Ниже приводятся некоторые качественные реакции.
Обнаружение ионов железа (II) и (III) Катион железа (III) легко обнаруживается с помощью бесцветного раствора, содержащего тиоцианат-ион NCS‾ (роданид-ион). При действии NCS‾ на раствор соли железа (III) образуется соединение кроваво-красного цвета − тиоцианат железа (III) Fе(NCS)3:
Fe3+ + 3 NCS‾ → Fe(CNS)3.
Гексацианоферрат (II) калия (жёлтая кровяная соль) также является специфическим реактивом на ион железа (III):
3K4[Fe(CN)6] + 4Fe3+ → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12К+.
Образуется берлинская лазурь.
Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) является специфическим реактивом на ион железа (II):
2K3[Fe(CN)6] + 3Fe2+ → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6К+.
Образуется турнбулева синь.
Обнаружение ионов К+ и Na+
Катионы натрия и калия относятся к I аналитической группе, которая характеризуется отсутствием группового реагента, т. е. реактива, способного осаждать все катионы этой группы из их растворов.
Летучие соединения металлов окрашивают пламя горелки:
К+ в фиолетовый цвет,
Na+ в жёлтый цвет.
|
|
Обнаружение ионов ионов S-элeментов IIA группы
Ион Mg2+
Групповой реагент карбонат аммония (NH4)2СОз с раствором соли магния образует белый аморфный осадок основной соли (MgOH)2CO3, растворимый в избытке NH4Cl:
2MgCl2 + 2(NH4) 2CO3 + Н2О → (MgOH) 2CO3↓+ СО2 + 4NH4Cl,
2Mg2+ + 2CO32- + Н2О → (MgOH)2CO3↓ + CO2.
Едкие щелочи и гидроксид аммония образуют с растворами солей магния белый аморфный осадок Mg(OH)2, хорошо растворимый в кислотах и растворах аммонийных солей:
Mg2+ + 2OН‾ → Mg(OH)2↓.
Растворение в кислотах:
Mg(OH)2 + 2H+ → Mg2+ + 2Н2O.
Растворение в растворах аммонийных солей:
Mg(OH)2 + 2NH4+ ↔ Mg2+ + 2NH4OH.
Ион Ва2+
Групповой реагент карбонат аммония (NН4)2СО3 осаждает катион Ва2+ из растворов его солей в виде белого аморфного постепенно кристаллизующегося осадка ВаСО3:
BaCl2 + (NH4) 2CO3 → ВаСО3↓ + 2NH4Cl,
Ва2+ + CO32‾ → ВаСО3↓.
Осадок хорошо растворим в кислотах, в том числе и слабых.
Дихромат калия К2Сг2O7 образует с раствором соли бария желтый осадок ВаСгO4, нерастворимый в уксусной кислоте, в отличие от хромата стронция (хромат кальция хорошо растворяется в воде):
2Ba2+ + Сг2O72- + Н2O → 2ВаСгO4↓ + 2H+.
Реакцию проводят при избытке CH3COONa, который реагирует с образующимися ионами Н+, смещая равновесие вправо вследствие образования малодиссоциированной уксусной кислоты:
СН3СОO‾ + Н+ → СН3СООН.
Ион Ba2+ также можно обнаружить с помощью сульфат-иона SO42‾:
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓
Образуется творожистый белый осадок.
Ион Са2+
Групповой реагент карбонат аммония (NН4)2СО3 осаждает из растворов солей кальция аморфный белый осадок СаСО3, который при нагревании переходит в кристаллический:
CaCl2 + (NH4) 2CO3 → СаСО3↓ + 2NH4C1,
|
|
Ca2+ + CO32‾ → СаСО3↓.
Осадок легко растворяется в минеральных и уксусной кислотах.
Оксалат аммония (NH4)2C2O4 образует с раствором соли кальция белый кристаллический осадок, растворимый в соляной, но не растворимый в уксусной кислоте:
CaCl2 + (NH4)2C2O4 → СаС2O4↓ + 2NH4C1,
Ca2+ + С2O42‾ → СаС2O4↓.
Аналогичный осадок дают ионы Ва2+ и Sr2+. Поэтому этой реакцией можно обнаружить Са2+ только при отсутствии ионов бария и стронция.
Ион Sr2+
Групповой реагент карбонат аммония (NН4)2СО3 осаждает карбонат стронция белого цвета, растворимый в уксусной, соляной и азотной кислотах:
SrCl2 + (NH4)2CO3 → SrCO3↓ + 2NH4C1.
Насыщенный раствор гипса CaSO4. 2H2O (гипсовая вода) образует с ионами Sr2+ белый осадок сульфата стронция:
Sr2+ + SO42‾ → SrSO4↓.
Однако при действии гипсовой воды ион стронция дает не обильный осадок, а только помутнение, появляющееся не сразу из-за образования пересыщенного раствора. Появление осадка ускоряют нагреванием.
Реакция служит для обнаружения Sr2+ только при отсутствии Ba2+, которой с гипсовой водой вызывает помутнение, появляющееся сразу, так как растворимость BaSO4 меньше растворимости SrSO4 (Ks0(BaSO4) = 1,1 . 10-10, Ks0(SrSO4) = 2,8 . 10-7).
Гипсовая вода не образует осадков с растворами солей кальция ни на холоду, ни при нагревании. Этим ион Ca2+ отличается от ионов Ba2+ и Sr2
100. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Любое (физическое, химическое, физико-химическое) явление, в результате которого изменяются свойства системы, может служить основанием для проведения анализа, если есть возможность зафиксировать эти изменения качественно или количественно.
Следует отметить, что многие методы идентификации весьма затруднительно отнести строго к химическим, физико-химическим или физическим. В первом приближении можно считать, что основанием для появления аналитического сигнала в химических методах служит химическая реакция, в физико-химических методах аналитическим сигналом является физическое явление, возникшее в результате химической реакции, а в физических методах фиксируется определённое физическое свойство аналита.
Различают прямые и косвенные методы. В прямых методахданное свойство является критерием содержания вещества, т.е. изучаются соотношения между составом и свойствами. В косвенныхметодах анализа изменение аналитического сигнала указывает на окончание реакции и используется для фиксирования этого момента. Как правило, в инструментальных методах анализа применяются сенсоры (датчики), которые дают информацию о составе и свойствах среды, в которой они находятся.
Инструментальные методы идентификации очень многочисленны. Табл. 6.3 представляет классификацию некоторых из них.
Таблица 6.3
Групповое название методов | Основание для появления аналитического сигнала | Аналитический сигнал, методы идентификации |
Оптические | Появление спектра в результате взаимодействия электромагнитного излучения с атомами или молекулами анализируемого вещества | Спектры поглощения: · атомно-абсорбционная спектроскопия (спектрофотометрия) · фотоколориметрия |
Спектры излучения: · эмиссионная спектроскопия · люминесцентная спектроскопия | ||
Спектры отражения: · нефелометрия взвесей | ||
Электрохимические | Окислительно-восстановительные | Электродный потенциал, ЭДС · потенциометрия |
Электропроводимость · кондуктометрия | ||
Количество электричества · кулонометрия | ||
Хроматографические | Сорбция | · сорбционная хроматография |
Растворимость | · распределительная хроматография | |
Ионный обмен | · ионообменная хроматография | |
Термические | Энергетические эффекты физико-химических превращений | Изменение энтальпии · калориметрия |
Разность температур · дифференциально-термический (ДТА) | ||
Изменения массы · термогравиметрический (ТГА) | ||
Ядерно-химические | Образование радиоактивных изотопов | · радиоактивационный |
Классификации некоторых физических и физико-химических методов идентификации
|
|