Классификация анионов по окислительно- восстановительным свойствам

Анионы можно обнаружить дробным анализом. Для этого групповой реагент ступенчато приливают к анализируемому раствору, первыми выпадают в осадок соединения с наименьшими значениями ПР. Отдельные ионы могут быть обнаружены с помощью тех или иных специфических реакций или реагентов. Например, при воздействии на анионы СО₃^2- кислотой протекает реакция с выделением пузырьков диоксида углерода:

СО₃^2- + 2Н⁺ ↔ Н₂СО₃ ↔ Н₂О + С0₂

Как и для катионов, имеются реагенты на те или иные анионы. Таким образом, химическая идентификация вещества базируется в основном на реакциях осаждения, комплексообразования, окисления и восстановления, нейтрализации, при которых происходит выпадение белого или окрашенного осадка, изменение цвета раствора или выделение газообразных веществ.

ТЕМА. Химические методы качественного анализа.

Химический анализ вещества проводят в основном двумя способами: «сухим путем» - анализируют вещество, не растворяя его, и «мокрым путем» - сначала исследуемое вещество растворяют, а затем определяют его состав.

Для анализа сухим путем пользуются следующими методами:

1. Испытывают образец на окрашивание пламени, т. к. некоторые элементы, образуют летучие соединения, окрашивают пламя в характерный для них цвет.

2. Получают окрашенные стекла (перлы), сплавляя небольшие количества анализируемого вещества с бурой (Na₂B₄O₇ * 10H₂O) или дигидрофосфатом аммония (NH₄H₂PO₄ * 4H₂O). Соли кобальта – синие перлы, соли хрома – зеленые.

3. Накаливают анализируемое вещество на угле паяльной трубкой, при этом ряд веществ образует окрашенные налеты. Свинец дает желтый налет, мышьяк – белый.

Анализируя вещество мокрым путем, предварительно растворяют его в воде, кислоте или растворе щелочи. Если оно не растворяется в этих растворителях, то его сплавляют с твердой щелочью или смесью карбоната натрия и карбоната калия, и полученный сплав растворяют в воде или кислоте.

Для проведения аналитических реакций в исследуемый раствор вводят те или иные реактивы, образующие с открываемым ионом характерный продукт взаимодействия. Такие реакции называются характерными реакциями данного иона или реакциями открытия (обнаружения) иона.

В качественном анализе используют реакции, в результате которых получают характерные осадки, окрашенные растворимые соединения, газообразные вещества.

Опыты: Ag+ + Cl- = AgCl (белый творожный осадок)

Fe⁺³ + SCN^- = Fe(SCN)₃ растворимое в воде соединение красного цвета

PbS + 2HCl = PbCl₂ + H₂S

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

Характерные реакции можно проводить пробирочным, капельным и микрокристаллическим методами.

Пробирочный метод – к пробе анализируемого раствора в пробирке прибавляют некоторое количество реактива и наблюдают результат взаимодействия с ним. При выпадении осадка отмечают его внешний вид (аморфный или кристаллический). Если осадок кристаллический, то используют микрокристаллический метод.

Микрокристаллический метод – на предметном стекле каплю анализируемого раствора смешивают с каплей реактива и рассматривают под микроскопом образовавшимся характерной формы кристаллы.

Капельный метод (профессор Н. А. Тананаев) – капельные реакции выполняют на полосках фильтровальной бумаги или на капельных фарфоровых пластинках. О наличии в растворе тех или иных ионов судят по цвету полученного пятна, расположению студельных окрашенных колец на фильтровальной бумаге, характерному окрашению раствора или осадка, полученного на капельной пластинке.

В зависимости от количества веществ, применяемых для анализа, различают макроанализ, полумикроанализ, микроанализ, ультрамикроанализ.

Макроанализ – берут не менее 500 мг исследуемого вещества или от20 до 100 мл раствора, содержащего не менее 100 мг исследуемого вещества; это позволяет определить от 1 до 5 мг ионов, присутствующих в растворе.

Микроанализ – необходима специальная аппаратура, исследуют в 100 раз меньший объем раствора или в 100 раз меньшую навеску исследуемого вещества.

Ультрамикроанализ – берут 0, 001 – 0, 000000001 мг вещества и объем растворов от 0, 001 до 0, 000001 мл.

Полумикроанализ – для исследования берут от 10 до 100 мг вещества или 5 – 10 мл раствора.

Полумикрометод обладает рядом преимуществ: работа с малыми количествами исследуемого вещества дает возможность сократить продолжительность анализа и расход реактивов. Это экономичный метод.

Чувствительность реакций.

Каждый ион м. б. обнаруженный с помощью одной или нескольких характерных реакций, различающихся чувствительностью. Чувствительность реакции характеризуется минимальной концентрацией иона, при которой он м. б. открыт с помощью данного реактива. Чувствительность выражают минимальной концентрацией, или предельным разбавлением.

Величину предельного разбавления выражают отношением массы определяемого иона к массе наибольшего количества растворителя, в котором этот ион м. б. открыт.

Однако предельное разбавление недостаточно полно характеризует чувствительность той или иной реакции, т. к. оно не указывает минимального объема раствора при минимальной концентрации который м. б. взят для каждого определения, чтобы получить заметный внешний эффект данной реакции.

Обычно указывают не минимальный объем, и так называемый открываемый минимум масса данного иона, содержащуюся в наименьшем объеме раствора концентрации, достаточной для открытия этого иона.

Чувствительность реакции не является постоянной величиной. В значительной степени она зависит от условий проведения реакции: концентрации реактива, толщины слоя раствора, температуры, рН раствора, присутствия других ионов или веществ.

Специфичность реакций.

В аналитической практике искомый ион обычно приходится обнаруживать в присутствии других ионов. Реакции и реактивы, с помощью которых возможно открывать ион в присутствии других ионов, называются специфичными. В большинстве случаев другие ионы мешают реакции открытия данного иона, потому что они сами вступают в реакцию с реактивом, или, потому что они связывают открываемый ион и не позволяют ему реагировать с данным реактивом. Поэтому предварительно отделяют примеси.