|
|
Ответы по аналитике. Основные положения качественного анализа
Методы осаждения. Меркурометрия
Методы осаждения основаны на использовании реакций, которые сопровождаются образованием осадков. По этому признаку данные методы сходны с гравиметрическим анализом. Но в отличие от гравиметрических методов образовавшиеся осадки, как правило, не подвергают исследованию. Их не фильтруют, не промывают, не взвешивают. Количество определяемого вещества находят так же, как и в других титриметрических методах. Точка эквивалентности совпадает в этих методах с момента прекращения дальнейшего образования осадка. Этот момен может быть установлен без применения индикаторов, но дл этого необходим значительный навык. В большинстве случае точку эквивалентности определяют с помощью индикаторов или же физико-химических методов (кондуктометрии, амперометрии). Для титриметрических определений используют только незначительное число реакций осаждения. Прежде всего это реакция между ионами Ag+ и С1
-, Br -, I - и SCN -ионами, реакции между ионами ПНе2]2 + и С1 -, Вг - и I -ионами, а также между ионами Znr+ и K4[Fe(CN)6].
Широкому использованию в титриметрии реакций осажден» мешает обратимость процесса осаждения, незначительная скорост многих реакций осаждения, побочные явления при образовании осадка (соосаждение, коллоидообразование, адсорбция) и трудности в определении точки эквивалентности.
Процесс титрования может быть охарактеризован кривой титрования, построенной в координатах: концентрации ионов, образовавших осадок, рассчитанных с помощью правила произведения растворимости,-- объем титранта.
К наиболее известным методам осаждения относят аргентометрию, меркурометрию и тиоцианатометрию.
Аргентометрия основана на реакции образования малорастворимых солей серебра с галогенидами. В качестве титранта используют нитрат серебра:
AgN03+NaCl-АёСЦ+NaN03
Меркурометрия основана на образовании малорастворимых солей ртути (I) Hg2Cl2, Hg2I2 и т. д. В качестве титранта используют нитрат ртути (I):
Hg2 (N03)2 + 2NaCI-Hg2CI2i + 2NaN03
Тиоцианатометрия основана на образовании малорастворимой соли серебра AgNCS. В качестве титранта используют тиоцианат калия или аммония (KNCS или NH4NCS):
AgN03 + NH4NCS--AgNCS + NH4N03
Применение в медицине и фармации солей анионов 1-ой аналитической группы
Соли серной кислоты. В качестве лекарственных препаратов используются сульфат магния – слабительное и гипотензивное средство, сульфат бария – рентгеноконтрастное средство, сульфат натрия – слабительное и желчегонное средство. Серная кислота применяется в качестве реактива при количественном определении щелочей, при качественном открытии многих органических и неорганических лекарственных препаратов.
Соли сернистой кислоты – сульфит натрия нашел применение в качестве стабилизатора легко окисляющихся веществ.
Соли угольной кислоты. Карбонат кальция, гидрокарбонат натрия назначают для лечения заболеваний желудка.
Соли фосфорной кислоты с органическими снованиями применяют для различных целей.
Борная кислота и тетраборат натрия нашли применение как антисептики для полосканий, промываний, смазываний. Тиосульфат натрия оказывает антисептической и противовоспалительное действие.
Реакции сульфат-ионов
Реакции солями бария. Основным отличительным свойством сульфат-иона является нерастворимость сульфата бария в кислотах и щелочах. Поэтому для открытия сульфат иона к испытуемому раствору добавляют раствор соли бария и концентрированную соляную или азотную кислоту. В присутствии сульфат-ионов образуется белый кристаллический осадок сульфата бария.
Реакция с ацетатом свинца:
Na2SO4+Pb(CH3COO)2→PbSO4↓+2CH3COONa
Образуется белый осадок сульфата свинца, растворимый при нагревании в едких щелочах и ацетате аммония:
PbSO4+4NaOH→Na2PbO2+Na2SO4+2H2O
2PbSO4+2CH3COONH4→[Pb(CH2COO)2*PbSO4]+(NH2)2SO4
При этом образуются плюмбиты и комплексная соль ацетата и сульфата свинца, растворимые в воде.
Реакции сульфит-ионов
Реакции с кислотами.
Na2SO3+2HCl→ NaCl+H2SO3
H2SO3→SO2↑+H2O
При взаимодействии солей сернистой кислоты с минеральными кислотами образуется сернистая кислота, разлагающаяся на сернистый газ и воду. Выделение диоксида серы можно легко обнаружить по запаху или по обесцвечиванию раствора йода и перманганата калия:
SO2+I2+2H2O→2HI+H2SO4
5SO2+KMnO4+2H2O→2MnSO4+K2SO4+2H2SO4
Реакция с йодной или бромной водой:
Na2SO3+I2+H2O→ Na2SO4+2HI
Na2SO3+Br2+H2O→ Na2SO4+2HBr
Вследствие окисления сульфит-иона до сульфат-иона происходит обесцвечивание раствора йода или брома. Образуются сульфаты и соли йодисто или бромисто-водородной кислоты. Проведению реакции мешают сульфид и нитрат-ионы. Сульфит-ион способен также восстанавливать красители. Присутствие сульфит-иона определяется по исчезновению окраски красителей.
Реакция восстановления:
Na2SO3+2HCl→ NaCl+H2O+SO2↑
3Zn+6HCl+SO2→3ZnCl2+2H2O+H2S
H2S+Pb(CH3COO)2→PbS↓+2CH3COOH
В сильнокислой среде сульфиты восстанавливаются цинком до сероводорода. Выделение сероводорода легко обнаруживается по почернению бумажки, смоченной раствором ацетата свинца. Почернение бумажки наступает вследствие образования сульфида свинца черного цвета.
Реакции карбонат-ионов
Реакция с кислотами:
Na2CO3+2HCl→2 NaCl+H2CO3
H2CO3→CO2↑+H2O
Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O
Минеральные кислоты выделяют из солей угольной кислоты свободную угольную кислоту, которая распадается на углекислый газ и воду. Выделение углекислого газа легко обнаружить с помощью газоотводной трубки, опущенной в известковую воду. Выпадает осадок карбоната кальция. Проведению реакции мешает сульфит-ион т.к. при действии кислот может образоваться сернистый газ, образующий с известковой водой осадок сульфита кальция. Поэтому перед обнаружением карбонат-ионов целесообразно окислить сульфит-ионы до сульфат-ионов добавлением пероксида водорода:
SO32-+H2O2→SO42-+H2O
Реакции фосфат-ионов
Реакция с нитратом серебра:
AgNO3+ Na2HPO4→Ag3PO4+HNO3+2NaNO3
Образуется желтый осадок фосфата серебра, растворимый в вазотной кислоте.
Реакция с магнезиальной смесью:
Na2HPO4+NH4OH+MgCl2→MgNH4PO4↓+2NaCl+H2O
При взаимодействии солей фосфорной кислоты с гидроксидом аммония и хлоридом магния в присутствии хлорида аммония образуется белый кристаллический осадок.
Реакция с молибдатом аммония:
Na3PO4+NH4Cl+12(NH4)2MoO4+24HNO3→(NH4)3H4[P(Mo2O7)6]+10H2O+24NH4NO3+3NaCl
Молибдат аммония в азотнокислой среде образует с анионами фосфатов желтый кристаллический осадок. Проведению реакции мешают восстановители – сульфит- и сульфид-ионы, которые восстанавливают молибдат ионы до молибденового синего. Для удаления восстановителей раствор предварительно кипятят с концентрированной азотной кислотой.
Реакции тиосульфат-ионов
Реакции с килотами:
Na2S2O3+2HCl→ 2NaCl+H2S2O3
H2S2O3→H2O+S↓+SO2↑
При взаимодействии с кислотами выделяется тиосерная кислота, которая разлагается на воду, диоксид серы и серу. Сера выпадает в осадок, и раствор мутнеет.
Реакция с нитратом серебра:
2AgNO3+ Na2S2O3→ Ag2S2O3↓+2NaNO3
Ag2S2O3+H2O→Ag2S↓+H2SO4
Нитрат серебра образует с солями тиосерной кислоты и белый осадок тиосульфата серебра, который разлагается на сульфид серебра черного цвета и воду. Осадок тиосульфата серебра чернеет. При избытке тиосульфата натрия осадок тиосульфата серебра растворяется с образованием комплексной соли:
Ag2S2O3+ Na2S2O3→2Na3[Ag(S2O3)2]
Реакция с йодом:
2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI
Тиосульфаты обесцвечивают растворы йода с образованием солей тетратионовой кислоты. Реакция широко используется в количественном анализе.
Реакции хромат-ионов
Реакция с нитратом серебра:
K2CrO4+2AgNO3→Ag2CrO4↓+2KNO3
Образуется красно-бурый осадок хромата серебра, растворимый в азотной кислоте.
Реакция с ацетатом свинца:
K2CrO4+ Pb(CH3COO)2→ PbCrO4↓+2CH3COOK
Образуется желтый осадок хромата свинца, растворимый в щелочах, азотной кислоте и нерастворимый в уксусной.
Реакция с пероксидом водорода:
2K2CrO4+2HCl→K2Cr2O7+H2O+2KCl
K2Cr2O7+4H2O2+2HCl→2H2CrO6+2KCl+3H2O
В кислой среде пероксид водорода окисляет образовавшийся ион дихромата в надхромовую кислоту. При добавлении эфира или хлороформа надхромовая кислота переходит в слой эфира или хлороформа, придавая ему синюю окраску.
Реакция с кислотами:
2K2CrO4+2HCl→K2Cr2O7+H2O+2KCl
В кислой среде образуется дихромат-ион и раствор из желтого становится оранжевым.
Реакции оксалат-ионов
Реакция с хлоридом кальция:
CaCl2+(NH4)2C2O4+CaC2O4↓+2NH4Cl
Образуется белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция, растворимый в минеральных кислотах и нерастворимый в уксусной кислоте.
Реакция с перманганатом калия:
5(NH4)2C2O4+2KMnO4+8H2SO4→2MnSO4+K2SO4+5(NH4)2SO4+10CO2+8H2O
В кислой среде при нагревании перманганат калия в присутствии оксалат-ионов обесцвечивается вследствие восстановления до марганца 2+. Реакция широко используется в количественном анализе.
Реакции борат-ионов
Реакция окрашивания пламени:
Na2B4O7+H2SO4+5H2O→Na2SO4+4H3BO3
H3BO3+3C2H5OH→(C2H5O)3B+3H2O
В присутствии серной кислоты и этилового спирта борат-ионы образуют борный эфир, который окрашивает пламя в зеленый цвет.
Реакция с куркумовой бумажкой. Бумажка, обработанная раствором красителя куркумина, в кислой среде в присутствии буры окрашивается в оранжевый цвет. Щелочи изменяют оранжевую окраску раствора на синюю или серо-черную.
Аналитические весы, Правила работы с аналитическими весами
Аналитические весы – это высокоточный весоизмерительный прибор. Без аналитических весов невозможно функционирование лабораторий, проводящих исследования в различных отраслях науки и промышленности. На них взвешивают порошки, вещества в жидком и твердом агрегатных состояниях. Все лабораторные аналитические весы по их точности можно отнести к двум группам:
1.полу-микрохимические взвешивают до 0,01 мг; 2.микрохимические взвешивают до 0,001мг. Выполненные из агата, три призмы на коромысле являются основой аналитических весов. При взвешивании средняя из них выступает в качестве опоры. Левая и правая призмы – это опоры для чашек весов. На коромысло крепится вертикальная стрелка. На конце стрелки укреплена микрошкала. Она увеличивается и выводится на экран с помощью вейтографа, который представляет собой систему специальных оптических приспособлений. Изображение микрошкалы перемещается относительно неподвижной отсчетной линии, таким образом происходит считывание ее показателей. На дужку или чашку весов крепятся демпферы. Они в комплексе с арретиром и изолиром, которыми снабжены все аналитические весы, гасят колебания указателя и грузоприемного устройства весов. Благодаря этому, стрелка быстро возвращается в равновесное состояние. Изолир предназначается для освобождения призм в весах от приложенной нагрузки, предохранения ответственных частей от повреждений при транспортировании и в то время, когда весы не эксплуатируют. Арретиром коромысло весов фиксируют на опорах. В таком состоянии аналитические весы называют арретированными. Чтобы арретировать весы, нужно опускать рукоятку арретира, размещенную внизу, медленно и предельно плавно. Призмы весов должны мягко приблизиться к опорам и закрепиться на них и ни в коем случае не удариться. Ускорить арретир можно только когда коромысло закачается, а стрелка весов начнет дрожать. Весы обязательно арретируют при закрытии или открытии стеклянного футляра, при снятии с чашек весов или помещении на них взвешиваемого предмета и после того, как с весами закончили работать. Чашки арретированных весов чашки не висят на коромысле, а фиксируются в упорах. Аналитические лабораторные весы по эксплуатационным и функциональным возможностям делятся на уровни: профессиональный – для наиболее точных измерений – XS и XP;
классический с автоматической калибровкой – для стандартных измерений – AB-S/FACT;
начальный с калибровкой гирями или нажатием кнопки – для стандартного взвешивания – AL.
Для осуществления калибровки (юстировки) весов не нужны специальные навыки и знания. Но она необходима для поддержания точности результатов взвешивания. Аналитические весы лабораторные обязательно нужно прокалибровать перед первым включением и прогревом, а потом через каждые четыре часа. Если в помещении, где находятся весы, изменились климатические условия или весы переместили на другое место в пределах одной комнаты, их также нужно калибровать. В зависимости от уровня весов, способ калибровки может быть внешним, внутренним или автоматическим (самокалибровка). Юстировка весов калибровочной гирей – это внешний способ. Как правило, гиря не входит в комплект с весами, поэтому ее нужно приобретать отдельно. Внутренняя калибровка выполняется при нажатии соответствующей кнопки, которая активирует встроенный в весы эталонный груз. В таких весах внешняя гиря не требуется, хотя иногда производители дают возможность использовать и внешнюю калибровку. Весы с самокалибровкой реагируют на изменение влажности, давления, температуры и автоматически определяют, когда требуется произвести юстировку. Вмешательство оператора для калибровки весов в данном случае не нужно. Весы, оснащенные самокалибровкой, могут выполнять ее также через промежуток времени, заданный оператором.
Работа с аналитическими весами требует соблюдения следующих принципов: Открывание защитного кожуха сложной конструкции должно быть наименьшим.
Не рекомендуется переносить весы. После перемещения выдержать весы перед включением в электрическую сеть минимум 2 часа и дать им возможность выстояться минимум 12 часов.
За 20-30 минут перед началом измерений чуть открыть дверку кожуха, чтобы температура внутри весов выровнялась с окружающей средой.
Контейнеры, в которых взвешивают, должны быть как можно меньшими по размерам.
Не использовать стеклянные и пластмассовые контейнеры при влажности воздуха меньше 30%. Это позволит исключить электростатический разряд.
Температура помещения, контейнера и образца должна быть одинаковой, чтобы не возникали воздушные потоки и влага на сосуде и на образце.
Высыхание образца или поглощение им влаги приводит к колебаниям его веса. Поэтому сосуды с образцами обязательно накрывать пробками, крышками. Желательно использовать сосуды с узкой горловиной.
Нельзя помещать на весы образцы предельной нормы и тяжелее.
До взвешивания и после него показатели весов должны равняться нулю.
Помещать взвешиваемый предмет на середину чашек весов. Избегать толчков, ударов по весам.
Ежегодно поверять аналитические весы.
Защищать весы специальными чехлами.
Порошковые вещества помещать на блюдце или бумагу.
Применять салфетки, пинцеты, щипчики, не загрязнять весы пылью или жиром.
Работать только в хлопчатобумажных перчатках.
Катионы 6-ой аналитической группы Cu2+, Hg2+ Co2+Ni2+
Общая характеристика катионов шестой аналитической группы
Катионы 6-ой ан. группы осаждаются растворами гидроксида аммония, образуя осадки гидроксидов и основных солей. Осадки гидроксидов и основных солей растворяются в избытке раствора гидроксида аммония, образуя комплексные соли. Это свойство отличает катионы 6-ой группы.
При взаимодействии катионов 6-ой гр. с едкими щелочами в осадок выпадают их гидроксиды или основные соли, растворимые в кислотах и нерастворимые в щелочах.
Сероводород осаждает сульфиды катионов 6-группы – образуется осадок черного цвета. Сульфиды растворимы в минеральных кислотах. Карбонаты щелочных металлов осаждают карбонаты или основные карбонаты катионов 6-ой гр, растворимые в кислотах. Фосфаты осаждаются при взаимодействии с гидрофосфатом натрия и растворимы в кислотах. Катионы меди, кобальта и никеля в растворах окрашены соответственно в зеленый или синий, розовый и зеленый цвет.
Применение в медицине и фармации солей катионов 6-ой аналитической группы
Сульфат меди применяют внутрь в растворах как рвотное средство и при отравлении фосфором, наружно – как прижигающее и вяжущее средство в виде растворов и палочек. В малых дозах растворы применяют для лечения анемий. Цитрат меди назначают в виде мазей при глазных заболеваниях (трихоме, конъюнктивите). Дихлорид ртути или сулема, обладает выраженными антибактериальными свойствами и применяется для дезинфекции белья, одежды, стен и при лечении кожных заболеваний. Оксицианид ртути используется в растворах для промывания при лечении ряда глазных и урологических заболеваний. Дийодид ртути иногда применяют в виде микстур для лечения сифилиса. Хлорид меркураммония используют для приготовления антисептических и противовоспалительных мазей.
Кобальт в виде комплексных соединений назначается для лечения заболеваний системы крови – анемий, для улучшения синтеза гемоглобина и усвоения железа.
Реакции катионов меди Cu2+
Реакция с раствором гидроксида аммония является специфичной реакцией благодаря образованию иона тетрааминамеди (2), обладающего характерной синей окраской. Реакцией с раствором гидроксида аммония катион меди можно открыть в присутствии других катионов.
Реакция с тиосульфатом натрия:
А) при эквивалентных соотношениях:
CuSO4+Na2S2O3→CuS2O3+Na2SO4
CuS2O3+H2O→CuS↓+H2SO4
Б) При избытке реактива:
2CuSO4+4Na2S2O3→3Na2SO4+Na2S4O6+Cu2S↓+S↓+SO2↑
В кислой среде при нагревании с избытком тиосульфата натрия соли меди(2) образуют осадок сульфида меди(1) и серы темно-бурого цвета. Реакция позволяет отделить мель(2) от ртути(2), сульфид которой нерастворим в азотной кислоте в отличие от сульфида меди.
Реакция восстановления:
Cu2++Zn→Cu↓+Zn2+
Металлы (железо, цинк, алюминий) способны восстанавливать медь(2) до элементарной меди. При нанесении на металлическую пластинку подкисленного серной или соляной кисотой раствора соли меди на пластинке образуется красноватое пятно меди.
Реакция с гексациано(2) ферратом калия:
CuSO4+K4[Fe(CN)6]→Cu2[Fe(CN)6]↓+ 2K2SO4
Образуется красно-бурый осадок гексациано(2) феррата меди, нерастворимый в разбавленных кислотах. В гидроксиде аммония осадок растворяется с образованием гидроксида тетраамина меди (2):
Cu2[Fe(CN)6]+12NH4OH→(NH4)4[Fe(CN)6]+2 [Cu(NH3)4](OH)2+8H2O
Реакция окрашивания пламени. Пламя газовой горелки окрашивается солями меди (2) в зеленый цвет.
Реакции катионов ртути (2)
Реакция с йодидом калия:
Hg(NO3)2+2KI→HgI2↓+2KNO3
HgI2+2KI→K2[HgI4]
Образуется ярко-красный осадок дийодида ртути, растворимый в избытке реактива с образованием бесцветного комплексного соединения. Реакция проходит в слабокислой среде. Проведению реакции мешают катионы серебра и свинца (2)
Реакция восстановления
Восстановители (хлорид олова (2), медь и др.) восстанавливают ртуть (2+) до ртути (1+), затем до ртути.
SnCl2+2HgCl2→ Hg2Cl2↓+SnCl4
Hg2Cl2+ SnCl2→2Hg↓+ SnCl4
В растворах или на фильтровальной бумаге при взаимодействии солей ртути с дихлоридо м олова образуется черный осадок металлической ртути:
Cu+HgCl2→2Hg↓+ CuCl2
Если поместить на медную пластинку каплю раствора соли ртути(2), то на пластинке через 4-5 мин. Образуется черное пятно металлической ртути. Если потереть пятно, появляется блестящий налет амальгамы меди. Проведению реакции мешают серебро, висмут, ртуть (1), сурьма.
Реакция с дифенилкарбазидом:
В среде разбавленной азотной кислоты образуется фиолетовый или синий осадок к.с. – дифенилкарбазида ртути. Реакция специфична для катиона ртути (2). Проведению реакции мешают хроматы и молибдаты.
Реакции катионов кобальта Co2+
Реакция с роданидом аммония
CoCl2+4NH4SCN→(NH4)2[Co(SCN)4]+2NH4Cl
Реакцию проводят в присутствии амилового спирта. Образуется к.с. сине – голубого цвета – тетрародано (2)кобальтат аммония, переходящее в слой амилового спирта. Проведению реакции мешает присутствие катионов меди (2), железа (3), висмута.
С помощью фильтровальной бумаги катион кобальта можно открыть в присутствии всех катионов. Для этого на бумагу наносят каплю раствора роданида аммония, а затем каплю испытуемого раствора, бумагу выдерживают в парах аммиака и подсушивают над пламенем горелки. В присутствии кобальта переферическая часть пятен приобретает синюю окраску. Иногда для связывания мешающего влияния железа (3) используют добавлениеNaF.6NaF+FeCl3→Na3[FeF6]+3NaCl
Реакция с тетрародано(2) меркурратом аммония
2(NH4)2[Hg(SCN)4]+CoSO4+ZnSO4→Zn[Hg(SCN)4]*Co[Hg(SCN)4]↓+2(NH4)2SO4
Растворы. Концентрация раствора.
|
|
|
Скачать 0.71 Mb.