Исследование анионного и катионного состава смеси
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Введение
анализ катион реагент анионный смесь
Аналитическая химия - это раздел химической науки, разрабатывающий на основе фундаментальных законов химии и физики принципиальные методы и приёмы качественного и количественного анализа атомного, молекулярного и фазового состава вещества.
Приведенное определение аналитической химии в целом отображает её содержание.
Аналитическая химия занимается научным обоснованием операций, приёмов, которые применяются при разработке, совершенствовании и выполнении различных методов химического анализа. Следует различать понятия аналитическая химия и химический анализ. Аналитическая химия - наука о методах анализа, а химический анализ - это уже известные методы определения состава вещества, количественных соотношений его компонентов, используемые в практике. Химический анализ можно разделить в соответствии с решаемыми проблемами на качественный и количественный. В данной работе мы рассмотрим только качественный химический анализ.
Качественный химический анализ - это определение (открытие) химических элементов, ионов, атомов, атомных групп, молекул в анализируемом веществе.
Качественный анализ состоит из:
Предварительные испытания (операции, проводимые перед выполнением анализа).
Дробный анализ (обнаружение иона или вещества в пробе с помощью специфического реагента, в присутствии всех компонентов пробы)
Систематический анализ (Анализ с разделением ионов по аналитическим группам, с последующим определением каждого иона.)
Аналитическая химия находит применение в различных научно-производственных сферах: геохимия, геология, минералогия, металлургия и химическая промышленность.
1. Теоретическая часть
1.1 Сероводородная классификация катионов по группам
Основы данной классификации были созданы ещё в XIX веке. Сероводородная классификация длительное время была повсеместно распространенной в аналитической химии и лишь во второй половине XX века она стала вытесняться другими методами анализ, при которых не требуется получение и применение токсичного сероводорода(H2S).
Разработаны различные варианты сероводородного метода, различающиеся деталями. Общая схема анализа в основном сохраняется во всех вариантах.
Сероводородная аналитическая классификация катионов по группам базируется на использовании в качестве четырёх групповых реагентов: раствора хлороводородной кислоты HCl, раствора сероводорода H2S, раствора сульфида аммония (NH4)2S и раствора карбоната аммония (NH4)2CO3. Катионы по этой классификации разделяются на пять аналитических групп (см. табл. 1), в зависимости от растворимости их хлоридов, сульфидов, и карбонатов. Иногда некоторые катионы, например катионы свинца Pb+2 включают в разные аналитические группы.
Несмотря на то, что эта классическая схема анализа позволяет открывать многие катионы, она обладает рядом недостатков, главный из которых - необходимость применения высокотоксичного сероводорода.
Таблица 1.
Сероводородная (сульфидная) классификация катионов
ГруппаКатионыГрупповой реагентХарактеристика группыILi+, K+, Na+, NH4+, Mg2+НетIIBa2+, Sr2+, Ca2+(NH4)2CO3 , (NH4OH + NH4Cl)Карбонаты нерастворимы в воде. Не осаждаются (NH4)2S или H2S в виде сульфидов, в отличие от III, IV, V групп.IIINi2+, Co2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, Cr3+, Mn2+, Zn2+(NH4)2S, (NH4OH + NH4Cl)Сульфиды и гидроксиды нерастворимы в воде. В отличие от IV и V групп не осаждаются H2S из раствора HCl в виде сульфидов.IV1-ая подгруппа: Cu2+, Cd2+, Bi3+, Hg2+ 2-ая подгруппа: Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+, As5+H2S (из раствора HCl)Сульфиды нерастворимы в полисульфиде аммония (NH4)2Sn, в отличие от сернистых соединений.
1.2 Кислотно-основная классификация катионов по группам
Данная классификация катионов по группам основана на использовании в качестве групповых реагентов водных растворов кислот и оснований - хлороводородной кислоты HCl, серной кислоты H2SO4, гидроксида натрия NaOH (в присутствии пероксида водорода H2O2) и аммиака NH3. Эта классификация менее совершенна, чем сероводородная, и разработана менее детально, однако при ее использовании не требуется получение и применение токсичного сероводорода.
Катионы, открываемые в рамках кислотно-основной классификации, подразделяются на шесть аналитических групп.(табл. 2.)
Таблица 2. Кислотно-основная классификация катионов.
ГруппаКатионыГрупповой реагентХарактеристика группыI (хлоридная)Ag+, Pb2+, [Hg2]2+2н HClОбразование малорастворимых хлоридовII (сульфатная)Ba2+, Sr2+, Ca2+2н H2SO4Образование малорастворимых в воде и кислотах сульфатовIII (амфолитная)Al3+, Cr3+, Zn2+ Sn2+, Sn4+, As3+, As5+2н NaOHОбразование растворимых солей типа NaAlO2, Na2ZnO2, NaCrO2, Na2SnO2.IV (гидроксидная)Bi3+, Sb3+, Sb5+, Fe2+, Fe3+, Mn2+,Mg2+2н NaOHОбразование малорастворимых гидроокисейV (аммиакатная)Ni2+, Co2+ Hg2+ Cu2+, Cd2+2н NH4OH (избыток)Образование растворимых комплексов-аммиактов.VI (растворимая)Li+, K+, Na+, NH4+Нет группового реактиваХлориды, сульфаты, гидроксиды растворимы в воде
1.3 Химический анализ анионов
Анализ анионов существенно отличается от анализа катионов. Если для катионов существует систематический ход анализа, построенный на последовательном делении их на группы с помощью групповых реакций, то для анионов такого строго систематического анализа нет.
Разнообразные классификации анионов основаны на реакциях осаждения, разложения, комплексообразования, окисления-восстановления. В качестве групповых реагентов используют соли бария, серебра, кальция, свинца, цинка, смеси солей бари?/p>