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

жүктеу/скачать 9,86 Mb.

бет	42/51
Дата	16.04.2020
өлшемі	9,86 Mb.
	#62755

1 ... 38 39 40 41 42 43 44 45 ... 51

Байланысты:
аналит.каз 2018

11.3 Үшінші аналитикалық топтың катиондары Ва 2+ , Sr 2+ , Ca 2+
11.3.1 Үшінші аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау

11.2.1 Екінші аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау

II аналитикалық топ катиондарын топтық реагент - хлорсутек қышқылының 2М ерітіндісімен сәйкес хлоридтер түрінде тұнбаға түсіреді. Бұл жағдайда Рb²⁺ионы толық тұнбаға түспейді.

II аналитикалық топ катиондарының хлоридтерінің тұнбасына ыстық су қосып, тұнбаны центрифугамен жылдам бөліп алады. Осы кезде РbС1₂ біртіндеп ериді. Осы ерітіндіден қорғасын катионын KI немесе К₂СrO₄ ерітінділері арқылы анықтайды. Егер Pb²⁺ катионы анықталса, онда толық ерітіп тұнбадан бөліп алады. Ол үшін тұнбаны бірнеше рет ыстық сумен Рb²⁺ ионы толық жойылғанша жуып, сапалық реакция арқылы тексереді. Қалған тұнбаны концентрлі аммиак ерітіндісімен өңдейді, осы кезде күміс хлориді комплексті [Ag(NH₃)₂]⁺катионын түзе отырып ериді, ал сынап (I) хлориді NH₂HgCl↓ + Hg↓ тұнбаларының қоспасына айналады. Тұнбаның қараюы Hg₂²⁺ катионының бар екенін көрсетеді. [Ag(NH₃)₂]⁺ + Сl^- + 2Н⁺ → AgCl↓ + 2NH₄⁺.

2-сызбанұсқа

II аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау

11.3 Үшінші аналитикалық топтың катиондары Ва²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺
III аналитикалық топ катиондарына сілтілік жер металдар: барий, стронций, кальций катиондары жатады. Бұлар Д.И. Менделеевтің периодтық жүйесіндегі екінші негізігі топшада орналасқан. III аналитикалық топ катиондары жоғарғы поляризациялау қабілетіне ие болғандықтан тұздарының көбі (сульфаттары, карбонаттары, хроматтары, оксолаттары, фосфаттары) суда нашар ериді .

Үшінші аналитикалық топ катиондарының топтық реагенті этил спирті қатысындағы 1М H₂SO₄ ерітіндісі, ол катиондардың аз еритін сульфат түрінде тұнуына көмектеседі (этил спиртінің қатысында CaSO₄ толық тұнады). III аналитикалық топтың катиондарын зерттеу сульфат түріндегі тұнбаны карбонатқа ауыстырып, сірке қышқылының ерітіндісінде ерітіп сапалық реакциялар арқылы барий, стронций, кальций иондарын анықтауға негізделген.

Топтық реагенттің әсерінен (1М күкірт қышқылының ерітіндісі) Ва²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ иондары ақ кристалды сульфат тұнбаларын түзеді:

Ba²⁺ + SO₄^2- ↔ BaSO₄↓ ЕК = 1,1·10^-10

Sr²⁺ + SO₄^2- ↔ SrSO₄↓ ЕК = 3,2·10^-7

Ca²⁺ + SO₄^2- ↔ CaSO₄↓ ЕК = 2,5·10^-5

CaSO₄ тұнбасының ерігіштігі айтарлықтай жоғары, сондықтан тұнбаның ерігіштігін төмендету үшін этил спиртін қосады, өйткені оның диэлектрлік өткізгіштігі суға қарағанда нашар болып келеді. Сондықтан этил спирті III аналитикалық топтың катиондарының тұнбаларының ерігіштігін төмендетеді және ол Са²⁺ катионының толық тұнуына жағдай жасайды.

Барий, стронций, кальций сульфаттары қышқыл мен сілтілерде ерімейді, CaSO₄↓ концентрлі (NH₄)₂SO₄ ерітіндісінде еріп, комплексті қосылыс түзеді:

CaSO₄↓ + SO₄^2- → [Ca(SO₄)₂]^2-

Бұл реакция жүйелік талдауда кальцийді бөліп алу үшін қолданылады. Гипс суы ( CaSO₄қаныққан ерітіндісі) Ва²⁺ және Sr²⁺ иондарының сульфаттарын тұндырады :

CaSO₄↓ ↔ Са²⁺ + SO₄^2-,

Ba²⁺ + SO₄^2- ↔ BaSO₄↓,

Sr²⁺ + SO₄^2- ↔ SrSO₄↓.

BaSO₄ ерігіштігі төмен болғандықтан, тұнба тез түзіледі. SrSO₄ тұнбасының ерігіштігі жоғары болғандықтан ол жай, лай күйінде болды, тек қыздырған кезде тұнба түзіледі. Са²⁺ катиондары гипс суымен тұнбайды. CaSO₄ (S_(CaSO4)=5·10^-3 моль/дм³) тұнбасының ерігіштігі жоғары болғандықтан SO₄^2- ионы CaSO₄ тұнуына жеткіліксіз болады. Гипс суымен Sr²⁺ иондарын анықтау үшін ерітіндіде Ва²⁺ ионы болмауы керек.

Карбонат иондары Ва²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ иондарын ақ кристалды тұнба түрінде тұндырады:

Ва²⁺ + СО₃^2- ↔ BaCO₃↓ ЕК = 4,0 ∙ 10^-10,

Sr²⁺ + СО₃^2- ↔ SrCO₃↓ ЕК = 1,0 · 10^-10,

Са²⁺ + СО₃^2- ↔ СаСО₃↓ ЕК = 3,68 · 10^-9.

Карбонат тұнбаларын минералдық (НС1, HNO₃) және сірке қышқылдары ерітеді:

BaCO₃↓ + 2Н⁺ → Ва²⁺ + Н₂О + СО₂↑,

ВаСО₃↓ + 2СН₃СООН → Ва²⁺ + Н₂О + СО₂↑ + 2СН₃СОО^- .

Хромат иондары барий және стронций иондарымен сары түсті тұнба түзеді:

Ва²⁺ + СгО₄^2- ↔ BaCrO₄↓ ЕК = 1,2 · 10 ^-10,

Sr²⁺ + СгО₄^2- ↔ SrCrO₄↓ ЕК = 3,6 · 10^-5.

Кальций хроматының ерігіштігі жақсы (=2,7·. ВаСгО₄ және SrCrO₄ тұнбалары минералдық қышқылдарда ериді:

2ВаСгО₄↓+ 2Н⁺ → 2Ва²⁺ + Сг₂О₇^2- + Н₂О.

SrCrO₄ тұнбасының ВаСгО₄ тұнбасынан ерекшелігі ол сірке қышқылында ериді:

SrCrO₄↓ + CH₃COOH → Sr²⁺ + HCrO₄^- + СНзСОО^-.

Бұл қасиеттерді Sr²⁺ және Са²⁺ қатысында I топ катиондарын анықтауда және бөлуде пайдаланады. Сірке қышқылы ортасында К₂СгО₄ әсерінен III аналитикалық топ катиондары тек ВаСгО₄ тұнбасын түзеді.

Оксалат иондары III аналитикалық топ катиондарымен ақ түсті кристалды тұнба түзеді:

Ва²⁺ + С₂О₄^2- ↔ BaC₂O₄ ЕК = 1,1 · 10^-7,

Sr²⁺ + С₂О₄^2- ↔ SrC₂O₄↓ ЕК = 1,6 · 10^-7,

Са²⁺ + С₂О₄^2- ↔ CaC₂O₄↓ ЕК = 2,3 · 10^-9.

тұнбалары минералды қышқыл ерітінділерінде ериді:

BaC₂O₄↓ + 2Н⁺ → Ва²⁺ + Н₂С₂О₄,

бірақ сұйытылған сірке қышқылында ерімейді, бұл қасиетін жүйелік талдау жолында Ва²⁺ және Sr²⁺ иондарын ерітіндіден бөліп алғаннан кейін Са²⁺ ионын алуға қолданады.

Са²⁺ иондарын анықтауда H₂SO₄ ерітіндісімен микрокристаллоскопиялық реакцияға түсіп, нәтижесінде CaSO₄·2H₂O кристалдық гипс түзіледі. Бұл кристалдарды микроскоп арқылы қарғанда BaSO₄ және SrSO₄ кристалдарынан айырмашылығын көруге болады, сондықтан бұл реакция Са²⁺ иондарын Ва ⁺² және Sr²⁺ қатысында анықтауға мүмкіндік береді.

11.3.1 Үшінші аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау

III аналитикалық топ катиондарын этанол қатысында 1М H₂SO₄ ерітіндісімен тұндырады. Этанол CaSO₄ ерігіштігін төмендетеді. Сульфат тұнбаларын еріту өте қиын (сілтілік жер металдардың сульфаттары не қышқылда не сілтіде ерімейді), сондықтан тұнбаны карбонатқа айналдырып қайта тұндырады:

SrSO₄↓ + СО₃^2- → SrCO₃ ↓ + SO₄^2- .

Мұндай реакция BaSO₄ үшін қалыпты жағдайда жүру мүмкін емес, себебі ЕК(BaSO₄)<ЕК(ВаСО₃). Бірақ есептеулер көрсеткендей концентрациялардың қатынастары болғанда, сульфаттың карбонатқа айналуы толық жүреді, ол үшін тұнбаны бірнеше рет Na₂CO₃ ерітіндісін қосып қайнатады.

III аналитикалық топ катиондарының карбонат тұнбаларын сірке қышқылында ерітіп, Ва²⁺ иондарын К₂СгО₄ ерітіндісінің әсерімен анықтайды. Осыдан кейін Ва²⁺ иондарын ВаСгО₄ түрінде бөліп алады , ерітіндіде Sr²⁺ мен Са²⁺иондары қалады. Sr²⁺ иондарын гипс суымен қыздырып анықтайды. Са²⁺ иондары гипс суымен әрекеттеспейді. Sr²⁺ иондарын ерітіндіден қаныққан аммоний сульфатының ерітіндісімен бөліп алады. Бұдан SrSO₄↓ түзіледі, ал Са²⁺ иондары ерітіндіде [Ca(SO₄)₂]^2- түрінде қалады. SrSO₄ тұнбасын центрифугалап (NH₄)₂C₂O₄ ерітіндісінен бөліп алғаннан кейін сірке қышқылы қатысында Са²⁺ иондарын анықтайды.

III аналитикалық топ катиондарының қоспаларының жүйелік талдау жолы 3-сызбанұсқада көрсетілген.

3-сызбанұсқа

III аналитикалық топ катиондарының қоспасын жүйелік талдау

жүктеу/скачать 9,86 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 38 39 40 41 42 43 44 45 ... 51