Анализ смеси сухих солей

Обнаружение катионов Al³⁺. Используют реакцию с ализарином или алюминоном, которую выполняют в пробирке или капельным методом.

Обнаружение CrO₄^2-. Если в исходном растворе присутствовал Cr(III), то центрифугат, содержащий [ Zn(NH₃)₄]²⁺ и CrO₄ ^2-, будет окрашен в желтый цвет. Присутствие CrO₄^2- доказывают окислением перекисью водорода в кислой среде до надхромовой кислоты.

Обнаружение катионов Zn²⁺. К нескольким каплям центрифугата, содержащего [ Zn(NH₃)₄]²⁺ добавляют насыщенный раствор карбоната натрия и нагревают. Выпавший осадок Zn₂(OH)₂CO₃ отделяют центрифугированием и промывают разбавленным раствором карбоната натрия. Осадок основного карбоната цинка растворяют в 2 М растворе HCI и открывают Zn²⁺ по реакции с дитизоном.

Анализ осадка 2

Осадок 2 растворяют в азотной кислоте. Получают раствор 3.

Анализ раствора 3

Для отделения гидроксидов катионов V группы к раствору 3 добавляют концентрированный раствор аммиака до щелочной реакции, несколько капель раствора NH₄CI и 1-2 капли 3 % -ного раствора H₂O₂. Нагревают при перемешивании и центрифугируют. Осадок 4 – гидроксиды катионов V группы, центрифугат – раствор 4 – катионы VI группы и Ca2+.

Анализ осадка 4

Отделение и обнаружение  катионов Mn²⁺. К осадку 4 добавляют 5-6 капель 2 М раствора HNO₃. Отделяют осадок MnO(OH)₂ от раствора центрифугированием. В центрифугате, содержащем Fe(III) и Bi(III), открывают только висмут.

Осадок MnO(OH)₂ растворяют в 2 М HNO₃ и 2-3 каплях 3 % - ного раствора H₂O₂. Удаляют избыток перекиси нагреванием на водяной бане. В полученном растворе открывают Mn2+ реакцией с NaBiO₃.

Обнаружение Bi³. Для определения висмута используют реакцию восстановления хлоридом олова (II).

Анализ раствора 4

Аммиачные комплексные соединения меди и никеля окрашены в синий цвет, кобальта (III) – в бурый. По цвету раствора можно предположить наличие этих ионов.

 Отделение Cu²⁺ и Hg²⁺ от других катионов VI группы и Ca²⁺. К раствору 4 добавляют 2 М раствор H₂SO₄ до кислой реакции, переносят раствор в фарфоровую чашку и упаривают досуха на песчаной бане для удаления нитрат-ионов (под тягой‼). К сухому остатку добавляют несколько капель воды, переносят в пробирку и вносят несколько кристаллов Na₂S₂O₃ · 5H₂O. Нагревают на водяной бане. Отделяют осадок 5 (Cu₂S, HgS) от раствора 5 (Ni(II), Co(II), Ca(II), Mg(II)).

Анализ осадка 5

Анализ осадка Cu₂S, HgS. Осадок сульфидов обрабатывают 5-6 каплями 3 М раствора азотной кислоты при нагревании. В растворе открывают Cu(II) действием водного раствора аммиака, в осадке Hg(II).

Обнаружение Hg²⁺. Часть осадка HgS растворяют в 5-6 каплях царской водки и выпаривают раствор на водяной бане для удаления HCI и HNO₃. Разбавляют несколькими каплями дистиллированной воды и открывают Hg(II) реакцией с KI.

Анализ раствора 5

Отделение и обнаружение Ca²⁺. К раствору добавляют 10 %- ный раствор аммиака до появления запаха, раствор NH₄CI до растворения осадка и раствор (NH₄)₂CO₃. Раствор с осадком нагревают, осадок отделяют центрифугированием, растворяют в нескольких каплях 2 М раствора CH₃COOH, добавляют раствор (NH₄)₂C₂O₄ и водный раствор NH₃ (1:1) до pH = 8-9. Образуется белый осадок оксалата кальция.

Отделение и обнаружение Mg²⁺. К центрифугату (после осаждения CaCO₃) добавляют немного NH₄CI, Na₂HPO₄ и водный раствор NH₃. Выпадает белый кристаллический осадок MgNH₄PO₄. Осадок отделяют от раствора центрифугированием. В растворе открывают катионы Ni²⁺, Co²⁺.

Обнаружение Ni^2+, Co²⁺. Ni(II) открывают действием реактива Чугаева, Co(II) – роданидом аммония или калия.

По результатам предварительных  испытаний, групповых и характерных реакций делают вывод относительно того, какие катионы присутствуют в анализируемом растворе.

Обнаружение катионов дробным  методом 

Для ряда катионов известны специфические  реакции, позволяющие открывать их в присутствии всех остальных катионов. Обнаружение других катионов проводят с помощью избирательных реакций, при выполнении которых соблюдаются определенные условия, что позволяет открыть их дробным методом. Характерные реакции рекомендуется проводить «со свидетелем»: одним и тем же реактивом действовать и на анализируемый раствор, и на раствор соли, содержащей ион, наличие которого предполагается.

Для обнаружения катионов используются реакции:

NH₄⁺ - выделение аммиака при действии щелочей при нагревании.

K⁺  - с гексанитрокобальтатом(III) натрия и микрокристаллоскопическая реакция с Na₂Pb[Cu(NO₂)₆]. Мешающие ионы предварительно осаждают в виде карбонатов, а катион NH₄⁺ удаляют.

Выполнение реакции: к 1-2 каплям исследуемого раствора добавляют насыщенный раствор карбоната натрия до щелочной реакции (по универсальной индикаторной бумаге) и нагревают. Осадок отделяют и отбрасывают. Фильтрат подкисляют уксусной кислотой до кислой реакции и определяют катион K⁺. При наличии NH₄^+, его удаляют. Для этого в фарфоровую чашку помещают центрифугат, добавляют несколько капель концентрированной азотной кислоты и выпаривают досуха (под тягой‼). Осадок растворяют в нескольких каплях дистиллированной воды. Проверяют наличие NH4+ реакцией с реактивом Несслера на стеклянной пластинке. Операцию повторяют несколько раз до полного удаления катиона NH₄⁺. При отсутствии катиона аммония к 2-3 каплям анализируемого раствора добавляют 2 н. раствор уксусной кислоты до pH = 4 и определяют катион калия.

Na⁺    - с дигидроантимонатом калия. Мешающие катионы отделяют в виде карбонатов (по аналогии с катионом калия).

Ca²⁺ - микрокристаллоскопическая реакция образования кристаллов гипса.

Ba²⁺- c хроматом или дихроматом калия в уксуснокислой среде.

Fe²⁺ - с гексацианоферратом(III) калия.

Fe³⁺ - с гексацианоферратом(II) калия, образование красно- бурого осадка вместо темно-синего – признак присутствия Cu²⁺.

Co²⁺ - c роданидом аммония или калия, если присутствуют Fe³⁺ и Cu²⁺ - ионы, их маскируют действием KNaC₄H₄O₆ или (NH₄)₂C₂O₄.

Mn²⁺ - окисления до перманганат-иона.

Cr³⁺ - окисления до надхромовых кислот.

Ni²⁺ - c диметилглиоксимом. 

Качественный анализ анионов.

1.Классификация  анионов по аналитическим группам.

Общепринятой классификации анионов  не существует. Чаще всего используется классификация анионов по растворимости  солей бария и серебра.

Первая аналитическая  группа анионов объединяет ионы SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, SiO₃^2-, которые образуют малорастворимые соли бария. Групповым реагентом является раствор хлорида бария BaCl₂.

Вторая аналитическая  группа анионов включает ионы Cl^-, Br^-, I^-, S^2-, которые образуют малорастворимые соли серебра. Групповым реагентом является раствор нитрата серебра AgNO₃.

Третья аналитическая  группа анионов объединяет ионы NO₃^-, CH₃COO^-, MoO₄^2-, WO₄^2-, VO₃ большинство солей которых хорошо растворимы в воде. Группового реагента нет.

Анализ анионов имеет свои особенности. Анионы обычно открывают дробным  методом в отдельных порциях  исследуемого раствора. При выполнении характерных реакций на анионы следует  обратить особое внимание на свойства и растворимость получаемых осадков  солей бария и серебра (т.к. внешний  вид осадков многих анионов практически  одинаков).

№ группы	Анионы	Групповой реагент
I	SO42-, SO32-, S2O32-, C2O42-, CO32-,B4O72-, (BO2)-, PO43-, AsO43-,AsO33-, F-, SiO3-	Раствор BaCl2 в нейтрально или слабощелочной среде
II	Cl -, Br -, I -, IO3-, CN -, SCN -, S2-	Раствор AgNO3 в азотнокислой среде
III	NO3-, NO2-, CH3COO- и др.	Отсутствует

 

2.Анализ  смеси анионов различных аналитических  групп.

Перед проведением систематического хода анализа смеси необходимо удалить SiO₃^2- и S². Для этого к 1-2 мл анализируемого раствора добавляют раствор [Zn(NH₃)₄]²⁺ до прекращения выделения осадка. Осадок центрифугируют и отбрасывают. Центрифугат используют для проведения систематического хода анализа. Для приготовления раствора, содержащего [Zn(NH₃)₄]²⁺, к раствору соли цинка по каплям добавляют 10 % - ный раствор NH₃ до образования осадка; полученный осадок промывают водой и растворяют в нескольких каплях 10 % -ного раствора NH₃.

Осаждение анионов I группы

К 15-20 каплям анализируемого раствора в конической пробирке, нагретого до 60-700С на водяной бане (среда нейтральная или слабощелочная), добавляют насыщенный раствор Sr(NO₃)₂, до прекращения выделения осадка. Оставляют стоять 25 – 30 мин. Осадок 1 содержит SrSO₄, SrCO₃, SrSO₃, SrHPO₄. Раствор 1, содержащий анионы II, III группы и S₂O₃^2- не анализируют.

Обнаружение SO₄^2-. К части осадка 1 добавляют несколько капель раствора BaCI₂ для превращения SrSO₄ в BaSO₄. Добавляют 2 М раствор соляной кислоты до кислой реакции. Если осадок не растворился, то в анализируемом растворе присутствует сульфат- ион.

Обнаружение SO₃^2-. К части осадка 1 добавляют несколько капель 2 М HCI и по каплям раствор I2. В присутствии SO₃^2- иод обесцвечивается. К другой части осадка добавляют 2-3 капли 2 М H₂SO₄ и по каплям разбавленный раствор KMnO₄. В присутствии SO₃^2- розовая окраска KMnO₄ исчезает.

Осаждение анионов II группы

К 1-2 мл анализируемого раствора добавляют  на холоду по каплям раствор AgNO₃, подкисленный 2 М HNO₃, до прекращения выделения осадка и центрифугируют. Осадок 2 содержит AgCI, AgBr, AgI, Ag₂S₂O₃; раствор 2 (анионы I и III групп) не анализируют.

Если анализируемый раствор  содержал S₂O₃^2-, осадок 2 темнеет вследствие образования Ag₂S из Ag₂S₂O₃.

Обнаружение CI^- и отделение AgCI. К осадку добавляют 10 % - ный раствор (NH₄)₂CO₃ и перемешивают. Отделяют осадок от раствора центрифугированием. В осадке: AgBr, AgI. В растворе содержатся CI^- и [Ag(NH₃)₂]⁺. К 2-3 каплям раствора добавляют 2 М HNO₃ до кислой реакции. В присутствии CI - появляется муть.

Обнаружение Br^- и I^-. Для обнаружения иодид-иона используют реакции с KNO₃ и хлорной водой. Для обнаружения бромид-иона реакцию с хлорной водой.

Отделение анионов III группы

Анионы III группы отделяют путем осаждения  анионов I и II групп в виде солей серебра. К 1 мл анализируемого раствора (pH~8) добавляют по каплям насыщенный раствор Ag₂SO₄ до прекращения выделения осадка. Отделяют раствор от осадка центрифугированием. В растворе содержатся анионы III группы. Осадок отбрасывают.

Проба на присутствие анионов-окислителей. Для обнаружения анионов-окислителей используют реакцию с дифениламином. В фарфоровую чашку помещают 4-5 капель раствора, содержащего анионы III группы, и добавляют 2-3 капли раствора дифениламина. В присутствии анионов-окислителей появляется синее окрашивание.

Обнаружение и удаление NO₂^-. Для обнаружения NO₂^- используют реакции с KMnO₄ и KI.

Для удаления NO₂^- используют реакцию с NH₄CI. К 4-5 каплям раствора, содержащего NO₂^-, добавляют твердый NH₄CI до насыщения и нагревают. Проверяют полноту удаления NO₂^- реакцией с KI.

Обнаружение NO₃^-. Ион NO₃^- обнаруживают реакциями с Zn и _FeSO4.

1. Реакция с Zn. К 5-6 каплям раствора  после удаления NO₂^- добавляют 5-6 капель 30 % - ного раствора NaOH, немного цинка и слегка нагревают. Над пробиркой помещают кусочек влажной лакмусовой бумаги. Если в растворе находится нитрат-ион, лакмусовая бумага синеет.

2. Реакция с FeSO₄. К нескольким каплям раствора добавляют твердый FeSO₄ до насыщения и перемешивают. По стенке пробирки приливают концентрированную серную кислоту. В присутствии NO₃^- образуется бурое кольцо.

Обнаружение СH₃COO^-. Для обнаружения ацетат-ионов используют реакцию вытеснения слабой уксусной кислоты сильной серной кислотой.

По результатам групповых и  характерных реакций делают вывод о наличии анионов в анализированном растворе. Результаты исследования анализируемого раствора оформляют в виде таблицы.

Исследуемый объект	Реагент	Наблюдения	Вывод	Состав фазы после разделения
				Осадок	Раствор

 

Обнаружение анионов дробным  методом.

Обнаружение SO₄^2-  и S₂O₃^2-  проводится  при  действии группового  реагента BaCI₂.  Проверяют растворимость осадка  в HCI. Тиосульфат бария растворяется в хлороводородной кислоте, а сульфат бария не растворяется.

Обнаружение CO₃^2-.  Карбонат-ион  обнаруживают  по помутнению  известковой  воды.  Реакции  мешают SO₃₂^-  и S₂O₃^2-, также вызывающие  помутнение  известковой воды.  Для удаления SO₃^2- к раствору добавляют 2-3 капли 3 % - ного раствора H₂O₂.

Обнаружение SO₃^2-.  К  нескольким  каплям  анализируемого раствора добавляют  столько же 2 М раствора H₂SO₄, закрывают пробирку пробкой с отводной трубкой, которую опускают сначала в пробирку  с известковой водой,  а затем – в пробирку  с подкисленным  раствором перманганата  калия (слабо-розового цвета). При наличии SO₃^2-  в первой пробирке образуется осадок, во второй – раствор обесцветится.