Меню Рубрики

Как провести анализ сухой соли

Анализ искусственной смеси твёрдых веществ. Смесь солей.

1) Обнаружение катионов способных окрашивать пламя.

Небольшое количество анализируемой смеси помещают на предметное стекло или в пробирку, смачивают HC1 (к) на тщательно очищенной нихромовой проволоке и наблюдают окрашивание пламени.

Окраска пламени Могут присутствовать
Жёлтая Na
Фиолетовая K
Буро-красная Ca
Карминовая Sr
Жёлто-зелёная Ва*
Зеленовато-голубая Cu, Pb

* Если пламя горелки окрасилась в зелёный цвет вывод о присутствии бaрия можно сделать лишь при отсутствии солей меди, борной кислоты и её солей.

2) Обнаружение анионов при действии кислот способные образовывать летучие соединения. При действии кислот на соль в зависимости от природы и концентрации кислот могут выделяться газы: с CH3COOH выделяется SO2, CO2.

Или идентифицируется по запаху или по цвету. Если при обработке анализируемой смеси кислотой замечено выделение газа для его идентификации следует воспользоваться характерными реакциями обнаружения анионов.

3) Обнаружение окислителей среди анионов. При наличии в смеси окислителей и галогенид ионов (Cl — ) при обработке сильными кислотами будет наблюдаться выделение Cl2, Br2, I2, а также возможно изменение окраски.

4) Обнаружение некоторых ионов. Рационально провести идентификацию следующих ионов: аммония по реакции образования борно-этилового эфира, ацетат ион по реакции с твёрдым гидросульфатом (KHSO4)

5) Растворение анализируемого образца. При растворении рекомендуется воспользоваться методом отдельных вытяжек, т. е провести последовательную обработку анализируемого объекта H2O, 2М CH3COOH, 2М HCl, HNO3(к)

25 мг образца соли растворяется в 1 мл растворителя. В отдельных случаях не растворимое в HNO3 остаток можно обработать NH3, NaOH(к). Каждую из вытяжек исследуют отдельно, за исключением полученных при действии 2М HC1 и HCl (к), которые объединяют.

Проводят дробное обнаружение катионов характерными реакциями, затем с помощью групповых реагентов обнаруживают отдельные группы и разделяют на группы по щелочной схеме. После разделения из полученных осадков обнаруживают те катионы, которые нельзя определить дробным методом. Попутно подтверждают присутствие катионов в дробном методе. Записать реакции для предварительных испытаний.

V. Литература.

1. Ю.Я. Харитонов. Аналитическая химия. Часть II. Количественный анализ. Высшая школа. М., 2001 г., с. 5-19.

2. В.П. Васильев. Аналитическая химия. Книга 1. Титриметрические и гравиметрический методы анализа. Высшее образование. М., 2004 г. С. 24-36.

3. Ю.Я. Золотов. Основы аналитической химии. Практическое руководство. Высшая школа, М., 2001 г. с. 188-198.

З А Н Я Т И Е № 13

I. Тема: Анализ сухой соли (2-е занятие)

II. Цель: 1. Научиться сравнивать разные методы анализа по правильности и воспроизводимости.

2. Сформировать правильный подход оформления статистической oбработки результатов в фармацевтическом анализе.

3. Закончить анализ сухой соли. Определить два катиона и два аниона.

III. Исходный уровень.

1.Знание основных понятий статистической обработки: объем выработки, среднее отклонение, дисперсия, доверительный интервал, доверительная вероятность, критерий Стьюдента.

2. Уметь обрабатывать результаты количественного анализа и представлять их в виде таблиц и расчетов.

IV. Содержание занятия.

1. Контроль выполнения домашнего задания.

Учебно — целевые вопросы

2.1. Оптимальный объем выработки, среднее значение определяемой величины, отклонение, дисперсия среднего, стандартное отклонение (среднее квадратичное отклонение), относительное стандартное отклонение, доверительный интервал, полуширина доверительного интервала, доверительная вероятность, коэффициенn нормированных отклонений (коэффициент Стьюдента), относительная (процентная) ошибка среднего результата.

2.2. Исключение грубых промахов. Представление результатов количественного анализа.

2.3. Оценка методов анализа по правильности и воспроизводимости. Сравнение двух методов анализа по воспроизводимости (сравнение дисперсий).

2.4. Метрологическая характеристика методов по правильности (анализ стандартного образца: сравнение результатов количественного анализа образца двумя методами).

2.5. Оценка допустимого расхождения результатов параллельных определений. Рекомендации по обработке результатов параллельных определений.

2.6. Примеры статистической обработки результатов в фармацевтическом анализе.

2.7. Определение содержания основного фармакологически активного вещества в жидком лекарственном препарате –этило-вом эфире α — бромизовалериановой кислоты (субстанция) двумя методами — газожидкостной хроматографии (ГЖХ) и осадительного титрования — дало следующие результаты для массовой доли W основного вещества, %: метод ГЖХ (11 параллельных определений, n1 = 11): 98,20; 98,30; 98,30; 98,40; 98,40; 98,50; 98,50; 98,60; 98,60; 98,70; 98,70; метод осадительного титрования (11 параллельных определений, п2 = 11): 98,30; 98,40; 98,40; 98,50; 98,50; 98,60; 98,60; 98,70; 98,70; 98,70; 98,80. Охарактеризуйте воспроизводимость обоих методов при доверительной вероятности Р = 0,98. Проведите сравнение двух методов по воспроизводимости и правильности при доверительной вероятности Р = 0,99. Истинное значение содержания активного вещества в препарате m = 98,50%.

2.8. При оценке правильности определения массовой доли W α — токоферилацетата (ТФА) в промышленном образце витамина Е методом капиллярной газожидкостной хроматографии получены следующие результаты анализа: введено ТФА (истинное значение m = 91,35%; найдено для доверительного интервала, среднего содержания ТФА (п = 5, Р = 0,95) W ± ΔW = (93,4 ± 1,95)%; стандартное отклонение s = 1,57. С использованием t — критерия охарактеризуйте правильность методики анализа, если t табл = 2,78.

2.9. Радиофармацевтический препарат (микросфера альбумина, меченые радиоактивным изотопом технеция), используемый при диагнозе заболевания легких, проанализировали на содержание олова (II) и при трех параллельных определениях нашли массу олова (II), приходящуюся на одну упаковку — флакон с микросферами препарата, равную, мг/флакон: 0,075; 0,080 и 0,085. Оцените сходимость результатов параллельных определений при доверительной вероятности Р = 0,95.

источник

К 2-3 каплям контрольной смеси приливают 2-3 капли BaCl2. Если образуется белый осадок, то присутствует анионы I группы. К осадку приливают 3-4 капли уксусной кислоты. Если осадок растворяется с образованием газа СО2, значит присутствуют анионы карбоната. Если осадок не растворяется, то приливают 2-3 капли азотной кислоты. Если осадок растворится, то присутствуют анионы гидрофосфата, если не растворится, присутствуют сульфат ионы.

2. Открытие анионов II группы.

К 2-3- каплям контрольной смеси приливают 2-3- капли AgNO3. Если образуется осадок, то присутствуют анионы II группы. К осадку приливают 3-4 капли гидроокиси аммония. Если осадок полностью растворяется, то присутствуют анионы хлора. Если осадок не растворяется то его, центрифугируют, раствор переливают в другую пробирку и добавляют 2-3 капли азотной кислоты. Если вновь образуется осадок белого цвета, значит присутствуют ионы хлора.

Для определения ионов йода к 2-3 каплям контрольного раствора приливают 2-3 капли нитрата свинца. Если образуется осадок ярко-жёлтого цвета, то присутствуют ионы йода.

3. Анализ III группы анионов.

Ионы нитрата и ацетата определяют по реакциям указанным выше, т.е. нитрат ион действием FeSO4 и концентрированной серной кислотой, а ацетат-ион действием хлорида железа.

Часть сухой соли переносят в пробирку, приливают четверть пробирки воды и тщательно встряхивают. Если соль не растворяется, то вначале его растворяют в уксусной, далее в азотной кислоте.

1. Если соль состоит из катионов III группы, образование осадка с сульфидом аммония, то определение проводят согласно анализу смеси III группы катионов.

2. Если не образуется осадок с (NH4)2S, то катион или I или II группы. В этом случае проверяют наличие II группы действием карбоната аммония. При образовании белого осадка проводят реакции открытия бария и кальция.

2. Если при действии карбоната аммония не образуется белый осадок, значит присутствуют катионы только I группы и проводят открытие катионов аммония, магния и калия.

Это определение проводят по методу анализа смеси анионов трех групп, что указано было выше.

Гравиметрический метод анализа

Определение кристаллизационной воды в соли BaCl2•2H2O

Гравиметрический (весовой) анализ проводят двумя методами:

Определение кристаллизационной воды проводят методом отгонки.

Воду, входящую в структуру кристаллов некоторых веществ-кристаллогидратов, называют кристаллизационной водой. Содержание кристаллизационной воды в различных кристаллогидратах различная и отвечает определенным химическим формулам: H2C2O4•2H2O, BaCl2•2H2O, CuSО4•5H2O, Na2SO4•10H2O и т.д. Однако в зависимости от температуры, влажности воздуха и природы кристаллогидратов вода может выветриваться из кристаллов, т.е. количественно может уменьшаться или даже увеличиваться. Поэтому чтобы знать точную химическую формулу кристаллогидратов проводят определение кристаллизационной воды.

Метод основан на выделении воды при нагревании, т.е. на методе отгонки. Если рассмотреть на примере BaCl2•2H2O, то точную навеску этой соли (1-1.% г) помещают в тигель и нагревают в сушильном шкафу при 120-125 о С. Пока не перестанет изменяться масса (высушивание до постоянной массы)

Фарфоровый тигель или бюкс тщательно моют и высушивают 5-10 мин в сушильном шкафу и охлаждают 20 мин. в эксикаторе и взвешивают вначале на технохимических, затем на аналитических весах.

Точную навеску соли BaCl2•2H2O (1-1,5 г.) помещают в тигель и высушивают в сушильном шкафу 2 часа при 120-125 о С. Тигель с солью вынимают щипцами и переносят в эксикатор, охлаждают 20 мин. и взвешивают на аналитических весах записав массу. Тигель вновь помещают в сушильный шкаф и высушивают 1 час. Охладив тигель в эксикаторе вновь взвешивают. Если разница в массе составляет не более 0,0002 г. считается, что вода полностью удалена.

После высушивания до постоянной массы производят расчет содержания кристаллизационной воды.

Положим, что результаты взвешивания таковы:

Масса тигля с веществом 11,9746 г.

Навеска соли будет 1,3274 г.

Масса тигеля с веществом после высушивания

Из результатов взвешивания видно, что второе и третье взвешивание достаточно близки, поэтому отбрасывают первый результат и берут средний из двух последующих:

По разности массы тигля с веществом до высущивания и после находят массу кристаллизационной воды:

Процентное содержание кристаллизационной воды находят из пропорции:

В 1,3272 г. навески содержится 0,2223 г. H2O

ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

В титриметрическом (объемном) анализе раствор с точно известной концентрацией (титрованный или стандартный раствор) помещают в бюретку и по каплям приливают к исследуемому раствору с известным объемом, помещённый в коническую колбу и постоянно перемешивают. По изменению окраски индикатора или другим признакам определяют эквивалентный объем, затраченный на реакцию и подставляя его значение (V) в расчетные формулы определяют количество исследуемого вещества.

Метод нейтрализации или кислотно-основного титрования основан на реакции:

и позволяет определять концентрации кислот, щелочей, гидролизирующихся солей и т.д.

источник

Цель: освоить методику проведения качественного химического анализа смеси солей для установления катионного и анионного состава (систематический метод анализа).

1. Обнаружение катионов, способных окрашивать пламя. Прокаленной чистой нихромовой проволокой вносят исследуемый раствор либо анализируемую смесь, смоченную концентрированной HCI, в бесцветное пламя горелки и наблюдают окраску пламени (табл. 2.1.).

2. Обнаружение анионов, склонных при действии кислот к образованию летучих продуктов. При добавлении к анализируемой смеси твердых веществ кислот в зависимости от их природы и концентрации могут выделяться CO2, SO2 ( 2 М CH3COOH); CO2, SO2, H2S ( 2 M HCI, H2SO4); CO2, SO2, HCI, I2, NO2 (концентрированная H2SO4). Если при добавлении к анализируемой смеси кислот замечено выделение газа (табл. 5), для его идентификации пользуются характерными реакциями обнаружения анионов.

помутнение известковой воды

помутнение раствора AgNO3, удушливый газ

вспыхивание тлеющей лучины

3. Обнаружение окислителей. При наличии в смеси MnO2, PbO2 обработка хлороводородной кислотой будет сопровождаться выделением CI2. При наличии аниона-окислителя NO3 — исследуемый раствор, подкисленный 2 М раствором H2SO4, в присутствии 2–3 капель раствора KI и нескольких капель крахмального клейстера окрашивается в синий цвет.

4. Обнаружение восстановителей. Обесцвечивание разбавленного раствора KMnO4, добавленного к подкисленному 2 М H2SO4 анализируемому раствору, свидетельствует о присутствии ионов-восстановителей: SO3 2- , NO2 — , Cl — , Br — , I — , C2O4 2- .

5. Обнаружение некоторых ионов. Непосредственно из смеси можно обнаружить дробным методом следующие ионы: ион NH4 + по реакции выделения аммиака, ион CH3COO — по реакции с твердым гидросульфатом калия, ион Fe 3+ по реакции с тиоционат-ионом.

По растворимости все неорганические вещества делят на 4 группы: а) растворимые в воде; б) растворимые в кислотах; в) растворимые в щелочах; г) нерастворимые или малорастворимые в кислотах и щелочах.

В воде растворимы почти все соединения щелочных металлов, все нитраты, перхлораты, ацетаты, хлориды (кроме PbCI2, AgCI, Hg2CI2), сульфаты (кроме сульфатов Pb, Ba, Ca, Sr, Hg(I), Ag). Многие соединения висмута, сурьмы и олова растворяются в воде, но, вступая с ней в протолитическое взаимодействие, образуют аморфные осадки гидроксидов или основных солей. Последние переходят в раствор при действии 2 М HCI или HNO3.

Хлороводородная кислота растворяет большинство оксидов, все карбонаты и гидроксиды, за исключением соединений Pb(II), Ag(I) и Hg(I). Разбавленная HCI растворяет сульфиды кадмия, алюминия, хрома, железа, марганца, цинка, ванадия, церия, бериллия, титана, циркония, тория, урана. Концентрированная HCI при нагревании растворяет все сульфиды, кроме сульфидов ртути и мышьяка.

При обработке некоторых окислителей концентрированной HCI выделяется CI2, а цвет окислителя часто меняется (фиолетовый перманганат обесцвечивается, так как MnO4 — восстанавливается до Mn 2+ ; желтая окраска хроматов или оранжевая дихроматов переходит в зеленую, так как ионы CrO4 2- или Cr2O7 2- восстанавливаются до Cr 3+ ).

Если исследуемое вещество содержит силикаты, разлагаемые кислотами, то при его обработке горячей разбавленной HCI может выпасть осадок H2SiO3.

Если неизвестное вещество растворимо в 2 М HCI, то оно не содержит Ag(I), Hg(I) и большого количества Pb(II).

Азотная кислота растворяет все оксиды, гидроксиды, сульфиды (кроме HgS) и все нерастворимые в воде соли слабых кислот, за исключением солей сурьмы и олова. При обработке исследуемого образца HNO3 могут образоваться новые нерастворимые вещества, которые в нем первоначально отсутствовали: сера из сульфидов, PbSO4 из PbS, H2[Sn(OН)6] и H[Sb(OH)6] из солей сурьмы и олова.

Щелочи растворяют оксиды, гидроксиды и другие нерастворимые в воде соединения амфотерных металлов: цинка, алюминия, свинца, хрома, мышьяка, сурьмы и олова. Иногда различные щелочи действуют неодинаково. Например, соединения сурьмы растворяются лучше в KOH, а алюминия – в NaOH.

Вещества, которые не растворяются в кислотах и в растворах щелочей, называют нерастворимыми или малорастворимыми. К ним относятся: а) большинство силикатов; б) многие породы, минералы; в) некоторые сульфаты: PbSO4, ВаSO4, SrSO4 и СаSO4; г) ряд солей серебра: AgCI, AgBr, AgI, Ag3[Fe(CN)6], Ag4[Fe(CN)6], AgCN; д) прокаленные и безводные соли: CrCI3, Cr2(SO4)3, FeCrO4 (хромит или хромистый железняк); е) природные и прокаленные оксиды: AI2O3 (корунд), Fe2O3, Cr2O3, SnO2; ж) CaF2 и другие фториды двух- и трехвалентных металлов. Их переводят в другие соединения, которые затем растворяют с применением обычных растворителей (воды, кислот, щелочей), либо используют реакции комплексообразования.

Соли свинца PbCI2 и PbSO4 растворяют в горячем растворе CH3COONH4. Нерастворимые соединения хрома переводят в карбонаты кипячением с раствором Na2CO3. Фторид кальция и другие нерастворимые фториды разлагают обработкой тонко измельченного образца (в платиновом тигле) концентрированной H2SO4 при нагревании под тягой до прекращения выделения SO3. Остаток (CaSO4) переводят затем в карбонат кипячением с раствором Na2CO3. Нерастворимые в кислотах ферроцианиды разлагают кипячением с Na2CO3 или NaOH.

Если трудно подобрать такой растворитель, который полностью растворяет данный образец, или желают избежать длительной и трудоемкой процедуры сплавления, то обычно пользуются методом отдельных вытяжек, т.е. проводят последовательную обработку анализируемого объекта водой, 2 М CH3COOH, 2 М HCl, концентрированной НNO3.

Анализируемая смесь может полностью или частично растворяться в воде. Надежными признаками частичного растворения являются появление окрашивания и изменение рН водного раствора по сравнению с чистой водой. Поэтому обращают внимание на окраску полученного раствора и определяют его рН с помощью индикаторной бумаги.

Правильное приготовление вытяжек – залог успешной работы. Поэтому внимательно наблюдают за изменениями при использовании каждого из указанных реагентов. К новому реагенту переходят только тогда, когда окончательно убедятся, что в предыдущем образец не растворяется или растворение какой-то составной части закончилось.

Каждую из вытяжек исследуют отдельно, за исключением полученных при действии 2 М и концентрированной HCI, которые объединяют.

Читайте также:  Какие анализы сдать при кровотечение

Катионы и анионы в водной вытяжке обнаруживают в соответствии с общей схемой кислотно-основной классификации.

В уксуснокислой и объединенной хлороводородной вытяжках катионы обнаруживают по общей схеме. Из анионов в уксуснокислой вытяжке имеет смысл обнаруживать только карбонат- и фосфат-ионы, а в хлороводородной – сульфид-, фосфат- и хромат-ионы, если она окрашена.

Азотнокислую вытяжку используют для обнаружения катионов. Из анионов обнаруживают только сульфат-ионы, образующиеся в результате окисления сульфидов.

Общая схема анализа раствора исследуемого вещества или отдельных его вытяжек включает дробное обнаружение катионов (анионов) характерными реакциями, обнаружение отдельных групп катионов (анионов), разделение на группы по кислотно-основной схеме с помощью групповых реагентов, систематический анализ оставшихся катионов (анионов) и проверка ионов, обнаруженных ранее дробным методом.

Испытание на катионы I группы. К 3–4 каплям исследуемого раствора прибавляют 2–3 капли раствора Na2CO3. Если осадок выпадает, его отделяют, а катионы I группы обнаруживают в центрифугате. Если осадок не выпадает, то в растворе могут присутствовать только катионы I группы, которые открывают в отдельной пробе исследуемого раствора.

Испытание на катионы II группы. Если при действии на испытуемый раствор Na2CO3 выпал осадок, то берут новую пробу этого раствора (10–12 капель) и прибавляют 2–3 капли 2 М HCI. Если осадок не выпадает, то катионы II группы отсутствуют. В случае появления осадка добавляют HCI до полного осаждения. Осадок отделяют центрифугированием, промывают водой и обнаруживают в нем катионы II группы систематическим методом.

Испытание на катионы III группы. К 2–3 каплям раствора после отделения катионов II группы прибавляют столько же 2 М H2SO4 и нагревают. Выпадение осадка указывает на присутствие катионов III группы. Их обнаруживают систематическим методом после переведения сульфатов в раствор.

Испытание на катионы IV группы. К 2–3 каплям исследуемого раствора (если при действии HCI и H2SO4 осадков не образуется) или центрифугата после отделения катионов II, III групп добавляют по каплям раствор NaOH до щелочной реакции (рН 9–10). Образование осадка свидетельствует о возможном присутствии катионов IV, V и VI групп. Полное растворение первоначально выпавшего осадка при действии на него небольшого избытка NaOH (рН 10–12) свидетельствует о присутствии только катионов IV группы. Нерастворимый в избытке NaOH осадок может состоять из гидроксидов катионов V и VI групп. Его отделяют от раствора центрифугированием, а в центрифугате открывают катионы IV группы после разрушения их гидроксокомплексов.

Испытание на катионы VI группы. Если при действии на раствор, полученный после отделения катионов IV группы, избытком 25%-ного раствора NH4OH первоначально выпавший осадок растворяется, то это признак присутствия только катионов VI группы. Нерастворимый в избытке NH4OH осадок может состоять из гидроксидов катионов V группы. Его отделяют от раствора центрифугированием. В центрифугате открывают катионы VI группы после разрушения аммиачных комплексов.

Испытание на катионы V группы. Если при действии избытками растворов NaOH и NH4ОН осадок не растворяется, это свидетельствует о наличии катионов V группы.

Если исследуемый раствор содержит одно растворенное вещество, то, установив группу, к которой принадлежит катион, открывают его характерными реакциями. Если исследуемое вещество состоит из нескольких компонентов, катионы которых принадлежат к одной аналитической группе, то их открывают, сочетая дробный и систематический методы анализа. Если же в исследуемом веществе обнаружено присутствие катионов нескольких групп, его анализируют систематическим методом, как смесь катионов шести групп.

Установление присутствия тех или иных катионов в исследуемом растворе значительно облегчает обнаружение анионов. Пользуясь таблицей растворимости, можно заранее предсказать наличие или отсутствие в исследуемом растворе отдельных анионов. Например, если в нейтральном водном растворе обнаружен катион бария, то этот раствор не может содержать анионы SO4 2- , СO3 2- , SO3 2- .

После предварительных испытаний на присутствие анионов летучих кислот, окислителей и восстановителей приступают к установлению групп, к которым принадлежат анионы.

Испытание на анионы I группы. К 2–3 каплям нейтрального или слабощелочного раствора добавляют 2 капли раствора BaCI2. Если осадок выпадает, то присутствуют анионы I группы.

Испытание на анионы II группы. К 2–3 каплям анализируемого раствора, подкисленного 2 каплями 2 М раствора HNO3, добавляют каплю раствора AgNO3. Выпадение осадка указывает на присутствие анионов второй группы.

Испытание на анионы III группы. Так как анионы III группы не имеют группового реагента, их открывают характерными реакциями из раствора, полученного после осаждения анионов I и II групп действием Ag2SO4 при рН 8.

Определив группы, к которым принадлежат присутствующие в растворе анионы, приступают к их обнаружению систематическим методом.

источник

Цель работы: провести анализ предложенной смеси сухих солей на содержание в ней катионов и анионов:

– Проба А – смесь сухих солей, образованных катионами I и/или II аналитических групп и анионами различных групп;

– Проба Б – смесь сухих солей, образованных катионами III аналитической группы и анионами различных групп.

Сущность работы. В качестве контрольной задачи предлагается смесь сухих солей, в состав которой входят изученные ранее катионы и анионы. Поскольку анализ проводится «мокрым путем», то анализируемую смесь пpeждe всего необходимо растворить.

При растворении смесей солей в воде могут протекать химические реакции между различными компонентами смеси. Например, при растворении смеси сухих солей Ba(NO3)2 и K3PO4 произойдет реакция осаждения:

а при растворении смеси сухих солей FeCl3 и NaI – окислительно-восстановительная реакция:

Протекание этих реакций усложняет ход анализа, поэтому для выполнения лабораторной работы предлагается специально подобранная смесь сухих солей, полностью растворимая в воде.

После перевода пробы в раствор проводят его анализ на наличие катионов и анионов. Катионы открывают, используя систематический ход анализа, а анионы – дробный. Анализ целесообразно начинать с обнаружения катионов, так как наличие некоторых из них свидетельствует об отсутствии ряда анионов. Следует учесть, что число открытых катионов и анионов может совпадать либо не совпадать. Например, в смеси солей KCl, NaCl, NH4Cl и MgCl2 присутствуют 4 катиона и 1 анион.

Выполнение работы.Получают пробу для проведения анализа, записывают ее номер в лабораторный журнал. Описывают внешний вид пробы (окраска кристаллов, расплывание на воздухе).

Растворяют пробу в дистиллированной воде, добавляя ее небольшими порциями и перемешивая раствор стеклянной палочкой. Большой объем воды использовать не следует, поскольку раствор будет сильно разбавленным, что усложнит анализ.

Описывают внешний вид полученного раствора (окраска, прозрачность) и определяют значение рН с помощью универсальной индикаторной бумаги. Далее используют отдельные порции раствора для проведения предварительных испытаний, обнаружения катионов и анионов.

Проба А. Смесь солей, образованных катионами I и/или II аналитических групп и анионами различных групп. Анализ проводят в следующем порядке:

1) предварительные испытания и систематический ход анализа катионов по методике, описанной в работе № 1;

2) вывод по результатам анализа катионов – каких анионов в смеси не может быть, учитывая, что смесь растворилась в воде без остатка;

3) предварительные испытания и дробный ход анализа анионов по методике, описанной в работе № 3. Если сделан вывод об отсутствии ряда анионов, то не следует проводить реакции с целью их обнаружения;

4) окончательный результат анализа.

Проба Б. Смесь солей, образованных катионами III аналитической группы и анионами различных групп. Анализ проводят в следующем порядке:

1) предварительные испытания и систематический ход анализа катионов по методике, описанной в работе № 2;

2) вывод по результатам анализа катионов – каких анионов в смеси не может быть, учитывая, что смесь растворилась в воде без остатка;

3) предварительные испытания и дробный ход анализа анионов по методике, описанной в работе № 3, из которой должны быть исключены все операции с явно отсутствующими анионами;

4) окончательный результат анализа.

Дата добавления: 2014-11-10 ; просмотров: 1863 . Нарушение авторских прав

источник

Катионы 1-4 и анионы 1-3аналитических групп входят в состав соединений, среди которых много лекарств. На практике часто применяют лекарственные формы – твердые образцы, представляющие собой смесь нескольких веществ .При этом появляется необходимость идентифицировать различные катионы и анионы – составные части лекарственных веществ – при их совместном присутствии. Также испытание лекарственных средств на чистоту часто требует проведения реакций на различные примеси, как катионы, так и анионы, которые могут присутствовать одновременно.

Анализ определения неизвестной соли можно выполнять по такой схеме:

1)Описать внешний вид: цвет, однородность,(отсутствие окраски дает возможность предположить, что в растворе нет катионов Fe3+,Cu2+,анионов

3)определить рН с помощью универсальной индикаторной бумаги(кислая среда указывает на присутствие солей сильных кислот слабых оснований, щелочная среда – на присутствие солей аммиака(предварительно нагреть часть пробы)и солей сильных оснований и слабых кислот),

4)провести пирохимический анализ пробы,

5)пробу можно поделить на 3 части:

1часть- открытие катионов по схеме,

А)по таблице растворимости по катиону определить возможный анион,с которым может быть образована соль,

Б)определить группы возможных анионов с помощью групповых реагентов:

— наличие осадка с хлоридом бария говорит о присутствии анионов 1 группы,

— наличие осадка с нитратом серебра – о наличии анионов 2 группы,если осадков не обнаружено – о наличии анионов 3 группы.

— отдельные анионы обнаружить дробным методом.

3часть – для проверочных опытов.

6)записать уравнения качественных реакций с помощью которых открыты катион и анион,

7)сделать вывод по анализу.

Также для работы нужно использовать необходимое оборудование:предметные стекла,пробирки или пеницелинки,спиртовки,воронки,фильтровальную бумагу,стеклянные палочки,микроскоп,выпарительные чашки,грифели,нихромовую проволоку,индикаторную бумагу и др.

33. Методы количественного анализа неорганических и органических веществ, в том числе физико-химические. Основные понятия.

Количественный химический анализ предназначен для определения концентрации, то есть количества известного чистого вещества в смесях (или растворах).Методы количественного химического анализа неорганических в-в:

1. электролитический, основанный на выделении отдельных металлов электролизом,

2. колориметрический, производимый по сравнению интенсивности окраски данного раствора с окраской раствора определенной крепости,

3. органический анализ, состоящий в сожжении органического вещества в углекислый газ С02 и воду Н20 и в определении по количеству их относительного содержания в веществе углерода и водорода,

4. газовый анализ, состоящий в определении некоторыми специальными методами качественного и количественного состава газов или их смеси.

Количественный элементарный анализ органических в-в:

1. Определение углерода и водорода:

метод Прегля. По этому методу пары вещества окисляют, пропуская их в смеси с кислородом через нагретый до 750 °С слой окиси меди и хромата свинца, помещенный в трубку для сожжения. Двуокись углерода и вода улавливаются в поглотительных аппаратах и определяются, по привесу. Продукты окисления других элементов задерживаются находящимися в трубке для сожжения поглотителями (серебро и двуокись свинца).

2. Определение галоидов и серы:

При анализе органических веществ, содержащих галоид и серу, в основном сохраняется общий принцип метода — сожжение в незаполненной окислителем трубке; поглощение галоидов или серы производится в специальном аппарате, наполненном металлическим серебром. При 450 °С металлическое серебро количественно поглощает хлор, бром и иод, а при 500—750 °С — окислы серы. Серебро помещают перед поглотительными аппаратами для двуокиси углерода и воды. Таким образом одновременно определяютуглерод, водород и галоиды или углерод, водород и серу.

Определение азота

По методу Кьельдаля вещество, содержащее азот, разрушают концентрированной серной кислотой (в колбеКьельдаля) в присутствии различных катализаторов (PtCl4, PdCl2, CuO, HgO, Se и др.), причем образуетсясульфат ам,мония. Последний под действием щелочи выделяет сзободный аммиак, который отгоняют спаром и титруют кислотой.

Дата добавления: 2016-06-24 ; просмотров: 3675 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источник

Задачей качественного химического анализа является идентификация (также «обнаружение», «открытие») элементов, ионов или веществ, входящих в состав исследуемой системы. Обнаружение элементов в исследуемом веществе проводят в большинстве случаев методом так называемого «мокрого» анализа, то есть, после переведения вещества в раствор. В отдельных случаях пользуются и методом «сухого» анализа.

В водных растворах неорганические вещества (за некоторым исключением) полностью или частично диссоциируют на ионы. Поэтому неорганический качественный анализ сводится к обнаружению катионов и анионов.

Для решения задач качественного анализа используют аналитические реакции, сопровождающиеся появлениеманалитического сигнала – внешнего эффекта реакции (образование окрашенного вещества, выделение или растворение осадка, окрашивание пламени, выделение газа и т. п.), позволяющего получить информацию о наличии и количестве соответствующего определяемого компонента.

2Mn 2+ + 5PbO2 + 4H + → 2MnO4 — + 5Pb 2+ + 2H2O (1)

Газ со специфическим запахом

Результат исследования состава системы на качественном уровне выражается терминами «присутствует», «отсутствует», иногда «много», «мало», «следы».

По числу частиц, дающих одинаковые аналитические реакции, последние могут быть неселективными, селективными и специфическими.

Внешний эффект неселективных реакций проявляется в случае многих ионов. Пример — образование карбонатов катионов второй и третьей аналитических групп.

Специфические реакции — аналитические реакции, внешний эффект которых характерен только для одного иона или соединения.

Реакция (3) является специфической, так как свойственна только иону NH4 + . Специфические реакции очень важны для анализа, но их крайне мало.

Селективные реакции — аналитические реакции, внешний эффект которых характерен и избирателен только для небольшого числа ионов или соединений.

Чем меньше ионов дает с данным реагентом одинаковый эффект, тем бóльшей селективностью обладает данная реакция. Селективность реакции можно повысить, проводя ее при определенном значении рН или маскируя мешающие ионы.

Под маскированием мешающего иона понимают снижение его концентрации ниже предела обнаружения. Для этого в раствор добавляют реактив связывающий посторонние ионы. Чаще всего для маскирования используются реакции комплексообразования.

Для полного качественного анализа сложных объектов, включающих большое количество ионов, применяют определеннуюсистему последовательных операций по разделению на группы и подгруппы ионов, характеризующихся общими свойствами. Такой метод анализа называют систематическим. Реагенты, позволяющие отделять группы близких по свойствам ионов от других ионов, находящихся в растворе, называют групповыми. В качестве групповых реагентов чаще всего используют вещества, образующие малорастворимые соединения. Это позволяет выделить группу близких по свойствам ионов из анализируемого раствора в осадок и отделить её центрифугированием.

Групповые реакции — аналитические реакции, внешний эффект которых характерен для группы ионов или соединений.

Затем состав этого осадка (или раствора после выделения группы ионов) исследуют с помощью частных реакций.

Частные реакции – реакции, позволяющие обнаружить ионы одной аналитической группы при их взаимном присутствии. Обычно в качестве частных реакций используют специфические или селективные.

Так, рассматривая реакцию (2) легко убедиться, что одинаковый аналитический эффект может сопровождать реакцию сульфат-аниона SO4 2- с рядом катионов, например:

(Анион SO4 2- является в данном случае групповым реактивом). Очевидно, что для окончательного решения вопроса, какой (или какие) из катионов присутствует в растворе (Ba 2+ , Ca 2+ или Sr 2+ ) необходимо провести дополнительное исследование с помощьючастных реакций.

Нагревание проводят на водяной бане, помещая в нее пробирки с раствором или со смесью, содержащей осадок.

Упаривание растворов для их концентрирования проводят в тиглях или фарфоровых чашках, нагревая их на асбестовой сетке. Сухой остаток переносят в пробирку после охлаждения.

Осаждение проводят в центрифужных пробирках, добавляя осадитель по каплям при постоянном перемешивании содержимого пробирки. Исходный объем раствора не должен превышать 2 см 3 .

Центрифугирование применяют для отделения раствора от осадка. Проводят в центрифужных пробирках.

Полноту осаждения проверяют, добавляя к центрифугату (прозрачному раствору над осадком) 1-2 капли осадителя. Если раствор остается прозрачным, то осаждение считают полным. В противном случае операцию осаждения повторяют. Прозрачный раствор над осадком сливают в чистую пробирку или отсасывают пипеткой.

Промывание осадка. Кристаллические осадки промывают дистиллированной водой, аморфные — раствором соли сильного электролита с одноименным ионом. Для этого к осадку приливают 1-2 см 3 промывной жидкости, перемешивают стеклянной палочкой и центрифугируют.

Читайте также:  Как сделать анализ анкетирования пример

Растворение осадка проводят, добавляя к нему по каплям кислоту, растворы щелочи, аммиака или других реактивов.

Экстракцию проводят в полумикропробирках, добавляя к содержимому пробирки 5-20 капель органического растворителя; смесь тщательно перемешивают и после отстаивания слои разделяют.

Выполнение реакций. Все реакции выполняют в химически чистой посуде.

Пробирочные реакции выполняют в полумикропробирках (далее «пробирки»). В пробирку помещают 3-5 капель анализируемого раствора, создают условия, рекомендованные в данной методике, осторожно не касаясь пипеткой стенок пробирки добавляют 2-3 капли раствора реагента, перемешивают стеклянной палочкой и через 1-2 мин наблюдают эффект реакции.

Микрокристаллоскопические реакции проводят на чистых обезжиренных предметных стеклах (обезжиривание проводят смесью 1:1 этанола и эфира). На предметное стекло стеклянной палочкой помещают каплю исследуемого раствора; рядом помещают каплю раствора реагента. Затем стеклянной палочкой соединяют обе капли. Если реактив твердый, то крупинку соли помещают на край пятна исследуемого раствора. Через 1-2 мин рассматривают образовавшиеся кристаллы под микроскопом.

Капельные реакции на фильтровальной бумаге. Раствор анализируемого вещества капилляром наносят на бумагу. Затем в центр пятна или рядом с ним другим капилляром наносят раствор реактива. Диаметр пятна не должен превышать 0,5 см. Каждую последующую каплю реактива вносят только после впитывания предыдущей.

Капельные реакции на предметном стекле. Каплю раствора анализируемого вещества наносят на обезжиренное предметное стекло. Затем рядом другим капилляром наносят каплю раствора реактива. Капли соединяют стеклянной палочкой и наблюдают результат. В случае работы с сухим реактивом шпателем рядом с каплей исследуемого раствора наносят крупинку реактива и осторожно перемещают ее на край капли. Наблюдают результат.

Холостой (контрольный) опыт выполняют, используя все те же реактивы в тех же условиях, что и в основном опыте, но в отсутствие определяемого иона.

При анализе сложных смесей солей полезно пользоваться определенной системой.

В зависимости от того, в виде каких малорастворимых соединений осаждаются испытуемые ионы, схемы их разделения на группы и подгруппы могут быть сероводородной (с использованием сероводорода или сульфидов), кислотно-основной и другими. Кислотно-основная схема разделения катионов предложенная и внедренная в практику учебной работы С.Д. Бесковым и О.А. Слизковской на группы логична, удобна и поэтому применяется достаточно часто. Классификация катионов по этой схеме анализа приведена в табл. 1.

Таблица 1. Кислотно-основная классификация катионов

Использование кислотно-основной схемы разделения катионов позволяет получать предварительную информацию о составе сложной смеси.

В основу классификации анионов могут быть положены такие их свойства, как способность к образованию малорастворимых солей с различными катионами, окислительно-восстановительные свойства, способность к комплексообразованию, образованию летучих солей и т. п. Поэтому ни одна из классификаций не является общепринятой.

В табл. 2 представлена широко применяемая система классификации анионов, основанная на образовании ими малорастворимых солей бария и серебра. Окислительно-восстановительные свойства анионов служат дополнительным фактором, позволяющим разделить или идентифицировать анионы в пределах одной аналитической группы.

Таблица 2. Классификация анионов, основанная на образовании ими малорастворимых солей бария и серебра.

Систематический анализ основан на делении ионов на аналитические группы с помощью групповых реагентов. Обнаружение ионов внутри каждой группы проводят отдельно, в строго определенной последовательности.

Дробный анализ основан на использовании для обнаружения каждого иона характерных для него реакций в определенных условиях, устраняющих мешающее влияние всех остальных ионов.

Капельный анализ основан на взаимодействии капли анализируемого раствора с каплей реагента при выполнении реакции на фильтровальной бумаге или на предметном стекле.

Хроматографический анализ основан на различии в скоростях движения отдельных компонентов смеси через стационарную фазу под влиянием подвижной фазы.

Микрокристаллоскопический анализ основан на наблюдении под микроскопом характерной формы, цвета и размеров кристаллов химически индивидуального вещества, образовавшегося на предметном стекле.

Дробным анализом называют метод обнаружения ионов с помощью специфических реакций и без предварительного разделения на аналитические группы. В этом методе аналитические реакции проводят в отдельных порциях раствора, причем присутствующие в этом же растворе другие ионы выполняемой реакции не мешают. Последовательность обнаружения ионов значения не имеет.

В случае необходимости другие ионы, мешающие реакции действием осадителей или комплексообразующих реагентов отделяют (или маскируют).

Дробный анализ катионов применяется для исследования сравнительно простых объектов, состав которых ориентировочно известен.

При проведении реакций обнаружения полезно сравнивать наблюдаемый эффект с результатом холостого опыта, в котором использовались все те же реактивы, и в тех же условиях, что и в основном, но в отсутствии определяемого иона. Заключение о наличии иона в системе можно делать лишь в том случае, если наблюдаемый эффект анализируемой пробы существенно интенсивнее, чем в холостом опыте.

На основании проделанных опытов составляют обзорную таблицу реакций всех изученных катионов и анионов с указанием особенностей этих реакций.

Выполнение контрольной задачи осуществляется по следующему плану:

  • · Проведение предварительных наблюдений и испытаний образца контрольной задачи
  • · Перевод анализируемого образца в раствор
  • · Обнаружение катионов
  • · Обнаружение анионов
  • · Оформление протокола анализа в виде таблицы или иначе.
  • · Общий вывод.

ВНИМАНИЕ. Все действия и их результаты немедленно фиксируются в протокол анализа.

Таблица 3. Протокол анализа контрольной задачи «Качественный анализ смеси сухих солей» (Пример)

орядок выполнения итоговой контрольной задачи

Прежде чем приступить к выполнению анализа, следует изучить реакции взаимодействия катионов и анионов с соответствующими реагентами, ознакомиться с методикой выполнения и эффектом реакций. Результаты исследований записать в лабораторный журнал, указывая эффект реакций, условия их протекания и уравнения реакций в молекулярном и ионном видах.

Полученное для анализа вещество делят на три части: одну часть используют для обнаружения катионов, вторую для анализа анионов, а третью – для проведения предварительных испытаний и проверки результатов анализа.

Предварительные наблюдения и испытания

Предварительные испытания и наблюдения позволяют сделать предварительные выводы о качественном составе анализируемого образца (о присутствии или отсутствии тех или иных ионов) и выбрать рациональное направление исследования.

Органолептический анализ предполагает исследование цвета и запаха анализируемого образца, однородности пробы при рассматривании его под лупой или микроскопом и позволяет сделать соответствующие выводы о составе пробы.

Сами соли и их растворы могут иметь характерную окраску. Поэтому перед проведением дробного анализа следует обратить внимание на цвет полученной для анализа контрольной задачи. Сухие нитраты, хлориды и сульфаты калия, натрия, аммония, кальция, олова, алюминия, цинка, железа(II) и марганца обычно белые, а их растворы бесцветны. Бесцветные соли свинца могут придавать растворам желтоватую окраску. Соли железа(III) и его растворы окрашены в желтый (желто-оранжевый) цвет, никеля(II) в зеленый, кобальта(II) — розовый, хрома(III) – темно-зеленый или темно-фиолетовый, меди(II) — голубой или зеленый.

Так, характерная окраска исследуемого образца может быть обусловлена наличием солей хрома(III), железа(III), кобальта(II), меди(II) и никеля. Белая же окраска образца свидетельствует об отсутствии этих катионов. Обводненность смеси может быть следствием ее гигроскопичности или растворения одной соли в кристаллизационной воде другой соли.

Соли аммония часто обладают характерным запахом аммиака.

ВНИМАНИЕ . Запрещается пробовать вещества на вкус.

Окрашивание пламени газовой горелки

Окрашивание пламени газовой горелки позволяет обнаружить некоторые катионы. Для этого несколько крупинок анализируемого вещества, смоченного каплей конц. HCl, при помощи прокаленного графитового стержня или нихромовой проволоки вносят в бесцветное пламя газовой горелки и наблюдают окрашивание пламени. При наличии летучих солей натрия, калия, кальция, меди, свинца и олова (а также стронция, бария, висмута, мышьяка и сурьмы) ионизованное пламя газовой горелки окрашивается в характерные цвета. При наличии летучих солей натрия — в характерный интенсивно-желтый цвет; калия – бледно–фиолетовый, кальция – кирпично–красный, меди – изумрудно–зелёный, свинца и олова – бледно-синий.

Анализируемое вещество может растворяться в воде полностью или частично. При полной растворимости можно воздержаться от испытаний другими растворителями.

Пробу на частичную растворимость проводят следующим образом. Небольшое количество (2-3 мг) вещества встряхивают в пробирке с 1-2 см 3 воды и центрифугируют. 2-3 капли центрифугата выпаривают досуха на предметном стекле. Наличие налета на стекле указывает на частичную растворимость вещества в воде. При частичной растворимости вещества в воде водный раствор необходимо отделить от осадка, а для осадка подобрать подходящий растворитель. Раствор и осадок можно анализировать отдельно.

Каплю испытуемого раствора помещают на универсальную индикаторную бумажку и сравнивают с цветовой шкалой рН.

Если рН раствора 2-4 и раствор не содержит осадка, то в растворе отсутствуют олово(II) и железо(III), соли которых гидролизуются, и продукты гидролиза которых осаждаются в указанном диапазоне значений рН.

Если при значениях рН 2-4 в растворе имеется осадок, то он может включать продукты гидролиза только солей олова(II) и железа(III).

При рН ³ 4 осадок может содержать другие катионы II-VI аналитических групп.

Перевод вещества в растворенное состояние

Для подбора растворителя берут

0,01 г вещества и 0,5-1,0 см 3 растворителя. Подбор растворителя начинают с проверки растворимости исследуемого вещества в дистиллированной воде. Вначале пробуют растворить исследуемое вещество при комнатной температуре, затем при нагревании.

Если исследуемое вещество нерастворимо или не полностью растворимо в воде, пробуют его растворимость в разбавленных, а затем в концентрированных кислотах – уксусной, азотной, хлороводородной. Далее проверяют растворимость вещества в растворах едких щелочей, аммиака, и карбонатов натрия или калия.

К следующему растворителю переходят, если вещество не растворяется полностью в предыдущем.

По ходу подбора растворителя делают соответствующие выводы о возможном составе образца. Так полная растворимость в холодной воде свидетельствует об отсутствии в нём хлоридов катионов II аналитической группы и сульфатов III аналитической группы.

Растворимость осадка в горячей воде указывает на возможное присутствие хлорида свинца.

Растворимость в едких щелочах свидетельствует о наличии катионов IV аналитической группы. Растворимость в растворе аммиака – катионов VI аналитической группы и цинка.

Действие групповых реагентов

Действием групповых реагентов на отдельные порции раствора контрольной задачи (0,5 см 3 ) можно определить наличие или отсутствие катионов соответствующих групп в растворе. В случае образования белого осaдка при добавлении раствора 2 М НСl делают вывод о наличии в растворе катионов II аналитической группы; серной кислоты – III группы; при образовании осадка в обоих случаях можно предположить наличие в растворе катионов обеих групп или только свинца. Если осадок образуется при добавлении к раствору контрольной задачи 2 М раствора NaOH, то в нем могут присутствовать катионы IV – VI групп.

Обнаружение катионов дробным методом

Дробным методом, используя специфические и характерные реакции, определяют присутствие отдельных катионов.

ВНИМАНИЕ. При обнаружении в контрольной задаче катионов II-VI аналитических групп и отсутствии иона NH4 + , катионы К + и Na + определяются после осаждения мешающих ионов в виде карбонатов и их отделения от раствора центрифугированием.

Обнаружение анионов дробным методом.

В отдельных порциях раствора дробным методом определяют присутствие отдельных анионов.

Оформление протокола завершают общим выводом об обнаруженных в составе анализируемого образца катионах и анионах.

источник

научиться определять состав сухой соли.

анализируемый образец, Na2В407, гидрофосфатом натрия-аммония, серная кислота, вода, уксусная кислота, 2 М растворы соляной, азотной, концентрированная НС1, концентрированная азотная кислота, царская водка, 30% раствор щелочи, 25% раствор аммиака, иодид калия, перманганат калия, стеклообразная бусинка, спиртовка, держатель пробирки.

Перед выполнением лабораторной работы необходимо проработать материал:

Частные реакции анионов первой группы. Реакции сульфат-иона (действие хлорида бария); сульфит-иона (действие хлорида бария, окислителей: растворов иода или перманганата калия); карбонат-иона (действие хлорида бария, кислот).

Частые реакции анионов второй группы.

Реакции хлорид-иона (действие нитрата серебра); сульфид-иона (действие нитрата серебра, соляной кислоты).

Частные реакции анионов третьей группы. Реакции нитрат-иона (действие сульфата железа (II) в кислой среде); нитрит-иона (действие перманганата калия в кислой среде).

Систематический ход анализа соли.

Установление состава твердого вещества осуществляется в два этапа.

Анализ анионов имеет свои особенности. В отличие от катионов, анионы обычно не мешают обнаружению друг друга. Поэтому многие из них обнаруживают дробным методом в порциях исследуемого раствора. К систематическому ходу анализа прибегают лишь в наиболее сложных случаях, например, при наличии в растворе анионов-восстановителей или окислителей.

Если в ходе анализа смеси катионов групповые реагенты служат для последовательного отделения групп, то при анализе смеси анионов они используются лишь для предварительного обнаружения той или иной группы. Это значительно облегчает работу, т. к. отсутствие хотя бы одной из групп позволяет не производить реакций на относящиеся к ней анионы.

Ход анализа смеси анионов 1–3 аналитических групп

(без ионов-восстановителей SO32-, S2O32-, S2- и NO2-).

Кислая реакция анализируемого раствора указывает на отсутствие в нем анионов летучих и неустойчивых кислот, например, CO32- и некоторых других.

Проба на анионы I группы и обнаружение иона SO

Если раствор кислый, нейтрализуют его раствором Ba(OH)2.

Ионы Ba2+ образуют с сульфат-ионами белый осадок сульфата бария, нерастворимый в кислотах. Этим сульфат бария отличается от солей бария других анионов.

к 2–3 каплям нейтрального или слабощелочного раствора прибавляют 3–4 капли группового реагента BaCl2. Выпадение осадка указывает на присутствие анионов 1‑й группы. К осадку прибавляют 3–4 капли 2 н соляной кислоты. Нерастворимость его в 2 н хлороводородной кислоте – признак присутствия иона SO42-.

Отличить сульфат бария от других солей можно также по его способности к образованию смешанных кристаллов с KMnO4, имеющих розовый цвет.

к 2–3 каплям исследуемого раствора прибавляют 2 капли 2 н раствора соляной кислоты, 5 капель 0,01 н раствора KMnO4 и затем раствор BaCl2. Образуется осадок. Далее прибавляют раствор H2O2 для восстановления избытка KMnO4, при этом раствор бесцвечивается, а осадок окрашивается в розовый цвет.

Проба на анионы 2‑й группы и их обнаружение.

к 2–3 каплям исходного раствора добавляют 3–4 капли раствора AgNO3 – реагента на 2‑ю группу. Образование осадка и его нерастворимость в 2 н азотной кислоте подтверждает присутствие анионов второй аналитической группы.

Если анионы 2‑й группы присутствуют, то добиваются полного осаждения их раствором нитрата серебра, осадок отделяют центрифугированием и промывают. Используют его для обнаружения ионов Cl-, Br-, I-.

a) Растворение хлорида серебра и обнаружение иона Cl-.Выполнение:

прибавляют к осадку 20–30 капель раствора карбоната аммония с массовой долей (NH4)2CO3 12% и взбалтывают в течение 1 мин. При этом хлорид серебра растворяется с образованием [Ag(NH3)2] Cl, но только частично; бромид и иодид серебра остаются в осадке. Отделяют центрифугированием осадок, центрифугат делят на две порции. К одной из них прибавляют несколько капель азотной кислоты (появление мути AgCl указывает на присутствие хлорид-иона). К другой порции центрифугата прибавляют несколько капель раствора бромида калия. Интенсивное помутнение раствора из-за выделения бромида серебра также указывает на присутствие хлорид-иона.

Отцентрифугированный осадок промывают и исследуют, как описано ниже.

Медь
Медь (лат. Cuprum), Cu, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546; мягкий, ковкий металл красного цвета. Природная медь состоит .

источник

Анализируемый объект может быть индивидуальным веществом или смесью веществ, по агрегатному состоянию – твердым, жидким или газообразным, по структуре – однородным или неоднородным. Твердые вещества могут быть представлены, например, металлами, сплавами, рудами, продуктами производства, жидкие – жидкостями и растворами, газообразные – индивидуальными газами или их смесями.

Для анализа твердого вещества (сухой соли) отбирают небольшое его количество 0,1 – 0,2 г.

Обращают внимание на цвет и запах кристаллов соли. Бесцветные или белые кристаллы свидетельствуют об отсутствии солей окрашенных ионов (Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , CrO 4 2- , Cr 2 O 7 2- ).

Читайте также:  Какие анализы нужно принести гастроэнтерологу

Запах – важный признак некоторых солей слабых оснований или слабых кислот. Например, твердый (NH 4 ) 2 CO 3 пахнет аммиаком, NaHSO 3 – сернистым газом и т.д.

Исследуемую пробу измельчают в фарфоровой ступке и делят на три части: с одной – проводят предварительные испытания, вторую – используют для систематического анализа, третью – оставляют для контроля.

Из предварительных испытаний, предшествующих систематическому анализу, чаще всего проводят окрашивание пламени, действие кислот на испытуемое вещество, подбор растворителя, определение рН раствора.

Для окрашивания пламени достаточно отобрать небольшое количество измельченного сухого образца (с просяное зернышко).

Полезно проверить действие серной кислоты на пробу. Вначале к части анализируемого вещества приливают 1М раствор H 2 SO 4 , при этом наблюдают выделение газов:

CO 2 (газ без запаха, вызывающий помутнение известковой воды) – при анализе карбонатов;

SО 2 (газ с запахом горящей серы) – при анализе сульфитов и тиосульфатов;

H 2 S (газ с запахом тухлых яиц) – при анализе сульфидов;

CH 3 COOН – при анализе ацетатов.

Если на анализируемое вещество подействовать концентрированной серной кислотой (осторожно! разбрызгивание!), помимо перечисленных газов, выделившихся более интенсивно, могут дополнительно выделяться:

HCl и Cl 2 (газ с характерным резким запахом) – при анализе хлоридов;

HBr и Br 2 (желто-бурый газ) – при анализе бромидов,

J 2 (фиолетовые пары) – при анализе иодидов,

NO 2 (бурые пары) – при анализе нитритов.

Испытание на растворимость и подбор растворителя проводят с небольшими порциями вещества (10 – 15 мг), при этом растворители (15 – 20 капель) приливают в следующей последовательности (сначала при комнатной температуре, затем при нагревании):

конц. HNO 3 , «царская водка».

Определение рН среды в водном растворе соли проводят с помощью универсальной или другой индикаторной бумаги. Если реакция среды щелочная, то могут присутствовать катионы I группы, а также CO 3 2- , B 4 O 7 2- , S 2- , PO 4 3- , CH 3 COO — , AsO 4 3- , AsO 3 3- . Если реакция среды кислая, то отсутствуют CO 3 2- , S 2- , SO 3 2- , S 2 O 3 2- . Нейтральная реакция среды указывает, что в растворе могут быть соли сильных кислот и сильных оснований (KCl, Na 2 SO 4 ) или соли слабых кислот и слабых оснований (CH 3 COONН 4 и т.п.). В процессе анализа эти выводы подтверждают соответствующими реакциями.

Анализ соли, растворимой в воде

Вторую часть измельченной пробы растворяют в дистиллированной воде, добавляя ее порциями при перемешивании до полного растворения. Если растворение при комнатной температуре идет медленно, нагревают на водяной бане. Если при растворении образуется мутный раствор (или осадок), что возможно при гидролизе некоторых солей (Al 3+ , Fe 3+ , Sn(IV), Cr 3+ и особенно Sb(III) и Bi 3+ ), к отдельной порции взмученного раствора с осадком прибавляют 1-2 капли раствора HNO 3 до полного растворения мути. Этот раствор используют для анализа катионов. При анализе анионов введенный с кислотой анион NO 3 — открывается в отдельной порции раствора, полученного подкислением другой кислотой.

После растворения пробы отмечают цвет раствора. При анализе индивидуального вещества в растворе желтого цвета возможно присутствие Fe 3+ , зеленого – Ni 2+ , голубого – Cu 2+ , розового – Co 2+ и т.д.

Исследуемый раствор делят на три части для обнаружения катиона, аниона и проверочных испытаний. Вначале открывают катион, затем анион. Для обнаружения катиона предварительно устанавливают его групповую принадлежность, для чего проводят испытания с групповыми реагентами.

К 3-4 каплям исследуемого раствора прибавляют 2-3 капли раствора Na 2 CO 3 или Na 2 HPO 4 . Если осадок не выпал, в растворе присутствуют катионы I группы. Если осадок образовался, возможно присутствие катионов II – VI групп.

Проба на катион II группы

К 3-4 каплям исследуемого раствора прибавляют 2-3 капли 2М раствора HCl. Образование белого осадка указывает на присутствие катиона II группы.

Проба на катион III группы

К 3-4 капли исследуемого раствора прибавляют 2-3 капли 2М раствора H 2 SO 4 и C 2 H 5 OH. Образование белого осадка подтверждает присутствие катиона III группы.

Если осадок образуется с раствором HCl и с раствором H 2 SO 4 , то это может быть катион свинца.

Проба на катион IV группы

К нескольким каплям раствора прибавляют по каплям избыток раствора NaOH. Растворение первоначально выпавшего осадка указывает на присутствие катиона IV группы (обратите внимание на цвет осадка). Если осадок в избытке щелочи не растворился, его исследуют на присутствие катиона V и VI группы.

Следует учесть возможность растворения Cu(OH) 2 .

Проба на катион V и VI группы

К полученному осадку гидроксида прибавляют концентрированный раствор аммиака. Растворение осадка указывает на присутствие катиона VI группы (обратите внимание на цвет раствора).

Если осадок растворился в избытке щелочи и избытке аммиака, то это может быть Zn(OH) 2 .

Если осадок не растворился, в исследуемом растворе – катион V группы.

Установив принадлежность катиона к определенной аналитической группе, с помощью дробного метода открывают его характерными селективными реакциями.

Определение катиона облегчает обнаружение в исследуемом растворе аниона. Из анализа можно исключить те анионы, которые с обнаруженным катионом образуют нерастворимые в воде соли. Реакция среды раствора также дает информацию о возможном характере аниона. Например, если соль хорошо растворяется в воде и в нейтральном водном растворе обнаружен катион Ba 2+ , то этот раствор не может содержать анионы SO 4 2-, CO 3 2- , SO 3 2- , B 4 O 7 2- , PO 4 3- (BaS 2 O 3 образуется только из концентрированных растворов).

Определяют принадлежность аниона к аналитической группе по реакциям с BaCl 2 и AgNO 3 , затем открывают его с помощью соответствующих реактивов.

Обнаружив катион и анион, можно представить формулу анализируемой соли.

Что необходимо предпринять, если в процессе растворения соли в воде раствор мутнеет?

При действии на соль кислоты наблюдается бурное выделение газа. Присутствие каких анионов можно предполагать в первую очередь?

В составе растворимой соли обнаружен катион Ba 2+ . Какие анионы в составе соли заведомо отсутствуют?

При анализе растворимой в воде соли открыт катион Ag + . Какие анионы заведомо отсутствуют?

Соль растворима в воде. При действии на ее раствор щелочи образуется гидроксид белого цвета, растворимый как в избытке щелочи, так и в растворе аммиака. Какой катион входит в состав соли?

Соль растворима в воде. При действии на ее раствор HCl и H 2 SO 4 выпадают осадки белого цвета. Какой катион входит в состав соли?

Водный раствор соли имеет нейтральную реакцию. Какие анионы могут входить в состав соли, если обнаружен катион NH 4 + ?

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

3.1. Задачи количественного анализа

Если при помощи качественного анализа устанавливают, из каких элементов (или ионов) состоит исследуемое вещество, то задачей количественного анализа является определение количественного содержания элементов, ионов или химических соединений, входящих в состав исследуемых веществ и материалов.

На основании данных количественного анализа определяют качество веществ, которое зависит от количественного содержания основных компонентов и примесей. Это, в свою очередь, позволяет установить пригодность веществ к применению. Например, качество пищевых продуктов значительно снижается при содержании примесей нитрат-ионов выше допустимых пределов.

С помощью количественного анализа проверяют правильность ведения технологических процессов производства, проводя химический контроль на каждой его стадии. Ни один материал не поступает в производство и ни одна готовая продукция не выпускается без данных химического контроля. Используя результаты химического анализа, проводят технологические расчеты. Количественный анализ позволяет определить соответствие характеристик вещества, материалов, потребительских товаров требованиям нормативно-технических документов.

Проведение анализа обычно складывается из нескольких этапов. Проба, которая поступила на анализ в лабораторию, лабораторная проба , хотя и является представительной пробой неоднородного образца, требует часто некоторой дополнительной подготовки к анализу (подробнее отбор и подготовка проб к анализу описаны в учебном пособии «Физико-химические свойства и методы контроля качества потребительских товаров»). Это связано главным образом с дополнительным измельчением и перемешиванием.

Результаты анализа чаще всего выражают в виде массовой доли (в %) компонента в образце. Поэтому взятая для анализа проба должна быть измерена по массе или объему. Затем лабораторную пробу растворяют, проводят соответствующие методу анализа реакции и операции и измеряют аналитический сигнал.

Количественный анализ должен быть проведен с достаточной точностью. Точность анализа – это собирательная характеристика метода или методики, включающая их правильность и воспроизводимость. Когда говорят о высокой точности, предполагают, что результаты правильные и разброс данных анализа незначителен. Точность часто характеризуют относительной погрешностью (ошибкой) определения в процентах.

Требования к точности анализа обычно определяются целью и задачами анализа. Например, при текущем контроле многих химических производств определение компонентов можно проводить с погрешностью 10-15%. В том случае, когда важно более точно знать как содержание основного компонента, так и содержание вредных примесей (в пищевой, фармацевтической промышленности), погрешность не должна быть выше 0,1-1%.

3.2. Принципы и методы количественных определений

Методы количественного анализа базируются на законах сохранения массы вещества, постоянства состава и эквивалентов.

При количественном измерении определяют интенсивность аналитического сигнала , т.е. численное значение свойства, связанное с содержанием анализируемого компонента. Для получения правильных результатов анализа между интенсивностью аналитического сигнала и содержанием определяемого компонента в пробе должна существовать однозначная функциональная зависимость. Обычно и выбор оптимальных условий для проведения количественного анализа тем или иным способом определяется именно этими требованиями.

В физических и физико-химических (инструментальных) методах анализа измеряют интенсивность физического свойства, которое пропорционально количеству (концентрации) вещества. Данная группа методов рассматривается в учебном пособии «Физико-химические свойства и методы контроля качества потребительских товаров».

В основе химических методов определения лежат химические реакции: кислотно-основного и окислительно-восстановительного взаимодействия, комплексообразования и осаждения малорастворимых соединений. Наибольшее значение среди химических методов имеют гравиметрический и титриметрический. Эти методы называют классическими. Они остаются непревзойденными по точности (погрешность составляет 0,1-0,2%) по сравнению с современными инструментальными методами (погрешность 2-5%). Основная область применения гравиметрии и титриметрии – определение больших и средних количеств веществ. Гравиметрический анализ основан на точном измерении массы определяемого компонента, выделенного или в химически чистом состоянии, или в виде соединения точно известного состава. Поэтому интенсивностью аналитического сигнала в гравиметрии является масса высушенного или прокаленного осадка. Титриметрический анализ основан на измерении объема раствора реактива точно известной концентрации, израсходованного на реакцию с данным количеством определяемого вещества. Аналитическим сигналом в этом методе является объем реактива. Используя закон эквивалентов, по количеству продуктов реакции (массе осадка) в гравиметрии и по объему реагента точно известной концентрации в титриметрии рассчитывают концентрацию (или массу) определяемого вещества.

В ряде случаев используют не прямые, а косвенные методы. Это значит, что измеряется непосредственно не интенсивность аналитического сигнала определяемого компонента, а интенсивность сигнала другого компонента или продукта реакции, находящегося в системе в количестве, эквивалентном определяемому компоненту (метод замещения). Часто используют и другой косвенный метод – измерение интенсивности аналитического сигнала избытка реагента, оставшегося в системе после завершения реакции с определяемым компонентом (например, метод обратного титрования в титриметрическом анализе). В гравиметрическом анализе иногда измеряют массу образца до и после удаления определяемого компонента (например, определение влаги путем высушивания в сушильном шкафу).

3.3. Правила вычислений в количественном анализе

При проведении химического анализа необходимо очень внимательно выполнять вычисления. Математическая ошибка, допущенная в числовых значениях, равносильна ошибке в анализе.

Числовые значения можно разделить на точные и приближенные . К точным можно отнести, например, порядковый номер элемента в периодической таблице, число выполненных определений. К приближенным величинам относятся результаты, полученные при любых измерениях, например массы вещества или объема раствора в количественном анализе. Точность приближенного числа определяется количеством значащих цифр или числом десятичных знаков .

Значащими цифрами приближенного числа называются все цифры, начиная с первой слева, отличной от нуля, до последней, за правильность которой можно ручаться. Нули, стоящие в середине числа, являются значащими цифрами. Например, в числах 0,00235 и 324,00 по три значащих цифры, а в числе 625,306 – шесть значащих цифр.

Десятичными знаками числа называют цифры, стоящие справа от запятой, отделяющий его целую часть. Так в числе 325,302 три десятичных знака, в числе 0,00235 – пять, в числе 324,00 – два.

Результат измерения следует представлять так, чтобы он отражал точность измерения. Так, при взвешивании на аналитических весах, точность которых ± 0,0001 г, результат взвешивания должен быть представлен с той же точностью. Например, если масса бюкса с навеской составляет 24,6712 г, ее нельзя представить как 24,67 г или 24,67120 г, поскольку в первом случае это означало бы, что взвешивание проведено с точностью лишь до сотых долей грамма, а во втором – до стотысячных долей грамма, т.е. с точностью, которую не могут обеспечить используемые в данном случае весы.

Все числовые величины, измеренные непосредственно или полученные из них путем соответствующих вычислений, должны содержать столько значащих цифр, чтобы лишь последняя была сомнительной, а предпоследняя – достоверной. В нашем примере, когда используются весы с точностью взвешивания ± 0,0001 г, вполне достоверной является тысячная доля грамма, а сомнительной – десятитысячная (24,6711 или 24,6713 г).

При измерении объема по бюретке в титриметрическом анализе точность составляет ± 0,03 см 3 , поэтому результат должен быть представлен, например, так: 19,53 см 3 или 20,36 см 3 , но не 19,5 см 3 или 20,363 см 3 ; достоверной величиной при этом измерении является десятая доля см 3 , а сомнительная – сотая. Если же на титрование пошло, например, ровно девятнадцать см 3 , то результат должен быть записан так: 19,00 см 3 . В этом случае оба нуля – значащие цифры, так как лишь второй из них – сомнительная цифра, а первая – достоверная.

Для получения результатов определения на основании измеренных величин часто приходится проводить дополнительные вычисления, связанные со сложением, вычитанием, делением и умножением величин, имеющих разное число значащих цифр. Во всех случаях результат должен быть представлен с точностью той величины, которая измерена с наименьшей точностью.

Пример. При определении меди в сплаве иодометрическим методом на титрование аликвоты 10,00 см 3 раствора, полученного растворением навески 0,2000 г в мерной колбе вместимостью 100,0 см 3 , израсходовано 8,53 см 3 0,01000 М раствора тиосульфата натрия. Вычислить массовую долю (в %) меди в сплаве (эквивалентная масса меди равна 63,54 г/моль).

Наименьшее количество значащих цифр содержится в числе 8,53; поэтому округляем результат до сотых долей процента: 27,10 %.

При проведении химического анализа точность вычислений определяется ГОСТом или ТУ (техническими условиями). Если точность анализа не оговаривается заранее, то следует иметь в виду, что концентрация (молярная, нормальная, а также титр) вычисляется до четвертой значащей цифры, не считая нулей после запятой, (например, Т(NaOH) = 0,004014 г/см 3 ), масса – до четвертого знака после запятой, массовая доля в процентах – до сотых долей.

3.4. Погрешность количественных определений

Как и в любом измерении, в результатах аналитического определения всегда содержится некоторая погрешность. Оценка погрешности результата является частью анализа, а сама погрешность – его очень важной характеристикой. В связи с этим рассмотрение основных методов анализа включает и их метрологические характеристики.

По способу вычисления погрешности можно подразделить на абсолютные и относительные.

Абсолютная погрешность D абс равна разности среднего измерения величины х и истинного значения этой величины х ист :

В отдельных случаях, если это необходимо, рассчитывают погрешность единичных определений:

В зависимости от того, завышают или занижают результат анализа, погрешности могут быть положительными и отрицательными.

Отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины называется относительной погрешностью измерения D отн .

источник