Качественное определение ионов неорганических веществ

Методы качественного анализа базируются на ионных реакциях, которые позволяют идентифицировать элементы в форме тех или иных ионов. В ходе реакций образуются труднорастворимые соединения, окрашенные комплексные соединения, происходит окисление или восстановление с изменением цвета раствора.

Для идентификации с помощью образования труднорастворимых соединений используют как групповые, так и индивидуальные осадители. Групповыми осадителями для ионов Ag+, Pb2+, Hg2+ служит NaCl; для катионов Ca2+, Sr2+, Ba2+ - (NH4)2CO3, для ионов Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Zn2+ - (NH4)2S.

Имеется много органических и неорганических реагентов, образующих осадки или окрашенные комплексные соединения с катионами (таблица):

Реагент Формула Катион Продукт реакции
Ализарин C14H6O2(OH)2 Al3+ Ярко-красный осадок
Бензидин C12H8(NH2)2 Cr6+, Mn7+ Соединение синего цвета
Гексагидроксостибиат калия K[Sb(OH)6] Na+ Белый осадок
Гексанитрокобальтат натрия Na3Co(NO2)6 K+ Желтый осадок
Гексацианоферат (II) калия K4[Fe(CN)6] Fe3+ Темно-синий осадок
α-Диметилглиоксим С4N2H8O2 Cu2+ Красно-бурый осадок
Дипикриламин [C6H2(NO2)3]2NH Ni2+, Fe2+, Pb2+ Ярко-красный осадок
Дитизон в хролоформе C13H12N4S K+ Оранжево-красный осадок
Дихромат калия K2Cr2O7 Zn2+ Малиново-красный раствор
Магнезон ИРЕА C16H10O5N2SClNa Ca2+ Оранжевый осадок
Мурексид C8H6N6O6 Mg2+ Ярко-красный раствор
Родамин Б C24H21O3N2Cl Ca2+ Красный раствор
Хромоген черный C20H13O7N3S Sr2+, Ba2+   [SbCl6]- Mg2+ Фиолетовый раствор Синий раствор Вино-красный раствор

 

Летучие соединения металлов окрашивают пламя горелки в тот или иной цвет. Поэтому, если внести изучаемое вещество на платиновой или нихромовой проволоке в бесцветное пламя горелки, то происходит окрашивание пламени в присутствии в веществе тех или иных элементов, например, в цвета: ярко-желтый (натрий), фиолетовый (калий), кирпично-красный (кальций), карминово-красный (стронций), желто-зеленый (медь, бор), бледно-голубой (свинец, мышьяк).

Анионы обычно классифицируют по растворимости солей, либо по окислительно-восстановительным свойствам. Так многие анионы (SO42-, SO32-, CO32-, SiO32-, F-, PO43-, CrO42- и др.) имеют групповой реагент BaCl2 в нейтральной или слабокислой среде, так как соли бария и этих анионов мало растворимы в воде. Групповым реагентом в растворе HNO3 на ионы Cl-, Br-, I-, SCN-S2-, ClO-, [Fe(CN)6]4-и др. служит AgNO3. Как и для катионов, имеются реагенты на те или иные анионы (таблица):

 

Реагент Формула Ион Продукт реакции
Антипирин 5-%-ный в H2SO4 C6H5С3HON2(CH3)2 NO2-, NO3- Ярко-зеленый раствор
Дифениламин в H2SO4 (C6H5)2NH NO3- Ярко-красный раствор
Паромолибдат аммония в HNO3 (NH4)6Mo7O24·4H2O PO43- Темно-синий раствор
Родоизонат бария   PO43- Обесцвечивание раствора

 

Классификация анионов по окислительно-восстановительным свойствам приведена в таблице:

 

Групповой реагент Анионы Групповой признак
  KMnO4 + H2SO4 + I2,   крахмал + H2SO4   KI + H2SO4 + крахмал   MnCl2 + HCl(конц.) Восстановители Cl-, Br-, I-, SCN-, C2O42-, S2-, SO32-, NO2- S2-, SO32-, S2O32-     Окислители CrO42-, MnO4-, ClO-, ClO3-, NO2-, BrO3- NO3-, CrO42-, NO2-, ClO3-, [Fe(CN)6]3-, ClO-, MnO4-   Инертные SO42-, CO32-, SiO32-, F-, PO43-, BO2-   Обесцвечивание раствора   Обесцвечивание раствора   Окрашивание раствора Окрашивание раствора

 

Химическая идентификация вещества базируется в основном на реакциях осаждения, комплексообразования, окисления и восстановления, нейтрализации, при которых происходит выпадение окрашенного осадка, изменение цвета раствора или выделение газообразных веществ.

 

Количественный анализ

 

Определение содержания (концентрации, массы и т.п.) компонентов в анализируемом веществе называется количественным анализам. При количественном анализе измеряют интенсивность аналитического сигнала, т.е. находят численное значение оптической плотности раствора, расхода раствора на титрование, массы прокаленного осадка и т.п. По результатам количественного измерения сигнала рассчитывают содержание определенного компонента в пробе. Результаты определений обычно выражают в массовых долях, %.

Количественный анализ проводят в определенной последовательности, в которую входит отбор и подготовка проб, проведения анализа, обработка и расчет результатов анализа.