Розчинення аналізованого зразка
За розчинністю усі неорганічні речовини ділять на 4 групи: а) розчинні у воді; б) розчинні у кислотах; в) розчинні у лугах; г) нерозчинні або малорозчинні у кислотах та лугах.
У водірозчинні майже всі сполуки лужних металів, всі нітрати, перхлорати, ацетати, хлориди (крім PbCI2, AgCI, Hg2CI2), сульфати (крім сульфатів Pb, Ba, Ca, Sr, Hg(I), Ag ). Багато сполук вісмуту, сурми та олова розчиняються у воді, але, вступаючи з нею в протолітичну взаємодію, утворюють аморфні опади гідроксидів або основних солей. Останні переходять у розчин за дії 2 М HCI або HNO3.
Хлороводнева кислотарозчиняє більшість оксидів, всі карбонати та гідроксиди, за винятком сполук Pb(II), Ag(I) та Hg(I). Розведена HCI розчиняє сульфіди кадмію, алюмінію, хрому, заліза, марганцю, цинку, ванадію, церію, берилію, титану, цирконію, торію, урану. Концентрована HCI при нагріванні розчиняє всі сульфіди, крім сульфідів ртуті та миш'яку.
При обробці деяких окислювачів концентрованої HCI виділяється CI2, а колір окислювача часто змінюється (фіолетовий перманганат знебарвлюється, так як MnO4 - відновлюється до Mn 2+ ; жовте забарвлення хроматів або помаранчева дихроматів переходить в зелену, так як іони C2-O2 до Cr 3+).
Якщо досліджувана речовина містить силікати, що розкладаються кислотами, то при обробці гарячої розведеної HCI може випасти осад H2SiO3.
Якщо невідома речовина розчинна в 2 М HCI, вона не містить Ag(I), Hg(I) і великої кількості Pb(II).
Азотна кислотарозчиняє всі оксиди, гідроксиди, сульфіди (крім HgS) і всі нерозчинні у воді солі слабких кислот, за винятком солей сурми та олова. Приобробці досліджуваного зразка HNO3 можуть утворитися нові нерозчинні речовини, які в ньому спочатку були відсутні: сірка з сульфідів, PbSO4 з PbS, H2[Sn(ON)6] і H[Sb(OH)6] із солей сурми та олова.
Лукирозчиняють оксиди, гідроксиди та інші нерозчинні у воді сполуки амфотерних металів: цинку, алюмінію, свинцю, хрому, миш'яку, сурми та олова. Іноді різні луги діють неоднаково. Наприклад, сполуки сурми розчиняються краще в KOH, а алюмінію – в NaOH.
Речовини, які не розчиняються в кислотах і розчинах лугів, називаютьнерозчинними або малорозчинними. До них відносяться: а) більшість силікатів; б) багато пород, мінералів; в) деякі сульфати: PbSO4, ВаSO4, SrSO4 та СаSO4; г) ряд солей срібла: AgCI, AgBr, AgI, Ag3[Fe(CN)6], Ag4[Fe(CN)6], AgCN; д) прожарені і безводні солі: CrCI3, Cr2(SO4)3, FeCrO4 (хроміт або хромистий залізняк); е) природні та прожарені оксиди: AI2O3 (корунд), Fe2O3, Cr2O3, SnO2; ж) CaF2 та інші фториди двох- та тривалентних металів. Їх переводять в інші сполуки, які потім розчиняють із застосуванням звичайних розчинників (води, кислот, лугів) або використовують реакції комплексоутворення.
Солі свинцю PbCI2 та PbSO4 розчиняють у гарячому розчині CH3COONH4. Нерозчинні сполуки хрому переводять у карбонат кип'ятінням з розчином Na2CO3. Фторид кальцію та інші нерозчинні фториди розкладають обробкою тонко подрібненого зразка (у платиновому тиглі) концентрованої H2SO4 при нагріванні під тягою до припинення виділення SO3. Залишок (CaSO4) потім переводять в карбонат кип'ятінням з розчином Na2CO3. Нерозчинні кислоти фероціаніди розкладають кип'ятінням з Na2CO3 або NaOH.
Якщо важко підібрати такий розчинник, який повністю розчиняєданий зразок, або бажають уникнути тривалої і трудомісткої процедури сплавлення, зазвичай користуютьсяметодом окремих витяжок, тобто. проводять послідовну обробку аналізованого об'єкта водою, 2 М CH3COOH, 2 М HCl, концентрованої НNO3.
Аналізована суміш може повністю або частково розчинятися у воді. Надійними ознаками часткового розчинення є поява фарбування та зміна рН водного розчину порівняно з чистою водою. Тому звертають увагу на фарбування отриманого розчину та визначають його рН за допомогою індикаторного паперу.
Правильне приготування витяжок – запорука успішної роботи. Тому уважно спостерігають зміни при використанні кожного із зазначених реагентів. До нового реагенту переходять лише тоді, коли остаточно переконаються, що у попередньому зразок не розчиняється чи розчинення якоїсь складової частини закінчилося.
Кожну витяжку досліджують окремо, за винятком отриманих при дії 2 М і концентрованої HCI, які об'єднують.
Катіони та аніони уводній витяжцівиявляють відповідно до загальної схеми кислотно-основної класифікації.
Уоцтовокислійі об'єднаноїхлороводневоївитяжках катіони виявляють за загальною схемою. З аніонів в оцтовокислій витяжці має сенс виявляти тільки карбонат-і фосфат-іони, а в хлороводневій - сульфід-, фосфат-і хромат-іони, якщо вона пофарбована.
Азотнокислувитяжку використовують для виявлення катіонів. З аніонів виявляють лише сульфат-іони, що утворюються в результаті окиснення сульфідів.
Загальна схема аналізу розчину досліджуваної речовини або окремих його витяжок включає дробове виявлення катіонів (аніонів) характерними реакціями, виявлення окремих групкатіонів (аніонів), поділ на групи за кислотно-основною схемою за допомогою групових реагентів, систематичний аналіз катіонів (аніонів), що залишилися, і перевірка іонів, виявлених раніше дробовим методом.
Випробування на катіони I групи.До 3-4 крапель досліджуваного розчину додають 2-3 краплі розчину Na2CO3. Якщо осад випадає, його відокремлюють, а катіони І групи виявляють у центрифугаті. Якщо осад не випадає, то в розчині можуть бути тільки катіони I групи, які відкривають в окремій пробі досліджуваного розчину.
Випробування на катіони II групи.Якщо при дії на випробуваний розчин Na2CO3 випав осад, то беруть нову пробу цього розчину (10-12 крапель) і додають 2-3 краплі 2 М HCI. Якщо осад не випадає, катіони II групи відсутні. У разі появи осаду HCI додають до повного осадження. Осад відокремлюють центрифугуванням, промивають водою та виявляють у ньому катіони II групи систематичним методом.
Випробування на катіони III групи.До 2-3 крапель розчину після відділення катіонів II групи додають стільки ж 2 М H2SO4 і нагрівають. Випадання осаду свідчить про присутність катіонів III групи. Їх виявляють систематичним методом після переведення сульфатів у розчин.
Випробування на катіони IV групи.До 2–3 крапель досліджуваного розчину (якщо при дії HCI та H2SO4 опадів не утворюється) або центрифугату після відділення катіонів II, III груп додають по краплях розчин NaOH до лужної реакції (рН 9 -10). Утворення осаду свідчить про можливу присутність катіонів IV, V та VI груп. Повне розчинення осаду, що спочатку випав, при дії на нього невеликого надлишку NaOH (рН 10-12) свідчить про присутність тільки катіонів IV групи. Нерозчинний у надлишкуОсад NaOH може складатися з гідроксидів катіонів V і VI груп. Його відокремлюють від розчину центрифугуванням, а в центрифугаті відкривають катіони IV групи після руйнування їх гідроксокомплексів.
Випробування на катіони VI групи.Якщо при дії на розчин, отриманий після відділення катіонів IV групи, надлишком 25%-ного розчину NH4OH осад, що спочатку випав, розчиняється, то це ознака присутності тільки катіонів VI групи. Нерозчинний надлишок NH4OH осад може складатися з гідроксидів катіонів V групи. Його відокремлюють від розчину центрифугуванням. У центрифугаті відкривають катіони VI групи після руйнування аміачних комплексів.
Випробування на катіони V групи.Якщо при дії надлишками розчинів NaOH та NH4ОН осад не розчиняється, це свідчить про наявність катіонів V групи.
Якщо досліджуваний розчин містить одну розчинену речовину, то, встановивши групу, до якої належить катіон, відкривають її характерними реакціями. Якщо досліджувана речовина складається з декількох компонентів, катіони яких належать до однієї аналітичної групи, їх відкривають, поєднуючи дробовий і систематичний методи аналізу. Якщо ж у досліджуваному речовині виявлено присутність катіонів кількох груп, його аналізують систематичним методом як суміш катіонів шести груп.
Встановлення присутності тих чи інших катіонів у досліджуваному розчині значно полегшує виявлення аніонів. Користуючись таблицею розчинності, можна заздалегідь передбачити наявність чи відсутність у досліджуваному розчині окремих аніонів. Наприклад, якщо в нейтральному водному розчині виявлений катіон барію, цей розчин не може містити аніони SO4 2- , СO3 2- , SO3 2- .
Після попередніх випробувань на присутність аніонів летких кислот,окислювачів та відновників приступають до встановлення груп, до яких належать аніони.
Випробування на аніони I групи.До 2-3 крапель нейтрального або слаболужного розчину додають 2 краплі розчину BaCI2. Якщо осад випадає, присутні аніони I групи.
Випробування на аніони II групи.До 2–3 крапель аналізованого розчину, підкисленого 2 краплями 2 М розчину HNO3, додають краплю розчину AgNO3. Випадання осаду свідчить про присутність аніонів другої групи.
Випробування на аніони III групи.Оскільки аніони III групи не мають групового реагенту, їх відкривають характерними реакціями з розчину, отриманого після осадження аніонів І та ІІ груп дією Ag2SO4 при рН 8.
Визначивши групи, до яких належать присутні у розчині аніони, приступають до виявлення систематичним методом.