В основу классификации ионов в аналитической химии положено различие в растворимости образуемых ими солей и гидроксидов, позволяющее отделять (или отличать) одни группы ионов от других.
Существуют разные системы группового разделения ионов: сероводородная, кислотно-основная, аммиачно-фосфатная, тиоацетамидная и т. д. Каждая из этих систем имеет свои преимущества и недостатки. Основным недостатком сероводородной системы является необходимость работы с сероводородом, что требует хорошей вентиляции, склонность к образованию коллоидных сульфидных осадков, в результате чего нарушается разделение катионов на группы, и т. д. В кислотно-основной системе при разделении групп можно встретиться с затруднениями, особенно если концентрации разделяемых катионов сильно различаются. С подобными же затруднениями можно встретиться и в других системах разделения. Сознательный подход к групповому разделению позволяет в каждом конкретном случае использовать для этой цели метод, наиболее подходящий для анализируемой смеси ионов.
Классический систематический метод качественного анализа катионов основан на сульфидной классификации катионов, в которой катионы подразделяются на пять групп на основании различия в растворимости их сульфидов, хлоридов, карбонатов и гидроксидов (см. табл. 3).
Основываясь на приведенных в табл. 3 данных, операцию обнаружения катионов различных аналитических групп проводят следующим образом.
1. Исследуемый раствор подкисляют разбавленной НCl. При этом ионы V группы осаждаются в виде соответствующих хлоридов.
2. Отделив осадок, пропускают через кислый раствор газообразный H2
S. При этом катионы IV группы осаждаются в виде сульфидов. Для отделения ионов IVБ подгруппы осадок обрабатывают Na2
S, после чего в осадке остаются только сульфиды катионов IVА подгруппы.
3. Раствор после отделения осадка сульфидов ионов IV группы нейтрализуют NH4
OH (с NH4
C1) и обрабатывают (NH4
)2
S. При этом осаждаются сульфиды или гидроксиды (в случае А13+
,
Сг3+
) катионов III группы.
4. Разрушив избыток (NH4
)2
S кипячением с уксусной кислотой, на раствор действуют (NH4
)2
CO3
. При этом катионы II группы выпадают в осадок в виде карбонатов, а катионы I группы остаются в растворе, где их и открывают.
Обнаружение иона NH4
+
, который в ходе анализа вводят в раствор с реактивами, проводят в отдельной порции исследуемого раствора с помощью специфической реакции (щелочь в газовой камере) или реактива Несслера, представляющего собой смесь K2
[HgI4
] и КОН. Реактив Несслера при взаимодействии с солями аммония образует красно-бурый осадок:
NH4
C1 + 2K2
[HgI4
] + 4КОН = [OHg2
NH2
]I + 7KI + KCl + 3H2
O
Связь сульфидной классификации катионов с электронной конфигурацией атомов и ионов
Растворимость солей и гидроксидов катионов, лежащая в основе аналитической классификации, как и все другие свойства катионов, функционально связана с положением соответствующих элементов в периодической системе.
Катионы s-элементов, обладающие 2- и 8-электронным внешним слоем (Li+
, Na+
, K+
, Mg2+
, Са2+
, Sr2+
,Ba2+
и др.), являются слабыми поляризаторами и почти не поляризуются сами. При взаимодействии подобных катионов с сульфид-ионами не происходит заметной деформации электронных оболочек. Такие катионы, как правило, не образуют труднорастворимых в воде сульфидов и относятся к I и II аналитическим группам. Катионы Ag+
, Hg2+
, As(III), As(V), Sn+
, Sb(III), Pb2+
, Bi3+
и др., обладающие многоэлектронным внешним слоем (18 и 18 + 2), являются сильными поляризаторами и в то же время легко поляризуются сами. При взаимодействии подобных катионов с легко деформируемыми электронными оболочками сульфид-ионов происходит сильная поляризация обоих ионов и значительная деформация их внешних электронных оболочек. В соответствии с этим все катионы, обладающие внешней электронной структурой 18е-
или (18 + 2e-
) как правило, образуют сульфиды с очень малыми значениями констант растворимости и потому принадлежат к IV и V аналитическим группам.
Катионы с переходной электронной структурой, т. е. с незаконченным 18-электронным внешним слоем (Mn2+
, Fc2+
, Fe3+
, Co2+
, Ni2+
и др.), занимают промежуточное положение. Являясь сравнительно сильными поляризаторами, они в то же время заметно поляризуются сами и потому при взаимодействии с сульфид-ионами дают труднорастворимые сульфиды. Эти катионы образуют III аналитическую группу. Их сульфиды имеют значительно большие значения констант растворимости, чем катионы IV и V групп.
Таким образом, сульфидная классификация катионов, основанная на признаке, имеющем на первый взгляд чисто практический характер, ни в коей мере не случайна, а связана с электронной конфигурацией атомов и ионов.
Группа катионов |
I |
II |
III |
IV |
V |
А |
Б |
А |
Б |
Характеристика группы |
Сульфиды и карбонаты растворимы в воде |
Сульфиды растворимы в воде, карбонаты - нет |
Сульфиды или образующиеся вместо них гидроксиды растворимы в разбавленных кислотых |
Сульфиды нерастворимы в разбавленных кислотых |
Гидроксиды амфитерны |
Гидроксиды неамфотерны |
Сульфиды нерастворимы в Na2
S |
Сульфиды растворимы в Na2
S |
Хлориды нерастворимы в воде |
Катионы |
Na+
, K+
, NH4
+
|
Mg2+
, Ca2+
, Sr2+
, Ba2+
|
Al3+
, Cr3+
, Zn2+
|
Fe2+
, Fe3+
, Mn2+
, Co2+
, Ni2+
|
Cu2+
, Bi3+
, Cd2+
|
As(III, V), Sb(III, V), Sn2+
, Sn(IV), Hg2+
|
Ag+
, Hg2
2+
, Pb2+
|
Групповой реагент |
Нет |
(NH4
)2
CO3
|
(NH4
)2
S в присутствии NH4
OH и NH4
Cl |
H2
S в присутствии HCl |
HCl |
Другие работы по теме:
Кислоты и соли
КИСЛОТЫ Кислоты - сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. (С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты - электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только H+).
Билеты по химии
и частичные ответы на некоторые из них Билет №1 Простые вещества . Количество вещества. Число Авогадро. Качественный анализ анионов и катионов. Билет №2
Аналитическая химия
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования «БАЛАКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»
Классификация ядерных взрывов
1-классификация ядерных боеприпасов по мощности: -сверхмалые-мощность меньше 1 кт(кило тонна) -малые-меньше 10 кт -средние-от 10 до 100 кт -крупные-от 100 до 1000 кт
Катионы второй аналитической группы
Метод дробного и систематического анализа структуры химических веществ. Аналитическая классификация катионов. Характеристика, общие и частные реакции катионов II аналитической группы (Ag+, Pb2+, Hg22+). Техника работы с ртутью, кислотами и щелочами.
Билеты по химии
и частичные ответы на некоторые из них Билет №1 Простые вещества . Количество вещества. Число Авогадро. Качественный анализ анионов и катионов. Билет №2
Растворы электролитов
Задача 05. V миллилитров раствора, полученного путем растворения m грамм вещества в воде, имеет плотность, равную . Рассчитать молярную, нормальную и процентную концентрацию раствора.
Качественный анализ анионов
Введение 1 Методы качественного анализа 2 Аналитические реакции 3 Условия проведения аналитических реакций 5 Реактивы 5 Систематический и дробный анализ 6
Аналитическая философия
Аналитическая философия, направление современной буржуазной, главным образом англо-американской, философии, которое сводит философию к анализу языковых и понятийных средств познания.
«Микрокристаллоскопия»
Аналитическая химия — раздел химии, изучающий химический состав и структуру веществ. Она занимается разработкой и совершенствованием аналитических методов. Аналитическая химия разделяется на качественный и количественный анализы
1. Введение
Характеристика чувствительности аналитических реакций. Метрологические основы химического анализа. Классификация погрешностей анализа. Правильность и воспроизводимость результатов анализа. Математико-статистическая обработка результатов анализа. Пробоотбор и пробоподготовка
«Экономическая теория»
Курсовая работа по курсу «Экономическая теория» (выполняется на протяжении академического года) – оценка
Оранжевогорлый тонкоклювый попугай
Введение 1 Внешний вид 2 Распространение 3 Образ жизни 4 Классификация Список литературы Введение Оранжевогорлый тонкоклювый попугай[1] (лат. Brotogeris jugularis) — птица семейства попугаевых.
Сине-красный лори
Введение 1 Внешний вид 2 Распространение 3 Образ жизни 4 Угрозы и охрана 5 Классификация Список литературы Введение Сине-красный лори[1] (лат. Eos histrio) — птица семейства попугаевых.
Амбоинский королевский попугай
Введение 1 Внешний вид 2 Распространение 3 Классификация Список литературы Введение Амбоинский королевский попугай[1] (лат. Alisterus amboinensis) — птица семейства попугаевых.
Нитехвостый кольчатый попугай
Введение 1 Внешний вид 2 Распространение 3 Классификация Список литературы Введение Нитехвостый кольчатый попугай[1] (лат. Psittacula longicauda) — птица семейства попугаевых.
Филиппинский толстоклювый попугай
Введение 1 Внешний вид 2 Распространение 3 Классификация Список литературы Введение Филиппинский толстоклювый попугай[1] (лат. Bolbopsittacus lunulatus) — птица семейства попугаевых. Единственный вид рода.
Бурый лесной муравей
Введение 1 Описание 2 Распространение 3 Классификация 4 Молекулярная биология Список литературы Введение Бурый лесной муравей (лат. Formica fusca) — вид средних по размеру наземных муравьёв рода Formica из подсемейства Formicinae семейства Formicidae.
Классификация ноутбуков
Существует 2 основные системы классификации ноутбуков, которые дополняют друг друга Классификация на основе размера диагонали дисплея: 17 дюймов и более— «замена настольного ПК» (Desktop Replacement)
Аналитическая юриспруденция понятие и сущность
Аналитическая Юриспруденция - греч. analytikos- относящийся к анализу и лат. iurispruden-tia - правоведение Аналитическая Юриспруденция - система научного изучения действующего права с целью его всестороннего теоретического осм. ысления и эффективного практического использования. Современная Аналитическая Юриспруденция является модификацией новейшего позитивизма юридического.Аналитическая Юриспруденция развивается по двум направлениям, одно из которых исследует строго определенные
Неорганические вещества и их роль в клетке
Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом.
Круговорот биогенных элементов
Нам известно, что углерод, азот, водород, кислород, фосфор, сера формируют живые организмы. Однако эти организмы не смогут жить без достаточного количества многих других элементов - катионов металлов.
Водородный показатель... Человека
Известно, что кровь здорового человека имеет рН 7,3-7,4. Точнее, плазма крови имеет рН около 7,36 - то есть концентрация катионов оксония H3O+ здесь составляет 4,4 . 10-8 моль/л.
Анализ смеси сухих солей
Анализ смеси сухих солей Лабораторная работа Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева Москва, 2005 г. Анализ смеси сухих солей FeCl3 и FeSO4