Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+. Курсовая работа (т). Химия.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Методы
качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+
.3
Микрокристаллоскопический метод анализа
.5 Методы
разделения смесей катионов
.3
Окислительно-восстановительное титрование. Иодометрия
.4
Комплексонометрическое титрование
. Методы и
методика определения катиона Сu2+
.1 Общая
характеристика катионов V аналатической группы
.2 Частные
аналитические реакции ионов Сu2+
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.
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 обнаружения - аналитический сигнал - должны
сопровождаться визуальным эффектом:
· выпадение осадка определенного цвета
и структуры;
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.
· 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.
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.
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:
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.
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
Чувствительность реакций, служащих для открытия одного
и того же иона, различна.
Коричневое окрашивание раствора/осадщк
Таким образом, наиболее чувствительной является
реакция №3 с K4[Fe(CN)6], 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
(NH4)2CO3 в аммонийном буферном р-ре
Be2+, 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+
Кисл. 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-ре
Au3+, Ag+, Bi3+, Cd2+, Cu2+, Cu+,
Hg2+, Os(VII), Pb2+, Pd(II), Pd(IV),
Rh(III), Ru(III)
Ос. сульфидов IV и V групп, после действия (NH4)2S2 -
осадок сульфидов IV гр.
As(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 групп
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 [H+]2 ∙ [S-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
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 [Zn2+] ∙ [S2-] = 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
Хлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в воде
Сульфаты нерастворимы в воде и кислотах. Са2+ частично
остается в р-ре
Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах.
Pb2+частично остается в р-ре
Гидроксиды высших степеней окисления р-мы в изб. NaOH
Ос.: HSbO3, Bi2O3 ∙ xH2O, MnO(OH)2, Fe2O3 ∙
xH2O
Гидроксиды нерастворимы в изб. NH4OH
Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+, (Mg2+)
Гидроксиды 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:
. 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.
· 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
I подгруппа: Li+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Mn2+, Fe2+ II
подгруппа: Al3+, Cr3+, Fe3+, Bi3+
Li3PO4, MgNH4PO4, CaHPO4, MnNH4PO4, FeHPO4, SrHPO4,
BаHPO4, AlPO4, CrPO4, FePO4, BiPO4
Фосфаты нерастворимы в воде и NH4OH. Фосфаты I подгруппы
р-мы в СН3СООН. Фосфаты II подгруппы нерастворимы в СН3СООН, р-мы в HCl
Метаоловянная и метасурьмяная кислоты нерастворимы и
адсорбируют H3AsO4
Хлориды нерастворимы в воде и разбавленных кислотах
После выполнения предварительных испытаний приступают к систематическому
ходу анализа.
· Не применяется сероводород.
· Не мешает присутствие иона
Похожие работы на - Методы качественного и количественного анализа. Методика определения катиона Сu2+ Курсовая работа (т). Химия.
Сочинение Воину Освободителю 8 Класс
Реферат: Организация и технология банкета на 30 посадочных мест для туристов из ОАЭ
Реферат: The Fight For Freedom In India Essay
Тестовая Контрольная Работа Опорно Двигательный Аппарат
Дипломная работа: Институт брака в семейном праве
Реферат по теме Проблема конца науки
Сочинение Образ Самсона Станционный Смотритель
Реферат: Товарная информация, резиновая обувь. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: US And China Relations Essay Research Paper
Сочинение по теме Проблема взаимодействия природы и культуры в творчестве Набокова
Курсовая работа по теме Создание приложения VBA в Access 'Начисления заработной платы по должностям'
Народный Характер В Понимании Некрасова Сочинение
Реферат: Should Marijuana Be Legalized Essay Research Paper
Терминология В Гимнастике Реферат
Жеті Туралы Эссе
Сочинение На Тему Зачем Беречь Природу
Реферат: Правовая охрана лесов
Реферат: Мобильный телефон: за и против. Скачать бесплатно и без регистрации
Массовое Производство Ремонт Автомобилей Реферат
Дипломная работа по теме Анализ и проектирование системы управления персоналом в организации (на примере ФГУП почта России)
Похожие работы на - Затраты на качество
Реферат: Темы семинарских занятий и методические рекомендации по их подготовке Раздел
Статья: Экспресс-методика определения статодинамической устойчивости в женской парной акробатике