Заттың химиялық құрамы мен құрылысын анықтау әдістері жөніндегі ғылым. Аналитикалық химия сандық және сапалық анализден тұрады

Аммоний иондары калий иондарын анықтау кезінде кедергі жасайды, себебі олар ұқсас тұнба түзеді.

4. Жалынның түске боялу реакциясы

Калий тұздары түссіз жалынды күлгін түске бояйды, ал көгілдір шыны арқылы қарағанда ол қызғылт түс болып көрінеді.

Натрий ионының реакциялары

1. K[Sb(OH)₆] калий гексагидроксостибат (V) тің әсері

Натрий тұздарының концентрлі ерітінділері бұл реагентпен ақ кристалды тұнба Na[Sb(OH)₆]↓ түзеді:

Na⁺ + [Sb(OH)₆]^- ↔ Na[Sb(OH)₆]↓.

Күшті сілтілі ортада тұнба түзілмейді. Қышқылды ортада реагент ақ түсті аморфты тұнба метасурьма қышқылын HSbO₃↓түзіп ыдырайды:

[Sb(OH)₆]^- + Н⁺ ↔ H[Sb(OH)₆],

H[Sb(OH)₆] → HSbO₃↓ + 3H₂O

Сондықтан натрий иондарының К[Sb(ОН)₆] арқылы анықталуын бейтарап немесе әлсіз қышқылды ортада жүргізу керек. Осы реакциямен Na⁺ иондарын анықтау кезінде NH₄⁺ иондары кедергі жасайды, өйткені бұл иондардың гидролизі кезінде қышқылды орта түзіледі, сондықтан реагент метасурьма қышқылын HSbO₃ түзіп ыдырайды.

2. Цинкуранилацетаттың әсері Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈

Натрий иондары бұл реагентпен бейтарап және сірке қышқылды ерітінділерде сары түсті кристалды тұнба түзеді:

Na⁺ + Zn²⁺ + 3UO²⁺ + 8СН₃СОО^- + CH₃COOH + 9Н₂О ↔ NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉·9H₂O↓ + Н⁺

NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉·9H₂O кристалдары микроскоп арқылы қарағанда октаэдрлі және тетраэдрлі пішінді болып келеді.

Бұл реагентпен натрий иондарын анықтауға К⁺ және NH₄⁺ иондары кедергі жасамайды.
3 .Жалының түске боялу реакциясы

Натрий тұздары түссіз жалынды сары түске бояйды.

Аммоний ионының реакциялары

1.Сілтілердің әсері

Аммоний иондары сілтілермен (NaOH мен КОН) қыздыру кезінде әрекеттесіп, аммиакты бөліп шығарады:

NH4+ + ОН- ↔ NH3 ·Н2О ↔ NH3↑ + Н2О.

Газ тәрізді аммиакты анықтау әдісі:

• 
  иісі арқылы;
  

• 
  сулы қызыл түсті лакмус қағазының көк түске боялуы арқылы;
  

Лакмус қағазына сілті тиіп кетпеу үшін оны пробирканың жиегіне тигізбеу керек, себебі индикатор қағазының түсі өзгеріп кетеді.

Реакция өте сезімтал болып келеді, себебі аммоний ионын анықтауға басқа иондар кедергі жасамайды.

2. Несслер реактивінің K₂[HgI₄] + КОН әсері

Аммоний иондары Несслер реактивімен қызыл-күрең немесе сары-күрең түсті тұнба түзеді:

NH₄⁺ иондарының мөлшері аз болса аммоний иондары тұнбаға түспейді, бірақ ерітінді сары түске бояла береді. Қышқылды ортада реагент қызыл түсті HgI₂↓ тұнбасын түзіп ыдырайды, сондықтан реакция бейтарап және сілтілі ортада жүргізілуі тиіс. Ауыр металдардың катиондары сілтілермен әрекеттесіп түсті тұнба түзеді, нәтижесінде реакцияның жүруіне кедергі жасайды. Мысалы: Сг(ОН)₃, Fe(OH)₃ және т.б. Бұл реакция өте сезімтал.

3. Калий гексагидроксостибат (V) тің K[Sb(OH)₆] әсері

Аммоний катионы мен күшті қышқылдан түзілген тұздың гидролизі кезінде сулы ерітінділердің рН < 7 болады. Бұл- реагенттің ыдырап, ақ түсті HSbO₃↓ тұнбасының түзілуіне әкеп соғады:

NH4+ + Н2О ↔ Н+ + NH3·Н2О, [Sb(OH)6]-+H+ ↔ H[Sb(OH)6], H[Sb(OH)6] ↔ HSbO3 ↓+ 3H2O.

Сондықтан бұл реагентпен натрий иондарын анықтау кезінде аммоний иондары кедергі жасайды.

4. Аммоний тұздарына қыздырудың әсері

Аммоний тұздары жоғарғы температурада ыдырайды. Аниондардың табиғатына байланысты термиялық ыдыраудың бірнеше түрін ажыратуға болады.

Ұшқыш қышқылдардың тұздары қыздырғанда толық ыдырап кетеді:

NH4C1 ↔ NH3↑ + HCl↑.

Ұшпайтын қышқылдардың тұздарын қыздырғанда ішінара ыдырайды:

(NH4)2SO4 → NH3↑ + NH4HSO4.

Кейбір ұшпайтын қышқылдардың тұздары аммиак және қышқылға ыдырайды:

(NH4)3PO4 → 3NH3↑ + Н3РО4, Н3РО4 → Н2О + НРО3, (NH4)3PO4 → 3NH3↑ + Н2О + НРОз.

Кейбір аммоний тұздары қыздырғанда диспропорцияланады:

NH4NO3 → N2O↑ + 2Н2О, NH4NO2 → N2↑ + 2Н2О.

11.1.1 Бірінші аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау.

I аналитикалық топтың катионы аммоний ионын анықтау бөлшектеп талдау әдісімен жүргізіледі, ол үшін ерітіндіні сілтімен қыздырып немесе Несслер реактивімен анықтайды. Егер аммоний иондары анықталса, оны ерітіндіден бөліп алу керек, өйткені ол натрий және калий иондарын анықтауға кедергі жасайды.

Na⁺ иондарын анықтау үшін ерітіндіге КОН немесе К₂СО₃ қосып, аммиак ұшып кеткенше қыздырады, содан кейін ерітіндіні сірке қышқылымен бейтараптап, K[Sb(OH)₆] немесе Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ ерітінділері арқылы натрий иондарын анықтайды.

К⁺ иондарын анықтау үшін де ерітіндіге NaOH немесе Na₂CO₃ қосып, аммиак ұшып кеткенше қыздырады да, ерітіндіні СН₃СООН-мен бейтараптайды да, NaHC₄H₄O₆, Na₃[Co(NO₂)₆] немесе Na₂Pb[Cu(NO₂)₆] ерітінділері арқылы анықтайды. Егер ерітіндіде аммоний ионы болмаса, онда Na⁺ және К⁺ иондарын жеке ерітінділермен сәйкес реагенттердің көмегімен анықтайды.

1-сызбанұсқа

I аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау
В

11.2 Екінші аналитикалық топтың катиондары Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺

II аналитикалық топтың катиондарына р-элемент Рb²⁺ катионы және d-элементтердің Ag⁺, Hg₂²⁺ катиондары жатады.

II аналитикалық топ катиондарына 2М НС1 ерітіндісі топтық реагент болып табылады, бұл - катиондарды тұз қышқылымен оның нашар еритін тұздары түрінде селективті айырып ашуға мүмкіндік береді. II аналитикалық топ катиондарына комплекс түзетін реакциялар, ал Hg₂²⁺ионына диспропорциялану реакциясы тән. Сондықтан II аналитикалық топтың катиондарының қоспасын жүйелік талдау тұндыру, комплекс түзу, диспропорциялану реакцияларына негізделген.

II аналитикалық топ катиондары 2М хлорсутек ерітіндісінде ақ тұнбалар түзеді:

Ag+ + Сl- ↔ AgCl↓,	ЕК = 1,78 · 10-10;
Hg22+ + 2Сl- ↔ Hg2Cl2↓,	ЕК = 1,3 · 10 -18;
Рb2+ + 2Сl- ↔ РbС12↓,	ЕК = 1,6 · 10-5,

ал хлорсутек қышқылының концентрациясын жоғарлатса, тұнба еріп комплексті иондарға айналады:

AgCl↓ + Сl → [AgCl2]-, Hg2Cl2↓ + Сl → [Hg2Cl3]-, PbCl2↓ + Сl → [PbCl3]-.

Тұнбалардың ЕК-ін салыстырғанда қорғасын хлоридінің ерігіштігі жоғары екендігі байқалады, іс жүзінде ол ыстық суда жақсы ериді, осы қасиетін II топтың басқа катиондарының хлоридінен бөліп алуға қолданады.

Күміс хлориді сынаптың (I) хлоридіне қарағанда аммиак ерітіндісінде жақсы ериді:

AgCl↓ + 2NH3·H2O → [Ag(NH3)2]+ + Сl- + 2Н2О.

Бұл реакцияны Hg₂Cl₂ -ін AgCl-нен ажырату үшін қолданады.

Сынаптың (I) хлоридінің ақ тұнбасы аммиак ерітіндісінде қарайып, нәтижесінде ұсақ дисперсті металдық сынап түзіледі:

Hg2Cl2↓ + 2NH3H2O → [NH2Hg2]Cl↓ + NH4+ + CI- + 2H2O, [NH2Hg2]Cl↓ → NH2HgCl↓ + Hg↓.

Бұл реакциялар Hg₂²⁺ катионын жүйелік жолмен анықтауға қолданады.

II аналитикалық топ катиондары сульфид иондарымен қара түсті тұнбалар түзеді:

Рb2+ + S2- ↔ PbS↓, 2Ag+ + S2- ↔ AgS↓ Hg22+ + S2- ↔ Hg↓ + HgS↓.

Күміс және қорғасын сульфидтерін сұйылтылған азот қышқылы ерітіндісімен қыздырғанда ериді:

PbS↓- 2е- ↔ Рb2+ + S°↓ NO3- + 4Н+ + 3е- ↔ NO↑ + 2Н2О PbS↓+ 2NO3--+ 8Н+ ↔ 3Рb2+ + 3S°↓+ 2NO↑+4Н2О

Сілтімен әсер еткенде күміс және қорғасын катиондары ақ тұнба түзеді. Күміс гидроксидінің ыдырау барысында Ag₂O түзіліп, ол қоңырқай түске боялады:

Ag+ + OH- ↔ AgOH↓, 2AgOH↓ → Ag2O↓ + H2O.

Қорғасын гидроксиді сілтіде еріп, гидроксокомплекс түзеді және амфотерлі қасиетке ие болады:

Рb(ОН)2↓ + 2ОН- → [Рb(ОН)4]2-.

Сынап (I) катиондары сілтімен әрекеттесіп, нәтижесінде қара тұнба - сынап (I) оксиді түзіледі:

Hg22+ + 2OH- ↔ Hg2O↓ + Н2О.

II аналитикалық топ катиондарының барлық оксидтері мен гидроксидтері азот қышқылында ериді. II аналитикалық топ катиондарының калий иодидімен әрекеттесуі оларға тән сапалық реакция болып табылады, соның нәтижесінде аз еритін әр түрлі түске боялған қосылыстар түзіледі:

Ag+ + I- ↔ AgI↓ (сары), Рb2+ + 2I- ↔ РbI2↓ (ашық сары), Hg22+ + 2I- ↔ Hg2I2↓ (жасыл).

Қорғасын иодиді ыстық суда және сірке қышқылында ериді, ал сынап (I) реагенттің артық мөлшерімен әрекеттесіп жақсы еритін комплексті ион мен қара металдың сынап тұнбасын түзеді.

Hg2I2 + 2I- → [HgI4]2- + Hg↓.

Күміс катиондарына аммиак ерітіндісімен әсер еткенде күміс гидроксидінің ақ түсті тұнбасы түзіледі, ауада ыдырап, шапшаң қоңырланып гидроксид оксидке айналады да, реагенттің артық мөлшерінде ериді:

Ag+ + NH3·H2O ↔ AgOH↓ + NH4+ 2AgOH↓ → Ag2O↓ + H2O, Ag2O↓ + 4NH3·H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + 3H2O + 2OH-

Қышқылды ортада күмістің аммиакатты комплексі бұзылады (ыдырайды):

[Ag(NH3)2]+ + 2Н+ → Ag+ + 2NH4+.

Сынап (I) катиондары аммиак ерітіндісімен сынап (I) амидті комплексі мен металдық сынаптың қара тұнбасы түзіледі. Комплекс құрамы сынап (I) тұздарының құрамына тәуелді болады. Мысалы, Hg₂(NO₃)₂ мен реакция мына теңдеу бойынша жүреді:

2 Hg22+ + NO3- + 4NH3H2O →

Қорғасын катионы аммиак ерітіндісімен әрекеттескенде, қорғасын гидроксидінің ақ тұнбасын түзеді, ол реагенттің артық мөлшерінде ерімейді:

Рb2+ + 2NH3 ·H2O ↔ Pb(OH)2↓ + 2NH4+.

II аналитикалық топ катиондары хромат иондарымен әсер еткенде әртүрлі түсті тұнбалар түзеді:

2Ag+ + СгО42- ↔ Ag2CrO4↓ ( кірпіш қызыл), Hg22+ + CrO42- ↔ Hg2CrO4↓ (қызыл), Pb2+ + CrO42- ↔ РbСгО4↓ ( сары).

Күміс хроматы аммиак ерітіндісінде оңай ериді:

Ag2CrO4↓ + 4NH3 ·H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + CrO42- + 4H2O

Қорғасын хроматының тұнбасы NaOH немесе КОН ерітінділерінде біртіндеп ериді:

РbСгО4↓ + 4ОН- → [Рb(ОН)4]2- + CrO42-

II аналитикалық топ катиондары азот қышқылында ериді, мысалы:

2Ag2CrO4↓ + 2Н+ → 4Ag+ + Сг2О72- + Н2О.

Күміс және сынап (I) катиондарына сапалық реагент ретінде карбонат иондары да қолданылады, нәтижесінде сары түсті тұнбалар түзіледі:

2Ag+ + СОз2- ↔ Ag2CO3↓, Hg22+ + СО32- ↔ Hg2CO3↓.

Қорғасын катиондары карбонат иондарымен ақ түсті негіздік тұздың тұнбасын түзеді:

2Рb2+ + 3СО32- + 2Н2О ↔ (PbOH)2CO3↓ + 2НСО3-.

Күміс карбонаты аммиак және азот қышқылы ерітіндісінде ериді:

Ag2CO3↓ + 4NH3 ∙H2O → 2[Ag(NH3)2]+ + СО32- + 4Н2О, Ag2CO3↓ + 2Н+ → 2Ag+ + Н2О + CO2↑.

Сынап (I) карбонаты өте тұрақсыз болғандықтан сынап(II) оксиді мен металдық сынапқа ыдырап кетеді:

Hg2CO3↓ → HgO↓ + Hg°↓ + СО2↑.

Қорғасынның негіздік тұздарының тұнбасы сілтіде және қышқылда ериді:

(РbОН)2СО3↓ + 4Н+ → 2Рb2+ + СО2↑ + 3Н2О, (PbOH)2CO3↓ + 6ОН- → 2[Рb(ОН)4]2- + СО32- .

II аналитикалық топ катиондары сульфат иондарымен суда аз еритін ақ түсті тұнбалар түзеді:

2Ag+ + SO42- ↔ Ag2SO4↓, Hg22+ + SO42- ↔ Hg2SO4↓, Pb2+ + SO42- ↔ PbSO4↓.

Қорғасын сульфаты сілтіде және 30% аммоний ацетатының ерітіндісінде ериді:

PbSО4↓ + 4ОН- → [Pb(OH)4]2- + SO42-, 2PbSO4↓ + 2CH3COO- → [Pb(CH3COO)2 ∙ PbSO4] + SO42-

Бұл реакцияны I-III аналитикалық топтың катиондарын жүйелік талдауда сульфаттардан PbSO₄ бөліп алу үшін қолданылады.