Уральский государственный аграрный университет д.х.н., проф. Хонина Татьяна

анализ



Екатеринбург,

2019

Л-10

Качественный химический анализ и его задачи; техника выполнения качественного

анализа; требования к аналитическим реакциям; типы используемых химических реакций.
3. Дробный и систематический качественный анализ.
4. Классификация и анализ катионов.
5. Классификация и анализ анионов.

2

определения качественного и количественного состава веществ или смеси веществ.

Задачи аналитической

химии: развитие теоретических основ, усовершенствование существующих, разработка новых, более совершенных методов определения элементарного состава веществ.

Методы : химические, физические и физико-химические.

3

химических элементов или ионов, входящих в состав исследуемого вещества, называется

качественным анализом.

Химические методы, используемые в качественном анализе, называются аналитическими реакциями.

Задачи качественного анализа: Обнаружение или идентификация отдельных элементов или ионов, входящих в состав исследуемого вещества.

4

перлов (стекол):
Соли и оксиды металлов при нагревании растворяют в расплавленном

тетраборате натрия Na2B4O7·10H2O. Образуются перлы (стекла) характерной окраски.
Сr – изумрудно-зеленые перлы;
Со – интенсивно синие;
Mg – фиолето-аметистовые;
Fe – желто – бурые;
Ni – красно – бурые;
2) Окрашивание пламени. Соли многих металлов при внесении их в бесцветную часть пламени окрашивают пламя в характерный цвет.

6

в фарфоровой ступке с равным количеством твердого реагента.
По окраске

полученного соединения судят о наличии искомого иона. 
CH3COONa+NaHSO4→Na2SO4+CH3COOH
запах уксусной кислоты
4) Микрокристаллоскопический способ. Реакцию проводят на предметном стекле.
CaCO3 +H2SO4→CaSO4↓+H2O+CO2
Под микроскопом видны игольчатые кристаллы CaSO4.
5) Капельный метод. Реакции выполняют с каплями растворов и реагентов, обладающих высокой чувствительностью, на фарфоровой пластинке, предметном или часовом стекле, на фильтровальной бумаге.
6) Обычно проводят “мокрый” способ – реакции в растворе.

8

определяться визуально или инструментально. 
К аналитическим признакам относятся
1) Образование или растворение

осадка с определенными свойствами (цвет, растворимость в определенных растворителях, форма кристаллов).
2) Получение окрашенного растворимого соединения.
3) Выделение газа с известными свойствами.



:
 

9

Требования к химическим реакциям, применяемым в аналитической химии

и реагента – высокочувствительные.
Реакции, для протекания которых требуется большая концентрация

определяемого иона и реагента – низкочувствительные.
Количественные характеристики чувствительности реакций:
Открываемый минимум (m) – наименьшее количество вещества (иона), которое при определенных условиях можно открыть действием данного реагента. (m не более 50 мкг в одной капле раствора – 0.05 мл)
Предельная концентрация – минимальная концентрация вещества в растворе (г/мл), при которой вещество может быть обнаружено.



:
 

10

Характеристики аналитических реакций. Открываемый минимум и предельная концентрация

эффект которых характерен для определенной группы ионов. Применяемый реактив –

групповой. Требования к групповому реактиву:
- должен осаждать все ионы данной группы;
- осадок должен растворяться в кислотах для продолжения анализа;
избыток реагента не должен мешать дальнейшему анализу.
Пример: (NH4)2CO3 осаждает катионы второй группы Са2+, Ва2+, Sr2+
2. Селективные (избирательные) – реакции, которые позволяют в смеси ионов обнаружить ограниченное количество ионов.
Применяемый реагент – селективный.
Пример: Nа3 [Со(NO2)6] - - образует осадки с катионами К+ и NH4+
3. Специфические - реакции, аналитический эффект которых характерен только для одного иона. Применяемый реагент – специфический, используется в дробном ходе анализа.
NH4Cl + KOH→NH3↑+KCl+H2O запах аммиака, лакмусовая
бумажка синеет.

11

+ NH4ОH


NaHC4H4O6 + K+→NaKC4H4O6↓ + H+

гидротартрат натрия-калия, белый кристаллический осадок

KH2SbO4 + Na+→NаH2SbO4↓ +K+
дигидро- белый
антимонат кристаллический
калия осадок

с помощью селективных и специфических реакций в отдельных порциях анализируемого

раствора, производимое в любой последовательности. 
Для обнаружения соответствующих ионов дробным методом необходимо применять селективные и специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. При дробном ходе анализа для каждого определения берут отдельную пробу.
Систематическим  ходом  анализа - называется определенная последовательность выполнения аналитических реакций, при которой каждый ион обнаруживают после того, как будут обнаружены и удалены другие ионы, мешающие его обнаружению, то есть
систематический анализ основан на последовательном открытии и удалении ионов, которых мешают дальнейшему определению.
Для удаления ионов используют групповые или специфические реактивы.

13

CaC2O4↓ + 2NH4Cl

Эта реакция неспецифична, поскольку оксалат аммония образует белый

кристаллический осадок не только с катионом Ca2+, но также с Вa2+ . Поэтому прежде чем открывать ион Ca2+ , необходимо поверить присутствие мешающего иона Вa2+ , используя специфическую реакцию с дихроматом калия K2Cr2O7 – образование желтого осадка:

2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O → 2BaCrO4↓ + 2KCl + 2HCl

Наличие Ca2+ не мешает определению Вa2+ , т.к. СаCrO4
хорошо растворим и не выпадает в осадок.

14

растворимости образуемых ими солей и гидроксидов, позволяющее отделять (или отличать)

одни группы ионов от других.
Существуют разные системы группового разделения катионов: сероводородная, кислотно-основная, аммиачно-фосфатная, тиоацетамидная и др. Наибольшее распространение получили сульфидная и кислотно-основная классификации.
Сульфидная классификация основана на различной растворимости в воде сульфидов, хлоридов, карбонатов и гидроксидов.








:
 

15

 4. Классификация и анализ катионов

(III) натрия дает с катионами К+ желтый осадок двойной комплексной

соли гексанитро- кобальтата (III) калия – натрия
2KCl + Na3[Co(NO2)6]→2NaCl + K2Na[Co(NO2 )6]↓
Осадок растворим в сильных кислотах. Присутствие щелочей мешает реакции, так как щелочи, разлагая реактив, образуют темно бурый осадок гидроксида кобальта Со(ОН)3.
В присутствии солей аммония также выпадает желтый кристаллический осадок (реакция неспецифична).





2. Катионы второй аналитической группы
Открытие катиона бария
Открытие катиона кальция

(Все реакции – на доске)

18

аммония :соли аммония реагируют со щелочью с выделением газообразного аммиака:

NH4Cl+ NaOH = NH3+ H2O+NaCl
Наблюдается выделение газа, который обнаруживается по запаху. Выделение аммиака можно обнаружить влажной лакмусовой бумажкой, которую держат над пробиркой. Она окрашивается в синий цвет. Опыт проводят при рН>9,в нагретом растворе (реакция специфична).
3. Открытие катиона магния (в присутcтвии NH4Сl – белый осадок):
MgCl2+ Na2HPO4 + NH4OH = MgNH4PO4↓ + 2NaCl + H2O
Катионы других аналитических групп мешают, т.к. тоже образуют нерастворимые фосфаты (реакция неспецифична).

19

:
CaCl2 + (NH4)2C2O4 → CaC2O4↓ + 2NH4Cl
Эта реакция неспецифична, поскольку

оксалат аммония образует белый мелкокристаллический осадок не только с катионом Ca2+, но также с Вa2+ . Поэтому прежде чем открывать ион Ca2+ , необходимо поверить присутствие мешающего иона Вa2+ , используя специфическую реакцию с дихроматом калия K2Cr2O7 – образование желтого осадка.

2. Обнаружение катионов Вa2+ (образуется желтый кристаллический осадок) :
2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O → 2BaCrO4↓ + 2KCl + 2HCl
Наличие Ca2+ не мешает определению Вa2+ , т.к. СаCrO4
хорошо растворим и не выпадает в осадок.

20

отдельных атомов или групп атомов различных элементов, могут нести один

или несколько отрицательных зарядов.
Общепринятой классификации анионов не существует. Наиболее часто применяется классификация, по которой все анионы делятся на три аналитические группы в зависимости от растворимости их бариевых и серебряных солей.

21

белый осадок ВаSO4)
Открытие карбонат-аниона (с HCl – образование СO2)
Открытие фосфат-аниона

(c молибденовой жидкостью – желтый кристаллический осадок):
Na2HPO4 + 12 (NH4)2MoO4 + 23HNO3 =
(NH4)3H4[P(Mo2O7) 6] ↓ + 2NaNO3 + 21NH4NO3 + 10H2O
2. Анионы второй аналитической группы
Открытие хлорид-аниона (с AgNO3 - белый осадок AgCl)
Открытие бромид-аниона ( с AgNO3 - желтый осадок AgВr)
2. Анионы третьей аналитической группы
Открытие нитрат-аниона (реакция с дифениламином – темно-синее окрашивание) (все реакции – на доске)

23

калий. Ионы Nа+ и К+ распределены по всему организму, причем,

первые входят преимущественно в состав межклеточных жидкостей, а вторые находятся главным образом внутри клеток.

 

24

во внеклеточной жидкости, тогда как концентрация ионов калия внутри клетки

почти в 30 раз выше, чем вне.
Если оценивать абсолютные величины, то примерно 95 % ионов натрия, участвующих в обмене веществ, находятся вне клеток и примерно такая же доля ионов калия - внутри клеток.

25

тканями (15 г NаС1 задерживает в организме человека до двух

литров жидкости), поддержание кислотно-щелочного равновесия в организме (NаНС03 - щелочной резерв крови - компонент гидрокарбонатной буферной системы), перенос аминокислот и cахаров через клеточную мембрану.

26

ионы Nа+ из клетки и обеспечивает сопряженное накопление ионов К+

в ней.
Различные концентрации двух данных ионов по разные стороны от мембраны обусловливают возникновение трансмембранной разности потенциалов (до 100 мВ), что обеспечивает существование легкодоступного источника энергии для многих связанных с функционированием мембран процессов.

27

нервной системы (ЦНС).
Так, избы­ток ионов Nа+ в клетках коры

головного мозга вызывает де­прессию, т.е. угнетение деятельности ЦНС.
Наоборот, избы­ток ионов К+ в клетках коры головного мозга вызывает ма­ниакальное состояние, т.е. возбуждение деятельности ЦНС.

28

концентрации различают изотонический (физиологический) и гипертонический растворы.
Изотоническим является 0,9

%-ый раствор NаС1, так как его осмотическое давление соответствует осмотическому давлению плазмы крови (780,2 кПа).

29

для растворения лекарственных веществ и т.д.
Гипертонические растворы (с массовой

долей NаС1 3, 5 и 10 %) применяют наружно в виде компрессов и примочек для лечения гнойных ран.

30

желудок приводит к быстрой нейтрализации соляной кислоты желудочного сока и

поэтому рассматривается как антацидное средство. Применяют в порошках, таблетках и растворах при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки:
NаНСO3 + НС1 = NаС1 + Н2O + СO2.

31

внутрь в качестве слабительного средства.

32

как антисептическое сред­ство для спринцеваний, полосканий, смазываний, В вод­ных растворах

бура легко подвергается гидролизу:
Nа2В4О7 + 7Н2О = 4Н3ВО3 + 2NаОН.
Образующаяся при гидролизе борная кислота обладает антисептическим действием.

33

зобе.
6. Хлорид калия КС1.
Применяют при состояниях, со­провождающихся нарушением электролитного

обмена в организме (неукротимая рвота, профузные поносы), а также для купирования сердечных аритмий.

34

щитовидной железы.
8. Перманганат калия КМn04
Используют как анти­септическое средство для промывания

ран, полоскания рта и горла, для спринцеваний и промываний.

35

для возбуждения дыха­ния и выведения больных из обморочного состояния, для

чего небольшой кусок ваты или марли, смоченной в нашатырном спирте, осторожно подносят к носовым отверстиям.
10. Хлорид аммония (нашатырь) NH4С1. Оказывает отхаркивающее действие, усиливает мочеотделение.

36

прижигающее средство, используется наружно. Применяется в стоматологии для серебрения корневых

каналов и кариоз­ных полостей зубов перед их пломбированием. Сначала из нитрата серебра получают аммиачный раствор оксида се­ребра, затем добавляют водный раствор формальдегида с его массовой долей 10 %. Образующаяся серебряная пленка посылает в окружа­ющее пространство ионы серебра, которые обладают бак­терицидным действием.
12. Нитрат и хлорид серебра применяются для пропитки перевязочного материала - бумаги, ваты, марли.

37

химии.
Качественный химический анализ и его задачи; техника выполнения качественного анализа;

требования к аналитическим реакциям; типы используемых химических реакций.
Дробный и систематический качественный анализ.
Классификация и качественный анализ катионов.
Классификация и качественный анализ анионов.
Количественный анализ. Задачи и методы количественного анализа.
Общая характеристика титриметрических методов анализа. Понятие о титровании. Индикаторы. Стандартные и стандартизованные растворы.
Кислотно-основное титрование.
Вычисления в титриметрическом анализе.
Применение объемного метода анализа.

Сущность гравиметрического метода. Основные операции в гравиметрическом методе. Осадитель и

основные требования к осаждаемой форме.
Растворимость соединений. Произведение растворимости. Насыщенный и ненасыщенные растворы. Условия выпадения осадка.
Расчеты в гравиметрическом анализе. Фактор пересчета. Преимущества