Действие разбавленной (~1 моль/л) серной кислоты [7]
Разбавленная серная кислота вытесняет слабые кислоты из их солей — карбонатов, сульфитов, тиосульфатов, сульфидов, цианидов, нитритов, ацетатов. Выделяющиеся слабые кислоты, неустойчивые в кислой среде, либо улетучиваются, либо разлагаются с образованием газообразных продуктов.
При наличии в анализируемом образце карбонатов выделяется газообразный диоксид углерода СО2 (бесцветный и без запаха). При наличии сульфитов и тиосульфатов выделяется диоксид серы SO2с запахом горящей серы; при наличии сульфидов — сероводород H2S с запахом тухлых яиц; при наличии цианидов — пары синильной кислоты HCN с запахом горького миндаля; при наличии нитритов — бурые пары диоксида азота NO2, при наличии ацетатов — пары уксусной кислоты СН3СООН с запахом уксуса.
Тест проводят следующим образом: отбирают небольшое количество анализируемого вещества в пробирку и по каплям прибавляют к нему разбавленную серную кислоту. Выделение газов указывает на присутствие в анализируемой пробе вышеуказанных анионов слабых, неустойчивых в кислой среде кислот.
Действие концентрированной серной кислоты [7]
Концентрированная серная кислота при взаимодействии с анализируемым веществом может выделять газообразные продукты реакций также из фторидов, хлоридов, бромидов, иодидов, тиоцианатов, оксалатов, нитратов.
При наличии в анализируемом веществе фторидов выделяются пары фтороводорода HF; при наличии хлоридов — пары НС1 и газообразный хлор С12; при наличии бромидов — пары НВг и желтый газообразный бром Вг2; при наличии иодидов — фиолетовые пары иода J2; при наличии тиоцианатов — газообразный диоксид серы SO2; при наличии оксалатов — бесцветные газообразные оксид СО и диоксид СО2 углерода.
Тест проводят следующим образом. К небольшой массе твердого анализируемого вещества (0,010 г) в пробирке медленно, осторожно, по каплям прибавляют концентрированную серную кислоту. Если наблюдается газовыделение, то это свидетельствует о присутствии в анализируемом образце вышеуказанных анионов.
Проба на присутствие окислителей [7]
Для проведения этой пробы берут смесь разбавленной Н2SO4 с KJ, добавляют несколько кристалликов исследуемого вещества, предварительно измельченного до порошкообразного состояния, или 3-4 капли раствора анализируемого вещества (если вещество растворимо). При наличии окислителей выделяется свободный иод, который обнаруживается по бурой окраске раствора или с помощью крахмала. Этуреакциюдают NO2-,NO3-, MnO4-, CrO42-, ионы Fe3+, Cu2+.
Проба на присутствие восстановителей[7]
Для обнаружения восстановителей берут смесь разбавленных растворов KMnO4 +H2SO4.Обесцвечивание этого раствора вызывают SO32-, S2-, S2O32-, J-, NO2-,Cl-, Fe2+, Cr3+-ионы:
Растворение в воде [3]
Небольшое количество анализируемого вещества вносят в пробирку, прибавляют несколько миллилитров дистиллированной воды и перемешивают смесь некоторое время. Если вещество при этом полностью растворилось в воде, то большую часть вещества, отобранную для анализа, растворяют в возможно минимальном объеме дистиллированной воды и полученный раствор анализируют далее. Небольшую часть исходной твердой анализируемой пробы оставляют для проведения повторных или проверочных тестов, если это окажется необходимым.
Анализ на катионы
Аналитическая группа – группа катионов, которая с каким – либо одним реактивом (при определенных условиях) может давать сходные аналитические реакции. Деление катионов на аналитические группыосновано на их отношении к различным анионам. Приняты две классификации: сульфидная и кислотно-щелочная.
По кислотно-щелочной классификации катионы делятся на шесть аналитических групп (таблица 1)
Таблица 1-Разделение катионов на группы по кислотно-щелочной классификации
| Катионы | Групповойреактив | Получаемыесоединения | Групповаяхарактеристика |
| K+, Na+, NH4+ | нет | - | Хлориды, сульфаты и гидроокиси растворимы в воде |
| Ag+, Pb2+ | 2н HCl | Осадок AgCl, PbCl2 | Хлориды нерастворимы в воде |
| Ba2+,Ca2+ | 2н H2SO4 | Осадок BaSO4, CaSO4 | Сульфаты нерастворимы (или плохо растворимы) в воде и кислотах |
| Zn2+,Al3+, Cr3+, | Избыток 4н КОН или NaOH | Раствор ZnO22-, AlO2-, CrO2-, | Гидроксиды растворимы в избытке едкой щелочи |
| Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+ | Избыток 25%-ного NH3 | Осадок Mg(OH)2, Mn(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3 | Гидроксиды нерастворимы в избытке едкой щелочи |
| Ni2+, Co2+, Cu2+ | Избыток 25%-ного NH3 | [Ni(NH3)4]2+, [Co(NH3)4]2+, [Cu(NH3)6]2+ | Гидроксиды растворимы в избытке аммиака |
Анализ анионов
В основу классификации анионов положено различие в растворимости солей бария и серебра. В соответствии с наиболее распространенной классификацией анионы делятся на три аналитические группы, как это представлено в таблице 2.
Таблица 2 – Классификация анионов
| № гр. | Анионы | Групповой реактив | Характеристика группы |
| 1 | SO42-,SO32, CO32-, PO43-, | BaCl2 в нейтральной или слабощелочной среде | Соли бария нерастворимы в воде |
| 2 | Cl-, I- | AgNO3 в присутствии HNO3 | Соли серебра нерастворимы в воде и в разбавленной азотной кислоте |
| 3 | NO3-, NO2-, CH3COO- | Группового реагента нет | Соли бария и серебра растворимы в воде |
Обычно сначала проводят исследование объекта на катионы. Из отдельных проб раствора при помощи групповых реактивов определяется, катионы каких аналитических групп присутствуют в растворе, а затем уже определяют в нём анионы.
1.3 Ход определения состава неизвестного образца
Для анализа выдано вещество представляющее собой смесь двух солей (пробирка №13). В состав солей по условию могут входить только следующие ионы:
Катионы:
1. К + ,Na+,NH4+
2. Ag+,Pb2+
3.Ba2+,Ca2+
4. Zn2+,Al3+,Cr3+
5.Mg2+,Fe2+ ,Fe3+
6. Cu2+,Co2+,Ni2+
Анионы:
1.SO42-, SO32-,СO32-, РO42-
2. Сl-,I-
3. NO3-, NO2-,CH3COO-
Анализ вещества проводится в соответствии со схемой, описанной в пункте 1.2.
Предварительные испытания
Выданное вещество представляет собой мелкозернистую смесь бесцветных кристаллов и крупинок. По окраске вещества можно предположить, что в нем отсутствуют катионы Fe3+,Cr2+, Cu2+,Co2+,Ni2+.
Окрашивание пламени
Нихромовую проволоку смоченную в разбавленной соляной кислоте прокаливаем в пламени горелки, затем охлаждаем до комнатной температуры. На подготовленную подобным образом проволоку помещаем несколько кристалликов анализируемого вещества. Пламя горелки окрашивается в бледно-голубой цвет, что свидетельствует о возможном наличии в анализируемом веществе катиона Pb2+ и отсутствии катионов К +, Ba2+,Ca2+, Cu2+
Испытание на продукты термического разложения
Небольшую порцию анализируемого вещества помещаем на дно тугоплавкой пробирки и нагреваем в пламени горелки. Наблюдаем выделение желтых паров, на основании этого можно сделать предположение о возможном наличии в анализируемом образце нитратов. Уравнения(1,2) образования этих веществ приведены ниже:
Разложение нитратов:
а) от щелочно-земельных до меди (включительно) Me(NO3)2 → 2MeO + +2NO2 + O2 (1)
б) нитратов серебра, ртути и др. 2MeNO3 →2Me + 2NO2 + O2 (2)
Отсутствие темного налета на стенках холодной части пробирки также указывает на отсутствие йодидов в присутствии окислителей.
Вывод: в анализируемом веществе, возможно, присутствуют нитраты и отсутствуют йодсодержащие ионы.
Действие разбавленной серной кислоты
К небольшому количеству выданного вещества добавляем несколько капель разбавленной H2SO4 и нагреваем в пламени горелки. Выделяется газ с характерным запахом уксуса.
Химизм процесса приведен ниже (уравнение (3)):
CH3COO- + H+ → CH3COOH↑ (3)
Следовательно, в анализируемом веществе, возможно, присутствует анион CH3COO-.
Действие концентрированной серной кислоты
К небольшой массе анализируемого образца медленно добавляем концентрированную серную кислоту. Выделяются бесцветные пары с характерным запахом уксусной кислоты, что еще раз подтверждает наличие в анализируемом образце аниона CH3COO-.
Выделения паров с характерным запахом хлора и фиолетовых паров йода в соответствии с уравнениями (4-6):
Cl- + H+ → HCl↑ (4)
2Cl- + SO42- + 2H+ → Cl2↑ + SO32- + H2O (5)
2J- + H2SO4 → J2 + SO32- + H2O (6)
не наблюдаем, следовательно, в анализируемом веществе, возможно, отсутствуют анионы Cl-,I-.
Проба на присутствие окислителей
Берем смесь Н2SO4 с KI, добавляем несколько кристаллов анализируемого вещества. Выделения свободного йода, который вызывает окрашивание раствора в бурый цвет в соответствии с уравнениями (7-9)не происходит, на основании чего можно сделать предположение об отсутствии в данном веществе анионов NO2- ,Fe3+, Cu2+