Предварительные испытания

Перед выполнением анализа отмечают внешний вид образца. Большинство солей имеют белый цвет. Окрашенными могут быть соли меди, никеля, хрома, железа (III), а также соединения типа бромидов либо иодидов серебра или свинца. Большинство оксидов, наоборот, окрашены. Внешний вид вещества может служить лишь предварительным признаком его состава.

Затем определяют растворимость исследуемого образца в воде. Для этого берут небольшое количество анализируемого вещества (по объёму равное примерно спичечной головке), помещают его в пробирку, прибавляют 15-20 капель дистиллированной воды и пытаются растворить исследуемое вещество. При необходимости содержимое пробирки нагревают (на песчаной бане). На холоду или при умеренном нагревании в воде растворяются все перечисленные в условии поиска соли аммония, калия, а также нитраты, нитриты и ацетаты большинства из перечисленных катионов. Растворимость вещества в воде позволяет также сделать вывод о том, что оно не является оксидом, карбонатом р- и d-элементов или щелочноземельных металлов.

Если вещество не удаётся растворить в воде, то аналогичным образом пытаются растворить его в 2 М HCl. Если вещество растворяется, оно не является соединением катионов II аналитической группы. Если вещество не растворилось в растворе HCl, то можно проверить его растворимость в разбавленной азотной кислоте. Растворение вещества в разбавленных кислотах может сопровождаться выделением газа. Интенсивное выделение пузырьков бесцветного и не имеющего запаха газа характерно для карбонатов, выделение бурого газа с резким запахом - для нитритов. При растворении ацетатов в разбавленных кислотах появляется запах уксусной кислоты.

Перед проведением анализа рекомендуется нагреть небольшое количество (около 0,1 г) в сухой пробирке. Окраска некоторых соединений при этом может изменяться. Например, оксид цинка при нагревании желтеет, а при охлаждении снова становится белым. Появление белого налёта в верхней части пробирки позволяет предположить, что исследуемое вещество является солью аммония и т.д.

После проведения предварительных испытаний пробу неизвестного неорганического вещества следует разделить на 3 части. Первая часть будет использоваться для определения катиона, вторая - для определения аниона, а третья остаётся для контроля.

Если исследуемое вещество является водорастворимым, то одну часть анализируемой пробы растворяют в 6-7 мл воды. Отмечают окраску раствора (аквакомплексы Ni, Co, Fe(III), Cu, Cr(III) окрашены). С помощью универсальной индикаторной бумажки определяют рН раствора. Если раствор имеет кислую среду, то в нём отсутствуют карбонат-ионы. Если среда раствора щелочная, то можно предположить, что исследуемое вещество является карбонатом или гидрофосфатом щелочного металла либо ацетатом или нитритом щелочного или щелочноземельного металла. Выводы о составе вещества на основании рН раствора могут быть только ориентировочными, в дальнейшем они должны быть подтверждены соответствующими химическими реакциями.

Если вещество нерастворимо в воде, но растворимо в 2 М HCl, то одну часть анализируемой пробы растворяют в 4-5 мл 2 М HCl. Полученный раствор выпаривают в выпарительной чашке досуха. Сухой остаток растворяют в 6-7 мл дистиллированной воды.

Идентификация катиона

Анализ целесообразно начинать с открытия катиона. Идентификация катиона может дать ценную информацию об отсутствии некоторых анионов. Например, если исследуемое вещество растворимо в воде и обнаружено, что оно является соединением Pb(II), то можно сделать вывод об отсутствии анионов I^-, Cl^-, Br^-, BrO₃^-, SCN^-, CO₃^2-, HPO₄^2-, SO₄^2-.

Идентификацию катиона можно проводить дробным методом в отдельных пробах раствора. Как только катион будет идентифицирован, переходят к идентификации аниона.

1. Исследование целесообразно начинать с реакции обнаружения катионов II-VI аналитических групп. Для этого к 2-3 каплям анализируемого раствора прибавляют 2-3 капли раствора Na₂CO₃. Если осадок не выпадает, то катионы II-VI аналитических групп в растворе отсутствуют, а исследуемое неорганическое вещество содержит катионы K⁺ или NH₄⁺. Если осадок выпал, то переходят к п. 4.

2. Обнаружение катиона NH₄⁺ проводят с помощью реакций с NaOH (выделение NH₃) и с реактивом Несслера. Если ионы NH₄⁺ не обнаружены, то переходят к обнаружению катиона K⁺.

3. Обнаружение ионов K⁺ проводят с помощью реакций с Na₃[Co(NO₂)₆] и Na₂Pb[Cu(NO₂)₆] (микрокристаллоскопическая).

4. Обнаружение катионов II аналитической группы проводят с помощью 2 М HCl. Если осадок не образуется, то катионов Ag⁺ и Pb²⁺ в растворе нет, поэтому переходят к п. 6.

5. Если осадок, получившийся в п. 4, растворяется при нагревании, то в растворе присутствует только Pb²⁺. Если этого не происходит, то необходимо провести реакции на ионы Ag⁺. Для обнаружения ионов Ag⁺ используют реакции с KI, K₂CrO₄, формальдегидом.

6. Обнаружение катионов III аналитической группы проводят с помощью 2М H₂SO₄. Если осадок не образуется, то в растворе отсутствуют катионы Ca²⁺ и Ba²⁺, поэтому переходят к п. 9.

7. Обнаружение Ca²⁺ проводят с помощью реакций с H₂SO₄ (микрокристаллоскопическая), Na₂C₂O₄, K₄[Fe(CN)₆].

8. Для обнаружения Ba²⁺ используют реакции с K₂Cr₂O₇ в присутствии ацетатного буферного раствора (рН 5), гипсовой водой, родизонатом натрия.

9. Обнаружение катионов IV аналитической группы проводят с помощью 2 М NaOH. Растворение первоначально выпавшего осадка при добавлении избытка щелочи свидетельствует об отсутствии катионов V-VI аналитических групп и принадлежности искомого катиона к IV аналитической группе (Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺). Если осадок гидроксида не растворяется при добавлении избытка 2 М NaOH, то переходят к п. 13.

10. Обнаружение Al³⁺ проводят реакцией с ализарином

11. Осадок Cr(OH)₃ и водный раствор, содержащий гидратированные ионы Cr³⁺, окрашены. Для подтверждения наличия катионов Cr³⁺ проводят реакцию образования надхромовых кислот.

12. Для обнаружения катионов Zn²⁺ используют реакцию с дитизоном в сильнощелочной среде.

13. Обнаружение катионов VI аналитической группы проводят с помощью 6 М NH₃. Полное растворение образовавшегося осадка при добавлении данного реагента свидетельствует о присутствии только катионов Cu²⁺, Co²⁺ и Ni²⁺ и отсутствии катионов V аналитической группы. Обращают внимание на цвет образовавшегося осадка и окраску раствора, полученного при его растворении. Ионы меди образуют аммиачный комплекс интенсивно синего цвета. Если осадок не растворяется при добавлении избытка NH₃, то переходят к п. 16.

14. Обнаружение Ni²⁺ проводят по реакциям с диметилглиоксимом и рубеановодородной кислотой.

15. Для обнаружения Co²⁺ используют реакции с KSCN и рубеановодородной кислотой.

16. Если осадок гидроксида не растворяется при добавлении избытка NaOH или NH₃, то проводят обнаружение катионов Fe³⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Bi³⁺.

17. Для обнаружения Fe³⁺ применяют реакции с K₄[Fe(CN)₆] и с KSCN, а для обнаружения Fe²⁺ - c K₃[Fe(CN)₆] и с диметилглиоксимом.

18. Для обнаружения Mn²⁺ используют реакции с NaBiO₃ и с бензидином.

19. Обнаружение Bi³⁺ проводят по реакциям с КI и 8-гидроксихинолином.

20. Обнаружение Mg²⁺ проводят c помощью реакций образования MgNH₄PO₄ (микрокристаллоскопическая) и хелата с 8-гидроксихинолином.

Идентификация аниона

При идентификации аниона необходимо учитывать:

растворимость исследуемого вещества;

результаты предварительных испытаний;

результаты идентификации катиона.

Исследования рекомендуется проводить в следующем порядке:

1. Обнаружение анионов I аналитической группы проводят реакцией с Ba(NO₃)₂ в нейтральной среде. Если при добавлении к раствору анализируемого вещества осадок не выпадает, то в растворе отсутствуют анионы SO₄^2-, HPO₄^2-, CO₃^2-. Если образовавшийся осадок не растворим в разбавленной HNO₃, то в исследуемом образце содержатся сульфат-ионы.

2. Обнаружение HPO₄^2- проводят с помощью реакций с (NH₄)₂MoO₄ в азотнокислой среде и с MgCl₂ в присутствии аммиачного буферного раствора.

3. Обнаружение анионов II аналитической группы проводят реакцией с AgNO₃ в присутствии разбавленной HNO₃. Если при этом не образуется осадок, то делают вывод об отсутствии анионов Cl^-, Br^-, I^-, BrO₃^-, SCN^-. Если осадок образовался, то проводят дробные реакции обнаружения анионов II аналитической группы.

4. Для обнаружения BrO₃^- используют реакцию с KBr в кислой среде.

5. Обнаружение SCN^- проводят с помощью реакций с FeCl₃ и Hg(NO₃)₂.

6. Если при действии на раствор исследуемого вещества нитратом серебра образовался осадок белого цвета и доказано, что в растворе отсутствуют ионы SCN^-, то следует проверить растворимость осадка в растворе NH₃. Для обнаружения хлорид-иона можно также провести реакцию с Pb(NO₃)₂ и убедиться в растворимости получившегося белого осадка в горячей воде.

7. Обнаружение Br^- и I^- проводят с помощью хлорамина и последующей экстракции образовавшегося продукта хлороформом. Окрашивание хлороформного слоя в жёлто-оранжевый цвет свидетельствует о присутствии Br^-, а окрашивание в фиолетовый цвет - I^-.

8. Обнаружение CH₃COO^- и NO₂^- и CO₃^2- возможно ещё в предварительных испытаниях по реакции с разбавленной HNO₃. При положительном результате данного испытания следует провести подтверждающие реакции с FeCl₃ (на ацетат-ион) и с антипирином (на нитрит-ион).

9. Для обнаружения NO₃^- можно провести реакцию с антипирином (для проведения реакции рекомендуется брать сухое исследуемое вещество, а не приготовленный из него раствор).

Результаты анализа оформляют в виде протокола и представляют на подпись преподавателю.