- •Химического анализа неорганических веществ Введение
- •Поэтому качественный анализ неорганических веществ подразделяется на анализ катионов и анализ анионов сложного вещества.
- •Способы выполнения аналитических реакций
- •Классификация методов по количеству вещества
- •Техника выполнения реакций
- •Условия выполнения реакций
- •Дробный и систематический анализ
- •Классификация катионов в качественном кислотно-основном химическом анализе
- •Методика выполнения основных операций полумикроанализа
- •Требования к правилам и умениям
- •Деление катионов на аналитические группы по кислотно- основной классификации
- •Первая группа катионов
- •1. Общая характеристика катионов первой группы
- •1.1. Степень окисления
- •1.2. Свойства гидроксидов
- •1.3. Гидролиз солей
- •1.4. Комплексообразование
- •1.5. Техника безопасности
- •Лабораторная работа №1 «Изучение свойств катионов I аналитической группы и анализ их смеси»
- •1.6. Общие реакции катионов I группы
- •2. Реакции обнаружения катионов первой группы
- •2.1. Серебро
- •2.2. Свинец
- •2.3. Ртуть
- •3. Анализ смеси катионов I аналитической группы
- •Вопросы для повторения
- •Вторая группа катионов
- •Лабораторная работа №2 «Изучение свойств катионов II аналитической группы и анализ их смеси»
- •5. Реакции обнаружения катионов второй группы
- •5.1. Барий
- •5.2. Кальций
- •5.3. Стронций
- •6. Анализ смеси катионов II аналитической группы
- •7. Анализ смеси катионов II группы с сульфатами
- •Вопросы для повторения
- •8. Анализ раствора смеси I и II аналитических групп (без сульфатов)
- •8.1. Внешний вид смеси:
- •8.2. Отделение катионов I аналитической группы от II
- •Третья группа катионов
- •(Без сульфатов)
- •9. Общая характеристика катионов третьей группы
- •9.1. Степень окисления
- •9.2. Свойства гидроксидов
- •9.3. Гидролиз солей
- •Лабораторная работа № 3 «Изучение свойств катионов III аналитической группы и анализ их смеси»
- •10. Реакции обнаружения катионов третьей группы
- •10.1. Алюминий
- •10.2. Цинк
- •10.3. Хром
- •11. Анализ смеси катионов III группы
- •11.1. Обнаружение хрома
- •11.3. Обнаружение цинка
- •Вопросы для повторения
- •12. Анализ смеси катионов I, II и III групп
- •Четвёртая группа катионов
- •13. Общая характеристика катионов четвёртой группы
- •13.1. Степень окисления
- •13.2. Свойства гидроксидов
- •13.3. Гидролиз солей
- •Лабораторная работа № 4 «Изучение свойств катионов IV аналитической группы и анализ их смеси»
- •14. Реакции обнаружения катионов четвёртой группы
- •14.1. Магний
- •14.2. Марганец
- •14.3. Железо (II)
- •14.4. Железо (III)
- •14.5. Висмут
- •15. Анализ смеси катионов IV группы
- •Вопросы для повторения
- •16.12. Анализ раствора 2 - дробное обнаружение катионов III группы:
- •16.13. Анализ осадка 3
- •Пятая группа катионов
- •17. Общая характеристика катионов пятой группы
- •17.1. Степень окисления
- •17.2. Свойства гидроксидов
- •Лабораторная работа № 5
- •18. Реакции обнаружения катионов V группы
- •18.1. Медь
- •18.2. Кобальт
- •18.3. Никель
- •19. Анализ смеси катионов V группы
- •Вопросы для повторения
- •Шестая группа катионов
- •20. Общая характеристика катионов шестой группы
- •Лабораторная работа № 6 «Изучение свойств катионов VI аналитической группы и анализ их смеси»
- •21. Реакции обнаружения катионов шестой группы
- •21.1. Калий
- •21.2. Аммоний
- •22. Анализ раствора смеси катионов
- •V и VI аналитических групп
- •22.1. Внешний вид
- •22.3. Открытие иона калия
- •22.4. Открытие иона никеля
- •22.5. Открытие иона меди
- •22.6. Открытие иона кобальта
- •23. Анализ смеси катионов IV, V и VI аналитических групп
- •24. Анализ смеси катионов шести групп
- •Вопросы для повторения
- •Лабораторная работа № 7 «Изучение свойств анионов и анализ их смеси»
- •25. Реакции обнаружения анионов
- •25.1. Сульфат-ион so42-
- •25.2. Карбонат-ион со32-
- •25.3 Фосфат-ион ро43-
- •25.4. Хлорид-ион Cl-
- •25.5. Иодид ион I-
- •25.6. Сульфид ион s2-
- •25.7. Нитрат-ион no3-
- •Общие и аналитические реакции анионов
- •26. Анализ смеси анионов I, II, III групп
- •Вопросы для повторения
- •27. Анализ индивидуальной соли
- •27.1. Анализ раствора
- •27.1.1. Проба на катионы VI группы
- •27.2. Анализ сухой соли
- •28. Контрольные задачи
- •Произведение растворимости некоторых малорастворимых электролитов при 25 0с
- •Общие константы нестойкости некоторых комплексных ионов
- •Криоскопические и эбуллиоскопические константы
- •Степень гидролиза и рН 0,1м раствора некоторых солей (при 18-250с)
- •Растворимость солей и оснований в воде (18-25 0с)
- •Константы диссоциации некоторых кислот и оснований при 25 0с
- •Библиографический список
- •Аналитическая химия Качественный кислотно-основной полумикроанализ
- •450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул. Космонавтов,1
Вторая группа катионов
Во вторую (сульфатную) группу входят катионы Ca2+, Sr2+, Ba2+. При действии группового реагента 2н серной кислоты образуются белые осадки СаSO4, SrSO4, BaSO4 различной растворимости. Произведения растворимости их следующие: ПРСаSO4=2,4*10-5, ПРSrSO4=3,2*10-7, ПРBaSO4=2,1*10-10. Наиболее растворимый - сульфат кальция в ходе анализа осаждается серной кислотой не- полностью и попадает в другие группы. Эти сульфаты не растворяются в кислотах. В воде труднорастворимы и карбонаты этих ионов (ПРСаСO3=4,8*10-9, ПРSrСO3=1,6*10-9, ПРBaСO3=8*10-9), однако они растворимы даже в уксусной кислоте.
4. Общая характеристика катионов второй группы
4.1. Степень окисления
Все металлы, образующие катионы этой группы, являются S-элементами второй группы ПСМ (ns2) и образуют соединения со степенью окисления +2. В окислительно-восстановительных процессах не участвуют.
4.2. Свойства гидроксидов
Гидроксиды этих элементов Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2 являются сильными основаниями, в воде растворимость их увеличивается от Ca(OH)2 к Ba(OH)2. Получить их можно непосредственным растворением в воде оксидов или самих металлов.
4.3. Гидролиз солей
Поскольку основные свойства здесь выражены сильно, соли металлов II группы, образованные сильными кислотами, не подвергаются гидролизу и имеют в растворе реакцию, близкую к нейтральной (рН6). Следовательно, гидролизу могут подвергаться только растворы солей слабых кислот, которые имеют щелочную реакцию.
4.4. Комплексообразование
Катионы Ca2+, Sr2+, Ba2+ как типичные S-элементы не образуют устойчивых комплексов.
4.5. Окраска соединений
Ионы Ca2+, Sr2+, Ba2+ имеют законченные 8-электронные оболочки. В водных растворах эти ионы бесцветны.
4.6. Техника безопасности
При проведении анализа второй группы катионов соблюдать общие правила по технике безопасности в химических лабораториях. Растворимые соли бария и стронция ядовиты.
Лабораторная работа №2 «Изучение свойств катионов II аналитической группы и анализ их смеси»
Цель работы: изучение свойств солей, гидроксидов ионов Ca2+, Sr2+, Ba2+; знакомство с методами разделения и обнаружения.
4.7. Общие реакции катионов II группы
Проделать реакции катионов с веществами, представленными в табл. 3. Записать уравнения реакций.
Таблица 3
Реактив |
Катионы |
||
Ca2+ |
Sr2+ |
Ba2+ |
|
1. H2SO4 |
CaSO4 белый, выпадает не сразу |
SrSO4 белый |
BaSO4 белый |
2. Na2CO3 |
CaCO3 белый |
SrCO3 белый |
BaCO3 белый |
3. K2CrO4 (pH=7) |
- |
SrCrO4 жёлтый |
BaCrO4 жёлтый |
4. K2Cr2O7+ CH3COONa |
- |
- |
BaCrO4 жёлтый |
5. Реакции обнаружения катионов второй группы
5.1. Барий
К 2-3 каплям растворимой соли бария прилить 3-4 капли раствора K2Cr2O7. Реакцию проводят в присутствии ацетата натрияCH3COONa. Эта реакция используется не только для открытия ионов бария, но и для отделения его от ионов кальция и стронция.
2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O 2BaCrO4 + 2KCl + 2HCl
жёлтый
2Ba2+ + Cr2O72- + H2O 2BaCrO4 + 2H+
Бихромат калия образует с ионом Ba2+ жёлтый осадок BaCrO4, а не BaCr2O7, как можно было бы ожидать. Растворимость хромата бария меньше, чем бихромата бария (ПР BaCrO4=1,8*10-14, ПР BaCr2O7=1,2*10-9), поэтому концентрация ионов CrO42-, имеющихся в растворе данного равновесия:
Cr2O72- + H2O 2Cr2O42- + 2H+,
достаточна, чтобы образовался именно BaCrO4.
Полнее реакция осаждения хромата бария идёт в присутствии избытка ацетата натрия, понижающего концентрацию образующих катионов водорода с образованием слабой кислоты СН3СООН:
СН3СОО- + Н+ СН3СООН
Избыток СН3СООNа создаёт ацетатную буферную смесь, поддерживающую значение рН5.
Нейтрализовать ионы водорода щёлочью нельзя, так как при больших значениях рН выпадает жёлтый осадок хромата стронция и реакция становится неспецифичной.