- •Аналітична хімія Якісний аналіз
- •Рекомендовано до друку методичною радою лнау Протокол № ___
- •1. Теоретична частина
- •1.1. Предмет аналітичної хімії
- •1.2. Методи якісного аналізу
- •1.2. Техніка виконання аналітичних реакцій виявлення.
- •1.3. Реакції виявлення, що проявляються у зміні, появі чи зникненні кольору.
- •1.4. Реакції з виділенням газу.
- •1.5. Мікрокристалоскопічна реакція.
- •1.6. Екстракційна реакція.
- •1.7. Метод забарвлення полум’я.
- •1.8. Метод забарвлення перлів.
- •1.9.Методи підвищення чутливості реакції
- •1.10. Класифікації йонів на аналітичні групи (угрупування)
- •Сірководнева (сульфідна) класифікація катіонів на групи
- •1.11. Обладнання, необхідне для проведення якісного аналізу.
- •1.11.1. Реактивні склянки.
- •1.11.2. Пробірки.
- •1.11.3. Стакани та тиглі.
- •1.11.4. Піпетки.
- •1.12. Загальна характеристика першої аналітичної групи катіонів
- •1.13. Загальна характеристика другої аналітичної групи катіонів
- •1.14. Загальна характеристика третьої аналітичної групи катіонів
- •Експериментальна частина
- •2. Якісні реакції на катіони
- •Дія групового реагента ─ (nh4)2s
- •2.4. Систематичний хід аналізу суміші катіонів ііі-ої аналітичної групи
- •Завдання
- •Питання для самоконтролю
- •3 .Аналіз аніонів
- •3.1.Загальна характеристика аніонів першої аналітичної групи
- •3.2. Загальна характеристика аніонів другої аналітичної групи
- •3.3.Загальна характеристика аніонів третьої аналітичної групи
- •4. Якісні реакції аніонів
- •4.1. Якісні реакції аніонів I аналітичної групи (so42-, со32-, ро43-)
- •Реакції сульфат-іонів so42-
- •Реакції карбонат-іонів co32-
- •Реакції фосфат-іонів ро43-
- •4.2. Якісні реакції аніонів iі аналітичної групи (Сl-, Br-, I-) Реакції хлорид-іонів Сl-
- •Реакції бромід-іонів Вг-
- •Реакції йодид-іонів I-
- •4.3. Якісні реакції аніонів iіі аналітичної групи (nо3-, nо2-) Реакції нітрат-іонів no3-
- •Реакції нітрит-іонів no2-
- •5. Аналіз невідомої речовини
- •5.1. Відкриття катіону.
- •5.2. Відкриття аніону
- •Завдання
- •Запитання для самоконтролю
- •Бібліографічний список
1.12. Загальна характеристика першої аналітичної групи катіонів
До першої аналітичної групи відносять катіони К+, Na+, NH4+, Mg2+. Більшість солей цих катіонів добре розчинні у воді, тому перша аналітична група катіонів не має групового реагента. У водних розчинах всі катіони першої аналітичної групи безбарвні.
Хімічні елементи, катіони яких входять до першої аналітичної групи, розміщені в ІА групі. При утворенні катіонів вони легко віддають по одному електрону, утворюючи електронну структуру інертного газу, наприклад:
+11Na Is2 2s2 2p6 3s1 = [Ne] 3s1 [Ne] 3s° ,
Na - e- →Na+.
Віддаючи електрони, атоми s1-елементів виявляють сильні відновні властивості, що підтверджується від'ємними значеннями окисно-відновних потенціалів у межах 3,0 - 2,7 В. Внаслідок втрати електронів атоми стають катіонами, які з переважною більшістю неметалів утворюють типові іонні сполуки, що добре розчиняються у воді. Катіони першої аналітичної групи характеризуються низькими значеннями відносних електронегативностей і малими іонними радіусами.
З гідроксогрупою (ОН-) катіони К+ і Na+ утворюють сильні луги – їдкий натрій (NaОН) і їдкий калій (КОН). Гідроксид амонію (NH4ОН) – слабка основа з константою дисоціації 1,8 ∙ 10-5.
Катіон амонію NH4+ також віднесено до першої аналітичної групи катіонів, оскільки він утворює добре розчинні у воді солі, як і йони лужних металів. Треба знати, що солі амонію, на відміну від солей К+ і Na+, розкладаються при нагріванні і, відповідно, можуть бути видалені з суміші прокалюванням розчину.
Метал магній відноситься до другої групи періодичної системи, у всіх сполуках має ступінь окиснення +2 і відрізняється від інших катіонів першої аналітичної групи деякими властивостями. Так, гідроксид Mg(ОН)2, на відміну від NaОН, КОН і NH4ОН, погано розчинний у воді, і є досить слабкою основою. Іон Mg2+ є перехідним між катіонами першої і другої груп. Основний карбонат (MgОН)2СО3, як і карбонати катіонів другої групи, погано розчинний у воді, однак добре розчиняється в надлишку солей амонію і при дії карбонату амонію (NH4)2СО3 в присутності хлориду амонію NH4Cl не випадає в осад. Тому Mg2+ залишається в розчині разом з катіонами К+, Na+, NH4+.
Катіони першої аналітичної групи беруть участь в біохімічних і агрохімічних процесах. Вони можуть знаходитися у ґрунті, як в рухомому (доступному для засвоєння рослинами), так і у зв’язаному вигляді.
У водній витяжці з ґрунту йони К+, Na+, NH4+, Mg2+ знаходяться у вигляді легкорозчинних солей (хлоридів, сульфатів, нітратів, карбонатів тощо).
Для лужних ґрунтів характерний підвищений вміст солей натрію (Na2SO4, NaCl, NaHCO3).
При цьому навіть незначний вміст у ґрунті гідрокарбонату натрію є дуже шкідливим для рослин і приводить до їх загибелі.
Іони К+ і NH4+, на противагу катіону Na+, необхідні для мінерального живлення рослин.
Магній міститься в зеленому пігменті рослин – хлорофілі. Тому незначний вміст солей Mg2+ у ґрунті сприяє нормальному розвитку рослин.
Катіони І-ої аналітичної групи входять до складу важливих мінеральних добрив. Калій вносять у ґрунт у вигляді калійної селітри, сульфату, хлориду й інших солей.
Йон NH4+ міститься в амонійній селітрі, сульфаті і хлориді амонію, в амофосі NH4H2PO4 і диамофосі (NH4)2НРО4.
Натрій – складова частина чилійської селітри (NaNО3). Магній входить до складу доломіту СаСО3∙МgСО3, який використовують як вапняне і магнезіальне добриво.
Крім того, сполуки натрію і калію (хлориди, фосфати, гідрокарбонати, складні органічні речовини) є складовими частинами тканин та фізіологічних розчинів тварин. 0,9%-ний розчин NaCl (фізіологічний розчин) використовують при втратах крові та біологічних дослідженнях.
Гідрокарбонат натрію й оксид магнію служать для нейтралізації надлишкової кислотності шлункового соку. Броміди калію і натрію використовуються для заспокоювання нервової системи.
Відомо, що солі амонію утворюються при загниванні білків, а тому наявність їх у природних водах свідчить про забруднення.