Выполнение этой работы предполагает следующие этапы: изучение селективных реакций неорганических катионов; изучение селективных реакций анионов; идентификация индивидуального соединения.

Реакции на катионы и анионы можно выполнять в пробирках, капельным методом на фильтровальной бумаге, микрокристаллоскопическим методом на предметном стекле. Для получения характерного аналитического сигнала необходимо строгое соблюдение методики выполнения реакции. Кроме того, необходимо освоить методику определения отдельных катионов и анионов при помощи ионоселективных электродов, на стилоскопе, пламенно-фотометрическим методом. Реакции на катионы и анионы выполняют в соответствии с предложенным перечнем. После проведения реакции запишите в лабораторный журнал наблюдаемые аналитические сигналы, для микрокристаллоскопических реакций зарисуйте форму образовавшихся кристаллов, при пламенно-фотометрическом определении - цвет пламени.

 

ПРЕДЛАГАЕМАЯ ЗАПИСЬ В ЛАБОРАТОРНОМ ЖУРНАЛЕ:

Катион	Реагент	Уравнение реакции	Аналитический сигнал	Условие проведения реакции	Примечание
K+	Na3[Co(NO2)6]	2KCl+Na3[Co(NO2)6] à K2Na[Co(NO2)6]↓+2NaCl	Желтый осадок	рН 4-5	Мешает NH4+

После изучения реакций обнаружения приступают к анализу вещества. Анализируемое вещество неизвестного состава может представлять сухое вещество (смесь солей, минеральное удобрение, природные соединения, сплавы, металлы), органические вещества, раствор с осадком или без осадка.

Предварительные испытания

1. Твердое вещество подвергают микрокристаллоскопическому исследованию и проводят определение его цвета. Вещество измельчают, распределяют на предметном стекле тонким слоем и исследуют под микроскопом. Эти исследования позволяют установить неоднородность образца, при этом получают информацию о вероятном числе компонентов, входящих в его состав. Обратите внимание на цвет: соли хрома (III) окрашены в зеленый цвет, соли кобальта - в розовый, многие соли меди - в синий.

Измельченный материал делят на три части: первая - для проведения предварительных и контрольных испытаний, вторая - для обнаружения катионов, третья - для обнаружения анионов.

2. Изучают окрашивание пламени. Платиновую или нихромовую проволоку очищают погружением ее в НС1 и сильным прокаливанием, затем захватывают ею немного исследуемого твердого вещества и, внеся в пламя, наблюдают появляющееся окрашивание.

Предварительные испытания могут быть проведены на стилоскопе или пламенно-фотометрическим методом. Различные катионы при этом испытании окрашивают пламя в разные цвета.

Обугливание и сгорание пробы говорит о присутствии органических веществ, мгновенное улетучивание - солей аммония. Если при нагревании вещество плавится, могут присутствовать нитраты, нитриты, карбонаты, перхлораты щелочных металлов, кристаллогидраты (квасцы, сульфаты натрия, калия, тиосульфат натрия, калия).

3. Определение растворимости вещества проводят в отдельных пробах. Небольшое количество исследуемого вещества обрабатывают в конической пробирке 15-20 каплями дистиллированной воды при постоянном перемешивании стеклянной палочкой. Если проба не растворяется на холоду, следует нагреть содержимое пробирки на водяной бане. Если полного растворения не происходит, при помощи центрифуги разделяют осадок и раствор и анализируют отдельно раствор и осадок после переведения его в раствор. Если вещество нерастворимо в воде, исследуют его растворимость в кислотах. Для этого небольшую порцию вещества (несколько крупинок) обрабатывают в пробирке сначала 2 М СН₃СООН. Если вещество нерастворимо, растворяют в 2 М НС1 при перемешивании. При этом могут выделяться газы: Н₂S, NO₂, SO₂, CO₂.Это надо учесть при определении анионов.

Растворение проводят вначале на холоду, при необходимости - нагревают. Если растворение происходит неполностью, разбавленную кислоту удаляют пипеткой и заменяют концентрированной НС1. Исследуют растворимость в разбавленных и концентрированных азотной, серной кислотах, в "царской водке", в растворах аммиака и оснований.

Если вещество растворимо в кислотах, предпочтение следует отдать азотной кислоте, так как нитраты не так летучи, как хлориды и при удалении избытка кислоты выпариванием не происходит потери каких-либо составных частей анализируемого образца.

Нерастворимость в кислотах и "царской водке" может указывать на присутствиеBaSO₄, SrSO₄, PbSO₄, AgCl, AgBr, AgI. Их переводят в растворимое состояние сплавлением со щелочами, карбонатами или гидросульфатами щелочных металлов. Сульфат свинца растворим в 30 %-м ацетате аммония, а также в избытке едких щелочей, хлорид серебра - в аммиаке.

Может быть так, что часть пробы растворима в воде, часть - в разбавленных кислотах, а другая часть - в концентрированных кислотах и т.д. В этом случае рекомендуется провести дробное растворение пробы и получить ряд фракций - растворов, содержащих различные катионы, и анализу подвергать каждый из этих растворов.

Металлы и сплавы растворяют в хлороводородной кислоте или "царской водке", в азотной кислоте (Растворение производить только под вытяжным шкафом).

Химические реактивы растворяют для проведения анализа в воде, кислотах, щелочах (Растворение производить только под вытяжным шкафом).

Органические материалы исследуют на катионы, растворяя в воде, если катион образует ионное соединение, или проводят их минерализацию. Минерализации подвергают также различные животные и органические ткани и органы. Разработано несколько способов минерализации. По одному из них, принятому в судебной химии, органический материал обрабатывают при нагревании смесью из равных частей воды, концентрированной серной и азотной кислот. При этом происходит деструкция и "мокрое" сжигание (окисление) органических соединений.

При необходимости в ходе реакции к материалу добавляют по каплям азотную кислоту. Процесс проводят под тягой, с осторожностью. Конец "мокрого" сжигания фиксируют по образованию прозрачного желтого или бесцветного раствора.

Для минерализации применяют также смесь серной, азотной и хлорной кислот, сплавление со смесью карбоната и нитрата натрия и простое сжигание. Сжигание проводят, помещая высушенный образец в тигель, который нагревают в пламени горелки до обугливания образца. После этого осторожно добавляют несколько капель концентрированного раствора нитрата аммония (для улучшения сгорания угля) и продолжают нагревание до полного озоления образца. Золу обрабатывают хлороводородной или азотной кислотой и раствор после фильтрования подвергают анализу.

4. В отдельной порции первоначального раствора устанавливают рН раствора по универсальному индикатору. Дробным методом в анализируемом исходном растворе или полученном после растворения твердого образца обнаруживают ионы NH₄⁺, Fe²⁺, Fe³⁺. В предварительных испытаниях можно определить Mn²⁺, Na⁺ а также, используя микрокристаллоскопические реакции, ионы Са²⁺ и Мg²⁺.

 

Обнаружение иона Fe²⁺ проводят следующим образом: к 2-3 каплям первоначального раствора добавляют 2 капли НС1 (1:3) и 1 каплю K₃[Fe(CN)₆]. Образование темно-синего осадка указывает на присутствие Fe²⁺.

Для обнаружения иона Fe³⁺ к 2-3 каплям исследуемого раствора добавляют 2 капли НС1 (1:3) и 1 каплю K₄[Fe(CN)₆].Образование синего осадка указывает на присутствие Fe³⁺

Для обнаружения иона Fe³⁺ можно также использовать реакцию с роданидом аммония NH₄SCN или калия KSCN, окрашивающих раствор в присутствии ионов Fe³⁺ в кроваво-красный цвет.

Определение иона аммония можно провести при помощи щелочи. В пробирку помещают 2 капли исследуемого раствора и прибавляют 3-4 капли 2 М NaOH так, чтобы капли не попали на стенки пробирки. Пробирку нагревают на водяной бане, держа у отверстия индикаторную бумагу, смоченную водой. В присутствии аммиака бумага изменяет цвет (например, на лакмусовой бумаге появляется синее пятно). Вместо индикаторной бумаги можно использовать полоску фильтровальной бумаги, смоченной реактивом Несслера. На бумаге появляется красно-бурое пятно, свидетельствующее о наличии иона аммония. Если соли аммония присутствуют, их необходимо удалить при определении ионов Ag⁺ и К⁺.

Если анализируемый раствор бесцветный, можно провести предварительные испытания для обнаружения иона Mn²⁺: используя реакцию окислении марганца (II) до перманганат-иона в кислой среде. К 1-2 каплям исследуемого раствора прибавляют 3-4 капли 6 М HNO₃ и 5-6 капель воды, поело чего вносят в раствор стеклянной палочкой немного порошка NaBiO_3. Перемешав, центрифугируют избыток реагента. Малиново-фиолетовая окраска раствора (MnO₄^-) указывает на присутствие марганца. Если в растворе находятся ионы железа (Ш), рекомендуется добавить 1-2; капли Н₃PO₄ для связывания Fe(III) в бесцветный комплекс.

Определение ионов натрия проводят микрокристаллоскопической реакцией c уранилацетатом (CH₃COO)₂UO₂. На предметное стекло помещают 1 каплю исследуемого раствора, осторожно выпаривают досуха. Сухой остаток после охлаждения обрабатывают каплей раствора уранилацетата и через несколько минут рассматривают под микроскопом выпавшие кристаллы CH₃COONa·(CH₃COO)₂UO_2, представляющие собой правильные тетраэдры или октаэдры. Перед определением натрия можно отделить другие катионы: к 5 каплям раствора добавить по каплям К₂CO₃ до щелочной реакции по лакмусу, отделить осадок центрифугированием. В центрифугате определить катион Na⁺ микрокристаллоскопической реакцией с уранилацетатом. Присутствие ионов натрия можно обнаружить также при помощи стилоскопа. В присутствии ионов натрия в спектре изучаемого вещества наблюдают две параллельные линии, окрашенные в желтый цвет.

Для обнаружения ионов кальция к 2 каплям анализируемого раствора добавляют 4 капли 2 М Н₂SO₄, отделяют осадок от раствора. Помещают каплю центрифугата на предметное стекло, выпаривают до образования каемки и рассматривают под микроскопом. В присутствии иона кальция образуются характерные игольчатые кристаллы СаSO₄·2H₂O.

Обнаружение ионов магния проводят следующим образом: к 3 каплям анализируемого раствора добавляют 2 М NаОН до щелочной реакции и еще 2-3 капли избытка. Тщательно перемешивают и центрифугируют. Осадок промывают горячей водой. К промытому осадку добавляют 3 капли концентрированного аммиака, 1 каплю 6М NH₄Cl, тщательно перемешивают и центрифугируют. На предметное стекло помещают 1 капли центрифугата и рядом каплю раствора Na₂HPO₄. Соединяют растворы стеклянной палочкой, потирая по стеклу, слегка подсушивают и после охлаждения рассматривают кристаллы под микроскопом. В присутствии Мg, образуются характерные кристаллы МgNH₄PO₄.

После проведения предварительных испытаний приступают к систематическому анализу. Обычно анализ начинают с обнаружения катионов, так как наличие некоторых катионов указывает на отсутствие ряда анионов, что облегчает проведение анализа.

Для определения катионов проводят разделение их на группы в соответствии с кислотно-основной классификацией

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: