Федеральное агентство по образованию ГОУВПО «Братский

Федеральное агентство по образованию
ГОУВПО «Братский государственный университет»
М.А.Варданян
АНАЛИТИЧЕСКИЙ СИГНАЛ
Практикум по химии
Братск 2006
УДК 543
Аналитический сигнал: Практикум по химии/ М.А.
Варданян .- Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2006.-35с.
Практикум по химии соответствует требованиям
Государственного образовательного стандарта по дисциплине
«Химия» и предназначен для оказания помощи студентам при
изучении раздела «Химическая идентификация». Приведены
классификации катионов и анионов, рассмотрены теоретические
основы аналитических процессов, техника и методика
выполнения реакций и основных операций по химической
идентификации веществ.
Предназначен для студентов инженерно-технических
специальностей, изучающих курс «Химия». Может представить
интерес для организации научно-исследовательских работ
студентов.
Библиогр. 6 назв. Ил.2. Табл.5.
Рецензенты:
Корчевин Н.А., д.х.н.; зав. кафедрой БЖД
и экологии Иркутского государственного
университета путей сообщения
Сергеев А.Д., к.х.н.; генеральный
директор ОАО «СИБНИИ ЦБП»
Печатается по решению редакционно-издательского совета
© Варданян М.А.
665709, Братск, ул.Макаренко 40
ГОУВПО «Братский государственный университет»
Тираж 50экз. Заказ …
2
СОДЕРЖАНИЕ
1.
1.1.
1.2
2.
2.1
2.2
2.3.
2.3.1.
2.3.2
2.3.3
Введение
Аналитический сигнал и его виды
Понятие аналитического сигнала
Аналитические классификации катионов и
анионов
Химическая идентификация веществ
Техника и методика выполнения реакций и
основных операций по определению
аналитического сигнала
Дробный и систематический анализ
Примеры качественного анализа веществ
химическими методами
Анализ природной соли
Анализ карбоната
Анализ сплава
Список рекомендуемой литературы
Приложение 1. Классификация катионов по
сероводородной схеме анализа
Приложение 2. Классификация катионов по
аммиачно-фосфатной схеме анализа
Приложение 3. Классификация катионов по
кислотно-щелочной схеме анализа
4
5
5
7
9
9
11
13
13
19
25
32
33
34
35
3
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в практике высшей школы большое
внимание уделяется исследовательскому принципу в обучении,
который и был взят за основу при подготовке данного
практикума.
Химия – наука экспериментальная и глубоко ее постичь
невозможно без практических работ в лаборатории. Опыт
кафедры химии Братского государственного университета
показывает, что именно такая направленность занятий
обеспечивает решение одновременно двух задач – приобретение
студентами элементарных навыков выполнения химического
эксперимента и углубление знаний о свойствах и реакциях
обнаружения химических элементов.
Практикум предназначен для проведения простейшего
исследования качественного состава химического вещества.
В теоретическом введении к каждой работе приводится
подробное
объяснение
механизмов
и
особенностей
протекающих реакций с точки зрения их использования для
химической идентификации веществ.
В практикуме вырабатываются навыки, которые можно
рассматривать как элементы научного исследования. К ним
относятся умения применять свои теоретические знания в
конкретной ситуации, самостоятельно планировать несложный
химический эксперимент, обосновывать правильность его
проведения, наблюдать за ходом эксперимента, обобщать и
объяснять установленные факты, аргументировать выводы и
утверждения, вести целенаправленный поиск нужной
информации в справочной и учебной литературе.
Материал практикума позволяет использовать его для всех
инженерно-технических специальностей с учетом особенностей
каждого направления и выбрать для химического анализа
именно те объекты, которые в наибольшей степени отвечают
требованиям и традициям той или иной специальности. Так,
студентам транспортных и строительных специальностей
рекомендуется проведение анализа конкретных объектов на
примере сплавов, а студентам специальностей лесного профиля
─ анализ минералов.
4
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ СИГНАЛ И ЕГО ВИДЫ
1.1. Понятие аналитического сигнала
Аналитическая химия – наука, развивающая теоретические
основы химического анализа вещества и материалов и
разрабатывающая методы идентификации, обнаружения,
разделения и определения химических элементов и их
соединений, а также методы установления химического
строения веществ.
При обнаружении какого-либо компонента вещества
обычно фиксируют появление аналитического сигнала –
образование осадка, изменение окраски, появление линии в
спектре и т.д. При этом аналитический сигнал наблюдают,
главным образом, визуально. Например, если при добавлении к
раствору исследуемой соли раствора гексацианоферрата(ІІ)
калия появляется темно-синяя окраска, то это служит
аналитическим сигналом на наличие в исследуемом растворе
ионов Fe+3. Другой пример: если при внесении кристаллов
некоторой соли в пламя оно окрашивается в желтый цвет, то это
является аналитическим сигналом на наличие в составе соли
ионов Na+.
Для получения аналитического сигнала химическими
методами используют химические реакции разных типов:
кислотно-основные, комплексообразования, окислительновосстановительные, а также разнообразные химические и
физические свойства самих веществ и продуктов их
взаимодействия. В приведенном выше примере для
обнаружения ионов Fe+3 использовалась реакция комплексообразования, а во втором случае аналитический сигнал,
основанный на физическом свойстве вещества, возникал при
испускании квантов света возбужденными атомами натрия.
Важнейшими характеристиками методов анализа и
реакций, используемых для обнаружения веществ, являются
предел обнаружения, чувствительность и избирательность [1].
Предел обнаружения – это минимальная концентрация
или минимальное количество вещества, которое может быть
обнаружено данным методом с какой-то допустимой
погрешностью. Предел обнаружения не является постоянной
5
характеристикой химической реакции, используемой для
анализа, и в значительной степени зависит от условий ее
проведения: кислотности среды, концентрации реагентов,
присутствия посторонних веществ, температуры и т.д. Обычно
для обнаружения ионов применяют реакции с пределом
обнаружения 10-7г (0,1мкг) в 1мл раствора. Предел обнаружения
можно понизить применив, например, органические реагенты.
Так, реакция с K2CrO4 позволяет обнаружить только 2 мкг
серебра, в то время как предел обнаружения тех же ионов
серебра в растворе с n-диметиламинобензилиден-роданином
составляет 0,02 мкг[1].
Другой существенной характеристикой метода анализа и
реакции является избирательность. Различают избирательные
(селективные) и специфические методы, реакции и реагенты.
Избирательность достигается правильным выбором и
установлением соответствующих условий реакции. Реакцию
или реагент можно сделать более избирательным или иногда
даже специфическим с помощью следующих приемов:
варьированием pH и концентрации, маскированием мешающих
ионов, изменением степени окисления элементов и
температуры.
Специфическими называют те реакции или реагенты, с
помощью которых в данных условиях можно обнаружить
только одно вещество. Например, крахмал является
специфическим реагентом для обнаружения I2, NaOH или KOH
– для обнаружения ионов NH4+, диметилглиоксим – для
обнаружения Fe(II) и Ni(II), поскольку они в аммиачном
буферном растворе реагируют с указанными ионами с
образованием
устойчивых
окрашенных
комплексных
соединений[1].
Различают
также
групповые
реагенты,
которые
испольэуются в систематическом анализе смеси катионов.
Например, HCl является групповым реагентом для обнаружения
катионов третьей аналитической группы Ag(I), Hg(I), Pb(II), а
H2SO4 – для обнаружения катионов второй аналитической
группы Ca(II), Sr(II), Ba(II). В качестве групповых реагентов для
разделения катионов применяют как неорганические, так и
органические реагенты (см. Приложение 1).
6
1.2. Аналитические классификации катионов и анионов
В качественном анализе неорганических веществ
преимущественно исследуют растворы солей, кислот и
оснований, которые в водных растворах находятся в
диссоциированном состоянии. Поэтому химический анализ
водных растворов электролитов сводится к открытию
отдельных ионов (катионов и анионов), а не элементов или их
соединений.
Для удобства обнаружения ионы делят на аналитические
группы.
Аналитическая
классификация
катионов
на
аналитические группы основана на их отношении к групповым
реагентам, сходстве и различии свойств образуемых ими
соединений. Так, для разделения катионов наиболее известны
сероводородная, аммиачно-фосфатная и кислотно-щелочная
схемы анализа[2].
Сероводородная схема анализа основана на различной
растворимости сульфидов, хлоридов, гидроксидов и карбонатов
металлов (см. Приложение1). В последнее время эта схема
утрачивает свое значение из-за ядовитости сероводорода.
Аммиачно-фосфатная схема основана на различной
растворимости фосфатов и хлоридов металлов (см. Приложение
2). Обычно эту схему используют для анализа объектов,
содержащих фосфат-ионы (например, почва, удобрения).
В настоящем практикуме более подробно рассматривается
кислотно-щелочная схема разделения катионов (см.
Приложение3). В основе метода лежит различная растворимость
в воде хлоридов, сульфатов и гидроксидов, амфотерные
свойства гидрооксидов некоторых металлов и способность к
образованию
растворимых
аммиачных
комплексных
соединений. Групповыми реагентами являются НСl, Н2SO4,
NaOH и NH3.
По кислотно-щелочной классификации, приведенной в
таблице 1, все катионы делятся на шесть аналитических групп.
Поскольку катион Мg(II) практически всегда встречается с
катионами I и II групп и по аналитическим свойствам близок к
катионам VI группы, то его характерные реакции изучают после
реакций катионов I группы.
7
Таблица 1
Кислотно-щелочная классификация катионов
Номер
Катионы
группы
I
Li+, NH4+, Na+, K+, Mg2+
II
Ca2+, Sr2+, Ba2+
III
Ag+, Hg2+, Pb2+, W6+
IV
Zn2+, Al3+, Sn2+, Sn4+, V5+, Cr3+, Mo6+
V
VI
Ti4+, Zr4+, Sb3+, Sb5+, Bi3+, Mn2+, Fe2+, Fe3+
Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+, Mg2+
В основу классификации анионов положены их
окислительно-восстановительные свойства, отношение анионов
к Ag(I), Ba(II), Ca(II), способность образовывать газообразные
вещества при действии кислот[2]. Ниже, в таблице 2 приведена
классификация
анионов,
основанная
на
различной
растворимости солей бария и серебра:
Таблица 2
Классификация анионов
Номер
групп
ы
I
Анионы
B(OH)4-, CO32-, SiO32-, PO43-, AsO33-, AsO43-,
SO42-, SO32-, S2O32-, F-
II
S2-, Cl-, Br-, I-, IO3-, SCN-
III
NO3-, NO2-, CH3COO-
Групповые реактивы используются не для отделения групп,
а для обнаружения присутствия анионов группы.
8
2. ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВ
2.1. Техника и методика выполнения реакций и основных
операций по определению аналитического сигнала
Для химической идентификации веществ используют
химические методы определения их качественного состава,
основанные на реакциях образования осадка определенного
цвета, формы и свойств, окрашенного растворимого соединения
или окрашенного продукта окислительно-восстановительной
реакции, а также газа со специфическими физическими и
химическими свойствами.
В основу данного практикума положен полумикрометод,
при проведении которого используются жидкие вещества и
растворы – от двух до пятнадцати капель (1-2 мл), а масса проб
кристаллических веществ должна составлять не более 0,1г
(несколько кристалликов).
Химические реакции обнаружения различают по технике и
методике выполнения и способу наблюдения[3]. Реакции можно
выполнять «мокрым» и «сухим» путем. Реакции, выполняемые
«мокрым» путем, проводят преимущественно в пробирках и
результат наблюдают визуально. При этом исследуемое
вещество предварительно растворяют в воде, кислоте или
щелочи. Если вещество нерастворимо, его сплавляют, например,
со щелочью, а затем уже полученный сплав растворяют в воде
или кислоте. Реакции «сухим» путем иногда используют для
анализа твердых веществ, но чаще для проведения
предварительных испытаний.
Для обнаружения ионов можно использовать реакции, в
результате которых образуются соединения с характерной
формой
кристаллов.
Такие
реакции
называются
микрокристаллическими. При анализе микрокристаллоскопическим методом каплю исследуемого раствора помещают на
чистое и сухое предметное стекло, рядом помещают каплю
реагента и соединяют их стеклянной палочкой. Под
микроскопом наблюдают форму и цвет образующихся
кристаллов.
9
При проведении многих реакций по определению
качественного состава вещества требуется нагревание,
выпаривание, осаждение, отделение раствора от осадка и
промывание осадка[4].
Нагревание и выпаривание. Нагревать растворы в
пробирках на открытом пламени горелки нельзя. Поэтому
пробирки с раствором нагревают в водяной бане, т.е. в сосуде,
заполненном кипящей дистиллированной водой.
Выпаривание растворов для их концентрирования или
упаривания досуха проводят в фарфоровых чашках или тиглях.
Рекомендуется выполнять эту операцию на песочных банях или
электронагревателях под тягой. Растворение сухого остатка
следует проводить после охлаждения чашки или тигеля, иначе
произойдет разбрызгивание.
Осаждение. Для получения осадка к нескольким каплям
исследуемого раствора, обычно в центрифужной пробирке,
прибавляют пипеткой указанное число капель реагента,
предварительно создав нужные условия. После сливания
исследуемого раствора и реагента содержимое пробирки
необходимо тщательно перемешать и, если нужно, нагреть на
водяной бане.
Реакции осаждения имеют двоякую цель: обнаружение
веществ или отделение одних веществ от других, содержащихся
в растворе. В первом случае необязательно, чтобы реакция
прошла полностью. Часто бывает достаточно одной капли
реагента, чтобы судить о присутствии или отсутствии того или
иного вещества. Во втором случае, наоборот, необходимо,
чтобы проводимая реакция прошла до конца. Для проверки
полноты осаждения после центрифугирования выделившегося
осадка к прозрачному раствору прибавляют каплю реагента.
Если раствор остается прозрачным, осаждение полное. В
противном случае операцию осаждения повторяют.
Отделение раствора от осадка. Осадок от раствора чаще
всего отделяют центрифугированием с помощью электрических
центрифуг. Если имеется большое количество жидкости, а
осадок и другие твердые вещества не представляют интереса,
можно с помощью пипетки отобрать часть раствора для
дальнейшего анализа. Для отделения осадка от больших
количеств жидкости прибегают к фильтрованию.
10
При пользовании центрифугой необходимо соблюдать
следующие правила. Для центрифугирования следует
использовать конические колбы, по возможности одинаковые по
размеру и форме. Жидкость в пробирку наливать так, чтобы
уровень ее был на 6-8мм ниже края во избежание попадания
жидкости в гильзу центрифуги. Для сохранения баланса каждая
пробирка, содержащая пробу, должна быть уравновешена
другой пробиркой, содержащей приблизительно равный объем
воды. Предохранительную крышку центрифуги нельзя
поднимать до ее полной остановки.
При центрифугировании осадки собираются в коническом
конце пробирки. Прозрачный раствор сливают с осадка или
отбирают пипеткой.
Промывание осадка. Осадок после отделения раствора
пропитан им и содержит имевшиеся в растворе компоненты.
Для достижения полного разделения осадок необходимо
промыть. Обычно применяют дистиллированную воду. Если
осадок способен переходить в коллоидное состояние, его
промывают раствором электролита (коагулятора). Достаточно
промыть осадок 2-3 раза. Нередко рекомендуется промывать
осадки горячей жидкостью. Для промывания осадка в пробирку
добавляют 10-15 капель промывной жидкости, тщательно
перемешивают смесь стеклянной палочкой, помещают пробирку
в водяную баню. После нагревания в течение 1 часа полученную
смесь центрифугируют, центрифугат отделяют.
2.2. Дробный и систематический анализ
Для обнаружения ограниченного числа индивидуальных
ионов берут отдельную порцию исследуемого раствора и
приливают к нему при определенных условиях реактив,
специфически реагирующий с обнаруживаемыми ионами.
Задача значительно затрудняется в присутствии посторонних
ионов, которые могут давать аналогичные продукты реакции
или вызывать другие затруднения процесса анализа. Поэтому
очень часто при анализе сложных смесей используют дробный
анализ[1], основанный на применении реакций, при помощи
11
которых можно в любой последовательности обнаружить
искомые ионы в отдельных порциях исследуемого раствора.
Применяя различные приемы повышения селективности, можно
значительно расширить круг обнаруживаемых ионов.
Метод дробного анализа детально разработан Н.А.
Тананаевым. Метод заключается в том, что отдельные
небольшие пробы исследуемого раствора обрабатывают такими
реактивами, которые устраняют влияние всех ионов, мешающих
открытию искомых ионов. Например, осаждают мешающие
ионы в виде малорастворимых осадков. Выпавший осадок
отфильтровывают и в фильтрате открывают искомые ионы при
помощи характерных реакций. Дробный анализ дает
возможность быстро определять ограниченное число (от одного
до пяти) ионов, содержащихся в смеси, состав которой
приблизительно известен. В этом случае нет необходимости в
полном качественном анализе исследуемого образца, а
требуется лишь установить присутствие или отсутствие в нем
определенных компонентов.
К сожалению, обнаружение многих веществ дробным
анализом с помощью соответствующих характерных реакций не
очень надежно или просто невозможно. В этом случае
приходится прибегать к предварительному разделению
компонентов смеси.
Полный анализ исследуемого объекта можно провести,
соблюдая определенную последовательность обнаружения
индивидуальных
ионов[1].
Такой
метод
называют
систематическим анализом.
При выполнении систематического анализа берут одну
большую пробу анализируемого раствора. Далее при помощи
групповых реактивов (см. Приложение 1-3) разделяют
присутствующие в пробе ионы на группы, а затем в каждой
обнаруживают ионы характерными для них реакциями. При
этом используют различные методы разделения, такие как
осаждение, экстракция, и хроматография и другие, основанные
на принципе избирательного распределения компонентов
анализируемой пробы между двумя разделяющимися фазами.
Обнаруживаемый компонент смеси переводят по возможности
полностью в одну из фаз. И только после этого прибегают к
12
обнаружению индивидуальных ионов при помощи характерных
реакций.
На практике для анализа смесей используют сочетание
дробного и систематического хода анализа
2.3. Примеры качественного анализа веществ
химическими методами
2.3.1. Анализ природной соли
Цель работы: изучение качественного состава природной соли
с помощью реакций обнаружения катионов и
анионов
Теоретическое введение
Природные соли кристаллизируются из соляных водоёмов
и образуют отложение ископаемых и озёрных соляных пород.
Они представлены главным образом хлоридами и сульфатами,
реже нитратами натрия, калия и магния[5]. Состав их может
быть простым в случае индивидуальных (арканит K2SO4, галит
NaCI, сильвин KCI, эпсомит MgSO4∙7H2O, мирабилит Na2SO4∙
10H2O, тенартид Na2SO4) и достаточно сложным в случае
двойных (карналлит KCl∙MgCl2∙6H2O, глауберит Na2SO4∙CaSO4)
или
тройных
(полигалит
K2SO4∙MgSO4∙2CaSO4∙2H2O)
минералов. Основные примеси представлены в минералах в
виде Ca2+, Na+, Fe2+, SO42-.
Анализ породы включает обнаружение с помощью
соответствующих
специфических
реакций[6]
главных
+
+
+
2+
составляющих минералов: катионов Nа , K , NH4 , Mg , Ca2+ и
анионов Cl-, SO42-, NO3-.
Катионы натрия окрашивают бесцветное пламя газовой
горелки в интенсивно желтый цвет.
Катионы калия с гексанитрокобальтатом (III) натрия
образуют при рН~4-5 желтый осадок K n Nam [CoNO2 6 ] , где
m+n=3 (основным соединением является K 2 NaCoNO2 6  :
13
2 KCl  Na3 CoNO2 6   K 2 NaCoNO2 6   + 2NaCl
Осадок нерастворим в уксусной кислоте, но растворяется
при нагревании в сильных кислотах с образованием азотистой
кислоты, которая легко разлагается и одновременно
восстанавливает Со(III) до Со(II):
2 K 2 NaCoNO2 6   6 H 2 SO4  2 K 2 SO4  Na2 SO4 
 12 HNO2  Co2 SO4 3
Co 2 SO 4 3  HNO 2  H 2 O  2CoSO 4  HNO 3  H 2SO 4
2HNO 2  H 2 O  NO   NO2 
Осадок разлагается щелочами с образованием темнобурого осадка Со(ОН)3:
K 2 NaCoNO2 6   3NaOH  CoOH 3  2 KNO2  4 NaNO2
Определению ионов калия гексанитрокобальтатом (III) натрия
мешают ионы аммония и лития, так как они образуют
аналогичные желтые осадки.
Катионы аммония открывают в помощью гидроксидов.
При действии щелочей (NaOH, KOH и др.) на раствор соли
аммония при нагревании выделяется газообразный аммиак,
который можно обнаружить по изменению окраски влажной
универсальной индикаторной или лакмусовой бумаги:

NH4  OH-  NH3   H 2 O
Реакция обнаружения ионов аммония по выделению аммиака
является специфической.
Катионы магния образуют с органическим красителем
хромогеном черным Т комплексное соединение винно-красного
цвета. Раствор становится винно-красным, но осадок не
выпадает, так как получающееся соединение хорошо
растворимо в воде.
Катионы кальция образуют растворимое комплексное
соединение красного цвета с органическим красителем
14
мурексидом C8H6N6O6 в щелочной среде. С ионами же Ba(II) и
Sr(II) мурексид дает фиолетовое окрашивание.
Анионы Cl- образуют белый творожистый осадок AgCl с
нитратом серебра. Осадок нерастворим в HNO3, но
легкорастворим в NH3, (NH4)2CO3, KCN и Na2S2O3:
Cl   Ag   AgCl 
AgCl  2 NН 3  [ Ag ( NH 3 ) 2 ]Cl
AgCl  2( NH 4 ) 2 CO3  [ Ag ( NH 3 ) 2 ]Cl  2 NH 4 HCO3
AgCl  2KCN  K[ Ag(CN ) 2 ]  KCl
AgCl  2Na 2S2 O 3  Na 3 Ag(S2 O 3 ) 2  NaCl
При подкислении раствора, содержащего [Ag(NH3)2]Cl,
раствором HNO3 снова выпадает осадок AgCl:
[Ag(NH 3 ) 2 ]Cl  2HNO 3  AgCl  2NH 4 NO3
Осадок AgCl темнеет не свету вследствие выделения
серебра:
2AgCl  2Ag  Cl 2 
Анионы SO4
образуют с хлоридом бария белый
кристаллический
осадок
BaSO4.
Осадок
практически
нерастворим в кислотах:
2-
SO 4
2
 Ba 2  BaSO 4 
Анионы NO3- в сильнощелочной среде восстанавливаются
металлическим алюминием до NH3, который можно
обнаружить по посинению влажной красной лакмусовой
бумаги или покраснению бумаги, смоченной раствором
фенолфталеина:
15

3NO3  8Al  5OH  18H 2 O  3NH3  8Al(OH) 4

Обнаружению анионов NO3- мешают катионы NH4+. Можно
удалить NH4+ кипячением с раствором щелочи.
Выполнение работы
Получить у преподавателя образец соляной породы для
анализа. Измельчить ее растиранием в агатовой или фарфоровой
ступке, так как измельченное вещество легче растворяется.
Кроме того, при измельчении достигается равномерное
смешение составных частей объекта. Разделить измельченный
образец в три пробирки и прилить к двум из них до 2/3 объема
дистиллированной воды. Помешиванием и встряхиванием
добиться постепенного полного растворения соли в обеих
пробирках. Раствор 1 использовать для обнаружения катионов
Ca2+, NH4+, K+, Nа+, Mg2+, раствор 2 – для обнаружения анионов
Cl-, SO42-, NO3-, а образец соли в третьей пробирке сохранить на
случай повторения анализа.
Анализ раствора 1 проводить[6] в следующей последовательности:
1. Обнаружение катионов кальция. К 4-5 каплям раствора
добавить 1-2 капли 2н раствора гидроксида натрия и несколько
крупинок сухого мурексида (точнее, смеси его с хлоридом
натрия в соотношении 1:100). Отметить окраску раствора. Если
раствор окрасился в красный цвет, то это свидетельствует о
присутствии в растворе катионов Ca2+. Для продолжения хода
анализа катионы кальция необходимо отделить.
2. Отделение кальция в виде CaCО3. К анализируемому
раствору 1 добавить раствор карбоната аммония. Отделить
образовавшийся осадок CaCО3 центрифугированием.
3. Удаление NH4+, присутствующего в центрифугате.
Центрифугат перенести в фарфоровую чашку, добавить
несколько капель концентрированной HNO3 , выпарить досуха
(под тягой!). Повторить операцию выпаривания с HNO3 до
полного удаления NH4+. Для проверки полноты удаления
растворить осадок в чашке в 5-6 каплях воды, отобрать 2-3
16
капли раствора в пробирку и добавить 1-2 капли 2М NaOH или
КОН. Слегка нагреть пробирку и над ее отверстием подержать
влажную красную лакмусовую бумажку. Изменение окраски
лакмусовой бумажки на синюю и появление аммиачного запаха
является аналитическим сигналом присутствия ионов аммония в
растворе. Если нет запаха и цвет лакмусовой бумажки не
изменяется, то ионы NH4+ полностью удалены.
4. Растворить в небольшом количестве дистиллированной
воды сухой остаток, оставшийся в фарфоровой чашке после
выпаривания. В полученном растворе провести последовательное обнаружение катионов K+, Nа+, Mg2+ с помощью
соответствующих специфических реакций.
5. Обнаружение катионов калия. К 2-3 каплям
полученного раствора добавить 2-3 капли раствора
гексанитрокобальтата (III) натрия и слегка нагреть в водяной
бане. Если раствор кислый, необходимо добавить CH 3 COONa
до рН~4-5. Выпадает ли желтый осадок, являющийся
аналитическим сигналом присутствия в растворе катионов
калия?
6. Обнаружение катионов натрия. Стеклянную палочку со
впаянной в нее платиновой проволочкой погрузить в
полученный при растворении сухого остатка раствор и внести в
бесцветное пламя горелки. В какой цвет окрашивается пламя?
По цвету пламени сделать вывод о присутствии катионов натрия
в исследуемом растворе.
7. Обнаружение катионов магния. К 4-5 каплям раствора
прибавить 1-2 капли раствора NH 4 OH (или аммонийной
буферной смеси) и 2-3 капли раствора хромогена черного Т.
Наблюдается ли винно-красная окраска раствора, характерная
для комплексного соединения магния?
В растворе 2 провести обнаружение анионов Cl-, SO42-, NO3с помощью соответствующих специфических реакций[6] в
следующей последовательности:
8. Обнаружение анионов хлора. К 2-3 каплям раствора 2
добавить 2-3 капли раствора AgNO3. Если выпадет осадок
белого цвета, то в растворе присутствуют анионы хлора.
Изучить растворимость полученного осадка. Для этого осадок
17
разделить на 3 части: к одной его части прилить HNO3, к другой
– раствор (NH4)2CO3 , а к третьей ─ раствор Na2S2O3. По
результатам наблюдений сделать вывод о его растворимости.
9. Обнаружение анионов SO4-2. К 2-3 каплям раствора 2,
подкисленного несколькими каплями 2М HCl, добавить 1-2
капли раствора BaCl2. Наблюдается ли выпадение осадка?
10. Обнаружение анионов NO3-. К 3-4 каплям раствора 2
прибавить несколько капель 2М NaOH и 1-2 кусочка
металлического Al. Пробирку закрыть не очень плотно ватой,
поверх которой поместить влажную красную лакмусовую
бумагу и нагреть на водяной бане. Что происходит с лакмусовой
бумажкой? На основании наблюдений сделать вывод о
присутствии в анализируемом растворе NO3- ионов.
Обработка результатов анализа
В отчете описать этапы (схему) проведения анализа, порядок и
правила
выполнения
основных
химических
операций,
особенности и химизм протекающих реакций и все наблюдаемые
явления. Примерная форма записи следующая:
Анализ природной соли
Ион
Реагент
Наблюдаемый Уравнение
аналитический реакции
сигнал
Условия
проведения
реакции
Ca2+
NH4+
K+
Nа+
Mg2+
ClSO42NO3На основании полученных данных
качественном составе природной соли.
сделать
вывод
18
о
2.3.2. Качественный анализ карбоната
Цель работы: изучение качественного состава наиболее часто
встречающихся в природе карбонатов с
помощью реакций обнаружения катионов и
анионов
Теоретическое введение
Наиболее часто встречаются в природе следующие
карбонаты: кальцит CaCO3, доломит CaCO3∙MgCO3 и магнезит
MgCO3. Эти минералы, особенно смесь кальцита и доломита,
образуют мощные залежи карбонатных пород. В качестве
примеси они могут содержать карбонаты Fe, Mn, Zn, Sr, и SiO2 .
Из других карбонатов известны витерит BaCO3 (содержит
примесь PbSO4), смитсонит ZnCO3 (Fe, Mn, Mg, Cu, Cd),
родохрозит MnCO3 (Fe, Al, Mg), анкерит CaMg(Fe)(CO3)2,
церуссит PbCO3, сидерит FeCO3 (Pb, Cu, Mn, S) [6].
Почти все карбонаты легко растворяются в кислотах.
Скорость
взаимодействия
с
кислотами
различна
и
увеличивается при повышении температуры, концентрации
кислоты и степени измельчения минерала. При прочих равных
условиях скорость растворения возрастает при переходе от
магнезита к доломиту и кальциту. Это может быть использовано
для ориентировочного определения карбоната:
кальцит – легко растворяется в разбавленных минеральных
кислотах и CH3COOH без нагревания;
доломит – медленно растворяется в разбавленных минеральных кислотах и CH3COOH на холоду и легко
при нагревании;
магнезит – медленно растворяется в минеральных кислотах
при нагревании.
Труднее
растворяются
карбонаты,
содержащие
значительное количество силикатов или сульфидов (например,
сидерит) [5]. При анализе таких минералов оставшийся после
растворения в 2M HCl остаток отбрасывают. В полученном
растворе обнаруживают основные катионы Mg2+, Ca2+, Fe2+,
Mn2+, Zn2+, Cu2+ и примеси Pb2+, Al3+, а также анионы CO32- с
помощью соответствующих специфических реакций[6].
19
Катионы магния образуют с органическим красителем
хромогеном черным Т комплексное соединение винно-красного
цвета. Раствор становится винно-красным, но осадок не
выпадает, так как получающееся соединение хорошо
растворимо в воде.
Катионы кальция образуют растворимое комплексное
соединение красного цвета с органическим красителем
мурексидом C8H6N6O6 в щелочной среде. С ионами же Ba(II) и
Sr(II) мурексид дает фиолетовое окрашивание.
Катионы железа(II) образуют с гексацианоферратом(III)
калия темно-синий осадок, по-видимому, состава MFe[Fe(CN)6],
называемый «турнбулевой синью» (где М — K(I), Na(I)). Осадок
нерастворим в кислотах, но разлагается щелочами с выделением
гидроксидов Fe(II, III). Реакция специфична.
Fe2+ +2[Fe(CN)6]3- = Fe3 [Fe(CN)6]2.
Состав осадка «турнбулевой сини» не полностью
соответствует вышеприведенной формуле и зависит от условий
осаждения. Он может совпадать с составом осадка «берлинской
лазури», так как возможны реакции:
Fe2+ +[Fe(CN)6]3- = Fe3+ + [Fe(CN)6]44Fe3+ +3[Fe(CN)6]4- = Fe4 [Fe(CN)6]3.
Катиона марганца(II) окисляются висмутатом натрия в
отличие от других окислителей, без нагревания. Определению
мешают восстановители, в том числе хлорид-ион и большие
количества Mn(II).
Катионы цинка(II) образуют с щелочами NaOH и KOH
белый аморфный осадок гидроксида Zn(OH)2, проявляющего
амфотерность:
Zn(OH) 2  2 H   Zn 2  2 H 2 O
H 2 ZnO2  2OH   ZnO2
2
 2H 2O
20
Гидроксид аммония NH4OH тоже осаждает ионы цинка в
виде гидроксида:
ZnCl 2  2 NH 4 OH  Zn(OH) 2   2 NH 4 Cl
Катионы меди (II) взаимодействии с аммиаком образуют
аммиакаты меди ─ основные соли переменного состава зеленого
цвета, легкорастворимые в избытке реагента. При рН>9
образуются аммиачные комплексы меди интенсивно-синего
цвета: Cu(NH3)(H2O)52+ ─…─ Cu(NH3)4(H2O)22+; введение пятой
и шестой молекулы NH3 затруднено.
Катионы свинца(II) осаждаются иодид-ионами в виде
желтого осадка PbI2, легкорастворимого при нагревании и вновь
выпадающего при охлаждении раствора. Это одна из наиболее
красивых аналитических реакций.
Катионы алюминия образуют с алюминоном комплекс
красного цвета (лак) возможного строения
Комплексное соединение не разрушается при действии
аммиака или карбоната аммония.
Анионы CO32- разлагаются кислотами, в том числе и
CH3COOH, с выделением СО2:
CO3
2
 2H   H 2 O  CO2 
Углекислый газ обнаруживают по помутнению известковой
или баритовой воды, т.е. насыщенных водных растворов
Ca(OH)2 и Ba(OH)2:
Ca (OH) 2  CO 2  CaCO3  2H 2 O
Ba (OH ) 2  CO2  BaCO3  2 H 2 O
21
При пропускании больших количеств СО2 осадок может
раствориться:
CaCO3  + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Обнаружению CO32- мешают SO32- и S2O32-, так как SO2,
выделяющийся при подкислении раствора, образует осадки
CaSO3 и BaSO3 с известковой и баритовой водой. Поэтому
предварительно окисляют SO32- и S2O32- до SO42- пероксидом
водорода при нагревании.
Выполнение работы
Получить у преподавателя образец карбоната для анализа.
Измельчить его растиранием в агатовой или фарфоровой ступке,
так как измельченное вещество легче растворяется. Кроме того,
при измельчении достигается равномерное смешение составных
частей объекта. Размельченный образец разделить на две части.
К одной прилить до 2/3 объема 2M HCl, а вторую часть
сохранить на случай повторения анализа. Растворение минерала
с выделением СO2 свидетельствует о том, что анализируемая
соль представляет собой карбонат.
В отдельных порциях полученного раствора провести
обнаружение[6] катионов Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+,
Al3+ и аниона CO32- в следующей последовательности:
1. Обнаружение катионов кальция. К 4-5 каплям раствора
добавить 1-2 капли 2н раствора гидроксида натрия и несколько
крупинок сухого мурексида (точнее, смеси его с хлоридом
натрия в соотношении 1:100). Отметить окраску раствора и
сделать вывод о присутствии катионов кальция в исследуемом
растворе.
2. Обнаружение катионов магния. К 4-5 каплям раствора
прибавить 1-2 капли раствора NH 4 OH (или аммонийной
буферной смеси) и 2-3 капли раствора хромогена черного Т. Что
происходит? Образование какого окрашенного соединения
будет являться аналитическим сигналом присутствия в
анализируемом растворе катионов магния?
22
3. Обнаружение катионов железа(II). К 1-2 каплям
раствора добавить 1-2 капли раствора гексацианоферрата (III)
калия К3 [Fe(CN)6]. Наблюдается ли образование синего осадка,
являющегося аналитическим сигналом присутствия ионов
железа(II) в растворе?
Если осадок образуется, то необходимо убедиться в его
нерастворимости,
добавив
к
одной
части
осадка
хлороводородную кислоту, а к другой ― щелочь. Наблюдается
ли образование осадка гидроксида железа (II) во втором случае?
4. Обнаружение катионов марганца(II). К 1 капле
раствора прибавить каплю концентрированной HNO3, 3-4 капли
воды и немного твердого висмутата натрия. Какая окраска
раствора будет являться аналитическим сигналом присутствия в
нем ионов Mn(II).
5. Обнаружение катионов цинка(II). К 4-5 каплям раствора
прибавить 1-2 капли раствора гидроксида натрия. Если образуется
осадок, то продолжать добавление раствора NaOH до растворения
осадка. Присутствие или отсутствие каких ионов подтверждает
наблюдаемое явление?
6. Обнаружение катионов меди(II). К 2-3 каплям раствора
добавить большой избыток раствора аммиака до рН>9. Что
происходит? Появляется ли синяя окраска, являющаяся
подтверждением
присутствия
в
растворе
аммиачных
комплексов меди (II)?
7. Обнаружение катионов свинца(II). На предметном
стекле к капле исследуемого раствора прибавить каплю 2М
CH3COOH и каплю 0,1М КI. Образуются ли желтые кристаллы,
имеющие форму треугольников или шестиугольников
(микрокристаллоскопическая реакция) (рис.1).
Рис. 1. Кристаллы PbI2
23
8. Обнаружение катионов алюминия. К 2-3 каплям
анализируемого раствора добавить 1-2 капли алюминона и
нагреть в водяной бане. Затем добавить раствор аммиака до
запаха и 2-3 капли раствора карбоната аммония. Что
происходит? Образование какого окрашенного соединения
будет подтверждать присутствие в растворе ионов Al3+.
9. Обнаружение (подтверждение присутствия) анионов
CO32-. В пробирку внести 5-6 капель анализируемого раствора и
5-6 капель 2М HCl. Закрыть пробкой, в которую вставлена
стеклянная палочка с шариком на конце. На шарик подвесить
каплю известковой или баритовой воды и нагреть пробирку.
Наблюдается ли помутнение висящей капли, являющееся
аналитическим сигналом присутствия в растворе ионов CO32-?
Обработка результатов анализа
В отчете описать схему проведения анализа, порядок
выполнения химических реакций и операций, а также все
наблюдаемые явления. Объяснить особенности и химизм
протекающих реакций. Примерная форма записи следующая:
Анализ карбоната
Ион
Реагент
Наблюдаемый Уравнение
аналитический реакции
сигнал
Условия
проведения
реакции
Ca2+
Mg2+
Fe2+
Mn2+
Zn2+
Cu2+
Pb2+
Al3+
CO32На основании полученных данных
качественном составе минерала (карбоната).
сделать
вывод
24
о
2.3.3. Качественный анализ сплава
Цель
работы:
изучение качественного
алюминия
состава
сплава
Теоретическое введение
Алюминий
сплавляется
со
многими
металлами.
Промышленные алюминиевые сплавы обычно содержат
легирующие добавки, вводимые с целью повышения
механической прочности.
Алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые и
литейные. Деформируемые сплавы отличаются высокой
пластичностью и механической прочностью. К ним относятся,
например, дуралюмины, содержащие добавки меди, магния,
марганца, кремния, железа. Литейные сплавы содержат
легирующих добавок больше предельной растворимости,
например, магналий содержит 9,5-11,5%магния[5].
Анализ сплавов алюминия сводится к определению
входящих в их состав отдельных элементов Al, Mg, Ca, Fe, Mn,
Zn, Cu, Sn и Ni с помощью соответствующих характерных
реакций[6].
Катионы меди (II) при взаимодействии с аммиаком
образуют аммиакаты меди ─ основные соли переменного
состава зеленого цвета, легкорастворимые в избытке реагента.
При рН>9 образуются аммиачные комплексы меди интенсивносинего цвета: Cu(NH3)(H2O)52+ ─…─ Cu(NH3)4(H2O)22+; введение
пятой и шестой молекулы NH3 затруднено.
Катионы железа(III) образуют с гексацианоферратом (II)
калия образует темно-синий осадок «берлинской лазури»
MFe[Fe(CN)6], аналогичный по составу «турнбулевой сини».
Поскольку E 0 Fe3 / Fe 2   0,76 В> E 0 Fe ( CN )63 / Fe ( CN )64   0,36 В, то
сначала проходит окислительно-восстановительная реакция:
FeCl3+K4[Fe(CN)6]=FeCl2+K3[Fe(CN)6] +KCl
Далее продукты реакции взаимодействуют между собой с
образованием темно-синего осадка «берлинской лазури»:
25
FeCl 2  K 3 [Fe(CN) 6 ]  KFe[Fe(CN)6 ]  2KCl
Различия в окраске и свойствах «берлинской лазури» и
«турнбулевой сини» объясняются тем, что состав осадка не
полностью соответствует написанной выше формуле. Осадок
«берлинской лазури» растворяется в сильных кислотах и при
добавлении избытка реагента. Определению мешают большие
количества ионов металлов, которые дают окрашенные осадки с
гексацианоферратом (II) калия.
Катиона марганца(II) окисляются висмутатом натрия в
отличие от других окислителей, без нагревания. Определению
мешают восстановители, в том числе хлорид-ион и большие
количества Mn(II).
Катионы никеля (II) с диметилглиоксимом (I) в
интервале рН~5-10 образуют малорастворимое в воде
комплексное соединение ало-красного цвета (II):
Растворимость хелатного комплекса NiL2 максимальна в
CHCl3, вероятно, из-за образования молекулами хлороформа
водородных связей с атомами азота и кислорода комплекса.
Малая растворимость диметилглиоксимата никеля в воде
связана с тем, что комплекс не гидратирован в координационной
сфере никеля.
С диметилглиоксимом образуют комплексные соединения
также Cu(II) (оранжево-желтого цвета), Fe(II) (красноватого
цвета),
Co(II)
(коричнево-красного
цвета).
Однако
диметилглиоксиматы Fe(II), Co(II) и Cu(II) более растворимы в
воде, чем NiL2, потому только в присутствии больших
количеств указанных ионов обнаружение никеля затруднено.
Если предварительно окислить Fe(II) до Fe(III) и Co(II) до
Co(III), никель можно обнаружить в присутствии 200-кратных
количеств этих элементов.
26
Катионы кальция в разбавленных растворах образуют с
серной
кислотой
характерные
игольчатые
кристаллы
CaSO4·2H2O (микрокристаллоскопическая
реакция) (рис.2).
Обнаружению мешают ионы Pb(II), Ba(II) и Sr(II), если они
присутствуют в 10-кратном количестве по отношению к
кальцию. Растворы солей кальция, в отличие от солей бария и
стронция, не образуют мути с гипсовой водой.
Рис.2. Кристаллы CaSO4 2H2O, образующиеся в разбавленных (а) и в
концентрированных (б) растворах кислот.
Катионы магния образуют с органическим красителем
хромогеном черным Т комплексное соединение винно-красного
цвета. Раствор становится винно-красным, но осадок не
выпадает, так как получающееся соединение хорошо
растворимо в воде.
Катионы цинка дают с щелочами (NaOH и KOH) и NH4OH
белый аморфный осадок гидроксида Zn(OH)2, проявляющего
амфотерность:
Zn(OH) 2  2 H   Zn 2  2 H 2 O
H 2 ZnO2  2OH   ZnO2
2
 2H 2O
ZnCl 2  2 NH 4 OH  Zn(OH) 2   2 NH 4 Cl
27
Катионы алюминия с ализарином S (I) в щелочной среде
образуют осадок ярко-красного цвета (лак) (II) :
Предполагают, что осадок является адсорбционным
соединением гидроксида алюминия и ализарина. Соединение
образуется в результате химической адсорбции, т. е. ализарин
или его анион взаимодействует с ионами алюминия на
поверхности частичек геля гидроксида алюминия:
( Al2 O3  xH2 O) n  HR  ( Al2 O3  xH 2 O) n1  Al (OH ) 2 R  H 2 O
( Al 2 O3  xH 2 O) n  R   ( Al2 O3  xH 2 O) n 1  Al (OH ) 2 R  OH 
Однако это взаимодействие не приводит к образованию
AlR3 в качестве отдельной фазы. Ионы алюминия связывают
ализарин, оставаясь в составе частичек геля.
Железо (III), хром (III), марганец (II) мешают определению
алюминия, так как образуют окрашенные ализариновые лаки.
Для их маскировки используют K4[Fe(CN)6], с которым
мешающие
ионы
образуют
нерастворимые
в
воде
гексацианоферраты.
Катионы олова(II) в присутствии ионов железа (II)
образуют с диметилглиоксимом смешанное комплексное
соединение Sn(II)-Fe(II)-диметилглиоксим красного цвета,
экстрагируемое бутанолом. В присутствии олова органическая
фаза окрашивается в красный цвет.
28
Выполнение работы
Получить у преподавателя кусочек сплава для анализа. С
помощью напильника или сверла превратить его в стружки или
опилки. Измельченный образец разделить на 2 части: одну часть
сохранить на случай повторения анализа. Другую часть стружки
(или опилок) растворить в пробирке в 10 каплях 30%-ного
раствора NaOH на холоду, а затем при осторожном нагревании в
водяной бане. Добавить 2-3 капли насыщенного раствора
Na2CO3 для осаждения карбонатов Cu, Fe, Mn, Ni, Ca, Mg.
Осадок, содержащий как карбонаты, так и гидроксиды и
основные
карбонаты
указанных
металлов,
отделить
центрифугированием.
Центрифугат
(щелочной
раствор)
сохранить для обнаружения катионов алюминия, цинка и олова.
А осадок промыть водой и растворить в 10-15 каплях HNO3
(1:1).
В отдельных порциях полученного раствора провести
обнаружение катионов Al3+, Mg2+, Ca2+, Fe3+, Mn2+, Zn2+, Cu2+,
Sn2+ и Ni2+ с помощью соответствующих
характерных
реакций[6] в следующей последовательности:
1. Обнаружение катионов меди(II). К 2-3 каплям раствора
добавить большой избыток раствора аммиака до рН>9.
Появление какой окраски будет являться подтверждением
присутствия в растворе ионов меди (II)?
2. Обнаружение катионов железа (III). К 1-2 каплям
раствора, имеющего рН~1-3, добавить 1-2 капли реагента
гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6]. Наблюдается ли
образование темно-синего осадка «берлинской лазури»,
являющегося аналитическим сигналом присутствия ионов
железа(III) в исследуемом растворе?
3. Обнаружение катионов марганца(II). К 1 капле
раствора прибавить каплю концентрированной HNO3, 3-4 капли
воды и немного твердого висмутата натрия NaBiO3.
Окрашивается ли раствор в малиновый цвет?
4. Обнаружение катионов никеля(II). К 1-2 каплям
раствора добавить 1-2 капли 1%-ного этанольного раствора
диметилглиоксима и 1-2 капли 2М NH3. Если наблюдается
образование осадка, то в растворе присутствуют ионы никеля
(II).
29
Изучить растворимость полученного осадка в воде и
хлороформе. Для этого осадок разделить на 2 части: к одной его
части прилить дистиллированную воду, а к другой – хлороформ.
На основании наблюдений сделать вывод о растворимости
осадка?
К оставшейся части раствора прибавить раствор сульфида
натрия или аммония, нагреть, отделить центрифугированием
осадок сульфидов Cu, Fe, Mn, и Ni и отбросить. В фильтрате
провести последовательное обнаружение[6] катионов Ca2+ и
Mg2+:
5. Обнаружение катионов кальция. На предметное стекло
поместить каплю раствора соли кальция, рядом поместить
каплю H2SO4. Стеклянной палочкой соединить капли, дать
постоять и рассмотреть под микроскопом образовавшиеся
кристаллы (главным образом по краям капли). Что происходит?
Аналитическим сигналом присутствия в исследуемом растворе
каких ионов будет являться образование игольчатых
кристаллов.
6. Обнаружение катионов магния. К 4-5 каплям фильтрата
прибавить 1-2 капли раствора NH 4 OH (или аммонийной
буферной смеси) и 2-3 капли раствора хромогена черного Т.
Изменяется ли окраска раствора? О чем свидетельствует
наблюдаемое явление?
В сохраненном центрифугате (щелочном растворе), кроме
ионов Al3+, могут содержаться ионы Zn2+ и Sn2+. Поэтому анализ
щелочного раствора[6] проводить в следующем порядке:
7. Обнаружение катионов алюминия. К 2-3 каплям
фильтрата (предварительно подкисленного) добавить 2-3 капли
раствора ализарина, твердый ацетат натрия до слабокислой
среды и нагреть. Образование какого окрашенного соединения
является аналитическим сигналом присутствия в растворе ионов
Al3+.
8. Обнаружение катионов цинка(II). К 4-5 каплям раствора,
содержащего ионы цинка, прибавить 1-2 капли раствора
гидроксида натрия, а затем избыток его ─ до растворения осадка.
Что происходит? Какой вывод можно сделать о присутствии в
исследуемом растворе ионов цинка(II).
30
9. Обнаружение катионов олова(II). К 2-3 каплям
исследуемого щелочного раствора добавить 3-5 капель HCl
(1:1), железные опилки и нагревать до появления пузырьков
водорода. Ионы Fe(II) перейдут в раствор. Раствор отделить от
железных опилок, добавить 3-5 капель 1%-ного раствора
диметилглиоксима, 30%-ный раствор NaOH до щелочной среды
и экстрагировать н-бутанолом. Если в исследуемом растворе
присутствует олово, то органическая фаза должна окраситься в
красный цвет.
Обработка результатов анализа
В отчете описать схему проведения анализа, порядок
выполнения основных химических операций и наблюдаемые
явления. Написать уравнения протекающих химических реакций.
Примерная форма записи следующая:
Анализ сплава алюминия
Ион
Реагент
Наблюдаемый Уравнение
аналитический реакции
сигнал
Условия
проведения
реакции
Cu2+
Fe3+
Mn2+
Ni2+
Ca2+
Mg2+
Al3+
Zn2+
Sn2+
На основании полученных
качественном составе сплава.
данных
сделать
вывод
31
о
Список рекомендуемой литературы
1. Алексеев
В.Н.
Курс
качественного
химического
полумикроанализа.- М.: Химия, 1973.
2. Воскресенский А.Г., Солодкин И.С. Практическое
руководство по качественному полумикроанализу.- М.:
Просвещение, 1968г.- 135с.
3. Васильева З.Г., Грановская А.А., Таперова А.А.
Лабораторные работы по общей и неорганической химии:
Учебное пособие для вузов.- 2-е изд., испр.- Л.: Химия,
1986.- 288с.
4. Степин Б.Д. Техника лабораторного эксперимента в химии.М.: Химия, 1999.
5. Зайцев О.С. Исследовательский практикум по общей
химии.- М.: Изд-во МГУ, 1994.
6. Основы аналитической химии. Практическое руководство:
Учебное пособие для вузов/ В.И.Фадеева, Т.Н.Шеховцова,
В.М.Иванов и др.; Под ред. Ю.А.Золотова. – 2-е изд., испр.М.: Высшая школа, 2003.- 463с.
32
Приложение 1. Классификация катионов по сероводородной схеме анализа
Номер
группы
Катионы
Групповой
реагент
Нет
I
NH4+, Na(I), Mg(II), K(I)
II
Ca(II), Sr(II), Ba(II)
III
Al(III), Cr(III), Mn(II), Fe(II),
Fe(III), Co(II), Ni(II), Zn(II)
H2S (при
pH  7)
IV
1-я подгруппа:
Cu(II), Cd(II), Hg(II), Bi(III)
2-я подгруппа:
As(III), As(V), Sb(III), Sb(V),
Sn(II), Sn(VI)
H2S (при
pH=5)
V
Ag(I), Hg(I), Pb(II)
Образующиеся
соединения
(NH4)2CO3
Характеристика группы
Сульфиды и карбонаты растворимы в
воде; основной карбонат магния
растворим в растворах солей аммония.
CaCO3, SrCO3, BaCO3
Al2O3∙xH2O,
Cr2O3∙xH2O,MnS, Fe2S3,
FeS, CoS, NiS, ZnS
CuS, CdS, HgS, Bi2S2,
As2S3, Sb2S3, SnS, SnS2
HCl
AgCl, Hg2Cl2, PbCl2
Сульфиды растворимы в воде;
карбонаты нерастворимы в воде
Сульфиды (или гидроксиды)
нерастворимы в воде, растворимы в
разбавленных кислотах
Сульфиды нерастворимы в разбавленных
кислотах; сульфиды катионов 2-ой
подгруппы растворимы в полусульфиде
аммония с образованием тиоанионов
Хлориды и сульфиды нерастворимы в
воде и разбавленных кислотах
33
Приложение 2. Классификация катионов по аммиачно-фосфатной схеме анализа
Номер
группы
I
II
Катионы
NH4+, Na(I), K(I)
1-я подгруппа:
Ng(II), Ca(II), Mn(II), Fe(II),
Sr(II), Ba(II)
2-я подгруппа:
Al(III), Cr(III), Fe(III), Bi(III)
Групповой
реагент
Образующиеся
соединения
Нет
(NH4)3PO4,
NH3
Фосфаты растворимы в воде
MgNH4PO4,
CaHPO4, MnNH4PO4,
FeHPO4, SrHPO4,
BaHPO4, AlPO4, CrPO4,
FePO4, BiPO4
Co(NH3)62+, Ni(NH3)62+,
Cd(NH3)42+, Hg(NH3)42+
Co(II), Ni(II), Cu(II),
Zn(II), Cd(II), Hg(II)
NH3
As(III), As(V), Sb(III),
Sb(V), Sn(II), Sn(IV)
HNO3
HSbO3, H2SnO3, H3AsO4
IV
HCl
AgCl, Hg2Cl2, PbCl2
V
Ag(I), Hg(I), Pb(II)
III
Характеристика группы
Фосфаты нерастворимы в воде и
NH3 Фосфаты катионов 1-й подгруппы
растворимы в CH3COOH Фосфаты 2-й
подгруппы нерастворимы в CH3COOH,
растворимы в HCl
Фосфаты растворимы в NH3
Метасурьмяная и метаоловянная кислоты
нерастворимы в воде и адсорбируют
мышьяковую кислоту
Хлориды нерастворимы в воде и
разбавленных кислотах
34
Приложение 3. Классификация катионов по кислотно-щелочной схеме анализа
Номер
группы
Катионы
Групповой
реагент
Образующиеся
соединения
Характеристика группы
I
NH4+, Na(I), K(I), ( Mg(II))
Нет
II
Ca(II), Cr(II), Ba(II)
H2SO4
SrSO4, Ba SO4, (CaSO4)
III
Ag(I), Hg(I), Pb(II)
HCl
AgCl, Hg2Cl2, PbCl2
IV
Zn(II), Al(III), Sn(II, IV), Cr(III)
NaOH, H2O2
Zn(OH)42-, Al(OH)4-,
Sn(OH)62-, CrO42-
V
Sb(III, V), Bi(III), Mn(II),
Fe(II, III)
NH3,, H2O2
HSb3, Bi2O3∙xH2O,
MnO(OH)2, Fe2O3∙xH2O
Гидроксиды нерастворимы в избытке
аммиака
VI
Co(II), Ni(II), Cu(II), Cd(II),
Hg(II), ( Mg(II))
NH3,, H2O2
Co(NH3)63+, Ni(NH3)62+,
Cu(NH3)42+, Cd(NH3)42+,
Hg(NH3)42+, Mg(II)
Гидроксиды растворимы в избытке
аммиака; гидроксид магния растворим в
растворах солей аммония
Хлориды, сульфаты, гидроксиды
растворимы в воде
Сульфаты нерастворимы в воде и
разбавленных кислотах
Хлориды нерастворимы в воде и
разбавленных кислотах
Гидроксиды растворимы и избытке
щелочи
35