Общие вопросы аналитической химии. Химические методы обнаружения неорганических веществ

1. Тема лекции Общие вопросы аналитической химии. Химические методы обнаружения неорганических веществ.

1

2.

План лекции:
1. Общие вопросы аналитической
химии. Литература по аналитической
химии.
3. Химические методы обнаружения
неорганических веществ.
3. Реакции обнаружения катионов
4. Реакции обнаружения анионов

3. Рекомендуемая литература

4. Новая литература

5. Определение предмета «Аналитическая химия»

6. Аналитическая химия, или аналитика – это раздел химической науки, разрабатывающий на основе фундаментальных законов химии и

физики методы и приемы
качественного и количественного
анализа атомного, молекулярного и
фазового состава вещества.

7. Определение VIII Европейской конференции по аналитической химии (Эдинбург, 1993)- Аналитическая химия – это научная дисциплина,

Определение VIII Европейской
конференции по аналитической
химии (Эдинбург, 1993)Аналитическая химия – это
научная дисциплина, которая
развивает и применяет методы,
средства и общую методологию
получения информации о
составе и природе вещества

8. Определение по Г.Кристиану со ссылкой на Чарльза Н.Рейли

• Аналитическая химия –
это то, чем занимаются
химики- аналитики

9. Аналитическая служба

• Административная система,
обеспечивающая конкретный анализ
определенных объектов с
использованием методов,
рекомендуемых аналитической
химией, называется аналитической
службой. Аналитическая служба
государства представляет собой
совокупность аналитических служб
отдельных ведомств.

10. Основные понятия аналитической химии: принцип, метод и методика анализа

11. Принцип анализа

• Явление, используемое для
получения аналитической
информации, называется принципом
анализа. (Например, явление поглощение света веществом,
аналитическая информация природа определяемого вещества и
его концентрация)

12. Метод анализа

• Краткое изложение принципов,
лежащих в основе анализа вещества
(вне зависимости от определяемого
компонента и анализируемого
объекта), носит название метода
анализа. Например, гравиметрический
анализ основан на определении массы
веществ, или люминесцентный метод
анализа

13. Методика анализа

• Методика анализа – это подробное
описание хода выполнения конкретного
анализа данного объекта с использованием
выбранного метода, обеспечивающее
регламентированные характеристики
правильности и воспроизводимости
(раздел – методы математической
статистики в аналитической химии)
анализа.

14. В зависимости от цели различают качественный, количественный и структурный анализ.

15. Качественный анализ

• Качественный анализ
предполагает обнаружение
или идентификацию
компонентов
анализируемого образца.

16. Количественный анализ

• В процессе
количественного анализа
происходит определение
концентраций или масс
компонентов.

17. Структурный анализ

• Цель структурного
анализа – установление
химического и
пространственного
строения исследуемого
соединения.

18. Классификация видов анализа в зависимости от определяемого компонента

19. Классификация видов анализа в зависимости от массы или объема анализируемой пробы

20. Классификация видов анализа в зависимости от процедуры проведения анализа

• Систематический –разделение смеси
ионов на группы или подгруппы.
• Дробный – определение
определенного элемента, для
подтверждения его нахождения в
смеси.
• Локальный – определение элементов
на определенном участке поверхности.

21. Характеристики аналитической реакции

• Избирательность ( селективность) –
возможность определения в результате
аналитической реакции определенного
вещества (одного или нескольких ) в
сложной смеси веществ;
• Предел обнаружения (определения) –
минимальное количество вещества,
которое можно определить качественно
(количественно);

22. Избирательность аналитической реакции (в зависимости от числа веществ)

• Специфические реакции – позволяют
определять только одно вещество;
• Избирательные реакции - позволяют
определять небольшое число о веществ;
• Групповые реакции – используются в
систематическом анализе для выделения
группы веществ;

23. Методы аналитической химии

24. Методы аналитической химии при анализе образцов

• 1. Метод пробоотбора;
• 2. Метод разложения проб;
• 3. Метод разделения и
концентрирования;
• 4. Метод обнаружения и
количественного определения

25. Химические методы обнаружения неорганических веществ.

26. Химические методы обнаружения неорганических веществ

27. Химические методы обнаружения неорганических веществ основаны на проведении аналитических реакций. Аналитическими называются

химические реакции, результат
которых несет определенную
аналитическую информацию.

28. Эффекты при аналитических реакциях

• 1. Образование и растворение
осадков
• 2. Образование характерных
кристаллов
• 3. Появление или изменение
окраски растворов
• 4. Выделение газов

29. Понятие аналитической группы ионов

30. Понятие аналитической группы ионов

• Аналитическая группа ионов отличается от
групп Периодической таблицы Менделеева
Д.И.
• Аналитическая группа ионов обладает
общностью свойств в реакциях осаждения
или выделения, позволяющих отделить их
от остальных ионов близкой химической
природы

31. Аналитическая классификация катионов

32.

33.

33

34.

35. Аналитическая классификация катионов

• Сульфидная;
• Кислотно-основная;
Аммиачно-фосфатная;

36. Сульфидная Аналитическая классификация катионов

• Групповые реагенты – сульфид
аммония, сероводород и карбонат
аммония.
• Все катионы подразделяются на
• 5 аналитических групп. Различия в
растворимости и сульфидов и
образования осадков с карбонатом
аммония

37. Кислотно-основная аналитическая классификация катионов

• Все катионы подразделяются на 6
аналитических групп. Используется
различие в растворимости соединений по
отношения к раствором кислот и
• щелочей с учетом комплексообразования в
растворах.

38. Аммиачно-фосфатная аналитическая классификация катионов

• В основу положена различная
растворимость фосфатов в воде,
водных растворах кислот, щелочей
и аммиака. Все катионы делятся на
5 аналитических групп.

39. Кислотно-основная классификация катионов

40. Первая аналитическая группа катионов -Li+, Na+, K+, NH4+

Первая
аналитическая
группа катионов +
+
+
Li , Na+, K , NH4

41. Реакции ионов Li+

Реакции ионов
+
Li

42. Реакция с двузамещенным гидроортофосфатом натрия Na2НРO4.

+
• 3Li
2- +
ОН
+ НРО4
=Li3PО4↓ + Н2О

43. Реакция с растворимыми карбонатами

+
2•2Li + СО3 =Li2CО3↓

44. Реакция с растворимыми фторидами

+
•Li
+
F
= LiF
↓

45. Реакции ионов Na+

46. Микрокристаллоскопическая реакция с цинкуранилацетатом (фармакопейная).

• Na+ + Zn[(UО2)3(CH3CОО)8] +
СН3СОО- + 9Н2О
=NaZn(UО2)3(CH3CОО)9∙9Н2О

47. .Реакция с гексагидроксостибатом (V) калия

+
•Na
+ [Sb(OH)6
=Na[Sb(OH)6]↓
]

48. Реакции ионов K+

Реакции ионов
+
K

49. Реакция с гексанитрокобальтатом (III) натрия (фармакопейная)

+
•2К
+ Na3[Co(NО2)6] =
+
NaK2[Co(NО2)6↓ + 2Na .

50. Реакция с гидротартратом натрия (фармакопейная)

+
•К
+ NaHC4H4О6
+
=КНС4Н4О6↓ + Na .

51. Реакции ионов NH4+

Реакции ионов
+
NH4

52. Реакция разложения солей аммония щелочами (фармакопейная)

+
• NH4
+
ОН
=NH3↑ + Н2О.

53. Реакция с реактивом Несслера — смесью раствора тетрайодомеркурama(II) калия K2[HgI4] с КОН (фармакопейная)

+
• NH4
22[HgI4]
4OH
+
+
=[OHg2NH2]I + 7I + 3H2O

54. Анализ смеси катионов Li+, Na+, K+, NH4+

• Сразу удаляют аммоний прокаливаем в
щелочной среде, затем Li+– осаждением
фторидом аммония или
гидроортофосфатом натрия.
• Ионы Na+, K+, определяют дробными
реакциями

55. Вторая аналитическая группа катионов -Ag+, Pb2+, Hg22+,

Вторая
аналитическая
группа катионов +
2+
2+
Ag , Pb , Hg2 ,

56. Реакции ионов Ag+

Реакции ионов
+
Ag

57. Реакция со щелочами

+
• 2Ag
+
2ОН
Ag2O↓ +
Н2О.
• Ag2O + 4NH3 + Н2О
+
2[Ag(NH3)2] + 2ОН

58. Растворимые галогениды

+
•Ag
Сl
+ = AgCl↓;
+
•Ag + Br = AgBr↓;
+
•Ag + I = AgI↓.

59. Различие галогенидов серебра

• Осадок хлорида серебра
растворим в растворе аммиака.
Иодид серебра не растворяется в
растворе аммиака, а бромид
серебра растворяется
незначительно

60. Хромат калия - осадок кирпично-красного цвета:

+
•2Ag
2-
+ CrО4 =
Ag2CrО4↓

61. Гидроортофосфат натрия

Гидро
ортофосфат натрия
+
•3Ag
22HPO4
+
=
Ag3PO4↓ + H2PO4

62. Реакция восстановления Ag+ до металлического серебра

• 4[Ag(NH3)2]OH + CH2O =
• 4Ag↓ + (NH4)2CO3 + 6NH3 + 2H2O

63. Реакции ионов Pb2+

Реакции ионов
2+
Pb

64. Действие щелочей и аммиака

2+
•Pb
2OH
+
=
Pb(OH)2 ↓

65. Растворимые галогениды

2+
• Pb
+2Cl
= PbCl2 ↓
2+
• Pb +2Br = PbBr2 ↓
2+
• Pb +2I = PbI2 ↓

66. Осадки галогенидов свинца (II) растворимы в горячей воде и в присутствии избытка галогенид-ионов

Осадки галогенидов свинца (II)
растворимы в горячей воде и в
присутствии избытка галогенидионов
2•PbI2↓ + 2I = [РbI4]
PbI2↓ + 2I[РbI4]2-.

67. Хромат калия образует желтый осадок

2+
•Pb
2CrO4
+
PbCrO4 ↓
=

68. Реакция с сульфид-ионами

2+
•Pb
2S
+
= PbS ↓

69. Реакции ионов Hg22+

Реакции ионов
2+
Hg2

70. Действие щелочей

2+
•Hg
2OH
+
=
Hg2O↓ + H2O

71. Водный раствор аммиака

2+
•2Hg2
+ 4NH3 + Н2О =
+
[OHg2NH2] + 2Hg↓ +
+
3NH4 .

72. Растворимые хлориды

•Hg2 +
Hg2Cl2↓.
2+
2Сl
=

73. Растворимые иодиды

•Hg2 +
Hg2I2↓.
2+
2I
=

74. Хромат калия

2+
•Hg2
2CrО4
+
Hg2CrО4↓.
=

75. Восстановление ртути (I) до металлической ртути.

2+
•Hg2 + Сu = 2Hg↓ +
2+
Сu .

76. Серная кислота

2+
• Са
2-
+ SO4 + 2Н2О =
CaSO4∙2Н2О↓.

77. Третья аналитическая группа катионов -Ca2+ , Sr2+, Ba2+,

Третья
аналитическая
группа катионов 2+
2+
2+
Ca , Sr , Ba ,

78. Реакции ионов Ca2+

Реакции ионов
2+
Ca

79. Карбонат аммония

2+
•Са
2СO3
+
СаСO3↓.
=

80. Оксалат аммония

2+
•Са
2-
+ С2O4 =
СаС2О4↓

81. Гексацианоферрат (II) калия

• Са2+ + К+ + NH4++ [Fe(CN)6]4- =
NH4KCa[Fe(CN)6]↓.

82. Реакции ионов Sr2+

Реакции ионов
2+
Sr

83. Серная кислота, растворимые сульфаты и гипсовая вода (насыщенный водный раствор сульфата кальция)

2+
•Sr +
2-
SO4 =
SrSO4↓.

84. Карбонат аммония

2+
•Sr
2-
+ СО3 =
SrCO3↓.

85. Оксалат аммония

2+
Sr
2С2O4
+
SrC2O4↓.
=

86. Родизонат стронция- соединение красно-бурого цвета

87. Реакции ионов Ba2+

Реакции ионов
2+
Ba

88. Серная кислота и растворимые сульфаты

2+
•Ва +
2-
SO4 =
BaSO4↓.

89. Карбонат аммония

2+
•Ва +
2СO3
BaCO3↓.
=

90. Оксалат аммония

2+
•Ва +
2С2O4
BaC2O4↓.
=

91. Родизонат бария- соединение красного цвета

92. Хромат или дихромат калия дают осадки ярко-желтого цвета

• Ва2+ + СгO42- = ВаСrO4↓;
• 2Ва2+ + Сг2O72- + Н2O = 2ВаСrO4↓ +
2Н+.

93. АНАЛИТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ АНИОНОВ

94.

95. Главная цель групповых реакций

• Скрининг (отсеивание)
анионов, которые не
присутствуют в смеси.
95

96. Классификация анионов, основанная на образовании малорастворимых солей бария и серебра

96

97.

Группа
Анионы
Групповой реагент
SO42-, SO32-, S2O32-,
C2O42-, CO32- ,
B4O72-, (BO2-), PO43, AsO43-, AsO33-, F-
II
Сl-, Br-, I-,
BrO3-, CN-,
SCN-, S2-
Раствор ВаCl2 в
нейтральной или
слабощелочной
среде
Раствор AgNO3 в
разбавленной
(2 моль/л)
азотной кислоте
III
NO2-, NO3-,
CH3COO- и др.
Отсутствует
I
97

98. Окраска бариевых солей

•Соли бесцветны, за
исключением
хроматов
98

99. ОВР - свойства

• SO3 S2O3 C2O4
3AsO3 , восстановители
2-,
3-,
AsO4
2-,
CrO4
2-
окислители
2-,
99

100. Растворимость в воде и минеральных кислотах

• BaSO4 – плохо растворим в воде и
минеральных кислотах,
• BaCrO4 BaC2O4 BaSO3 BaF2–хорошо
растворимы в минеральных
кислотах, плохо в воде и уксусной
кислоте
100

101. 1. Сульфит-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
1. СУЛЬФИТ-ИОНЫ
101

102. Реакции Сульфит-ионов

Соли бария
Соли серебра
Разбавленные кислоты
Окислители
Восстановители
Фуксин
Нитропруссид натрия
102

103. Реакция с нитратом серебра

• Ag2SO3(белый осадок)+
Na2SO3
• =2Na[Ag(SO3 ) 2]
103

104. Разбавленные кислоты

•Na2SO3
•=S02+ H20
+
+Н
104

105. Реакции с окислителями

105

106. Реакции с восстановителями

106

107. Образование фуксинсернистой кислоты – фуксин обесцвечивается

107

108. Нитропруссид натрия -

• Na2[Fe(CN)5NO] – КРАСНОЕ
ОКРАШИВАНИЕ, состав
продукта неизвестен
108

109. 2.ТиоСульфат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
2.ТИОСУЛЬФАТ-ИОНЫ
109

110. Реакции Тиосульфат--ионов

Соли бария
Соли серебра
Разбавленные кислоты
Окислители (KMnO4 в кислой среде)
Восстановители (иод)
Нитропруссид натрия
110

111. Нитрат серебра

• Ag2S 2 O3(белый осадок)+
Na2S 2 O3
• =2Na 3[Ag(S2O3)2]
111

112. Основная аналитическая реакция в фармхимии

2•2S2O3 +I2
2•=S406 +2I
112

113. 3.Сульфат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
3.СУЛЬФАТ-ИОНЫ
113

114. Реакции сульфат--ионов

• Соли бария
• Соли свинца
• Родизонат бария
114

115. 4. карбонат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
4. КАРБОНАТ-ИОНЫ
115

116. Реакции карбонат--ионов

• Соли бария
• Разбавленные кислоты
• Соли магния
116

117. Соли магния

2+
2• 2Mg +2CO3 +H20=
• (MgOH)2CO3+CO2
117

118. 3. оксалат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
3. ОКСАЛАТ-ИОНЫ
118

119. Реакции оксалат--ионов

• Соли бария
• Соли кальция
• Окислители (KMnO4 в кислой
среде)
119

120. Окислители (KMnO4 в кислой среде)

4•2MnO +5C
2O
2 4
+
2+
+16H =2Mn +
•10CO2+8H2O
120

121. 5. Борат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
5. БОРАТ-ИОНЫ
121

122. Реакции Борат-ионов

• С куркумином
• С хинализарином
• Этиловый эфир борной
кислоты
122

123. Реакция борат-ионов с куркумином – красно-бурый цвет, в присутствии аммиака -синий

123

124. Образование и горение этилового эфира борной кислоты

124

125. Реакция борат-инов с хинализарином

125

126. 6. силикат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
6. СИЛИКАТ-ИОНЫ
126

127. Реакции силикат-ионов

• Соли бария
• Нитрат серебра
• Разбавленные кислоты
• Образование фторида
кремния
• Молибдат аммония
127

128. Образование желтого силиката серебра

+
2•2Ag +SiO3 =
•=Ag2SiO3
128

129. Образование фторида кремния

•Na2SiO3+6HF=
SiF4+3H2O+2NaF
129

130. 7. фторид-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
7. ФТОРИД-ИОНЫ
130

131. Реакции ФТОРИД-ионов

• Соли бария
• Тиоцианат железа
• Цирконий-ализариновый
комплекс
• Образование фторида кремния
(травление стекла)
131

132. Обесцвечивание «кровавой раны»

3• Fe(SCN)3+6F =[FeF6]
+3SCN
132

133. Цирконий-ализариновыый комплекс изменяет цвет от красного до желтого (свободный ализарин)

133

134. 8. фосфат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
8. ФОСФАТ-ИОНЫ
134

135. Реакции фосфат-ионов

• Соли бария
• Нитрат серебра
• Магнезиальная смесь
• Молибдат аммония
• Образование
молибденовой сини
135

136. Образование гетерополисоединений с молибдатом аммония

•(NH4)3[PMo12O40]
136

137. ОБРАЗОВАНИЕ МОЛИБДЕНОВОЙ СИНИ

• Гетерополимолебденовоая кислота и ее соли
восстанавливаются до
продукта синего цвета,
неизвестного состава
137

138. 9-10. Арсенит и арсенат-ионы

Реакции анионов
I аналитической группы
9-10. АРСЕНИТ И
АРСЕНАТ-ИОНЫ
138

139. Образование арсина

2+
•4Zn+AsO4 +11H =
2+
•AsH3+4Zn +4H2O
139

140. Реакция Гутцайта

140

141. Реакции Арсенит и арсенат-ионов

• Соли бария
• Нитрат серебра
• Сероводород
• Молибдат аммония
• Иод/иодид калия
• Восстановление до арсина
141

142.

Группа
Анионы
Групповой реагент
Раствор ВаCl2 в
нейтральной или
слабощелочной среде
I
SO42-, SO32-, S2O32-, C2O42-,
CO32- , B4O72-, (BO2-), PO43-,
AsO43-, AsO33-, F-
II
Сl-, Br-, I-, BrO3-, CN-, SCN-, S2- Раствор AgNO3 в
разбавленной
(2
моль/л) азотной кислоте
III
NO2-, NO3-, CH3COO- и др.
Отсутствует
142

143. Классификация анионов, основанная на их окислительно-восстановительных свойствах

Классификация
анионов, основанная
на их окислительновосстановительных
свойствах
143

144.

Группа
I
АнионыОкислители
II
Анионы
Групповой реагент
BrO3-, AsO43-,
NO3-,NO2-
Раствор KI в
сернокисло
й среде
S2-,SO32-,
S2O32-, AsO33-
Раствор I2
в KI
АнионыВосстановите 2S ,SO32-, S2O32ли
3-
Раствор
,AsO3 , NO2
KMnO4 в
3C O 2-, 4Cl-, Br-,
2 4
сернокисло
I , CN , SCN
й среде
III
Индифферентные
анионы
SO42-,CO32-, PO43,CH3COO-, B4O7(BO2-)
Отсутствуе
т
144

145. Классификация анионов, основанная на их окислительно-восстановительных свойствах

Классификация анионов,
основанная на их окислительновосстановительных свойствах
145

146.

Группа
I
АнионыОкислители
II
АнионыВосстановите
ли
III
Индифферентные
анионы
Анионы
Групповой реагент
BrO3-, AsO43-, NO3-,NO2-
Раствор KI в
сернокислой среде
S2-,SO32-, S2O32-, AsO33-
Раствор I2 в KI
S2-,SO32-, S2O32-,AsO33-,
NO2- 3C2O42-, 4Cl-, Br-, I-,
CN-, SCN-
Раствор KMnO4 в
сернокислой среде
SO42-,CO32-, PO43,CH3COO-, B4O7- (BO2-)
Отсутствует
146

147.

Спасибо за внимание!