 2I? = PbI2v золотисто-жёлтого цвета

Hg22+ + 2I? = Hg2I2v зелёного цвета.

Йодид свинца растворим в подкисленной уксусной кислотой горячей воде. Йодид ртути (І) Hg2I2 реагирует с избытком реагента:

Hg2I2v+ 2I? = 2? + Hgv

4. Действие раствора аммиака.

Катионы серебра образуют с раствором аммиака осадок гидроксида серебра белого цвета, который быстро буреет, т. к. гидроксид переходит в оксид. Осадок растворим в избытке аммиака:

Ag+ + NH3 + Н2O = AgOHv + NH4+

2AgOHv = Ag2Ov + H2O

Ag2Ov + 4NH3 + H2O = 2+ + 2OH?

В кислой среде аммиачный комплекс серебра разрушается:

2H+ = Ag+ + 2NH4+

Также он разрушается под действием йодид-ионов с образованием осадка йодида серебра:

I? = AgIv+ 2NH3

Катионы ртути (І) с раствором аммиака образуют аммиачный комплекс ртути (ІІ) и металлическую ртуть. Например, с Hg2(NO3)2 реакция идет в соответствии с уравнением

Катионы свинца образуют с раствором аммиака гидроксид белого цвета, который не растворяется в избытке реагента:

Pb2+ + 2NH3 + 2H2O = Pb(OH)2v+ 2NH4+

5. Действие хроматов.

Катионы II аналитической группы образуют окрашенные осадки при действии K2CrО4 или Na2CrO4:

2Ag+ + CrO42? = Ag2CrO4v кирпично-красный;

Hg22+ + CrO42? = Hg2CrО4v красный;

Рb2+ + CrO42? = PbCrO4 v желтый.

Хромат серебра легко растворяется в растворе аммиака:

Ag2CrO4v+ 4NH3 = 2+ + CrO42?.

Осадок хромата свинца растворим в гидроксидах калия и натрия:

PbCrO4v + 4OH? = 2? + CrO42?.

Осадки хроматов растворимы в азотной кислоте:

2Ag2CrO4v+ 4HNO3 = 4AgNO3+ Н2Cr2O7 + H2O

6. Действие карбонатов.

Катионы серебра образуют с карбонат-анионами белый осадок:

2Ag+ + CO32? = Ag2CO3v

Карбонат серебра растворим в азотной кислоте и растворе аммиака:

Ag2CO3v+ 4NH3 = 2+ + CO32?

Ag2CO3v+ 2H+ = 2Ag+ + H2O + CO2^

Катионы ртути (І) образуют с карбонат-анионами жёлтый осадок:

Hg22+ + CO32? = Hg2CO3v

Карбонат ртути (І) нестойкий и разлагается:

Hg2CO3v = HgOv+ Hgv + CO2^

Катионы свинца образуют белый осадок основной соли:

2Pb(NO3)2 + 3Na2CO3 + 2H2O = (PbOH)2CO3v + 2NaHCO3 + 4NaNO3

2Pb2+ + 3CO32? + 2H2O = (PbOH)2CO3v + 2HCO3?

Осадок основной соли свинца растворим в кислотах и щелочах:

(PbOH)2CO3 v+ 4H+ = 2Pb2+ + CO2 ^+ 3H2O

(PbOH)2CO3v+ 6OH? = 22? + CO32?

7. Действие сульфатов.

Катионы ІІ аналитической группы образуют малорастворимые соединения белого цвета:

2Ag+ + SO42? = Ag2SO4v

Hg22+ + SO42? = Hg2SO4v

Pb2+ + SO42? = PbSO4v

Сульфат свинца растворим в щелочах и 30% растворе уксуснокислого аммония:

PbSO4v + 4OH? = 2? + SO42?

PbSO4v + 2CH3COONH4 = Pb(CH3COO)2 + (NH4)2SO4.

Эту особенность используют в систематическом ходе анализа катионов І - VI аналитических групп.

Действие некоторых реагентов на катионы ІІ аналитической группы представлено в таблице 5.

Таблица 5 Действие некоторых реагентов на катионы іі аналитической группы

	AgCl, белый осадок, растворимый в NH3.	Hg2Cl2, бел. осадок, который при действии NH3 разлаг. на Hg и HgNH2Cl.	PbCl2, белый осадок, растворяется в горячей воде.
	Ag2S, чёрный осадок, растворяется в NH3.	HgS + Hg. Чёрный осадок, растворяется в царской водке.	PbS, чёрный осадок, растворяется в HNO3.
	Ag2O, бурый осадок, растворимый в NH3 или HNO3.	Hg2O, чёрный осадок, растворимый в HNO3.	Pb(OH)2, белый осадок, растворимый в HNO3.
	AgI, жёлтый осадок, не растворяется в NH3.	Hg2I2, зелёный осадок, растворяется в избытке реагента.	PbI2 , золотисто-жёлтый осадок, растворяется в горячей воде, в избытке реагента и CH3COOH.
	Ag2SO4 , белый осадок, выпадает из концентрированных растворов, растворяется в горячей воде.	Hg2SO4 , белый осадок, растворяется в царской водке.	PbSO4, белый осадок, растворимый в щелочах и 30% растворе уксуснокислого аммония.

Таким образом ко второй аналитической группе относятся катионы Ag+, Hg22+, Pb2+. При взаимодействии солей катионов ІІ аналитической группы с HCl образуются белые осадки AgCl, Hg2Cl2, PbCl2, труднорастворимые в воде и кислотах. Осадки AgCl и Hg2Cl2 чернеют вследствие разложения и выделения свободных металлов (серебра или ртути). AgCl растворяется в избытке NН3 с образованием бесцветного, растворимого в воде комплексного соединения Cl. Это комплексное соединение разлагается при действии азотной кислоты с образованием AgCl, который выпадает в осадок, и NH4NO3. Эта реакция используется для отделения Ag+ от других катионов II группы. AgCl также заметно растворяется в избытке хлоридов с образованием комплексных соединений типа M

Hg2Cl2 при взаимодействии с раствором аммиака образует Cl и металлическую ртуть, вследствие чего осадок чернеет. Осадок РbCl2 мало растворим в холодной воде и растворим в горячей воде. Это свойство используют для отделения Pb2+ от других катионов II группы.

С истематический ход анализа катионов іі аналитической группы

При анализе катионов ІІ аналитической группы предварительно открывают ртуть (I) реакцией с металлической медью. Групповым реагентом (раствором HCl) осаждают катионы ІІ аналитической группы в виде хлоридов. Ион Pb2+ осаждается не полностью. Осадок хлоридов обрабатывают горячей водой и быстро фильтруют. В фильтрате открывают ионы свинца. Если они найдены, то осадок промывают несколько раз горячей водой до отрицательной реакции на ионы Cl? (проба при добавлении AgNO3). После отделения PbCl2 на осадок действуют раствором аммиака. Хлорид серебра растворяется с образованием аммиаката серебра Cl, а осадок хлорида ртути превращается в смесь NH2HgCl и Hg чёрного цвета. Мгновенное почернение осадка свидетельствует о наличии Hg22+. В фильтрате открывают ионы серебра: при добавлении азотной кислоты образование белого осадка показывает наличие в смеси ионов серебра: Cl + 2HNO3 = AgClv + 2NH4NO3 Осадок растворяется в растворе аммиака.

К атионы третьей аналитической группы. Общая характеристика

К ІІІ аналитической группе катионов относятся катионы щелочноземельных металлов: Ba2+, Sr2+, Ca2+, которые относятся к главной подгруппе второй группы периодической системы Д.И. Менделеева. Большинство солей этих катионов малорастворимы в воде: сульфаты, карбонаты, хроматы, оксалаты, фосфаты. Для катионов ІІІ аналитической группы реакции окисления-восстановления не характерны, т. к. они имеют постоянную степень окисления. Катионы этой аналитической группы не имеют окраски, большинство их солей бесцветные. Окрашенные соединения катионы ІІІ аналитической группы образуют лишь с окрашенными анионами, например: жёлтый цвет BaCrО4 обусловлен соответствующей окраской ионов CrО42?.

Групповым реагентом на катионы ІІІ аналитической группы является раствор серной кислоты. Для обеспечения полного осаждения BaSO4, SrSO4 и СaSO4 в раствор прибавляют этиловый спирт. Катионы ІV - VI аналитических групп серной кислотой не осаждаются.

Р еакции катионов ііі аналитической группы

1. Действие раствора серной кислоты. Катионы Ba2+, Sr2+, Ca2+ при действии раствора серной кислоты образуют белые осадки сульфатов:

Ba2+ + SO42? = BaSO4v ПР = 1,1 10-10

Sr2+ + SO42? = SrSO4v ПР = 3,2 10-7

Ca2+ + SO42? = CaSO4v ПР = 2,5 10-5

Растворимость сульфатов стронция и кальция довольно высокая, поэтому для снижения их растворимости при действии группового реагента в раствор прибавляют этиловый спирт. Сульфаты не растворяются в кислотах и щелочах. СaSO4 растворим в концентрированных растворах (NH4)2SO4:

СaSO4 + (NH4)2SO4 = (NH4)2

СaSO4 + SO42? = 2?

Это свойство используют для отделения ионов Ca2+ от Sr2+ при их одновременном присутствии.

2. Действие гипсовой воды. Гипсовая вода (насыщенный раствор СaSO4) осаждает ионы Ba2+ и Sr2+ в виде сульфатов:

BaCl2 + СaSO4 = BaSO4v + CaCl2

SrCl2 + СaSO4 = SrSO4v + CaCl2

Произведение растворимости ВaSO4 невелико, поэтому осадок выпадает быстро. Осадок SrSO4 образуется медленно в виде помутнения раствора, так как произведение растворимости SrSO4, больше, чем произведение растворимости ВаSO4, а соответственно и растворимость SrSO4 больше.

3. Действие карбонатов. Карбонат-анионы осаждают ионы Ba2+ , Sr2+, Ca2+ в виде белых кристаллических осадков:

Ba2+ + CO32? = BaCO3v ПР = 4,0 10-10

Sr2+ + CO32? = SrCO3v ПР = 1,1 10 -10

Ca2+ + CO32? = CaCO3v ПР = 3,8 10-9

Осадки растворимы в минеральных кислотах (HCl, HNO3) и уксусной кислоте, например:

BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + H2O + CO2^ BaCO3 + 2CH3COOH = Ba2+ + 2CH3COO?+ H2O + CO2^

4. Действие хроматов. Хромат-анионы образуют с ионами Ba2+ и Sr2+ жёлтые осадки:

Ba2+ +СrO42? = BaCrO4v ПР =1,2 10-10

Sr2+ + СrO42? = SrСrO4v ПР =3,6 10-5

Они растворимы в сильных кислотах (HCl, HNO3)

2BaCrO4 + 2H+ = 2Ba2+ + Cr2O72? + H2O

Хромат стронция в отличие от хромата бария растворим в уксусной кислоте. Это различие в свойствах хроматов используется для обнаружения и отделения ионов Ва2+. В присутствии ионов Ca2+, Sr2+ и Ва2+ в уксуснокислой среде при действии раствора K2CrО4 образуется только осадок BaCrО4.

5. Действие оксалатов. Оксалат-ионы (соли щавелевой кислоты H2C2O4) образуют белые кристаллические осадки:

Ba2+ + C2O42? = BaC2O4v ПР = 1,1 10-7

Sr2+ + C2O42? = SrC2O4v ПР = 1,6 10-7

Ca2+ + C2O42? = CaC2O4v ПР = 2,3 10-9

Осадки растворимы в сильных кислотах, но не растворимы в разбавленной уксусной кислоте:

BaC2O4 + 2H+ = Ba2+ + H2C2O4

Эту реакцию можно использовать для открытия ионов кальция. мешают ионы бария и стронция.

6. Реакция окраски пламени. Соли бария окрашивают бесцветное пламя газовой горелки в жёлто-зелёный цвет; а соли стронция и кальция - в красный.

7. Микрокристаллоскопическая реакция на Ca2+. Ионы кальция с раствором серной кислоты образуют характерные кристаллы гипса CaSO4 2H2O. Под микроскопом они легко отличаются от маленьких кристалликов ВaSO4 и SrSO4. Такое исследование разрешает открыть кальций в присутствии стронция и бария.

8. Действие родизоната натрия. С катионами ІІІ аналитической группы родизонат натрия образует окрашенные соединения при различных условиях. Эта особенность разрешает обнаруживать ионы кальция, стронция и бария без предварительного их разделения. С ионами кальция в щелочной среде (NaOH) родизонат натрия образует осадок основного родизоната кальция фиолетового цвета. Чувствительность реакции 1мкг.

Родизонат натрия

С ионами стронция родизонат натрия образует в нейтральной среде осадок родизоната стронция бурого цвета:

Реакцию проводят капельным методом. На фильтровальной бумаге при взаимодействии растворов солей стронция и родизоната натрия образуется красно-бурая окраска, которая исчезает при добавлении капли НСl (растворение осадка).

Проведению реакции с родизонатом натрия не мешает присутствие К2СrО4 (отличие от Ва2+). Это свойство разрешает обнаружить Sr2+ в присутствии Ва2+ (катионы кальция указанную реакцию дают только в щелочной среде). В присутствии солей хромовой кислоты Ва2+ связывается в осадок ВаСrO4, который не реагирует с родизонатом натрия. Чувствительность реакции 7мкг. Родизонат натрия образует с солями бария красный осадок родизоната бария. При нанесении на фильтровальную бумагу капли нейтрального раствора соли бария и раствора родизоната натрия появляется красно-бурое пятно осадка родизоната бария.

При добавлении капли НСl пятно краснеет вследствие перехода родизоната бария в гидрородизонат бария:

В присутствии K2СrО4 родизонат бария не образуется (связывание Ва2+ в осадок ВаСrО4). Реакция специфическая для Ва2+. Реакция образования родизоната стронция в отличие от Ва2+ проходит в присутствии хромата калия. Реакция может быть использована для определения Ва2+ и Sr2+ при общем их присутствии. Каплю раствора, который содержит смесь ионов Ва2+ и Sr2+, наносят на бумагу и прибавляют каплю раствора родизоната натрия. Появление красно-бурой окраски, которая переходит в красную при добавлении капли НС1, говорит о присутствии Ва2+. Если окраска при добавлении НС1 исчезает, то в растворе присутствуют только ионы Sr2+. В присутствии ионов Ва2+ определяют ионы Sr2+ следующим образом: наносят на бумагу каплю раствора хромата калия, каплю раствора анализируемой смеси и каплю раствора родизоната натрия. Появление буро-красной окраски пятна свидетельствует о присутствии Sr2+, т. к. с хроматом калия образовался ВаСrO4, который реакции с родизонатом натрия не даёт. Чувствительность реакции 0,25 мкг. Действие некоторых реагентов на катионы ІІІ аналитической группы приведено в табл. 6.

Подобные документы

Практическое значение аналитической химии. Химические, физико-химические и физические методы анализа. Подготовка неизвестного вещества к химическому анализу. Задачи качественного анализа. Этапы систематического анализа. Обнаружение катионов и анионов.

реферат , добавлен 05.10.2011


Анализ вещества, проводимый в химических растворах. Условия проведения аналитических реакций. Систематический и дробный анализ. Аналитические реакции ионов алюминия, хрома, цинка, олова, мышьяка. Систематический ход анализа катионов четвертой группы.

реферат , добавлен 22.04.2012


Предмет и задачи аналитической химии. Способы выражения состава раствора. Закон действующих масс. Химическое и гомогенное равновесие. Аналитические операции и реакции. Качественный анализ катионов и анионов. Оценка достоверности аналитических данных.

методичка , добавлен 09.04.2009


Классификация катионов и анионов, изучение первой, второй, третьей и четвертой аналитической группы катионов. Количественный анализ катионов: метод окисления – восстановления, методы осаждения и комплексонообразования, физико-химические методы анализа.

методичка , добавлен 01.07.2009


Систематический анализ, реакции и анализ смеси катионов. Анализ анионов и сухой соли. Гравиметрический метод анализа, метод нейтрализации, процентное содержание кислот. Методы окислительно-восстановительного титрования, перманганатометрия и йодометрия.

лабораторная работа , добавлен 19.11.2010


Теоретическая основа аналитической химии. Спектральные методы анализа. Взаимосвязь аналитической химии с науками и отраслями промышленности. Значение аналитической химии. Применение точных методов химического анализа. Комплексные соединения металлов.

реферат , добавлен 24.07.2008


Методы аналитической химии, количественный и качественный анализ. Окислительно-восстановительные системы. Способы выражения концентрации растворов и их взаимосвязь. Классификация методов титриметрического анализа. Молекулярный спектральный анализ.

методичка , добавлен 08.06.2011


Потенциометрический метод - метод качественного и количественного анализа, основанный на измерении потенциалов, возникающих между испытуемым раствором и погруженным в него электродом. Кривые потенциометрического титрования.

контрольная работа , добавлен 06.09.2006


Понятие об аналитических группах и классификации катионов. Порядок проведения анализа катионов, осмотр образца и подготовка пробы. Метод квартования. Превращение сульфатов в карбонаты. Обнаружение и отделение ионов бария. Разрушение аммиакатов VI группы.

лабораторная работа , добавлен 09.01.2015


История создания препарата "Дибазол". Строение, физико-химические свойства и способы получения лекарственного средства в виде раствора для инъекций. Методы определения дибазола: качественный и количественный анализ, фотометрия; прозрачность, цветность.

Анализ вещества может проводиться с целью установления качественного или количественного его состава. В соответствии с этим различают качественный и количественный анализ.

Качественный анализ позволяет установить, из каких химических, элементов состоит анализируемое вещество и какие ионы, группы атомов или молекулы входят в его состав. При исследовании состава неизвестного вещества качественный анализ всегда предшествует количественному, так как выбор метода количественного определения составных частей анализируемого вещества зависит от данных, полученных при его качественном анализе.

Качественный химический анализ большей частью основывается на превращении анализируемого вещества в какое-нибудь новое соединение» обладающее характерными свойствами: цветом, определенным физическим состоянием, кристаллической или аморфной структурой, специфическим запахом и т. п. Химическое превращение, происходящее при этом, называют качественной аналитической реакцией, а вещества, вызывающие это превращение, называют реактивами (реагентами).

Другим примером качественного химического анализа может служить обнаружение солей аммония путем нагревания анализируемого вещества с водным раствором едкого натра. Ионы аммония в присутствии ОН"-ионов образуют аммиак, который узнают по запаху или по посинению влажной красной лакмусовой бумаги.

При анализе смеси нескольких веществ, близких по химическим свойствам, их предварительно разделяют и только затем проводят характерные реакции на отдельные вещества (или ионы), поэтому качественный анализ охватывает не только отдельные реакции обнаружения ионов, но и методы их разделения.

Количественный анализ позволяет установить количественные соотношения составных частей данного соединения или смеси веществ. В отличие от качественного анализа количественный анализ дает возможность определить содержание отдельных компонентов анализируемого вещества или общее содержание определяемого вещества в исследуемом продукте.

Методы качественного и количественного анализа, позволяющие определять в анализируемом веществе содержание отдельных элементов, называют элементным анализом-, функциональных групп - функциональным анализом; индивидуальных химических соединений, характеризующихся определенным молекулярным весом, - молекулярным анализом.

Совокупность разнообразных химических, физических и физико-химических методов разделения и определения отдельных структурных (фазовых) составляющих гетерогенных! систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела, называют фазовым анализом.

Здравствуйте, уважаемые читатели!
Мы рады приветствовать Вас на образовательном сервисе и надеемся , что сможем ответить на все волнующие Вас вопросы. Вы заглянули на наш сайт с целью выяснить, что такое качественный анализ и качественный анализ? Какие сходства и различия? Жду вашего мнения.

В начале хочется отметить, что предмет психология очень сложный и для наиболее глубокого понимания его необходимо, в первую очередь, определиться с тем, что лежит в фундаменте.

ПСИХОЛОГИЯ – это наука, которая изучает закономерности возникновения, развития, а также функционирования психики человека, а также группы людей. После того, как мы определили, что изучает наука психология, мы можем перейти к рассмотрению этого вопроса более конкретно.

Стоит отметить, что основные понятия, с которыми мы столкнемся по ходу рассуждения на данную тематику: ПСИХОЛОГИЯ, АНАЛИЗ, КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ, КАЧЕСТВЕННЫЙ, ЛИЧНОСТЬ. А теперь, после выяснения фундаментных понятий, можем перейти к конкретному рассмотрению вашего вопроса.

Для начала давайте рассмотрим, что же означает термин «АНАЛИЗ»? Анализ – это метод исследования, характеризующийся выделением и изучением отдельных частей объектов исследования. После того, как мы определили, что принято называть и считать за анализ. Перейдем к рассмотрению вашего вопроса более детально. Что такое количественный анализ? Какие его основные особенности? Количественный анализ – это совокупность процедур, методов описания и преобразования исследовательских данных на основе использования математико-статического аппарата. Стоит отметить, что этот анализ подразумевает возможность обращения с результатами как с числами – применение методов определенных вычислений. Теперь рассмотрим более конкретно, что такое качественный анализ? Качественный анали з – это совокупность процедур и методов описания исследовательских данных на основе теоретических умозаключений и обобщений, индивидуального опыта, интуиции, методов логического вывода. В ходе этого анализа выявляются причины возникновения того или иного психологического явления, вскрываются его существенные свойства, устанавливаются тенденции развития, определяются противоречия функционирования.

Можно дополнить, что каждый из этих анализов играет определенную роль в психологии и при каких-то обстоятельствах каждый имеет свои преимущества. На этом наш урок подошел к завершению. Полагаю, что Вы усвоили, какими свойствами обладает воображение в психологии. Если же что-то осталось непонятным из этой темы, Вы всегда можете задать свой вопрос у нас на сайте.
Желаем удачи и успехов в работе!