Обнаружение сульфат-ионов SO4 2-. К 4—5 каплям анализируемого paunopa прпбапьк- 6—8 капель 2 и раствора азотной кислоты и 3—4 капли 2 н . раствора хлорида бария BaCl2. Образование осадка говорит о присутствии сульфат-иона.
Обнаружение сульфит-иона SO32-. В склянку прибора прилейте 4—5 капель анализируемого раствора, добавьте 2.—3 капли раствора хлороводородной кислоты НС1. В ушко нихромовой проволоки поместите каплю разбавленного раствора иода (подкрашенного крахмалом в синий цвет). Склянку закройте пробкой, имеющей небольшую прорезь, и слегка нагрейте. При наличии сульфит-иона SO32 синяя капля через некоторое время обесцвечивается.
Обнаружение карбонат-иона СO32-. Если в анализируемом растворе обнаружен сульфит-ион SO32, то его необходимо окислить в сульфат-ион SO4 2, прибавив к раствору 4—5 капель пероксида водорода (8—10%) и осторожно нагрев на водяной бане. После этого приступайте к обнаружению карбонат-иона, дчя чего в пробирку прибавьте 6—8 капель 2 н . раствора хлороводородной кислоты НС1 и выделяющийся газ СО2, пропустите через известковую воду. Помутнение последней в пипетке прибора укажет на присутствие карбонат-иона СO32-.
Обнаружение силикат-иона SiO32-. Возьмите пробирку и налейте 6—8 капель анализируемого раствора, бросьте в нее несколько кристалликов хлорида аммония NH4C1 и слегка нагрейте. Образование белого студенистого осадка поликремниевых кислот говорит о наличии аниона SiO32-.
Обнаружение фосфат-иона РO43-. Поместите в пробирку 7—8 капель раствора молибдата аммония (NH4)2Мо04 и 6—7 капель 6 н. раствора азотной кислоты НNO3.
К полученной смеси прилейте 5—6 капель анализируемого раствора и слегка нагрейте.
В присутствии фосфат-иона РO43 появляется желтый осадок молибдофосфата аммония.
Частные реакции анионов первой группы
В качестве примера рассмотрим реакции сульфат-аниона SO4 2-
Хлорид бария BaCI2 обрадует с анионом SO4 2- белый осадок BaSO4:
ВаС2 + H2SO4 BaSO4 + 2НС1
Ва2+ + SO4 2- BaSO4
2. Нитрат серебра AgNO3 при взаимодействии с анионом SO4 2- в концентрированных растворах образует белый осадок сульфата серебра Ag2S04, растворимый в азотной кислоте:Na2SO4 + 2AgNО3 Ag2SO4 + 2NaNO3
SO4 2- + 2Ag+- Ag2SO4
Опыт. Налейте в две пробирки по 3—4 капли раствора сульфата натрия Na2SO4 и добавьте в первую 2—3 капли раствора хлорида бария, а во вторую — 3—4 капли раствора нитрата серебра. Обратите внимание на характер осадков и проверьте их растворимость.
Условия проведения опыта.
1. Реакцию образования BаSO4 можно проводить как в нейтральных, так и в кислых средах (р11 < 7).
2. Осадок Ag2SO4 будет выпадать только из концентрированных растворов (растворимость Ag2SO4 = 2,6 . 10~2 моль/л).
Общая характеристика анионов второй группы
Ко второй аналитической группе анионов относятся хлорид-ион С1- бромид-ион Вг- , иодид-ион I-, и сульфид-ион S2-.
Эти анионы образуют с катионом Ag+ соли, нерастворимые в воде и разбавленной азотной кислоте. Групповым реагентом на анионы второй группы является нитрат серебра AgN03 в присутствии азотной кислоты HNO3. Хлорид бария BaCl2 с анионами второй группы осадков не образует.
Обнаружение анионов второй группы
Предварительно определяют присутствие анионов второй группы. С этой целью к 2—3 каплям испытуемого раствора добавьте 3—4 капли 2 н . раствора азотной кислоты HNO3 и 2—3 капли раствора нитрата серебра AgN03 — группового реагента. Выпадение осадка указывает на наличие анионов второй аналитической группы. Если при этом осадок черного цвета, то что говорит о присутствии сульфид-иона S2-. Добившись полного осаждения, осадок отцснтрифугируйте и промойте его дистиллированной водой.
Растворение хлорида серебра и обнаружение хлорид-иона С1-. Полученный осадок, который может содержать AgCl, AgBr, Agi2 и Ag2S, обработайте 1—2 мл 12-процентного раствора карбоната аммония (NН4)2СОз или таким же количеством реактива Фаургольта. При этом хлорид серебра перейдет в раствор в виде комплексной соли диаминоаргентахлорида [Ag (NН3)2С1]. Осадок отделите центрифугированием. Центрифугат разделите на две части. К первой части прибавьте несколько капель азотной кислоты, ко второй— иодида калия. Помутнение раствора в первой и более интенсивное выпадение осадка во второй части указывает на присутствие хлорид-иона.
Растворение бромида и иодида серебра и обнаружение бромид-и иодид-ионов.
К осадку после отделения хлорид-иона добавьте 4—5 капель 2 н . раствора серной кислоты Н2SО4, и небольшое количество цинковой пыли. Содержание пробирки нагрейте на водяной бане до полного прекращения выделения газа. Осадок отцетрифугируйте (избыток цинка и свободное cеребро). К центрифугату, содержащему бромид и иодид-ионы, добавьте несколько капель хлорной воды и бензола. Смесь встряхните. По изменению окраски раствора сделайте заключение о наличии бромид- и иодид-ионов.
Частные реакции анионов второй группы
В качестве примера рассмотрим реакции хлорид-иона С1- .
1. Нитрат серебра AgNO3 образует с анионом С1- белый творожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в воде и кислотах. Осадок растворяется в аммиаке, при этом образуется комплексная соль серебра [Ag (NНз)2]С1. При действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок. Реакции протекают в такой последовательности:
С1- + Ag+ AgCl
AgCl + 2NH40H [Ag (NНз)2]С1 + 2H20
[Ag (NНз)2]С1 + 2H+ AgCl + 2NH4+
Общая характеристика анионов третьей группы
К третьей группе анионов относятся нитрат-ион NO3-, нитрит-нон NO2- , ацетат- ион CH3COO- .
Катионы бария Ва+ и серебра Ag+ с аннонами этой группы осадкон кс образуют. Группового реагента на анионы третьей группы нет.
Обнаружение анионов третьей группы При наличии в испытуемом растворе сульфид-иона S2- его необходимо предварительно удалить действием сульфата цинка ZnS04.
Обнаружение нитрит-иона NO2- . Возьмите 5—6 капель испытуемого раствора, добавьте 2—3 капли 2 н . раствора серной кислоты H2S04, 4—5 капель 10-процентного раствора иодида калия KI и несколько капель крахмального клейстера. Полученную смесь перемешайте. В присутствии нитрит-иона NO2- появляется интенсивно-синее окрашивание раствора.
Обнаружение нитрат-иона NO3- в присутствии нитрит-иона NO2- . При наличии нитрит-иона его необходимо, предварительно удалить. Для этого в пробирку поместите 5—6 капель анализируемого раствора, добавьте несколько кристалликов хлорида аммония NН4Cl и нагрейте до прекращения выделения газа (N2). Возьмите 2—3 капли раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и поместите их на фарфоровую пластинку или предметное стекло. Туда же внесите на кончике стеклянной палочки небольшое количество анализируемого раствора и перемешайте. В присутствии нитрат-иона NO3- появляется интенсивно-синее окрашивание.
Обнаружение ацетат-иона СН3СОО- производится частными реакциями.
Частные реакции анионов третьей группы
В качестве примера рассмотрим реакции с нитрат-ионом NO3-
1. Дифениламин (C6H5)2NH с нитрат-ионом NO3- образует интенсивно-синее окрашивание.
Опыт. На чистое и сухое часовое стекло поместите 4—5 капель раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте. Внесите туда же стеклянной палочкой каплю испытуемого раствора и перемешайте. В присутствии аниона NO3- появляется интенсивно-синяя окраска раствора вследствие окисления дифениламина. Аналогичное окрашивание дает и анион NO2- .
Условия проведения опыта.
1. Окислители и иодид-ион I-, который может окисляться серной кислотой до I2, мешают проведению реакции.
2. Анионы-восстановители S032-, S2- и др. также мешают открытию нитрат-нона NO3- .
3. Для выполнения реакции лучше брать разбавленные растворы испытуемых веществ.
Количественный анализ
Количественный анализ — совокупность химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов, входящих в состав анализируемого вещества.
К классическим химическим методам количественного анализа относятся: гравиметрический анализ, основанный на точном измерении массы определяемого вещества, и объемный анализ. Последний включает титриметрический объемный анализ — методы измерения объема раствора реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым веществом, и газовый объемный анализ — методы измерения объема анализируемых газообразных продуктов.
Наряду с классическими химическими методами широко распространены физические и физико-химические (инструментальные) методы количественного анализа, основанные на измерении оптических, электрических, адсорбционных, каталитических и других характеристик анализируемых веществ, зависящих от их количества (концентрации). Обычно эти методы делят на следующие группы: электрохимические (кондуктометрия, полярография, потенциометрия и др.); спектральные или оптические (эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ, фотометрия, колориметрия, нефелометрия, люминесцентный анализ и др.); рентгеновские (абсорбционный и эмиссионный рентгеноспектральный анализ, рентгенофа- зовый анализ и др.); хроматографические (жидкостная, газовая, газо-жидкостная хроматография и др.); радиометрические (активационный анализ и др.); масс-спектрометрические.
При использовании физических и физико-химических методов количественного анализа требуются, как правило, микроколичества веществ. Анализ может быть в ряде случаев выполнен без разрушения пробы; иногда возможна также непрерывная и автоматическая регистрация результатов. Эти методы используют для анализа веществ высокой чистоты, оценки выходов продукции, изучения свойств и строения веществ и т. д.
Ошибки при количественном анализе
По своему характеру ошибки анализа подразделяются на систематические, случайные и промах.
Систематические — погрешности, одинаковые по знаку и влияющие на результат в сторону его увеличения либо в сторону уменьшения. (зависят от особенности применяемого метода (неполное протекание реакции, частичное растворение осадка, свойство индикатора; недостаточное промывание осадка на фильтре, ошибки приборные или реактивов, неравноплечность весов; способность точно определять окраску при титровании, психологические ошибки; ошибки, связанные с недостаточной точностью используемых приборов, ошибки лаборанта).
Случайные — неизбежны при любом определении. Они могут быть значительно уменьшены при увеличении числа параллельных определений.
Промахи — грубые ошибки, которые обусловлены неправильным подсчетом разновесок, проливанием части раствора, просыпанием осадка.
Сущность гравиметрического анализа
Гравиметрический, или весовой, анализ, один из важных методов количественного химического анализа, основан на точном измерении массы вещества.
Существует несколько способов проведения гравиметрического анализа.
Определяемое вещество удаляют из исследуемой пробы и по разнице в массе рассчитывают содержание определяемого вещества. Таким способом проводят определение влажности сырья или различных видов кулинарной продукции. Например, если масса пробы до высушивания а, масса пробы после высушивания b, то влажность рассчитывается по следующей формуле: w = а- b/ а • 100%
Определяемое вещество полностью выделяют из анализируемой пробы и по его массе проводят расчет. Данный метод применяют для определения зольности продукта. Пусть а — масса пробы, b — масса золы после обугливания, тогда расчет проводят следующим образом:w = b/ а • 100%
Гравиметрический анализ начинается со взятия точной навески анализируемой пробы и перевода ее в раствор. Затем, прибавляя соответствующий реактив, получают малорастворимый осадок соединения, содержащего определяемое вещество. Данный осадок называется осаждаемой формой. Осадок отделяют от раствора фильтрованием, промывают и сушат или прокаливают до постоянного значения массы. Вещество после высушивания или прокаливания называется гравиметрической формой. Если в результате термического воздействия не происходит изменение химической формулы вещества осадка, то осаждаемая и гравиметрическая формы совпадают. Например, это наблюдается при определении содержания Ва2+ в виде BaS04, так как сульфат бария устойчив при достаточно высоких температурах. Если же будем определять Са2+ в виде СаС03, то осаждаемая и гравиметрическая формы не совпадают, так как при нагревании карбоната кальция происходит следующая реакция: СаС03 → СаО + С02↑. Поэтому необходимо убедиться в том, что гравиметрическая форма — это вещество точно известного постоянного состава, не содержащее примесей. Зная навеску анализируемой пробы а, массу осадка (гравиметрической формы) b и его состав, вычисляют содержание определяемого вещества х (обычно в % по массе): х = b • F • 100/а, где F — фактор пересчета (аналитический множитель), представляющий собой отношение атомной массы определяемого вещества (или величины, кратной атомной массе) к молекулярной массе соединения в осадке (гравиметрической формы). Наиболее ответственная операция данного метода гравиметрического анализа — получение легко фильтрующегося (по возможности крупнокристаллического) малорастворимого осадка (потеря вещества вследствие его растворимости не должна превышать 0,1 мг), свободного от примесей посторонних веществ, не удаляющихся при сушке или прокаливании.
|
