Презентация по аналитической химии на тему: Аналитическая химия. Первая аналитическая группа катионов

Аналитическая химия1 аналитическая группа катионов Аналитическая химия - это наука о способах идентификации химических соединений, о принципах и методах определения химического состава веществ и их структуры. Она является научной основой химического анализа.Химический анализ - это получение опытным путем данных о составе и свойствах объектов. Качественный анализ идентификация (обнаружение) атомов, молекул или ионов в анализируемом объекте. Аналитическая реакция - это химическая реакция, при которой анализируемое вещество при взаимодействии с аналитическим реагентом образует продукт с заметными аналитическими признаками.К аналитическим признакам реакции относятся: образование окрашенных соединений, выделение или растворение осадков, образование газов, кристаллов характерной формы, соединений, люминесцирующих в растворах, окрашивание пламени газовой горелки в соответствующий цвет. Цветные реакции - это реакции, приводящие к образованию окрашенных соединений. Ионы меди Сu2+ в водных растворах, в которых они существуют в виде аквакомплексов [Cu(H2O)n]2+, при взаимодействии с аммиаком образуют растворимый комплекс [Cu(NH3)4]2+ яркого сине-голубого цвета:[Cu(H2O)n]2+ +4NH3=[Cu(NH3)4]2+ +nH2О Осадочные реакции - реакции выделения или растворения осадков. Осадки, выпадающие при взаимодействии растворов веществ с реактивом (осадителем), характеризуются цветом, растворимостью в кислотах и щелочах, солях аммиака и других растворах.HCl + АgNO3 = АgCl I + НNO3Образовавшийся осадок АgCl нерастворим в азотной кислоте. Данная реакция в качественном анализе используется как для определения хлорид-ионов Сl-, так и для определения катионов серебра Ag+. Газовыделительные реакции - обнаружение веществ по характеру выделяющихся газов. Например, реакция обнаружения карбонат-ионов СО32-:СaCO3+2HCl = CaCl2 + H2O + CO2tПри этом выделяется диоксид углерода CO2, появление которого можно зафиксировать по шипению пузырьков газа, изменению цвета влажной индикаторной бумаги или помутнению известковой воды - раствора Са(ОН)2. Микрокристаллоскопические реакции - реакции образования осадков, состоящих из кристаллов характерной формы, цвета (тетраэдрические, призматические, в форме куба).Ионы калия при реакции в нейтральных или уксуснокислых растворах с раствором гексанитрокупратом (II) натрия и свинца Na2Pb[Cu(NO2)6] образуют характерные черные кубические кристаллы К2Pb[Cu(NO2)6]:2К+ + Na2Pb[Cu(NO2)6] = К2Pb[Cu(NO2)6] + 2Na+ Образование соединений, люминесцирующих в растворахИногда в качественном анализе используются аналитические реакции, продукты которых люминесцируют при облучении их ультрафиолетовым или видимым светом. При этом наблюдается окрашенное свечение раствора. Например, при реакции катиона Li+ с 8-оксихинолином наблюдается излучение голубого цвета. Аналитические реакции могут быть:специфическими;селективными;групповыми.Групповая - реакция, при которой с реагентом в данных условиях взаимодействует целая группа компонентов. Применяемый в таких условиях реагент называется групповым. Групповые реагенты и реакции позволяют обнаружить ионы определенной аналитической группы.Специфическая - реакция, при которой в данных условиях с реагентами взаимодействует и дает сигнал только один компонент.Например, реакция обнаружения иона аммония NH4+ действием щелочи при нагревании, NH4+ + ОН- = NH3t + H2O Чаще применяют!!В аналитической химии чаще применяются селективные, или избирательные реакции, в которых с реагентом взаимодействует и дает одинаковый или сходный сигнал ограниченное число компонентов (например, реакция Sb3+, Tl3+ с бриллиантовым зеленым). Степень селективности реакции тем больше, чем меньше число ионов, с которыми реагент дает положительный эффект. Кислотно-основная классификация катионов по группамГрКатионыГрупповой реагентуппаILi+, Na+, K+, NH4+ОтсутствуетIIAg+, Hg22+(I), Pb2+Раствор HCl (2 М)IIICa2+, Sr2+, Ba2+Раствор H2SO4 (1 М)IV V VIZn2+, Al3+, Sn2+, Sn4+, Cr3+, As3+,As5+Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Sb3+,Sb5+, Bi3+Cu2+, Cd2+, Co2+, Hg2+ (II), Ni 2+Раствор NaOH или KOH (2М), иногда в присутствии Н2О2 Раствор NaOH (2М) или раствор NH3 (25%-й) Раствор NH3 (25%-й) Ионы можно открывать непосредственно в отдельных порциях исследуемого раствора (порядок открывания ионов не имеет значения) – дробный анализ. Если ионы мешают определению друг друга, то используют последовательность проведения реакций (ионы из смеси выделяются целыми группами, пользуясь тем, что к действию некоторых реактивов группы ионов относятся одинаково) – систематический анализ.Виды анализа Аналитические реакции катионов первой группы по кислотно-основной классификации: Li+, Na+, K+, NH4+Аналитические реакции катиона LiОкрашивание пламени газовой горелки. Летучие соли лития LiNO3)окрашивают пламя газовой горелки в карминово-красный цвет. Аналитические реакции катиона Na+Реакция с цинкуранилацетатом Катионы натриядают с цинкуранилацетатом Zn(UO2)3(CH3COO)8 в уксуснокислом растворежелтый кристаллический осадок натрийцинкуранилацетатаNaZn(UO2)3(CH3COO)9∙9H2O, нерастворимый в уксусной кислоте:Na+ + Zn[(UO2)3(CH3COO)8] + CH3COO- + 9H2O = NaZn(UO2)3(CH3COO)99H2O↓Окрашивание пламени газовой горелки cоединениями натрия Соли и другие соединения натрия окрашивают пламя газовой горелки в желтый цвет. Аналитические реакции катиона K+Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия Катионы калия в достаточно концентрированных растворах в уксуснокислой (рН≈3) или нейтральной среде образуют с растворимым в воде Na3[Сo(NO2)6] желтый кристаллический осадок гексанитрокобальтата (III) натрия и калия NaK2[Co(NO2)6]:2K+ + Na3[Co(NO2)6 ] = NaK2[Co(NO2)6 ]↓+ 2Na+Окрашивание пламени газовой горелки. Соли и другие соединения калия при внесении их в пламя газовой горелки окрашивают его в фиолетовый цвет. Аналитические реакции катиона NH4+Реакция разложения солей аммония щелочами Соли аммония в растворах щелочей разлагаются с выделением газообразного аммиака:NH4+ + OH = NH3↑ + H2OВыделяющийся аммиак обнаруживают с помощью влажной универсальной индикаторной бумаги (синеет в парах аммиака). Анализ смеси катионов 1 аналитической группыСмесь представляет собой раствор или легкорастворимую соль1. Открытие катион NaРеакция окрашивания пламени горелкиРеакция с уранилацетатомЛимонно-желтый кристаллический осадокДробный методЖелтое окрашивание 2. Определяют катион NH4Отдельную пробу образца обрабатывают концентрированным раствором щелочи → индикаторная бумага краснеетЧувствительная реакция – реактив НесслераПосле подтверждения наличия катиона аммония в растворе необходимо его удалить, т.к. он мешает открытию катиона KNH4C1 + 2K2[HgI4] + 4КОН → [NH2Hg2O]I↓ + 7KI + КС1 + ЗН2О,NH4++ 2HgI42– + 4OH– → [NH2Hg2O]I↓ + 7I– + ЗН2О.Упаривают раствор, затем прокаливают 3. Открытие катиона КПолученный осадок растворяют в дистиллированной воде и доводят реакцию среды до слабо-кислой.Гексанитрокобальтат (III) натрия Na3[Co(NO2)6] Чувствительная реакция с тетрафенилборатом натрия Na[B(C6H5)4]2КС1 + Na3[Co(NO2)6] → K2Na[Co(NO2)6]↓ + 2NaCl,2K+ + Na+ + Co(NO2)63– → K2Na[Co(NO2)6]↓.Желтый осадокБелый осадок Какой катион мы забыли? Почему?