Аналітична хімія - vnmu.edu.ua · вимити посуд, що містить ці речовини. 4. Горючі, легкозаймисті і леткі речовини

3

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙУНІВЕРСИТЕТ імені М.І. Пирогова

Кафедра фармацевтичної хімії

ААннааллііттииччннааххііммііяя

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИдля самопідготовки, проведення практичних занять

і виконання лабораторних робіт

Модуль 1. Якісний аналіз

Вінниця - 2011

4

“Схвалено”Методичною радою фармацевтичного факультетуВінницького національного медичногоуніверситету імені М.І. Пирогова29 серпня 2011 р.Протокол № 1

Складачі: доцент, к.х.н. Т.І. Ющенкоас. А.Є. Косареваас. Л.В. Слободянюк

Рецензенти:- доцент кафедри фармації Вінницького національного медичного університету

імені М.І. Пирогова, к.х.н. О.С. Азаров

- доцент кафедри хімії та хімічної технології Вінницького національного технічногоуніверситету імені М.І. Коцюбинського, к.х.н. М.В. Євсєєва

Методичні вказівки розраховані для студентів 2 курсу фармацевтичного факультетуденної форми навчання для самопідготовки, проведення практичних занять і виконаннялабораторних робіт з аналітичної хімії “Якісний аналіз ”

5

ВСТУПДаний методичний посібник розраховано для студентів 2 курсу фармацевтичного

факультету, які проходять практикум з якісного аналізу. Основним завданням якісногохімічного аналізу є відкриття (ідентифікація) того або іншого йону, тобто доказ йогоприсутності або відсутності в досліджуваному об’єкті.

До складу багатьох лікарських препаратів входять різні елементи, які можуть бутиприсутні у вигляді солей, оксидів, гідроксидів, комплексних, металорганічних і іншихсполук. Контроль якості лікарських препаратів передбачає ідентифікацію їх компонентів, втому числі катіонів металів.

Перша частина посібника присвячена методам якісного аналізу. Для цього найчастішевсього досліджуваний зразок переводять тим чи іншим способом у розчин і відкриваютькатіони та анвони в цьому розчині. Найкращим чином ця задача була б вирішена, якщо б длякожного йону існувала характерна реакція, яка б дозволяла відкривати його в присутностіінших йонів, тобто використовувати дробний метод аналізу. Однак таких реакцій відомодуже мало. Як правило, декілька йонів, а не один, взаємодіють з аналітичним реагентом,утворюючи різні продукти реакцій, які заважають однозначній ідентифікації кожного йонуокремо. Тому в аналітичній хімії широко застосовуються групові реагенти, яківикористовуються при систематичному аналізі йонів.

Майже для кожного катіону та аніону відома значна кількість різноманітниханалітичних реакцій, однак лише деякі з них використовують при аналізі лікарських засобів.В зв’язку з цим в даному посібнику охарактеризовані тільки ті аналітичні реакції катіонів тааніонів, які або найбільш часто застосовуються в аналізі лікарських препаратів, абопредставляють інтерес для такого застосування. Послідовність опису аналітичних реакційкатіонів вибрана у відповідності з їх кислотно-основною класифікацією.

Якщо відповідні аналітичні реакції включені в якості обов’язкових або рекомендуютьсяДержавною або Європейською Фармакопеями, фармакопейними або тимчасовимифармакопейними статтями, то такі реакції називають фармакопейними.

Мета методичного посібника – допомогти студентам вивчити та освоїти методиякісного аналізу. В процесі виконання лабораторних робіт студенти повинні придбатипрактичні навички аналізу. Для свідомого виконання лабораторного практикуму студентамнеобхідно засвоїти теоретичні питання з курсу “Якісний аналіз”.

Для виконання лабораторних робіт студентам пропонується напівмікрометод якісногоаналізу.

Порядок оформлення протоколів лабораторних робіт:1. Тема роботи.2. Теоретична частина, що включає відповіді на питання з даної теми.3. Короткий опис роботи, що включає рівняння реакцій, спостереження, висновки.

ХІМІЧНІ РЕАКТИВИ І ПОВОДЖЕННЯ З НИМИХімічними реактивами називають речовини, які використовують для проведення

хімічних реакцій і застосовують для аналізу і синтезу речовин.Хімічні реактиви в залежності від ступеня чистоти класифікують на технічні (т.), чисті

(ч.), чисті для аналізу (ч.д.а.), хімічно чисті (х.ч.), високоеталонно чисті (в.е.ч.), особливо чисті(ос.ч.). Кількість домішок регламентується Держстандартами (ДСТ), технічними умовами (ТУ)або статтями Державної Фармакопеї України (ДФУ). Звичайно, у практиці хімічного аналізувикористовують реактиви кваліфікації ч.д.а. і х.ч.

У лабораторії використовують розчини хімічних реактивів певної концентрації(найчастіше 0,1-0,2М), рідше — індикаторні папірці. Для розчинення використовуютьдистильовану воду або органічні розчинники.

При роботі напівмікрометодом використовують реактиви — від 0,01 до 0,10 г твердоїречовини і від 0,5 до 5,0 см3 розчину.

При роботі з реактивами необхідно дотримуватись наступних правил:

6

для проведення досліду розчини та тверді речовини беруть у таких кількостях, яких вимагаєметодика експерименту;

реактиви зберігають у закритих кришками склянках для запобігання їх забруднення; тверді реактиви обережно відбирають шпателем; рідки реактиви, які знаходяться в

аналітичних штативах у крапельницях, відміряють краплями; крапельниці з реактивамирозташовують в аналітичному штативі суворо за номерами;

надлишок реактиву не висипають і не виливають у посуд, з якого він був взятий, щобзапобігти забрудненню реактивів;

концентровані розчини кислот та лугів, токсичних речовин знаходяться в витяжній шафі, дез ними і працюють.

При роботі в хімічній лабораторії необхідно дотримуватися певних правил і технікибезпеки.

ПРАВИЛА РОБОТИ І ТЕХНІКА БЕЗПЕКИВ ЛАБОРАТОРІЇ АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ

Загальні правила1. Перед початком кожного заняття в лабораторії аналітичної хімії необхідно зрозуміти мету

роботи, її теоретичне обґрунтування та приступати до виконання практичної роботи лишепісля дозволу викладача.

2. Під час роботи в лабораторії необхідно підтримувати чистоту і порядок, а також виконуватиправила техніки безпеки. Безладдя та неакуратність при виконанні аналітичних операційчасто призводять до необхідності повторення експерименту.

3. Робота повинна бути організована таким чином, щоб при виконанні аналітичних операцій, якіпотребують багато часу (осадження, декантація, фільтрування, кип'ятіння, прожарювання,тощо) одночасно можна було б виконувати і інші операції з аналізу.

4. Не можна нагрівати пробірки з розчинами реагуючих речовин безпосередньо на відкритомуполум'ї пальника, щоб запобігти розбризкуванню рідини та втрати досліджуваного розчину.При цьому рідину може викинути з пробірки, що призводить до втрати досліджуваногорозчину, а інколи й до нещасних випадків. У зв'язку з цим пробірки необхідно нагрівати наводяній бані. При нагріванні розчинів у пробірках не можна направляти отвори пробірок насебе або на сусідів, не можна дивитись зверху в пробірку з рідиною, яку нагрівають, бо прирозбризкуванні розчинів з пробірок можуть трапитись нещасні випадки.

5. У тих випадках, коли виникає необхідність перевірити запах речовин у пробірках чи балонах, вяких зберігаються рідини, необхідно легким рухом долоні руки направити потік повітря відбалона до себе і обережно понюхати. Особливо обережно слід поводитися при роботі зцентрифугою, яка може розвивати велику кількість обертів. У цілях безпеки під час роботи зцентрифугою необхідно:

у гнізда центрифуги встановлювати пробірки з досліджуваними розчинами однаковогооб'єму;

перед центрифугуванням центрифугу необхідно закрити кришкою; при відкритій кришціцентрифугу в електричну мережу не вмикати',

збільшувати швидкість обертання пробірок у центрифузі необхідно поволі; після закінчення центрифугування (на це потрібно декілька хвилин) вимкнути прилад і

дати можливість центрифузі зупинитись без стороннього втручання; категорично забороняється працювати з несправною центрифугою.

6. Реактиви, дистильовану воду, газ, електричну енергію в лабораторії слід використовуватиекономно.

7. Всі роботи з речовинами, при взаємодії яких утворюються шкідливі для організму гази аборечовини з неприємним запахом, необхідно проводити в спеціально відведених для цієї ціліприміщеннях з посиленою вентиляцією, або в витяжній шафі. Категорично забороняєтьсяпрацювати з вказаними речовинами на робочому місці.

7

8. Розчини сірководню, кислот, лугів тощо необхідно зливати в спеціально відведений посуд, щобзапобігти руйнуванню каналізаційної системи в лабораторії. Розчини, які містять сполукисрібла, ртуті, свинцю, іодид - іони, необхідно зливати в окремий посуд для їх подальшоїрегенерації.

9. Необхідно пам'ятати, що більшість реакцій відбувається лише при створенні певних умов. Томуреактив слід додавати лише тоді, коли досліджуваний розчин підготовлений (створене необхіднесередовище, досягнута необхідна температура, тощо). Якщо реакція перебігає в кислому аболужному середовищі, то не слід додавати неконтрольований об'єм розчину кислоти або лугу додосліджуваного розчину. Рідину необхідно ретельно перемішати, і краплями додавати розчинкислоти або лугу, кожного разу перемішуючи суміш скляною паличкою та контролюючи рНсередовища, торкаючись цією паличкою індикаторного папірця.

10. Якщо необхідно перевірити можливість утворення осаду, то до пробірки вносять 2-3 краплірозчину, що аналізують, та 2-3 краплі реактиву.

11. Для забезпечення повноти осадження, після додавання реактиву і утворення осаду,необхідно перевіряти повноту осадження в окремій порції фільтрату або центрифугату. Якщовзята частина фільтрату або центрифугату з реактивом дає осад, то повнота осадження недосягнута. Тоді необхідно додати осаджувач до всієї досліджуваної проби. При досягненніповноти осадження центрифугат не повинен давати позитивну реакцію з осаджувачем.

12. Як правило, осаджування повинно проводитись при нагріванні. Внаслідок цього утворюєтьсякрупнозернистий осад, який легко відокремлюють від розчину.

Робота з кислотами і лугами1. Під час роботи з концентрованими кислотами та лугами необхідно бути обережним та

слідкувати за тим, щоб вони не потрапили на шкіру і одяг.2. При розведенні концентрованої сірчаної кислоти необхідно обережно і поступово приливати

кислоту до води, а не навпаки. Це пов'язано з тим, що при розведенні сірчаної кислотивиділяється велика кількість тепла. Тому при додаванні води до кислоти розчин можерозбризкуватись і потрапити на шкіру і одяг.

3. При переливанні великих об'ємів розчинів концентрованих кислот та лугів необхідно: одягнути гумові рукавички, фартух і захисні окуляри; балони з рідинами, що вставлені в корзини, необхідно помістити на підставку, а

потім поволі нахиляти і переливати крізь лійку в добре вимиті та висушені склянки; необхідні об'єми розчинів кислот та лугів слід відміряти піпеткою з використанням

гумового балончику; тверді луги необхідно набирати за допомогою шпателя; при їх подрібненні очі слід

захищати спеціальними окулярами.

Робота з шкідливими і отруйними речовинамиПри роботі з шкідливими і отруйними речовинами (ціаніди, солі барію, ртуті, свинцю,

миш'яку, міді, металічна ртуть, сірководень тощо) необхідно слідкувати за тим, щоб шкідливіабо отруйні речовини не потрапили в організм через шлунково-кишковий тракт. У зв'язку зцим їсти в лабораторії категорично забороняється. Після роботи в лабораторії необхідно добревимити руки. Балони з ртуттю або заповнені нею прилади необхідно помістити на спеціальніпідставки, щоб у випадку пошкодження приладів основна маса ртуті потрапила на підставку, ане на робочий стіл чи підлогу. Якщо ртуть все ж розлилась, її треба дуже швидко зібрати задопомогою мідних дроту або пластинки, а потім засипати сіркою. Працювати з ртуттюдозволяється лише у спеціальних приміщеннях.

Робота з горючими речовинами1. Під час роботи з диетиловим ефіром, спиртами, бензолом і іншими горючими речовинами,

їх нагрівання проводять на водяній бані в колбі з зворотним холодильником.2. У лабораторії ці речовини необхідно зберігати в щільно закритих склянках невеликого

вмісту.

8

3. Пробірки та склянки з горючими речовинами треба тримати на достатній відстані відпальників. Після закінчення роботи з ними необхідно загасити пальники, а лише потімвимити посуд, що містить ці речовини.

4. Горючі, легкозаймисті і леткі речовини не можна зберігати близько від полум'я або сильнонагрітих електричних приладів (термостати, електропічі, тощо).

5. Лужні метали слід обов'язково зберігати під шаром вільного від води і вологи гасу. Під часроботи з металічними натрієм або калієм необхідно уникати їх контакту з водою. Післязакінчення роботи залишки цих металів потрібно перенести в спеціально відведені для нихсклянки.

Робота з речовинами, що утворюють вибухові суміші1. Необхідно пам'ятати, що деякі гази (водень, сірковуглець, ацетилен, оксид вуглецю (II),

тощо), а також леткі речовини (бензол, спирти, гексан, тощо), при випаровуванніутворюють з повітрям, а також з киснем вибухові суміші. Щоб їх пари не накопичувалисьу приміщенні лабораторії в небезпечних кількостях, працювати з цими речовинаминеобхідно при сильній витяжній вентиляції.

2. Без дозволу і відповідної інструкції викладача забороняється нагрівати, піддавати ударуречовини, які утворюють вибухові суміші (хлорати, перхлорати, персульфати тощо).

ПЕРША ДОПОМОГА ПРИ НЕЩАСНИХ ВИПАДКАХНещасні випадки (опіки, поранення, отруєння) в лабораторії виникають внаслідок

недостатнього знайомства працюючих з відповідними інструкціями по охороні праці і технікибезпеки або в результаті необережної роботи.

Якщо нещасний випадок трапився, потерпілому треба здійснити першу допомогу:1. При попаданні на шкіру кислот, це місце слід інтенсивно промити водою, а потім 1%

розчином NaHCO3. При попаданні концентрованої сірчаної кислоти перед промиваннямпошкоджену шкіру необхідно витерти сухим ватним тампоном.

2. При попаданні на шкіру розчинів лугів пошкоджене місце промивають водою, а потімрозведеними оцтовою, лимонною кислотами, або насиченим розчином борної кислоти.

3. При попаданні на шкіру фенолу, брому і подібних їм речовин необхідно негайно пошкодженемісце промити відповідними органічними розчинниками (спирт, ефір тощо).

4. При отруєнні хлором, бромом, оксидами азоту потерпілому необхідно вдихати парирозведеного розчину аміаку і випити молоко.

5. При опіках тіла полум'ям необхідно негайно промити місце опіку 1% розчином каліюперманганату і покласти на пошкоджене місце компрес із спиртового розчину таніну.

6. При порізах рану необхідно обробити спиртовим розчином йоду і перев'язати.7. Після надання першої допомоги потерпілому, його терміново необхідно відправити до

лікарні.8. При виникненні пожежі в лабораторії необхідно терміново вимкнути всі електричні

прилади і перекрити подачу газу. Місце пожежі необхідно засипати піском або накритипротипожежною ковдрою і загасити вогонь за допомогою вогнегасника. Застосовувативоду для гасіння пожежі треба обережно, тому що вода в деяких випадках сприяє збільшеннюпожежі.

9

ЯКІСНИЙ АНАЛІЗ КАТІОНІВЯкісний аналіз неорганічних сполук дозволяє встановити склад як індивідуальних

неорганічних сполук, так і їх сумішей.Більшість неорганічних сполук є електролітами і у водних розчинах знаходяться у вигляді

іонів. У зв'язку з цим якісний аналіз неорганічних сполук поділяють на аналіз катіонів і аніонів. Убільшості випадків при аналізі катіонів присутність одних іонів заважає визначенню інших, томущо специфічних реакцій на окремі іони мало. У зв'язку з цим виявлення іонів найчастішепроводять за допомогою систематичного ходу аналізу. Якщо в пробі, що аналізується,знаходиться невелика кількість катіонів і усунути їх заважаючий взаємний вплив порівнянонескладно, застосовують дробний аналіз. Аналіз аніонів (за винятком особливих випадків) най-частіше виконують дробним методом.

Існує декілька методів систематичного ходу аналізу катіонів: сірководневий, аміачно-фосфатний, кислотно-основний тощо.

Історично першим був сірководневий метод аналізу, запропонований в 1871 році російськимвченим М. О. Меншуткіним. В основі поділу катіонів на аналітичні групи у цьому методі лежитьрізна розчинність сульфідів катіонів у залежності від рН середовища (табл. 1). Головним недолікомцього методу є застосування високотоксичного сірководню. У зв'язку з цим, останнім часомчастіше застосовують аміачно-фосфатний метод, оснований на різній розчинності фосфатівкатіонів (табл. 2), і кислотно-основний, оснований на різній розчинності гідроксидів і деяких солей,утворених цими катіонами і сильними кислотами (табл. 3).

У посібнику описано якісний аналіз катіонів кислотно-основним методом на прикладі іонів,які найчастіше входять до складу лікарських препаратів або реагентів, що застосовуються уфармацевтичному аналізі.

Таблиця 1Класифікація катіонів за сірководневим методом

Група Катіони Груповий реагент Розчинність сполук

1 К+, Na+, NH4+,

Mg2+Немає

Сульфіди, карбонати*,хлориди та гідроксиди*

розчиняються у воді

2 Ba2+, Sr2+,Ca2+(NH4)2C03,

NH3. H2O + NH4C1,рН=9,25

Карбонати, не розчиняютьсяу воді

3Fe2+, Fe3+, Cr3+,Al3+, Mn2+, Ni2+,

Zn2+, Co2+,

(NH4)2S,NH3

.H2O + NH,C1,рН=9,25

Сульфіди, не розчиняютьсяу воді** , але розчиняються в

розведених кислотах

4

Cu2+, Hg2+, Bi3+,Sn2+, Sn (IV),

Sb (III), Sb (V),As (III), As (V)

H2S, HC1,рН=0,5Сульфіди, не розчиняються уводі і розведених кислотах

5 Ag+, Pb2+, Hg22+ HCl Хлориди, не розчиняються у

воді і розведених кислотах

Примітка*—за виключенням Mg2+; **—сульфіди Cr3+ і Al 3+ розкладаються водою

10

Таблиця 2Класифікація катіонів за аміачно-фосфатним методом


1 Ag+, Pb2+, Hg22+ Немає

Хлориди, нерозчиняються у воді

2 Sn2+, Sn (IV),Sb (III), Sb (V)

HNO3

Метасурм'яна іметаолов'яні кислоти, не

розчиняються у воді

3Ba2+, Sr2+, Ca2+,Mg2+, Mn2+, Fe2+,

A13+, Cr3+, Fe3+(NH4)2HP04,

конц. NH3.H2O

Фосфати, нерозчиняються у воді і в

надлишку аміаку

4 Cu2+, Cd2+, Hg2+,Co2+, Ni2+, Zn2+

(NH4)2HPO4,конц. NH3

. H2O

Фосфати, нерозчиняються у воді, але

розчиняються внадлишку аміаку

5 Na+, K+, NH4+ Немає

Хлориди, нітрати іфосфати, розчиняються

у воді

Таблиця 3Класифікація катіонів за кислотно-основним методом


1 Na+, K+, NH4+ Немає

Хлориди, сульфати ігідроксиди, розчиняються у

воді

2 Ag+,Pb2+, Hg22+ 2М HCl Хлориди, не розчиняються у

воді

3 Ва2+, Sr2+, Ca2+ 1М H2SO4 Сульфати, не розчиняються уводі

4А13+, Zn2+, Cr3+,Sn (II), Sn (IV),As (III), As (V)

Надлишок4М NaOH

Гідроксиди не розчиняються уводі, але розчиняються в

надлишку лугу

5Fe2+, Fe3+, Mg2+,

Mn2+, Bi3+,Sb (III), Sb (V)

Надлишок 25%NH3

. Н2ОГідроксиди, не розчиняютьсяу воді, надлишку лугу і аміаку

6 Co2+, Ni2+, Cd2+,Cu2+, Hg2+

Надлишок 25%NH3

. H2O

Гідроксиди, не розчиняютьсяу воді, надлишку лугу, але

розчиняються в надлишкуаміаку

11

Змістовий модуль 1Аналітична хімія та хімічний аналіз.

Теорії розчинів сильних та слабких електролітів.Закон діючих мас та його застосування до різних типів іонних рівноваг в

аналітичній хімії. Використання закону діючих мас до рівноваг у гетерогеннихсистемах та його значення в аналітичній хімії.

Теорія та практика аналізу катіонів 1-3 аналітичних групКонкретні цілі:Засвоїти основні поняття та задачі аналітичної хімії, значення аналітичної хімії у

підготовці спеціалістів провізорів.Визначати аналітичні властивості речовин, знати аналітичні реакції та вимоги до них.Трактувати чутливість та специфічність аналітичних реакцій. Пояснювати умови їх

виконання.Класифікувати методи якісного аналізу за кількістю аналізованої речовини та технікою

виконання: мікрокристалоскопічні, крапельні реакції та реакції забарвлення полум'я, тощо.Класифікувати загальні, групові, селективні та специфічні реагенти. Засвоїти дробний

та систематичний хід аналізу.Засвоїти основні положення теорії розчинів сильних електролітів: загальна та активна

концентрація іонів, активність іонів, коефіцієнт активності, іонна сила розчинів.Встановлювати залежність хіміко-аналітичних властивостей катіонів від положення

елементів у періодичній системі Д.І. Менделєєва.Класифікувати катіони. Пояснювати переваги та недоліки класифікацій.Засвоїти умови утворення осадів (надлишок осаджувача, рН, сольовий ефект,

співосадження). Застосовувати дробне осадження в якісному аналізі.Застосовувати закон діючих мас (ЗДМ) в аналітичній хімії. Пояснювати основні типи

рівноваг, які використовуються в аналітичній хімії. Розраховувати константи хімічнихрівноваг (термодинамічні, концентраційні).

Пояснювати рівноваги у гетерогенних системах. Застосовувати ЗДМ до гетерогеннихсистем. Розраховувати добуток розчинності та розчинність.

Трактувати умови розчинення осадів (сольовий ефект, рН, комплексоутворення),перехід одних малорозчинних сполук в інші.

Трактувати кислотно-основну класифікацію катіонів. Застосовувати групові реагенти ваналізі катіонів. Визначати катіони 1-ої аналітичної групи: NH4

+, Na+, K+; 2-ої аналітичноїгрупи: Ag+ , Pb+ , Hg2

2+ ; 3-ої аналітичної групи: Ba2+ , Ca2+ , Sr2+ . Пояснювати умовивиконання характерних реакцій.

Заняття № 1

Тема 1Характерні реакції катіонів 1-ої аналітичної групи, умови їх виконання.Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-ої аналітичної групи

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності: В медичній практиці застосовують лікарські препарати, що містять катіони 1-ої

аналітичної групи. Солі лужних металів у відношенні їх фармакологічної дії поділяються налужно-діючі (карбонати) і нейтральні. Лужно-діючі солі дуже широко застосовуються вмедицині. З усіх солей найбільше значення мають солі натрію, а особливо натріюгідрокарбонат. Ця сіль приймає велику участь в підтримці кислотно-лужної рівноваги ворганізмі і буферності крові і тканин. До нейтральних відносяться галогеніди і послаблюючісолі (натрію сульфат). Особливо, різноманітне застосування натрію і калію хлоридів,бромідів і йодидів. Натрію хлорид – основна складова частина сольових і колоїдно-сольових

12

розчинів, які застосовуються як замінники плазми. Застосовують також гіпертонічнірозчини натрію хлориду (3, 5, 10%-ові) та ізотоніч-ний 0,9% розчин натрію хлориду. Каліюхлорид є антиаритмічним засобом і джерелом йонів калію. Він також входить до складузамінників плазми. Натрію і калію броміди застосовують як седативні (заспокійливі)засоби. Йодиди застосовують при недоліку йоду в організмі і деяких запалювальнихзахворюваннях. Широко для медичних цілей використовується 9,5-10,5 % розчин аміаку -нашатирний спирт.

Ознайомлення з якісними реакціями на катіони 1-ої аналітичної групи дозволитьмайбутнім спецілістам ідентифікувати лікарські препарати, що містять ці катіони, атакож сприятиме подальшому вивченню профільних дисциплін: фармацевтичної хімії,фармакогнозії, технології ліків та ін.

2. Основні питання теми:2.1.Катіони 1-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація), загальна характе-

ристика.2.2. Характерні реакції катіону К+.2.3. Характерні реакції катіону Na+.2.4. Характерні реакції катіону NH4

+.2.5. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1 аналітичної групи.

3. Література:3.1. Конспект лекцій.3.2. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник –

Х.: Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 22-33.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз: Навчальний посібник —

ЦУЛ 2002, стор. 224–241.3.4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. В лабораторії фармацевтичної фірми аналітик проводить ідентифікацію лікарськогопрепарату, що містить катіони калію і натрію. Вкажіть реагент, який дозволяє виявити врозчині цього препарату катіони калію.

Відповідь:Винна кислота: виявлення іонів калію з допомогою цього реагенту проводять в

присутності натрію ацетату та етанолу (фармакопейна реакція). В присутності іонів каліюутворюється білий кристалічний осад калію гідротартрату:

2 4 4 6 3 4 4 6 3

4 4 6 4 4 6

H C H O CH COO HC H O CH COOH

K HC H O KHC H O

Додавання етанолу зменшує розчинність осаду калію гідротартрату.Іони натрію не заважають визначенню іонів калію, оскільки вони не утворюють

аналогічний осад при дії даного реагенту.

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Чому катіони першої аналітичної групи не мають групового реагенту?5.2. Яка з реакцій відкриття іонів амонію є специфічною? Відповідь обгрунтуйте.5.3. Чому іони NH4

+ необхідно вилучати при аналізі суміші катіонів 1-ої аналітичноїгрупи?

5.4. Запропонуйте хід аналізу розчинів, які містять іони:• К+, NH4

+, Н+;• Na+, NH4

+, OH-;• Na+, K+, OH-.

13

Ситуаційні задачі розв'язують за систематичним ходом аналізу суміші катіонів 1-оїаналітичної групи.

6. Лабораторні роботиЛабораторна робота 1.1

Характерні реакції катіонів 1-ої аналітичної групи, умови їх виконанняХарактерні реакції калій-катіону

1. Реакція з натрію гідротартратом NaHC4H4O6 (фармакопейна)Катіони калію при реакції з натрію гідротартратом (або з винною кислотою в

присутності натрію ацетату) в нейтральному середовищі утворюють малорозчинний у водікалію гідротартрат КНС4Н4О6, який випадає у вигляді білого кристалічного осаду:

644 OHHCK 644 OHKHC

Утворення осаду прискорюється при потиранні стінок пробірки скляною паличкою.Осад розчиняється в кислотах з утворенням винної кислоти і в лугах – з утворенням середніхтартратів. Заважають катіони амонію (утворюють осад складу NH4HC4H4O6), катіониRb+,Cs+.

Реакцію можна проводити мікрокристалоскопічно.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 краплі розчину солі калію

додають, 2 краплі розчину NaHC4H4O6 і потирають внутрішні стінки пробірки скляноюпаличкою. Через деякий час виділяється білий кристалічний осад. Осад, що утворився,взмучують і за допомогою піпетки переносять у три пробірки. Досліджують відношенняосаду до мінеральних кислот, лугів і гарячої дистильованої води.

2. Реакція з натрію гексанітрокобальтатом (ІІІ) Nа3 [Со(NO2)6] (фармакопей-на)Катіони калію в достатньо концентрованих розчинах в оцтовокислому (рН 3) або

нейтральному середовищі утворюють з розчинним у воді Nа3[Со(NO2)6] жовтийкристалічний осад NаK2[Со(NO2)6] :

NaNOCoNaKNOCoNaK 232 6223

62

З розведених розчинів осад випадає повільно, при стоянні розчину. В сильно кисломусередовищі утворюється нестійка кислота H3[Со(NO2)6], яка швидко розкладається. Влужному середовищі випадає бурий осад кобальту (ІІІ) гідроксиду. Для проведення реакціївикористовують свіжоприготовлений водний розчин Nа3[Со(NO2)6], оскільки з часом цейреагент розкладається. Заважають катіони Li+, NH4

+, які також утворюють жовті осади.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 краплі розчину солі калію і 2-3

краплі свіжеприготовленого водного розчину Nа3[Со(NO2)6]. Випадає жовтий осадNаK2[Со(NO2)6]. Якщо осад не утворюється, то внутрішні стінки пробірки потираютьскляною паличкою.

3. Реакція забарвлення полум'я солями калію (фармакопейний тест)Леткі солі і другі леткі сполуки калію при внесенні їх в полум’я газового пальника

забарвлюють його в фіолетовий колір.Методика виконання реакції. На кінчику графітового стержня (або ніхромової

дротинки) вносять у безбарвну частину полум’я газового пальника кристалики каліюхлориду (або другої леткої солі калію). Спостерігається забарвлення полум’я в фіолетовийколір.

Забарвлення полум'я солей калію в присутності солей натрію розглядають через синєскло.

Характерні реакції натрій-катіону1. Мікрокристалоскопічна реакція з калію гексагідроксостібатом (V) K[Sb(OH)6]Катіони натрію утворюють з калію гексагідроксостібатом (V) в нейтральному

середовищі білий дрібнокристалічний осад натрію гексагідроксостибату (V) Na[Sb(OH)6]:

6 6Na Sb OH Na Sb OH

14

З розведених розчинів осад випадає повільно або взагалі не випадає. В сильнолужному середовищі осад не утворюється, а із сильно кислих розчинів виділяється білийаморфний осад метасурьмяної кислоти HSbO3, який помилково можна прийняти за осаднатрію гексагідроксостибату (V) Na[Sb(OH)6]. Тому за утворенням білого осаду ще не можназробити висновок про присутність катіонів натрію: необхідно, розглядаючи підмікроскопом, переконатися в тому, що цей осад – кристалічний. Реакцію проводять нахолоду. Заважають катіони магнію, амонію, літію.

Методика виконання реакції. На предметне скло наносять краплину концентрованогорозчину солі натрію і одну краплину розчину K[Sb(OH)6]. Через 3-5 хв. спостерігають підмікроскопом утворення кристалів.

2. Мікрокристалоскопічна реакція з цинкуранілацетатом (фармакопейна)Катіони натрію утворюють з цинкуранілацетатом Zn[(UO2)3(CH3COO)8] в

оцтовокислому середовищі жовтий кристалічний осад натрійцинкуранілацетатуNaZn[(UO2)3(CH3COO)9]∙9H2O, нерозчинний в оцтовій кислоті:

2 3 3 2 2 3 23 8 3 99 9Na Zn UO CH COO CH COO H O NaZn UO CH COO H O Р

еакція дуже високочутлива: відкриваємий мінімум ~ 0,8 мкг. Заважають катіони Li+, K+,NH4

+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Al3+, Mn2+, Co2+, Ni2+, якщо їх вміст більше5 мг в 1 мл розчину.

Методика виконання реакції. На предметне скло наносять краплю розчину солі натріюі обережно випарюють майже досуха на водяній бані. Після охолодження поруч з сухимзалишком наносять краплю розчину Zn[(UO2)3(CH3COO)8] і з'єднують їх скляною паличкою.Через 2-3 хв. спостерігають під мікроскопом утворення жовтих октаедричних ітетраедричних кристалів.

3. Реакція забарвлення полум'я сполуками натрію (фармакопейний тест)Леткі солі та другі сполуки натрію забарвлюють пролум’я газового пальника в жовтий

колір. Реакція високочутлива. Відкриваємий мінімум складає 1∙10-4мкг.Методика виконання реакції. На кінчику графітового стержня (або ніхромової

дротинки) вносять у безбарвну частину полум’я газового пальника кристалики натріюхлориду (або другої леткої солі натрію). Спостерігається забарвлення полум’я в яскраво-жовтий колір. Забарвлення не щезає на протязі декількох секунд.

Характерні реакції амоній-катіону1. Реакція розкладу солей амонію лугами (фармакопейна)Солі амонію в розчинах лугів розкладаються з виділенням газоподібного аміаку:

OHNHOHNH 234

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 8-10 крапель розчину солі амонію,додають такий же об’єм розчину NaOH або КОН і обережно нагрівають (на водяній бані). Доотвору пробірки підносять універсальний індикаторний папір, не торкаючись стінокпробірки. Пари аміаку, які виділяються, забарвлюють універсальний індикаторний папір всиній колір.

2. Дія реактиву Несслера K2[HgJ4]+KOH (фармакопейна)Катіони амонію утворюють з реактивом Несслера червоно-бурий осад:

24 4 2 22

2 2 5 2NH HgJ OH JHg NH J J H O Іноді осаду приписують склад [OHg2NH2]I. Заважають всі катіони, що утворюють з

лугами забарвлені осади (Co2+, Cr3+, Fe3+ та ін.) або ті, що розкладають реактив Несслера(Sn2+, Sb3+, Hg2+).

Методика виконання реакції. До 2-3 крапель розчину солі амонію додають 2-3 крапліреактиву Несслера. Випадає аморфний червоно-бурий осад.

3. Відношення катіонів амонію до дії реагентів, які використовують для виявленнякатіонів калію і натрію

15

Методика виконання реакції. До 2-3 крапель розчину солі амонію додають відповіднопо 2-3 краплі розчинів NaHC4H4O6 , Na3[Co(NO2)6] та K[Sb(OH)6]. Зазначте колір осадів, щоутворилися, та зробіть відповідні висновки.

Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-ої аналітичної групиПри аналізі суміші катіонів 1-ої аналітичної групи іони амонію відкривають дробним

методом в окремій пробі при нагріванні розчину з лугом, або дією реактиву Несслера. Якщоіони амонію знайдені, їх необхідно видалити з розчину, бо вони заважають виявленню іонівК+ і Na+.

Для виявлення іонів Na+ до окремої порції розчину додають КОН або К2СО3 інагрівають до повного видалення аміаку. Потім розчин нейтралізують оцтовою кислотою(при необхідності упарюють), охолоджують і виявляють іони натрію дією розчинуK[Sb(OH)6] або Zn(UO2)3(CH3COO)8. Для виявлення іонів К+ аміак видаляють здосліджуваного розчину дією NaOH або Na2СОз при нагріванні, розчин також нейтралізуютьСНзСООН (при необхідності упарюють), охолоджують і виявляють іони К+ дією розчинівNaHC4H4O6, або Na3[Co(NO2)6].

Якщо іони амонію відсутні, іони К+ і Na+ виявляють із окремої порції розчину, щоаналізують, дією відповідних реагентів.

Методика виконання.1. Попередні спостереження і випробуванняПроба, яку аналізують, може бути сухою (у вигляді основ, солей, та суміші солей) або у

вигляді розчину. Її уважно розглядають і описують зовнішній вигляд (колір, формакристалів, запах тощо). У випадку аналізу сухої проби перевіряють її розчинність у воді. Вотриманому розчині, або в вихідному розчині визначають рН середовища за допомогоюіндикаторного паперу. Якщо проба добре розчинна у воді і має кислу реакцію середовища, томожлива присутність катіонів амонію (поясніть).

Проводять реакцію забарвлення полум'я. Очищеною і розжареною ніхромовою петлеюзахоплюють частину проби і вносять у безбарвну частину полум'я газового пальника. Якщопроба у вигляді розчину, його попередньо випаровують досуха.

2. Визначення катіонів амонію2.1. Дія лугів2.2. Дія реактиву Несслер.3. Визначення катіонів калію3.1. Підготовка розчину для визначення катіонів калію В фарфорову чашку вносять 5

крапель досліджуваного розчину, додають 5 крапель 2М розчину Na2CO3 або NaOH інагрівають на водяній бані з послідуючим прожарюванням сухого залишку. Сухий залишокпісля відгонки аміаку розчиняють в дистильованій воді і в одержаному розчині перевіряютьповноту видалення іонів амонію реактивом Несслера. Після повного видалення іонів амоніюдо розчину додають по краплям 2М розчин оцтової кислоти до нейтральної реакції (проба зіндикатором), упарюють на водяній бані і охолоджують. В одержаному розчині виявляютькатіони калію.

3.2. Виявлення катіонів калію дією розчину натрію гідротартратуДо 2 крапель розчину, одержаного за п.3.1, додають 3-4 краплі розчину NaHC4H4O6 ,

потирають внутрішні стійки пробірки скляною паличкою.3.3. Виявлення катіонів калію дією розчину натрію гексанітрокобальтату (Ш) Nа3

[Со(NO2)6]. До 3-4 крапель розчину, одержаного за п.3.1, додають 2 краплі розчинуNa3[Co(NО2)6].

4. Визначення катіонів натрію4.1. Підготовка розчину для визначення катіонів натрію В фарфорову чашку вносять 5

крапель досліджуваного розчину, додають 5 крапель 2М розчину К2CO3 або КOH інагрівають на водяній бані з послідуючим прожарюванням сухого залишку. Сухий залишокпісля відгонки аміаку розчиняють в дистильованій воді і в одержаному розчині перевіряють

16

повноту видалення іонів амонію реактивом Несслера. Після повного видалення іонів амоніюдо розчину додають по краплям 2М розчин оцтової кислоти до нейтральної реакції (проба зіндикатором), упарюють на водяній бані і охолоджують. В одержаному розчині виявляютькатіони натрію.

4.1. Виявлення катіонів натрію дією розчину калію гексагідроксостібату (V)4.2. Виявлення катіонів натрію мікрокристалоскопічною реакцією

Тема 2Чутливість аналітичних реакцій

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:Аналітичні реакції в якісному аналізі повинні проводитись при певних умовах (рН,

концентрації реагуючих речовин, температура і т.ін.). На різних етапах фармацевтичногоаналізу в залежності від поставлених задач, мають значення такі критерії, як чутливістьаналітичної реакції, граничне відношення, повнота перебігу реакції. Знання циххарактеристик дозволяє знаходити допустимі концентрації сторонніх іонів в

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ І-ОЇ АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

K+, NH4+,Na+

1

NH3↑

NaOH, ∆

NH3↑K+, Na+, OH-K+, Na+, OH-NH3↑

K+, Na+ K+, Na+

KHC4H4O6↓ Na[Sb(OH)6]↓

K2Na[Co(NO2)6]↓ NaZn(UO2)3(CH3COO)9·9H2O↓

NaOH абоNa2CO3, Δ2

3 CH3COOH 6 CH3COOH

5КOH абоК2CO3, Δ

4 Na3[Co(NO2)6]

4 NaHC4H4O6 7

7

K[Sb(OH)6]

Zn(UO2)3(CH3COO)8

17

досліджуваному розчині, показники чутливості аналітичних реакцій і, що дуже важливо,свідомо студенту і майбутньому фахівцю вибрати для аналізу необхідні реактиви тавикористовувати певні об’єми певних концентрацій реагуючих розчинів, враховуючи впливсторонніх іонів.

2. Основні питання теми:2.1. Способи виконання аналітичних реакцій.2.2. Умови виконання аналітичних реакцій та вимоги до них.2.3. Специфічні та селективні реакції. Вплив сторонніх іонів.2.4. Чутливість аналітичних реакцій. Кількісні характеристики чутливості реакцій.2.5. Дробний та систематичний хід аналізу. Групові реагенти, вимоги до них.2.6. Способи підвищення чутливості та специфічності якісних реакцій.

3. Література:3.1. Конспект лекцій.3.2. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник – Х.:

Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 5 – 9; 162-167.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. – Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. –

стор. 10-43.3.4. Сегеда А.С., Галаган Р.Л. Збірник задач і вправ з аналітичної хімії. Якісний аналіз. –

Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – 4-23; 104-144.3.5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.:Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Відкриваємий мінімум іонів кальцію (ІІ) дією сульфат-йонів дорівнює 0,04 мкг.Граничне розведення розчину дорівнює 1250000 мл/г. Розрахувати мінімальний об’ємдосліджуваного розчину.

Відповідь:Взаємозв’язок між параметрами чутливості:

66 min

min min1010 Vm c V

W

(1)

де m - відкриваємий мінімум, мкг; minc - гранична (мінімальна концентрація), г/мл;W - граничне розведення, мл/г; minV - мінімальний об’єм розчину, необхідний для визначеннядосліджуваних іонів, мл.

З (1) знаходимо:

min 6 6

0,04 1250000 0,05( )10 10

m WV мл

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Відкриваємий мінімум іонів Cu2+ в розчині об’ємом 0,05 мл складає 0,2 мкг. Визначити

граничне розведення розчину.5.2. Гранична концентрація іонів свинцю в реакції відкриття його з калію йодидом дорівнює

1,4·10–6 г/мл. Реакція зберігає специфічність в присутності іонів міді (ІІ) в допустимійконцентрації, що не перевищує 3,5·10–5 г/мл. Розрахуйте граничне відношенняконцентрацій іонів в реакції, що протікає при аналізі.

5.3. В 1 л води розчинили 1,7 г кадмію хлориду. Чи буде спостерігатися реакція на катіонCd+2 з уротропіном в присутності амонію роданіду, якщо гранична концентраціяскладає 1:1000 г/мл? Відповідь підтвердьте розрахунками.

5.4. Відкриваємий мінімум плюмбум (II) – катіону в реакції з дитизоном 0,04 мкг, а граничнаконцентрація 1:1250000 г∕см3. Обчислити мінімальний об’єм гранично розведеногорозчину.

18


Тема 3Характерні реакції катіонів 2-ої аналітичної групи, умови їх виконання.Систематичний хід аналізу суміші катіонів 2-ої аналітичної групи

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичній практиці застосовують препарати сполук срібла (арґентуму (І) нітрат,

колларгол, протаргол), димеркурію (І) (розчин сулеми), плюмбуму (II) (плюмбуму (ІІ)основнийацетат). Фармацевтичні препарати, які містять сполуки свинцю і ртуті, є токсичними.Знання характерних реакцій катіонів цих металів, умов їх виконання, властивостей сполук,що містять катіони цих металів, сприяє формуванню у студентів теоретичних основхімічного аналізу і практичних умінь та навичок його виконання, закладає основи дляподальшого вивчення профільних дисциплін: фармацевтичної хімії, фармакогнозії, технологіїліків, токсикологічної хімії та ін.

2. Основні питання теми:2.1. Катіони 2-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація), загальна характе-

ристика.2.2. Груповий реагент, умови його застосування.2.3. Характерні реакції катіону Ag+.2.4. Характерні реакції катіону Hg2

2+.2.5. Характерні реакції катіону Pb+2.2.6. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 2-ої аналітичної групи катіонів.

3. Література:3.1. Конспект лекцій3.2. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник – Х.:

Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 33 – 43.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз: Навчальний посібник — ЦУЛ 2002 —

стор. 242–262.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. В лабораторії фармацевтичної фірми аналітик проводить ідентифікацію лікарськогопрепарату. Для цього він до розчину цього препарату додав декілька краплин 2М розчинуHCl. Випав білий сирнистий осад, який на світлі поступово чорніє, в розведених кислотах нерозчиняється, але легко розчиняється в розчині аміаку. Який катіон 2-ої аналітичної групиприсутній в досліджуваному розчині? Напишіть рівняння відповідних реакцій і пояснітьаналітичні ефекти.

Відповідь:В досліджуваному розчині присутній катіон Ag+:

3 2 3 222 2

Ag Cl AgCl

AgCl NH H O Ag NH Cl H O

AgCl - білий сирнистий осад, який темніє на світлі внаслідок часткового відновлення

Ag+ до металевого срібла.

4.2. Розчин сулеми (1:1000) застосовують для дезинфекції білизни, одягу, предметів доглядуза хворими. За допомогою якої характерної реакції на катіон Hg2

2+ можна ідентифікувати цейпрепарат? Напишіть рівняння відповідних реакцій і поясніть аналітичні ефекти.

Відповідь:

19

Сулема (Hg2Cl2) – малорозчинна у воді речовина білого кольору. При дії розчинуаміаку осад чорніє внаслідок утворення дрібнодисперсної металічної ртуті:

2 2 3 2 2 2 4 2

2 2 2

2 2Hg Cl NH H O NH Hg Cl NH Cl H O

NH Hg Cl NH HgCl Hg

4.3. В досліджуваному розчині присутні катіони Ag+ і Pb+2. Чи можна з допомогою розчинунатрію сульфіду виявити катіон Pb+2 в присутності Ag+ ? Відповідь обґрунтуйте. Напишітьрівняння відповідних реакцій і поясніть аналітичні ефекти.

Відповідь:Не можна, оскільки і катіони плюмбуму (II), і катіони арґентуму (І) з сульфід-іонами

утворюють чорні осади відповідних сульфідів, які розчиняються при нагріванні в розведенійазотній кислоті, наприклад:

22

2 2

2Ag S Ag SPb S PbS

2

3 23 2 8 3 3 2 4PbS NO H Pb S NO H O

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Як відокремлюють плюмбуму (II) хлорид від інших хлоридів катіонів 2-ої аналітичної

групи в ході аналізу суміші катіонів цієї групи?5.2. Дією яких реагентів можна підтвердити амфотерні властивості плюмбуму (II)

гідроксиду? Напишіть рівняння відповідних реакцій.5.3. Запропонуйте реакції розділення суміші арґентуму (І) хлориду і димеркурію (І) хлориду.

Який катіон при цьому може бути відразу виявлений? Напишіть рівняння відповіднихреакцій.

5.4. Запропонуйте хід аналізу розчинів, які містять іони: Ag+, Hg2

2+; Hg2

2+, Pb2+; Ag+, Pb2+.


6. Лабораторні роботи.Лабораторна робота 3.1

Характерні реакції катіонів 2-ої аналітичної групи, умови їх виконання

1. Дія групового реагенту – 2М розчину хлороводневої кислотиДо 2-3 крапель розчинів солей арґентуму (І), плюмбуму (II), димеркурію (І) додають по

2-3 краплі 2М розчину хлороводневої кислоти.Зазначте колір осадів, що утворилися.Дослідіть відношення утворених осадів до гарячої води, розчину аміаку і надлишку

хлороводневої кислоти.2. Дія розчину натрію сульфідуДо 2-3 крапель розчинів солей арґентуму (І), плюмбуму (II), димеркурію (І) додають по

2-3 краплі розчину натрію сульфіду.Зазначте колір осадів, що утворилися.Досліджують відношення утворених осадів до розведеної HNO3 при нагріванні.3. Дія розчинів лугівДо 2-3 крапель розчинів солей арґентуму (І), плюмбуму (II), димеркурію (І) додають по

2-3 краплі розчину натрію або калію гідроксидів.Зазначте колір осадів, що утворилися.

20

Утворені осади розділяють на 3 частини і досліджують їх відношення до розчинуаміаку, розведеної азотної кислоти і надлишку натрію або калію гідроксидів.

4. Дія розчину калію йодидуДо 2-3 крапель розчинів солей арґентуму (І), плюмбуму (II), димеркурію (І) додають по

2-3 краплі розчину калію йодиду.Зазначте колір осадів, що утворилися.Осад плюмбуму (II) йодиду розділяють на 2 частини. До однієї додають 3-4 краплі

розведеної оцтової кислоти, до другої 10 крапель дистильованої води. Пробірки нагрівають,а потім охолоджують.

Зазначте ефекти, що спостерігаються.5. Дія розчину аміакуДо 2-3 крапель розчинів солей арґентуму (І), плюмбуму (II), димеркурію (І) додають

спершу по 3 краплі, а потім надлишок розчину аміаку.Зазначте ефект, що спостерігається.Одержаний розчин, що містить [Ag(NH3)2]+ -іони, розділяють на 2 частини. До однієї

додають 2М розчин HNO3 до кислої реакції, а до другої - 3 краплі розчину калію йодиду.Зазначте колір осадів.

6. Дія розчину калію хроматуДо 2-3 крапель розчинів солей арґентуму (І), плюмбуму (II), димеркурію (І) додають по

2-3 краплі KCrO4.Зазначте колір осадів, що утворилися.Осад плюмбуму (II) хромату розділяють на дві частини і досліджують його

відношення до 2М розчинів HNO3 і NaOH.7. Дія карбонатівДо 2-3 крапель розчинів арґентуму (І), плюмбуму (II), димеркурію (І) додають по 2-3

краплі розчину натрію або калію карбонату. Зазначте колір осадів, що утворилися, ідослідіть їх відношення до розчину аміаку, розведеної азотної кислоти і надлишку лугів.

8. Дія сульфат-іонів на катіон плюмбум (II)До 2-3 крапель розчину солі плюмбуму (II) додають 2-3 краплі 1М розчину Н2SO4.Зазначте колір осаду, що утворився.Осад розділяють на дві частини і досліджують його відношення до 2М розчину NaOH

та З0 % розчину CH3COONH4.

Систематичний хід аналізу суміші катіонів 2-ої аналітичної групи1. Попередні спостереження та випробування (див. с.13, п.1).2. Осадження хлоридів катіонів 2 групиДо 8-10 крапель досліджуваного розчину додають 8-10 крапель 2М розчину

хлороводневої кислоти і перемішують. У центрифугаті перевіряють повноту осадження.Якщо при додаванні до центрифугату хлороводневої кислоти випадає осад, то осадженняповторюють (при цьому повне осадження катіонів плюмбум (II) не досягається). Осадпромивають 10 краплями холодної води, що містить 2 краплі 2М розчину хлороводневоїкислоти. Осад відокремлюють центрифугуванням. Центрифугат не досліджують.

3. Видалення та виявлення катіонів плюмбум (II)Осад обробляють 8-10 краплями дистильованої води, нагрівають на водяній бані та

швидко центрифугують. У центрифугаті виявляють іони плюмбум (II) дією розчинів каліюхромату або калію йодиду.

Якщо іони плюмбум (II) виявлені, їх відокремлюють промиванням осаду порціямигарячої води до повного видалення іонів плюмбум (II) (відсутня реакція з хромат-іонами).

4. Видалення катіонів арґентум (І) і виявлення катіонів ртуті (І)Осад, одержаний за п.3, обробляють концентрованим розчином аміаку (6-9 крапель).

Раптове почорніння осаду вказує на присутність катіонів димеркурій (І).

21

Осад відокремлюють центрифугуванням і переносять у склянку для відходів солейртуті, центрифугат аналізують на присутність катіонів Ag+.

5. Виявлення катіонів арґентум (І)До центрифугату, одержаного за п.4, додають концентровану азотну кислоту до кислої

реакції середовища. Утворення білого осаду або каламуті вказує на присутність катіонівсрібла.

Тема 4Теорії розчинів електролітів в аналітичній хімії

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:Оскільки в якісному аналізі приходиться переважно працювати з водними розчинами

солей, кислот, основ, то знання процесів, які відбуваються при розчиненні цих речовин у воді,їх кількісних характеристик, закону діючих мас, дасть можливість розрахувати аналітичніконцентрації іонів і їх активності в розчинах, передбачити напрямок і повноту протіканняреакцій обміну і в цілому правильно провести аналіз.

2. Основні питання теми:

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ ІІ-ОЇ АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

Ag+, Pb2+, Hg22+

AgCl↓,PbCl2↓,Hg2Cl2↓

HCl (2M)1

2 H2O, ∆

Pb2+ AgCl↓,Hg2Cl2↓

PbI2↓ PbCrO4↓ [Ag(NH3)2]Cl

AgCl↓

3

NH2HgCl↓,Hg↓

K2CrO4KI

4 NH3·H2O (25%)

5 HNO3

22

2.1. Теорії розчинів електролітів в аналітичній хімії: сильні та слабкі електроліти. Ступінь іконстанта іонізації (дисоціації). Основні положення теорії сильних електролітів.

2.2. Аналітична концентрація іонів, активність, коефіцієнт активності, зв’язок між ними.Іонна сила розчину, її залежність від різних факторів.

2.3. Закон діючих мас (ЗДМ), його застосування в аналітичній хімії. Застосування ЗДМ дорівноваги іонізації води. Іонний добуток води, рН та рОН водних розчинів кислот іоснов.

2.4. Способи вираження концентрації розчинів: масова частка, молярна, молярнаконцентрація еквіваленту, моляльна.


Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 5 – 9; 162-167.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. – Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор.

60-78.3.4. Сегеда А.С., Галаган Р.Л. Збірник задач і вправ з аналітичної хімії. Якісний аналіз. –

Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – 4-23; 104-144.3.5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.:Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Чому буде дорівнювати рН розчину, якщо до води об’ємом 1500 мл добавити 0,25 мл10%–ого розчину хлороводневої кислоти.Відповідь:1). Хлороводнева кислота – сильний електроліт:

HClCHpHClHHCl

Мlglg

2). Знайдемо HCl в 0,25 мл 10%-ого розчину хлороводневої кислоти:

мольHClМHClmHCl

грозчинуmHClHClm

грозчинурозчинуVрозчинуmрозчинуm

HClmHCl

31071,05,36

026,0

026,0%100

26,0%10%100

26,0047,125,0

%100

3). Знайдемо молярну концентрацію розчину, одержаного в результаті розведення:

лмольрозчинуV

HClHClС

лмлрозчинуV

М3

3

1047,05,11071,0

5,125,150025,01500

4). Обчислимо рН: 33,367,151047,0lglglg 3 HClCHpH М

4.2. Ступінь йонізації ацетатної кислоти 25 %. Яка її молярна концентрація?Відповідь:1). Ацетатна кислота – слабкий електроліт, в водному розчині частково розпадається на іони.Процес іонізації ацетатної кислоти:

CH3COOH CH3COO- + H+ (1)

23

СООНСН

СООСННK іон3

3

(2)

2). Ступінь іонізації ацетатної кислоти – це відношення молярної концентрації кислоти , щопіддалася іонізації, до загальної молярної концентрації:

.

.

заг

іон

СC

(3)

Ступінь іонізації виражають в долях від одиниці або у відсотках.Якщо молярна концентрація кислоти С (моль/л), а ступінь іонізації α, то концентрація

іонізованої частини кислоти згідно (3) буде С∙α (моль/л), а концентрація неіонізованоїчастини – С∙(1- α) моль/л. Тому, рівняння (2) буде мати вигляд:

11

222

.c

cc

ccccK іон = 1,74∙10-5 (4)

3). Розрахуємо молярну концентрацію ацетатної кислоти, згідно (4): лмольKC іон /101,2

25,025,011074,11 4

2

5

2.

4.3. Розрахуйте рН розчину сірчаної кислоти з урахуванням коефіцієнтів активності при СМ(Н2SO4) = 0,005моль/л.

Відповідь:1). Сульфатна кислота – сильний електроліт:

0,005моль 0,01моль 0,005моль 2

442 2 SOHSOH

2). Обчислимо йонну силу розчину:

015,02005,0101,021

21 222 ii ZC

3). Оскільки в довіднику в таблиці наближених значень коефіцієнтів активності немає =0,015, то розраховуємо коефіцієнти активності за формулою Дебая-Хюккеля:

CtA

ZAf

0

2

155,0

1lg

Для йонів гідрогену:

88,0

1045,5015,01

015,015,0lg 22

Нf

Нf

4). Обчислимо активну концентрацію йонів гідрогену: лмольСfa ННН

3108,801,088,0

5). Обчислимо рН: 06,2394,0108,8lglg 3

НаpH

4.4. Активна концентрація іонів гідрогену аH+ у водному розчині при температурі 20°С

дорівнює 5∙10-5 моль/л. Розрахувати активну концентрацію гідроксильних іонів аОН- у

водному розчині при температурі 20°С.Відповідь:Іонний добуток води (Кw) постійна величина при певній температурі. В одиницях

активності:

24

OHHW aaKЗ підвищення температури Кw збільшується ( див. додаток). При 20°С:

Кw = 0,69∙10-14

Розрахуємо активну концентрацію ОН- іонів:

H

wOH a

Ka )/(1038,1105109,6

1051069,0 10

5

15

5

14

лмоль

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Скільки мл 25%-ного розчину оцтової кислоти (ρ=1,03 г/мл) необхідно взяти для

одержання 100 мл 2M розчину оцтової кислоти?5.2. Розрахуйте рН розчину сірчаної кислоти з урахуванням коефіцієнтів активності при

СМ(Н2SO4) = 0,005моль/л.5.3. Розрахуйте pH, ступінь іонізації і частку неіонізованих молекул (%) в 0,05М розчині

бензойної кислоти.5.4. В скільки разів збільшиться концентрація йонів Н+ при нагріванні води від 18°С до 80°С?

Заняття № 3Тема 5

Характерні реакції катіонів 3-ої аналітичної групи, умови їх виконання.Систематичний хід аналізу суміші катіонів 3-ої аналітичної групи

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичній практиці широко застосовують препарати сполук кальцію (глюконат,

хлорид, лактат), барію (барію сульфат – рентгеноскопія шлунку). Фармацевтичніпрепарати, які містять сполуки барію і стронцію, є токсичними. Знання характернихреакцій катіонів цих металів, умов їх виконання, властивостей сполук, що містять катіоницих металів, сприяє формуванню у студентів теоретичних основ хімічного аналізу іпрактичних умінь та навичок його виконання, закладає основи для подальшого вивченняпрофільних дисциплін: фармацевтичної хімії, фармакогнозії, технології ліків,токсикологічної хімії та ін.


ристика.2.2. Груповий реагент, умови його застосування.2.3. Характерні реакції катіону Са2+.2.4. Характерні реакції катіону Ва2+ .2.5. Характерні реакції катіону Sr2+.2.6. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 3-ої аналітичної групи катіонів.

3. Література:3.1. Конспект лекцій3.2. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник – Х.:

Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 44 – 53.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз: Навчальний посібник — ЦУЛ 2002 —

стор. 262–279.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Якою реакцією та при яких умовах виявляють катіони Ва2+ в присутності катіонів Са2+ таSr2+ ?

Відповідь:

25

Хромат-іони утворюють з катіонами барію і стронцію жовті кристалічні осади:2 2

4 42 2

4 4

Ba CrO BaCrOSr CrO SrCrO

Кальцію хромат порівняно гарно розчинний у воді:4

51,5 10 ;BaCrOP моль л

4 4

3 16,0 10 ; 1,5 10 .SrCrO CaCrOP моль л P моль л В кислому середовищі розчинність хроматів3-ої аналітичної групи катіонів значно збільшується. Так, кальцію хромати і стронцію неосаджуються в присутності оцтової кислоти (pH<7). Реакцію утворення хроматів воцтовокислому середовищі використовують в якісному аналізі для виявлення катіонів Ва2+ вприсутності катіонів Са2+ та Sr2+ і для відокремлення Ва2+ від Са2+ та Sr2+ .

4.2. До досліджуваного розчину додали 1М розчин сірчаної кислоти. Випав осад білогокольору, який не розчиняється у кислотах і лугах, але розчиняється в концентрованомурозчині амонію сульфату. На присутність якого катіону 3-ої аналітичної групи вказує цейаналітичний ефект? Напишіть рівняння реакцій.

Відповідь:В розчині присутній катіон Са2+: білий кристалічний осад СaSO4, який утворився при

додаванні до розчину сірчаної кислоти2 2

4 4Ca SO CaSO ,розчиняється в концентрованому розчині (NH4)2SO4 з утворенням комплексного аніону:

224 4 4 2

CaSO SO Ca SO

Цю особливість Са2+ використовують для відокремлення іонів кальцію всистематичному ході аналізу.

4.3. До розчину, що містить катіони Са2+ і Sr2+ добавили розчин калію гексаціаноферрату(ІІ) і прокип’ятили. Випав білий кристалічний осад. Дайте пояснення даному аналітичномуефекту. Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Відповідь:Розчин калію гексаціаноферрату (ІІ) K4[Fe(CN)6] утворює при кип’ятінні з розчинами

солей кальцію при рН<7 білий кристалічний осад подвійної солі – кальцію і каліюгексаціаноферрат (ІІ) CaK2[Fe(CN)6]; при рН>7 в присутності аміаку і амонію хлоридуутворюється білий кристалічний осад менш розчинної потрійної соліCaKNH4 [Fe(CN)6]:

42

4 46 6Ca K NH Fe CN CaKNH Fe CN

Катіони Sr2+ не утворюють осаду з K4[Fe(CN)6].

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. В якій послідовності будуть осаджуватися сульфати катіонів 3-ої аналітичної групи при

дії групового реагенту? Відповідь обґрунтуйте.5.2. Як збільшити повноту осадження СаSO4 при дії групового реагенту?5.3. Чому сульфати катіонів 3-ої аналітичної групи в процесі аналізу необхідно перевести в

карбонати?5.4. Запропонуйте хід аналізу розчинів, які містять іони:

Ва2+, Sr2+ ;

Ва2+, Са2+; Ва2+, Са2+, Sr2+.Ситуаційні задачі розв'язують за систематичним ходом аналізу суміші катіонів 3-ої аналітичної

групи.

6. Лабораторні роботи

26

Лабораторна робота 5.1Характерні реакції катіонів 3-ої аналітичної групи, умови їх виконання

1. Дія 1М розчину сірчаної кислотиДо 2-3 крапель розчинів солей кальцію, барію, стронцію додають послідовно по 2-3

краплі 1М розчину сірчаної кислоти та по 3-5 крапель етилового спирту.Зазначте колір осадів, що утворилися, та поясніть, чому сульфати катіонів 3-ої групи

осаджуються по - різному.Досліджують відношення осадів до дії розчинів мінеральної та оцтової кислот.Осад кальцію сульфату розчиняється в насиченому водному розчині амонію сульфату з

утворенням комплексу (NH4)2[Ca(SO4)2]: 4 4 4 4 42 2 2

CaSO NH SO NH Ca SO що дозволяє відокремити катіони кальцію від катіонів стронцію і барію.2. Дія гіпсової води (насиченого розчину кальцію сульфату)До 2-3 крапель розчину солей барію, стронцію, кальцію додають по 3-4 краплі гіпсової

води.Зазначте колір осадів, що утворилися.Досліджують відношення осадів до дії розчинів мінеральної та оцтової кислот.3. Дія розчину натрію карбонатуДо 2-3 крапель розчинів солей барію, стронцію, кальцію додають 2-3 краплі розчину

натрію карбонату.Зазначте колір осадів, що утворилися.Досліджують відношення осадів до дії розчинів мінеральної та оцтової кислот.4. Дія розчину калію хроматуДо 2-3 крапель розчинів солей барію, стронцію, кальцію додають по 2-3 краплі розчину

калію хромату.Зазначте колір осадів, що утворилися.Досліджують відношення осадів до дії розчинів мінеральної та оцтової кислот.5. Мікрокристалоскопічна реакція на катіони кальціюНа предметне скло наносять краплю розчину солі кальцію, додають 1 краплю 1М

розчину сірчаної кислоти, упарюють на водяній бані до появи кромки по краях краплі ірозглядають її під мікроскопом.

Зазначте колір та форму кристалів, що утворилися.6. Реакція катіонів кальцію з амонію оксалатом (фармакопейна)

Катіони кальцію з амонію оксалатом утворюють білий кристалічний осад кальціюоксалату. Катіони барію і стронцію також з амонію оксалатом утворюють білі кристалічніосади. Всі осади розчиняються в мінеральних кислотах. Кальцію оксалат не розчинний воцтовій кислоті на холоду і при нагріванні, барію оксалат – не розчинний в оцтовій кислотіна холоду і розчинний при нагріванні, стронцію оксалат – частково розчиняється в оцтовійкислоті на холоду і повністю при нагріванні.

Методика виконання реакції. До 2-3 крапель розчину солі кальцію додають 2-3 краплірозчину амонію оксалату. Досліджують відношення одержаного осаду до дії розчинівмінеральної та оцтової кислот на холоду і при нагріванні.

7. Реакція катіонів кальцію з K4[Fe(CN)6]Катіони кальцію з розчином калію гексаціаноферрату (ІІ) K4[Fe(CN)6] утворюють при

кип’ятінні при рН<7 білий кристалічний осад подвійної солі – кальцію і каліюгексаціаноферрат (ІІ) CaK2[Fe(CN)6]; при рН>7 в присутності аміаку і амонію хлоридуутворюється білий кристалічний осад менш розчинної потрійної солі CaKNH4 [Fe(CN)6].Катіони Sr2+ та Ва2+ за цих умов не утворюють осаду з K4[Fe(CN)6].

Методика виконання реакції. До 2-3 крапель розчину солі кальцію додають 2-3 краплірозчину калію гексаціаноферрату (ІІ). Досліджують відношення одержаного осаду до діїрозчинів мінеральної та оцтової кислот.

27

8. Реакція забарвлення полум'я солями барію, стронцію, кальцію (фармакопейнийтест – на іони кальцію)

Очищеною розжареною ніхромовою петлею, змоченою розчином HCl, захоплюютькристали солі відповідного катіону, або краплину розчину відповідного катіону і вносять убезбарвне полум'я газового пальника. Відмічають колір полум'я.

Систематичний хід аналізу суміші катіонів 3-ої аналітичної групи1. Попередні випробування та спостереження (див. с.13, п.1)2. Дія групового реагентуДо 30-40 крапель досліджуваного розчину додають послідовно по 10-15 крапель 1М

розчину сірчаної кислоти та етилового спирту і перемішують.Суміш нагрівають на водяній бані, охолоджують і центрифугують. Перевіряють

повноту осадження. Після досягнення повноти осадження центрифугат відкидають, осадпромивають дистильованою водою, до якої додають декілька крапель сірчаної кислоти.

3. Переведення сульфатів катіонів 3-ої аналітичної групи в карбонатиОсад сульфатів катіонів 3-ої групи, який одержано за п.2, переносять у фарфорову

чашку, додають 15-20 крапель насиченого розчину натрію карбонату та нагрівають накиплячій водяній бані протягом 10-15 хвилин при постійному перемішуванні.

Охолоджену суміш переносять у пробірку та центрифугують. Центрифугат відкидають.Цю операцію повторюють не менше трьох разів.

Для контролю повноти перетворення сульфатів у карбонати, до невеликої частиниосаду додають декілька крапель 2М розчину хлороводневої кислоти. Розчинення осадувказує на повне перетворення сульфатів у карбонати. Осад карбонатів промивають холодноюдистильованою водою та центрифугують. Центрифугат відкидають.

4. Розчинення осаду карбонатівОсад, одержаний за п.З, розчиняють у 15-20 краплях 2М розчину оцтової кислоти при

нагріванні на водяній бані.5. Виявлення і відокремлення катіонів барію

До 2-3 крапель розчину, одержаного за п.4, додають 2 краплі розчину калію хромату.Утворення жовтого осаду вказує на присутність іонів барію. Якщо іони барію присутні, то довсього розчину додають розчин калію хромату в такій кількості, щоб рідина над осадом булазабарвлена в жовтий колір. Перевіряють повноту осадження ВаСrO4. Осад відокремлюютьцентрифугуванням і відкидають.

6. Виявлення і відокремлення катіонів стронціюДо 3-4 крапель центрифугату, одержаного за п.5, додають 3-4 краплі гіпсової води,

нагрівають на водяній бані протягом 1-2 хвилин і залишають на декілька хвилин. Поява білоїкаламуті вказує на присутність іонів стронцію.

Якщо іони стронцію присутні, то до центрифугату додають 1,5 об'єму насиченогорозчину амонію сульфату і нагрівають на водяній бані протягом 10-15 хвилин. Сумішцентрифугують і осад не аналізують.

7. Визначення катіонів кальціюДо 2-3 крапель центрифугату, одержаного за п.6, додають 2-3 краплі 2М розчину

оцтової кислоти і 4-5 крапель розчину амонію оксалату. Утворення білого осаду вказує наприсутність катіонів Са2+.

28

Тема 6Гетерогенні рівноваги

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності: Прививченні якісного аналізу приходиться постійно мати справу з реакціями осадження ірозчинення осадів, користуватися добутком розчинності. Поняття “добуток розчинності”має важливе значення в аналітичній хімії. Застосування його дозволяє зрозуміти сутьсольового ефекту, розібратися в багатьох складних процесах, а саме: в процесах утворення

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ ІІІ-ОЇ АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

Ba2+, Sr2+, Ca2+

H2SO4 (1M), C2H5OH, ∆1

BaSO4↓, SrSO4↓, CaSO4↓

Na2CO3 (нас), ∆2

BaCO3↓, SrCO3↓, CaCO3↓

CH3COOH3

Ba2+, Sr2+, Ca2+

K2CrO44

BaCrO4↓ Sr2+, Ca2+

SrSO4↓ Ca2+

CaSO4 (нас)5

[Ca(SO4)2]2-SrSO4↓

(NH4)2SO4 (нас) 6

CaC2O4↓

7(NH4)2C2O4; CH3COOH

29

і розчинення осадів, в дії однойменного іону на розчинність, в процесах дробного осадження іт.ін. Саме з допомогою реакцій осадження виявляють (ідентифікують) найбільше числокатіонів і аніонів, що входять до складу лікарських препаратів. Нерозчинні у воді речовиниможуть бути охарактеризовані по забарвленню, розчинності (в кислотах, лугах, органічнихрозчинниках), здатності утворювати розчинні в надлишку реактивів комплексні сполуки іт.ін. Знання теоретичних основ реакцій осадження сприяє формуванню у студентівтеоретичних основ хімічного аналізу і практичних умінь та навичок його виконання,закладає основи для подальшого вивчення профільних дисциплін: фармацевтичної хімії,технології ліків, токсикологічної хімії та ін.

2. Основні питання теми:2.1. Розчинність сполук у воді.2.2. Рівноваги між розчином та твердою фазою. Іонний добуток, добуток розчинності,

добуток активності.2.3. Умови утворення осаду.2.4. Вплив однойменних і інших іонів на розчинність електролітів. Сольовий ефект.2.5. Дробне осадження. Розрахунок повноти осадження.2.6. Переведення одних малорозчинних сполук в інші.2.7. Розрахунок розчинності осадів з добутку розчинності.2.8. Використання ЗДМ для вибору умов проведення аналітичних реакцій з утворенням або

розчиненням осаду.2.9. Застосування реакцій осадження-розчинення в аналітичній хімії.2.10. Умови розчинення осадів, на прикладах розчинення осадів в ході аналізу катіонів

2-ої та 3-ої аналітичних груп, в результаті зв'язування іонів осаду в малодисоційовану,комплексну або газоподібну сполуку.


Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 176-179.3.3. Сегеда А.С., Галаган Р.Л. Збірник задач і вправ з аналітичної хімії. Якісний аналіз. –

Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор. 111-131.3.4. Сегеда А.С., Галаган Р.Л. Збірник задач і вправ з аналітичної хімії. Якісний ана-ліз. –

Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – 174-253.3.5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Розрахувати розчинність кальцію оксалату, якщо добуток розчинності його при 200Сдорівнює 2,3∙10-9.

Відповідь:Розчинність малорозчинних речовин прийнято виражати числом моль речовини, що

міститься в 1 л насиченого при даній температурі розчину. В насиченому розчині кальціюоксалату встановлюється динамічна рівновага:

2 22 4 2 4CaC O Ca C O (1)

За рівнянням (1) розчинність S (моль/дм3):2 2

2 4S Ca C O (2)В насиченому розчині малорозчинного електроліту добуток концентрацій його іонів є

величина стала при певній температурі і кількісно характеризує здатність електролітурозчинятися:

2 22 4ДР Ca C O (3)

30

942 103,2 OСaCДР ( див. додаток)

Враховуючи (2), отримаємо:2ДР S (4)

Тоді з (4):

9 5 32,3 10 4,8 10S ДР моль дм

4.2. Скільки г BaSO4 перейде в розчин при промиванні осаду: а) 200см3 води; б) 200см3

рідини, що містить 10-3 моль сірчаної кислоти?Відповідь: а)

1). Знайдемо розчинність BaSO4 (моль/дм3).В насиченому розчині BaSO4 встановлюється динамічна рівновага:

224 4BaSO Ba SO (1)

4

22 104 1 10BaSOДР Ba SO (2)

Оскільки згідно рівняння (1) розчинність 224S Ba SO , то з (2):

4

10 5 31 10 1 10BaSOS ДР моль дм

2). Розрахуємо розчинність (г) сульфату барію в 200см3 води:51 10 0,2 230 0,0005( )г ,

де 230 – молярна маса BaSO4, г/моль.б)

1). При промиванні осаду BaSO4 рідиною, що містить однойменні іони (SO42-), рівновага (1)

зміщується ліворуч, тобто розчинність BaSO4 зменшується. Розрахуємо розчинність BaSO4 вцьому випадку.

Величина рівноважної концентрації сульфат-іонів [SO42-] обумовлена повною

дисоціацією сильного електроліту H2SO4 і розчинністю BaSO4:

2 4

24 0,001H SOSO c S S

Оскільки з а) 0,001S , то 24 0,001SO

3моль дм і тоді:

4

224 0,001BaSOДР Ba SO S

4

107 31 10 1 10

0,001 0,001BaSOДР

S моль дм

2). Розрахуємо розчинність BaSO4 в г на 200 см3 рідини, що містить 10-3 моль сірчаноїкислоти:

71 10 230 0,2 0,000005 г

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Чи випаде осад, якщо змішати 0,05М розчин плюмбуму (II) нітрату з рівним об’ємом

0,05М розчину HCl? (ДР (PbCl2) = 2,4·10–4).5.2. Яка із солей, Ag3PO4 чи Ag2CrO4, буде мати меншу концентрацію іонів Ag+ в насиченому

водному розчині? Відповідь підтвердіть розрахунками.5.3. Який осад випаде першим і чому, якщо до розчину, що містить йони Ba2+ і Sr2+ в рівних

концентраціях, поступово доливати розчин H2SO4?5.4. Розрахуйте розчинність плюмбуму (II) хромату (в грамах на 1дм3): а) в воді; б) в 0,1М

розчині хромату калію.


31

Тема 7Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-3-ої аналітичних груп

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичній практиці широко застосовують неорганічні лікарські препарати, що

містять не один катіон, а декілька. Причому багато катіонів з одними і тими жреагентами дають подібні аналітичні ефекти. На основі знань характерних реакційкатіонів металів 1-3-ої аналітичних груп, умов їх виконання, властивостей сполук, щомістять катіони цих металів , студенти повинні вміти виявляти катіони одних металів вприсутності інших. Вивчивши характерні реакції катіонів металів 1-3-ої аналітичних груп,студенти розуміють, що не можна проводити реакції на окремі іони в довільно вибранійпослідовності: їх потрібно комбінувати таким чином, щоб до того часу, коли проводитьсявідкриття якого-небудь іону, всі інші, що заважають, були видалені. Тому знаннясистематичного ходу аналізу суміші катіонів 1-3-ої аналітичних груп має велике значення впрактичній діяльності: сприяє формуванню у студентів теоретичних основ хімічногоаналізу і практичних умінь та навичок його виконання, закладає основи для подальшоговивчення профільних дисциплін: фармацевтичної хімії, фармакогнозії, технології ліків,токсикологічної хімії та ін.

2. Основні питання теми:2.1. Повторити: групові реагенти і характерні реакції на катіони 1, 2, 3 аналітичних груп.2.2. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-3-ої аналітичних груп без осаду.


Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 53 - 62.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз: Навчальний посібник — ЦУЛ 2002 —

стор. 280–286.

4. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для протоколів):4.1. Для чого переводять сульфати катіонів 3-ої аналітичної групи в розчин кип’ятінням з

розчином поташу або соди і для чого необхідно зливати маточний розчин?4.2. До оцтовокислого розчину, що містить катіони 1-3-ої аналітичних груп, добавили калію

хромат. Який аналітичний ефект спостерігається? Напишіть рівняння відповіднихреакцій.

4.3. Як видаляють PbSO4 з осаду сульфатів катіонів 3-ої аналітичної групи в систематичномуході аналізу?

4.4. Запропонуйте схеми аналізу катіонів у суміші систематичним способом (за кислотно–основною класифікацією): Са+2, K+, Аg+

NН4+, Рb+2, Ва+2

Na+, Нg2+2 і Sr+2

Обов’язково записуйте рівняння реакцій, які використовуєте для проведення аналізу.


Лабораторна робота 7.1.Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-3-ої аналітичних груп без осаду

1. Попередні спостереження та дослідження (див. с.13, п.1).2. Виявлення катіонів амонію в окремій пробі

32

Катіони амонію виявляють дією надлишку 2М розчину натрію або калію гідроксидупри нагріванні.

3. Виявлення катіонів каліюДо 5-6 крапель розчину, що аналізують, додають 4-5 крапель 2М розчину натрію

карбонату. Суміш нагрівають на водяній бані до повного видалення аміаку (якщо присутнііони амонію). Утворений осад оксидів, карбонатів, основних солей катіонів 2-ої та 3-ої групвідокремлюють центрифугуванням. Центрифугат нейтралізують оцтовою кислотою донейтрального середовища (проба на лакмус), концентрують упарюванням і виявляють іоникалію реакціями з NaHC4H4O6 та Nа3[Со(NO2)6].

4. Виявлення катіонів натріюДо 5-6 крапель розчину, що аналізують, додають 4-5 крапель 1М розчину калію

карбонату. Суміш нагрівають на водяній бані до повного видалення аміаку (якщо присутнііони амонію). Утворений осад оксидів основних солей та карбонатів катіонів 2-ої та 3-ої групвідокремлюють центрифугуванням. Центрифугат нейтралізують оцтовою кислотою до нейт-рального середовища (проба на лакмус), концентрують упарюванням і виявляють іонинатрію реакціями з K[Sb(OH)6] та Zn(UO2)3(CH3COO)8.

5. Проба на присутність у розчині катіонів 2-ої аналітичної групиДо 3-5 крапель розчину, що аналізують, додають 5-6 крапель 2М розчину

хлороводневої кислоти. Поява білого осаду або помутніння розчину свідчать про присутністьу суміші катіонів 2-ої аналітичної групи.

6. Відокремлення катіонів 2-ої аналітичної групиДо 30-35 крапель розчину, що аналізують, додають 3-4 краплі концентрованої

хлороводневої кислоти, перемішують скляною паличкою, центрифугують та перевіряютьповноту осадження.

Осад промивають дистильованою водою, яку підкисляють 2М розчином хлороводневоїкислоти. В осаді - хлориди катіонів 2-ої групи, в центрифугаті - катіони 1-ої і 3-оїаналітичних груп та катіони Рb2+, які не повністю осаджуються хлороводневою кислотою.

Осад хлоридів катіонів 2-ої аналітичної групи аналізують у відповідності зсистематичним ходом аналізу суміші катіонів 2-ої аналітичної групи.

7. Проба на присутність у розчині катіонів 3-ої аналітичної групиДо 3-4 крапель центрифугату, одержаного за п.6, додають по 3-5 крапель етилового спиртута 1М розчину сірчаної кислоти та перемішують. Суміш нагрівають на водяній бані.Утворення осаду свідчить про присутність катіонів 3-ої аналітичної групи.

8. Відокремлення катіонів 3-ої аналітичної групиДо центрифугату, одержаного за п.6, додають по 20-25 крапель етилового спирту та 1М

розчину H2SO4 та перемішують. Суміш нагрівають на водяній бані протягом 5 хвилин,центрифугують і перевіряють повноту осадження.

9. Відокремлення плюмбуму (II) сульфатуОсад, одержаний за п.8, обробляють на водяній бані 15-20 краплями 30% розчину

CH3COONH4, центрифугують і промивають дистильованою водою, до негативної реакції наіони РЬ2+.

Осад сульфатів катіонів 3-ої групи аналізують згідно з систематичним ходом аналізусуміші катіонів 3-ої аналітичної групи.

33

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ І - IІІ АНАЛІТИЧНИХ ГРУП

NH4+, K+, Na+, Ag+, Pb2+, Hg2

2+, Ba2+, Sr2+, Ca2+

Ba2+, Sr2+, Ca2+1NaOH, ∆

K+, Na+

[Pb(OH)4]2-

Ba2+,Sr2+,Ca2+

NH3↑ Ag2O↓Hg2O↓

K+,Na+

(PbOH)2CO3↓( [Pb(OH)4]2-),

Ag2O↓,HgO↓+Hg↓

(Hg2O↓),BaCO3↓ (Ba2+),SrCO3↓ ( Sr2+),CaCO3↓ ( Ca2+)

2 Na2CO3(NaOH),Δ

K+, Na+

(рН=7)

CH3COOH

Na3[Co(NO2)6]

K+,Na+

(PbOH)2CO3↓( [Pb(OH)4]2-),

Ag2O↓,HgO↓+Hg↓

(Hg2O↓),BaCO3↓(Ba2+)SrCO3↓(Sr2+),CaCO3↓(Ca2+)

K2CO3(KOH),Δ5

K+, Na+

(рН=7)

CH3COOH3 6

K2Na[Co(NO2)6]↓

4

Na[Sb(OH)6]↓

K[Sb(OH)6]7

HCl (2M)8

AgCl↓,PbCl2↓,Hg2Cl2↓

NH4+, K+, Na+, Ba2+,

Sr2+, Ca2+ , Pb2+

H2SO4 (1M), C2H5OH ∆9

BaSO4↓, SrSO4↓, CaSO4↓, PbSO4↓ NH4+, K+, Na+

30% CH3COONH410

BaSO4↓, SrSO4↓,CaSO4↓ [PbSO4∙Pb(CH3COO)2]

Далі за схемоюаналізу катіонів IIан.гр.

Далі за схемою аналізукатіонів III ан.гр.

NH3↑ NH3↑

34

Заняття №5

Тема 8 Контрольна експериментальна задача на суміш катіонів

1- 3-ої аналітичних груп

Мета: ідентифікувати катіони 1- 3-ої груп в суміші, виконуючи систематичний хіданалізу.

Лабораторна робота 8.1У викладача отримати задачу на суміш катіонів 1-3-ої аналітичних груп і, застосовуючи

систематичний хід аналізу, виявити, які катіони в ній присутні. Хід аналізу, рівнянняреакцій, спостереження, висновки записати в зошиті для лабораторних робіт:

Контроль засвоєння змістового модулю 1

Мета заняття: перевірити знання студентів, які вони одержали на лекційних іпрактичних заняттях з наступних розділів:1. Введення в якісний аналіз (тема 2).2. Теорії сильних електролітів в аналітичній хімії (тема 4).3. Гетерогенні рівноваги (тема 6).4. Хіміко–аналітичні властивості та систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-3-ої

аналітичних груп за кислотно-основною класифікацією (теми 1,3,5,7).

Білет для контролю засвоєння змістового модулю 2 включає:- 8 тестових завдань. Необхідно вибрати правильну відповідь, а також дати короткі

ґрунтовні пояснення, написати рівняння відповідних хімічних реакцій;- 4 розрахункових задачі. Необхідно написати рівняння відповідних хімічних реакцій;

написати формули, які використовуються в ході розв’язування задачі; виконати необхіднірозрахунки, вказати одиниці вимірювання розрахованих параметрів.

Приклади тестових завдань по темам:Тема 1. Характерні реакції катіонів 1-ої аналітичної групи, умови їх виконання.Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-ої аналітичної групи1. До 1-ої аналітичної групи катіонів за кислотно-основною класифікацією належать катіони:A. Натрію, калію, амоніюB. Кальцію, стронцію, баріюC. Аргентуму, плюмбуму, нікелюD. Алюмінію, магнію, цинку , хрому (III)E. Калію, барію, бісмуту (III), ртуті(І)

2. Чому катіони 1-ої аналітичної групи (за кислотно-основною класифікацією) не маютьгрупового реагенту?A. Бо належать до біологічно важливих елементівB. Бо мають близькі іонні радіусиC. Бо мають великі іонні радіусиD. Бо мають здатність утворювати розчинні основиE. Бо більшість їх солей розчинні у воді

Тема 2. Чутливість аналітичних реакцій1. Чутливість аналітичних реакцій визначає можливість виявлення речовин у розчині.Чутливість реакції характеризують усі перелічені нижче величини крім:A. Мінімальний об’єм реагенту

35

B. Гранична концентраціяC. Граничне розведенняD. Границя виявленняE. Мінімальний об’єм

2. Як називаються реакції і реагенти, які дають можливість визначити даний іон вприсутності інших:A. ЗагальніB. ВибірковіC. ГруповіD. СпецифічніЕ. Характерні

Тема 3. Характерні реакції катіонів 2-ої аналітичної групи, умови їх виконання.Систематичний хід аналізу суміші катіонів 2-ої аналітичної групи1. Вкажіть властивість плюмбум (ІІ) хлориду, що використовують для відокремленнякатіонів плюмбум (ІІ) у систематичному аналізі фармпрепарату:A. Розчиняється у гарячій водіB. Утворює аміакатиC. Утворює комплекси хлоридівD. Утворює осад сульфідуE. Утворює осад хромату

2. За кислотно-основною класифікацією катіонів аналітичної групи для виявленнякатіонів 2-ої аналітичної групи використовують груповий реагент:A. Надлишок концентрованого розчину аміакуB. 1М H2SO4 + C2H5OHC. Надлишок концентрованого розчину NaOH, 3% H2O2D. 2М HClE. Насичений розчин натрію карбонату

Тема 4. Теорії розчинів електролітів в аналітичній хімії1. Згідно теорії електролітичної дисоціації усі електроліти поділяються на сильні та слабкі.Слабким електролітом називається хімічна сполука, яка має:A. Низьке значення оптичної густиниB. Низький ступінь окисленняC. Малу величину константи нестійкостіD. Малу константу іонізаціїE. Незначний добуток розчинності

2. Кислотність середовища характеризується величиною водневого показника. Вкажітьвеличину рН 0,1М розчину НClO4:А. 2В . 0С . 4D . 1Е . 3

Тема 5. Характерні реакції катіонів 3-ої аналітичної групи, умови їх виконання.Систематичний хід аналізу суміші катіонів 3-ої аналітичної групи

36

1. До досліджуваного розчину додали розчин калію хромату. Випав осад жовтого кольору,який не розчиняється в оцтовій кислоті. Це свідчить, що у досліджуваному розчині присутнікатіони:А. КальціюВ. БаріюС. КобальтуD. НатріюЕ. Магнію

2. Вкажіть причину проведення переосадження сульфатів катіонів 3-ої аналітичної групи (закислотно-основною класифікацією) в карбонати при систематичному аналізі фармпрепаратуA. Нерозчинність сульфатів у кислотах та лугахB. Нерозчинність сульфатів у водіC. Розчинність сульфатів у водіD. Розчинність сульфатів у кислотахE. Розчинність сульфатів у лугах

Тема 6. Гетерогенні рівноваги1. Усі хімічні процеси характеризуються певними константами, які пов’язані із природоюреагуючих речовин. Характеристикою термодинамічного стану системи осад – насиченийрозчин є:A. Іонна силу розчинуB. Іонний добутокC. Константа стійкостіD. Добуток розчинностіE. Константа дисоціації

2. В насиченому розчині стронцій фосфату рівноважні концентрації іонів Sr2+ i PO43- зв’язані

з реальним добутком розчинності цієї солі співвідношенням:A. [Sr2+ ]3[PO4

3-]2 = ДРB. [Sr2+ ]3[PO4

3-] = ДРC. [Sr2+ ]2[PO4

3-]2 = ДРD. [Sr2+ ]3[PO4

3-] = ДРE. [Sr2+ ][PO4

3-]2 = ДР

Тема 7. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 1-3-ої аналітичних груп1. При аналізі суміші катіонів (Сa2+, Ba2+, Pb2+) провели осадження сульфатною кислотою.Як можна відокремити PbSO4 від суміші сульфатів барію та кальцію?A. Промиванням осаду 30% розчином ацетату амоніюB. Перекристалізацією осадуC. Промиванням осаду концентрованою H2SO4D. Промиванням осаду розчином ацетатної кислотиE. Промиванням осаду розчином аміаку

2. Які катіони 1-3-ої аналітичних груп (кислотно-основна класифікація) знаходяться вдосліджуваному розчині, якщо з розчином лугу утворюється осад, розчинний в надлишкулугу?А. Плюмбуму (II)В. Димеркурію (І)С. БаріюD. Арґентуму (І)Е. Меркурію (ІІ)

37

Приклади задачТема 2. Чутливість аналітичних реакцій1. Гранична концентрація йонів кальцію в реакції з амонію оксалатом дорівнює 1:20000 г/млМінімальний об’єм досліджуваного розчину дорівнює 1.10–3мл. Розрахуйте відкриваємиймінімум йонів кальцію в даній реакції.

Тема 4. Теорії розчинів електролітів в аналітичній хімії2. Розрахувати концентрацію Н+ і рН розчину форміатної кислоти, якщо її концентрація урозчині становить 4,6 г/л (тема 4).3. Розрахувати концентрацію ОН––йонів, рОН та рН для 0,01М розчину натрію гідроксиду.

Тема 6. Гетерогенні рівноваги4. Добуток розчинності CaC2O4∙H2O дорівнює 2,0.10-9. Порівняйте розчинність цієї солі вчистій воді і в 0,1М розчині амонію оксалату. (тема 6).

Змістовий модуль 2Застосування закону діючих мас до кислотно-основних рівноваг, окисно-

відновних рівноваг та до рівноваг комплексоутворення,їх роль в аналітичній хімії.

Теорія та практика аналізу катіонів 4-6 аналітичних груп

Конкретні цілі:Засвоїти основні положення теорії розчинів слабких електролітів: ступінь та константа

іонізації, їх взаємозв'язок. Розраховувати іонний добуток води.Пояснювати кислотно-основні рівноваги в аналітичній хімії. Засвоїти протолітичні

теорії Бренстеда-Лоурі, Ізмайлова та Усановича. Визначати типи протолітів.Трактувати гідролітичні рівноваги в розчинах солей. Розраховувати ступінь та

константу гідролізу (сольволізу), рН розчинів різніх типів солей, що гідролізуються.Використовувати реакції гідролізу в аналізі.

Застосовувати протолітичні рівноваги у буферних системах. Пояснювати видибуферних систем. Розраховувати рН у буферних розчинах і застосовувати буферні системи уякісному аналізі.

Пояснювати протолітичні рівноваги в неводних розчинах. Класифікувати розчинники.Визначати константу автопротолізу. Пояснювати диференцюючу та нівелюючу діюрозчинників на силу кислот та основ у неводних розчинах. Застосовувати неводнірозчинники в аналізі.

Засвоїти окислювально-відновні рівноваги в аналітичній хімії. Застосовувати ЗДМ доокислювально-відновної рівноваги.

Трактувати окислювально-відновні потенціали (стандартний, реальний, формальний).Визначати вплив концентрацій реагентів, рН та інших факторів на значення редокс-потенціалів.

Засвоїти рівноваги в реакціях комплексоутворення та їх роль в аналітичній хімії.Застосовувати ЗДМ до рівноваги комплексоутворення. Розраховувати константи нестійкостіта стійкості, встановлювати зв'язок між ними.

Розраховувати рівноважні концентрації у розчинах комплексних сполук. Пояснювативплив різних факторів на зміщення рівноваги у розчинах комплексних сполук.

Застосовувати реакції комплексоутворення з неорганічними лігандами у якісномуаналізі (виділення, виявлення, маскування іонів.).

Засвоїти поняття: внутрішньокомплексні сполуки, функціонально-аналітичні тааналітико-активні групи в органічних реагентах.

38

Застосовувати найважливіші органічні реагенти в якісному хімічному аналізі.Використовувати BKC з органічними лігандами в аналізі катіонів.

Застосовувати групові реагенти на 4, 5, 6 аналітичні групи катіонів. Виконуватианалітичні реакції катіонів 4 аналітичної групи: Al3+, Zn2+, Cr3+, As3+, As5+, Sn2+, Sn4+;5 аналітичної групи: Fe2+, Fe3+, Mg2+,Sb3+, Sb5+, Bi3+; 6 аналітичної групи: Hg2+, Cu2+, Cd2+,Co2+, Ni2+.


Тема 9Характерні реакції катіонів 4-ої аналітичної групи, умови їх виконання Систематичний

хід аналізу суміші катіонів 4-ої аналітичної групи

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичній практиці широко застосовують лікарські препарати, що містять сполуки

деяких металів, які належать до 4-ої аналітичної групи (цинку стеарат – різноманітні мазі,цинку ундецилат – протимікозний засіб, цинку оксид - в’яжучий засіб в вигляді мазі і пасти,цинку сульфат – в офтальмології, ангідрид миш’яковистої кислоти - спричиняєнекротизуючу дію, застосовується в зуболікувальній практиці, органічні сполуки арсену -новарсенол, осарсол).

Сполуки арсену і хрому відносять до числа речовин, які проявляють сильну токсичнудію на організм людей і тварин. Сполуки хрому взагалі не застосовуються в медицині (так,наприклад, під впливом хроматів і дихроматів може наступити гемоліз і утворюєтьсяметгемоглобін).

Ознайомлення з якісними реакціями на катіони 4-ої аналітичної групи дозволитьмайбутнім спеціалістам ідентифікувати неорганічні і органічні лікарські препарати, щомістять атоми даних металів, а також сприятиме подальшому вивченню профільнихдисциплін: фармацевтичної хімії, фармакогнозії, технології ліків, токсикологічної хімії таін.

2. Основні питання заняття:2.1. Катіони 4-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація), загальна

характеристика.2.2. Груповий реагент, умови його застосування.2.3. Характерні реакції катіону Al3+.2.4. Характерні реакції катіону Cr3+.2.5. Характерні реакції катіону Zn2+.2.6. Характерні реакції катіону Sn2+.2.7. Характерні реакції іону Sn(IV).2.8. Характерні реакції іону As (III).2.9. Характерні реакції іону As (V).2.10. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 4-ої аналітичної групи.


Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 62-75.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. – Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор.

287-324.3.4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:

39

4.1. До розчину, що містить катіон 4-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація),добавили надлишок лугу і прокип’ятили. Випав осад зеленого кольору. Дайте пояснення.Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Відповідь:При додаванні лугу до розчину, що містить катіон 4-ої аналітичної групи спочатку

випадають осади відповідних гідроксидів:А13+ + 3ОН– А1(ОН)3↓Zn2+ + 2ОН– Zn(ОН)2↓Cr3+ + 3ОН– Cr(ОН)3↓Sn2+ + 2ОН– Sn(ОН)2↓

[SnCl6]2- + 4ОН– Sn(ОН)4↓ + 6Cl–

Гідроксиди катіонів 4-ої групи розчиняються у надлишку NaOH, оскільки вони маютьамфотерні властивості:

Al(OH)3↓ + 3OH– [Al(OH)6]3–

Zn(OH)2↓ + 2OH– [Zn(OH)4]2–

Cr(ОН)3↓ + 3OH– [Cr(OH)6]3–

Sn(ОН)2↓ + 4OH– [Sn(OH)6]4–

Sn(ОН)4↓ + 2OH– [Sn(OH)6]2–

Арсен, як елемент побічної підгрупи 5-ої групи періодичної системи, має чітковиражені неметалічні властивості, тому в розчинах кислот і лугів він знаходиться переважноу вигляді аніонів AsO3

3–, AsO43–.

Гідроксоаніони мають здібність до гідролізу, але в різних ступенях. На відміну відінших гідроксоаніони [Sn(OH)6]4– і [Cr(OH)6]3– при кип’ятінні необоротно гідролізують. Алеосад зеленого кольору утворюється тільки при кип’ятінні розчину, що містить [Cr(OH)6]3–:

[Cr(OH)6]3– + 3Н2О Н3[Cr(OH)6] + 3ОН–

Утворена кислота Н3[Cr(OH)6] нестійка і швидко руйнується:

Н3[Cr(OH)6] Cr(ОН)3↓ + 3Н2О

Отже, описаний аналітичний ефект вказує на присутність в розчині катіону 4-оїаналітичної групи Cr3+.

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. З якою метою в систематичному ході аналізу катіонів 4 аналітичної групи разом з групо-

вим реагентом додають водню пероксид?5.2. На яких властивостях засноване відокремлення [А1(ОН)6]3- і [Sn(OH)6]2- від інших іонів?5.3. До розчину, що містить катіон 4-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація),

добавили концентрований розчин амонію хлориду. Осад не утворюється. Наприсутність якого катіону вказує цей аналітичний ефект?

5.4. Запропонуйте хід аналізу розчинів, які містять іони:• А13+, Cr3+, Sn2+;• As (Ш), Sn (IV), Zn2+;• Zn2+, Cr3+, Sn (IV).




1. Дія розчину NaOH

40

До 3-4 крапель розчинів солей алюмінію, хрому (III), цинку, олова (II), олова (IV), арсену(III), арсену (V) додають по 3-4 краплі розчину натрію гідроксиду.

Зазначте колір осадів, що утворилися.Досліджують відношення одержаних осадів до дії надлишку розчинів натрію гідроксиду та

мінеральних кислот.2. Вивчення властивостей розчинів [АІ(ОН)6]3-, [Cr(OH)6]3-, [Zn(OH)4]2-, [Sn(OH)6] 4-,

[Sn(OH)6]2-

До 5-6 крапель солей А13+, Cr3+, Zn2+, Sn2+, Sn (IV) додають надлишок натрію гідроксидудо розчинення осадів гідроксидів, які спочатку утворилися.

Отримані розчини розділяють на три частини: одну частину нагрівають, до другоїдодають небагато твердого амонію хлориду і нагрівають, до третьої додають по краплинамрозчин хлоридної кислоти.

Характерні реакції цинк(ІІ)-катіону1. Гексаціано-(ІІ)феррат калію K4[Fe(CN)6] утворює з іонами Zn2+ білий осад

гексаціано-(ІІ)феррату цинку і калію: 2 4 3 26 6 2

3 2 6ZnCl K Fe CN Zn K Fe CN KCl Виявленню іонів Zn2+ цією реакцією не заважають іони Al3+ і Cr3+.

Методика виконання реакції. До 2-3 краплин досліджуваного розчину добавляють 3краплі розчину K4[Fe(CN)6] і суміш нагрівають до кипіння. У присутності іонів Zn2+ випадаєбілий осад, який не розчиняється у кислотах, але розчиняється у лугах.

2. Дитизон утворює з іонами цинку внутрішньокомплексну сполуку, гарно розчинну ворганічних розчинниках (CCl4, CHCl3). Ця сполука на відміну від дитизонатів інших катіонівзабарвлює в лужному середовищі не тільки органічну, але й водну фазу в червоний колір, щодозволяє відкривати даною реакцією катіон цинку в присутності інших катіонів.Відкриваємий мінімум – 1 мкг. Заважають іони: Ag+, Hg2+, Pb2+, Cu2+, Cd2+, Co2+, Ni2+, Bi3+. Їхмаскують тіосульфатом, ціанідом або осаджують у вигляді сульфідів.

Методика виконання реакції. Налийте в пробірку 2-3 кр. розчину солі цинку, добавтепоступово декілька крапель 2М розчину натрію гідроксиду до розчинення утвореного білогоосаду цинку гідроксиду. Краплину одержаного розчину помістіть на предметне скло або вмаленьку фарфорову чашку і обробіть 2-3 краплинами дитизону в хлороформі, перемішуйтескляною паличкою до тих пір, поки весь розчинник не випарується. При наявності катіонівZn2+ водний розчин забарвиться в рожевий або червоний колір. При відсутності йогоз’являється жовто-оранжеве забарвлення, викликане утворенням натрію дитизонату. Якщозабарвлення спостерігається тільки в шарі органічного розчинника, то це ще не говорить проприсутність катіону Zn2+ .

3. Реакція з солями кобальту(ІІ) – утворення “зелені Ринмана” (“ринмановоїзелені.”)

3 3 2 2 22 24Zn NO Co NO CoZnO NO O

Цій реакції заважають іони Cr3+, Al3+, Ni2+, Cu2+.Методика виконання реакції. Фільтрувальний папір змочують досліджуваним розчином

і розчином кобальту (ІІ) нітрату, висушують і спалюють. У присутності цинку золазабарвлюється в зелений колір внаслідок утворення цинкату кобальту – “ринманової зелені”.

Характерні реакції хром(ІІІ)-катіону1. Окислення іонів Сr3+ водню пероксидомМетодика виконання реакції. До 2-3 крапель розчину солі хрому (III) додають 5-6 крапель

2М розчину натрію гідроксиду, 2-3 краплі 3%-го розчину водню пероксиду і нагрівають декількахвилин на водяній бані до переходу зеленого забарвлення розчину в жовтий.

2. Утворення надхромової кислоти Виявлення хрому цією реакцією можна проводитив присутності катіонів всіх аналітичних груп.

Методика виконання реакції. Налийте в пробірку 3-4 кр. розчину, що містить хром (ІІІ),добавте по краплинам 2М розчин натрію гідроксиду до утворення осаду хрому гідроксиду і

41

далі до його розчинення і утворення гідроксокомплексів. Потім добавлте 1 кр. 30%-го або 6-8 кр. 3%-го розчину H2O2. Вміст пробірки нагрійте на протязі 3-4 хв. В присутності іонівCrO4

2- розчин забарвиться в жовтий колір. Після охолодження до частини одержаногорозчину добавте розчин азотної кислоти до появи оранжевого забарвлення. Потім долийте 2-3 кр. 3%-го розчину H2O2 і 6-8 кр. суміші ефіру з ізоаміловим спиртом. Суміш перемішайте.Поява інтенсивно-синього забарвлення верхнього шару (органічного) вказує на утвореннянадхромової кислоти H2CrO6. Відкриваємий мінімум – 10 мкг.

3. Окислення катіону Cr3+ калію перманганатом в кислому середовищі до аніонуCr2O7

2-

Методика виконання реакції. Налийте в пробірку 4-5 кр. Cr2(SO4)3, 3-4 кр. розчинусірчаної кислоти і 10 кр. 0,1М розчину калію перманганату, пробірку із сумішшю нагрійтедекілька хвилин на водяній бані. Малиновий колір розчину змінюється на оранжевий.

4. Окислення катіону Cr3+ амонію персульфатом (NH4)2S2O8 в кислому середовищідо аніону Cr2O7

2-

Методика виконання реакції. В пробірку візьміть 5-6 кр. розчину амонію персульфату(NH4)2S2O8.Добавте краплину розчину арґентуму (І) нітрату AgNO3 (каталізатор), а потім 2-3 кр. розчинуCr2(SO4)3 або Cr(NO3)3 (Хрому хлорид брати не можна! Чому?) Пробірку нагрійте наводяній бані. Після нагрівання розчин забарвиться в оранжевий колір. Якщо цей розчинохолодити і добавити до нього 2-3 кр. 3%-го розчину H2O2 і 6-8 кр. суміші ефіру зізоаміловим спиртом і суміш швидко перемішати, то верхній органічний шар забарвиться всиній колір внаслідок утворення надхромової кислоти.

Характерні реакції алюміній(ІІІ)-катіону1. Алізарин утворює в аміачному середовищі з Al(OH)3 важкорозчинну сполуку

яскраво-червоного кольору (алюмінієвий лак), нерозчинну в оцтовій кислоті.Методика виконання реакції. На фільтрувальний папір нанесіть 2-3 кр. розчину, що

містить Al3+, потім потримайте над склянкою з концентрованим розчином аміаку. Катіон Al3+

осаджується у вигляді алюмінію гідроксиду. На одержану вологу пляму помістіть краплинуспиртового розчину алізарину і знову потримайте в парах аміаку, при цьому алізаринзабарвлюється в червоно-фіолетовий колір, оскільки утворюється алізаринат амонію. Дляруйнування маскуючого забарвлення обережно підсушіть фільтрувальний папір надполум’ям пальника (або обробіть 1М розчином оцтової кислоти), забарвлення стане блідно-жовтим, а пляма алізаринового лаку набуде рожево-червоного забарвлення. Присутністькатіонів Cr3+ , Zn2+, Sn2+, Fe3+ та ін. заважають відкриттю катіону Al3+ таким способом, томувизначення катіону Al3+ в цьому випадку проводять таким чином: на фільтрувальний папірнаносять краплину розчину K4[Fe(CN)6], а потім в центр плями вносять краплинудосліджуваного розчину, що містить Al3+ . Після цього одержують пляму, яка складається іззабарвленої центральної частини і водяного безбарвного кільця. Осад містить катіони Zn2+,Fe3+ , Sn2+ та ін. і частково Cr3+ , а катіон Al3+ міститься в периферійній частині. Цю плямувитримують над парами аміаку, який осаджує катіон Al3+ в вигляді алюмінію гідроксиду.Потім цю пляму перекреслюють капіляром, який містить алізарин, знову обробляють парамиаміаку і висушують, тримаючи папір високо над полум’ям пальника, або обробляють 1Мрозчином оцтової кислоти. При наявності катіону Al3+ зовнішня частина кільця в тих місцях,які перекреслені алізарином, забарвлюється в оранжево-червоний колір.

Характерні реакції станум(ІІ)-катіону1. Відновлення катіоном Sn2+ солей бісмуту і ртутіМетодика виконання реакції. В пробірку налийте 4 кр. розчину, що містить Sn2+,

добавте 6-7 кр. 2М розчину натрію гідроксиду і відокремте осад, якщо він утворивсяцентрифугуванням. 2-3 кр. центрифугату помістіть в пробірку і добавте 2-3 кр. розчинубісмуту (ІІІ) нітрату. При наявності в досліджуваному розчині Sn2+ випаде чорнийбархатистий осад бісмуту.

Дану реакцію можна виконати на фільтрувальному папері:

42

На фільтрувальний папір нанесіть краплину розчину бісмуту (ІІІ) нітрату, висушіть,нанесіть краплину досліджуваного розчину і потім краплину аніліну. При наявності вдосліджуваному розчині Sn2+ через деякий час на папері з’явиться темна пляма (відкриттякатіону Sn2+ з аніліном можливе в присутності катіонів всіх аналітичних груп!).

2. Сірководнева вода або натрію сульфід в кислих розчинах дає з катіоном Sn2+ осадтемно-коричневого кольору – сульфід олова SnS.

3. Відновлення катіоном Sn2+солей заліза (ІІІ)Методика виконання реакції. До 3-4 краплин розчину, що містить Sn2+ , добавте 1-2

краплини розчину заліза (ІІІ) хлориду. Жовто-бурий розчин FeCl3 повинен знебарвитисявнаслідок протікання окисно-відновної реакції:

Fe3++ Sn2+ = Fe2++ Sn4+

До одержаного безбарвного розчину добавте 1-2 краплини розчину червоної кров’яної солі.При наявності в розчині Fe2+спостерігається утворення турнбулевої сині:

32

36 6 23 2Fe Fe CN Fe Fe CN

Характерні реакції сполук арсену

1. Арґентуму (І) нітрат в нейтральному середовищі з арсеніт-іоном утворює жовтийосад Ag3AsO3 . Відкриваємий мінімум арсеніт-іону – 0,15 мкг.

Методика виконання реакції. До 2-3 кр. розчину, що містить арсеніт-іони, добавляють2-3 кр. розчину арґентуму (І) нітрату. Утворюється жовтий осад, розчинний в азотній,оцтовій кислоті, розчині аміаку.

2. Йодна вода в нейтральному або слабколужному середовищі забарвлюється внаслідоквідновлення йоду арсеніт-іонами.

2 2 2 2 42 2 2AsO I H O H AsO I H Методика виконання реакції. До 2-3 краплин досліджуваного розчину додають трохи

сухого натрію гідрокарбонату (для зміщення рівноваги реакції (1) вправо). Вміст пробіркиперемішують і після повного розчинення NaHCO3 добавляють 1-2 краплини йодної води. Уприсутності арсену (ІІІ) розчин знебарвлюється.

3. Водень в момент виділення відновлює арсен (ІІІ) і арсен (V) до AsH3.Методика виконання реакції. В пробірку помістіть ~ 2 г хімічно чистого цинку і

долийте 6-7 мл 5М розчину соляної кислоти і 10 краплин досліджуваного розчину. В верхнючастину пробірки помістіть тампон із вати, зволоженої розчином плюмбуму (ІІ) ацетату (дляпоглинання слідів сірководню). Отвір пробірки закрийте фільтрувальним папером, змоченим0,01М розчином арґентуму (І) нітрату. Почорніння фільтрувального паперу (на паперіз’явиться спочатку жовта, а потім чорна пляма) свідчить про присутність AsH3 і наявністьсполук арсену досліджуваному розчині.

Систематичний хід аналізу суміші катіонів 4-ої аналітичної групи

1. Попередні спостереження і випробування (с.13, п.1).2. Виявлення арсену (III) і арсену (V) в окремій пробі.3. Дія групового реагентуУ пробірку відбирають 20-25 крапель вихідного розчину, додають по краплям 4М розчину

натрію гідроксиду до утворення осаду, а потім — до повного його розчинення. До цього розчинудодають 5 крапель 3%-го розчину водню пероксиду, перемішують і нагрівають на водяній бані доповного руйнування водню пероксиду (припинення виділення бульбашок кисню з розчину).

4. Осадження [АІ(ОН)6]3+, [Sn(OH)6]2--іонів у вигляді гідроксидівДо розчину, який одержано за п.3, додають декілька кристалів амонію хлориду і нагрівають.

Осад, що містить А1(ОН)3 і Sn(OH)4, відокремлюють центрифугуванням і промивають

43

дистильованою водою.5. Розчинення осадів Al(OH)3, Sn(OH)4 y хлоридній кислотіОсад, який одержано за п.4, розчиняють у 2М розчині хлоридної кислоти.6. Виявлення катіонів алюмініюВ окремих порціях розчину, одержаного за п.5, виявляють іони алюмінію дією розчинів

алізарину.7. Виявлення катіонів оловаДо частини розчину, одержаного за п.5, додають 3-4 краплі 2М розчину хлоридної

кислоти, залізні ошурки, кип'ятять 3 хвилини, центрифугують. У центрифугаті виявляютьіони станум (II) дією солей меркурію (ІІ).

8. Виявлення катіонів цинкуУ центрифугаті, одержаному за п.4, виявляють іони цинку реакцією з розчинами K4[Fe(CN)6]

або дитизону.

44

As(III), As(V), Sn2+, Sn(IV), Al3+, Cr3+, Zn2+

2 NaOH (6M), H2O2 (3%)1

AsH3↑

Ag↓

Hg, [HgNH2Cl]↓

AsO43-,[Sn(OH)6]2-,CrO4

2-,-[Zn(OH)4]2-,-,[Al(OH)6]3-

AsO43-,CrO4

2-,-[Zn(NH3)4]2+ Al(OH)3↓, Sn(OH)4↓

3 NH4Cl (крист.)

Дитизон,хлороформ,СН3СООН

Zn, HCl

HgCl2

Al3+, [SnCl6]2- Диизонат цинку

Zn2+

K4[Fe(CN)6]

K2Zn3[Fe(CN)6]↓

HCl (2M)

AgNO3

4 7

Sn2+

Fe, HCl6

Hg↓

Алізарин

Алізаринат алюмінію

СН3СООNa, Δ

Al(OH)2CH3COO↓

5

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ IV АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

45

Тема 10Кислотно-основні рівноваги

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В аналітичній хімії широко використовуються кислотно-основні реакції –

нейтралізації, гідролізу. Для вияснення можливості протікання даних реакцій і переважногонапрямку досліджуваного процесу необхідно вміти проводити розрахунки, основані назастосуванні констант рівноваг іонних реакцій.

При проведенні хімічного аналізу необхідно пам’ятати, що кожна аналітична реакціяповинна протікати при певних умовах. Для забезпечення в ході аналізу певного значення рНшироко застосовують буферні системи. Крім того, буферні системи відіграють значнуроль в регулюванні життєдіяльності організмів, в яких повинно зберігатися постійність рНкрові, лімфи і других рідин. Так, наприклад, в крові людини з допомогою відповідних буферівпідтримується постійне значення рН ~ 7,4.

Оскільки, в основному, в якісному аналізі застосовують водні розчини реагентів, тодуже важливо знати явище гідролізу, враховувати його і використовувати в залежностівід поставленої мети.

2. Основні питання заняття:2.1. Протолітична теорія кислот і основ Бренстеда (Бренстеда-Лоурі).2.2. Електронна теорія кислот і основ Льюїса.2.3. Характеристика сили слабких кислот і основ. Константа кислотності рКа, константа

основності рКв.2.4. Розрахунок рН і рОН розчинів сильних, слабких кислот та основ, багатоосновних кислот

та багатокислотних основ.2.5. Теоретичні основи гідролізу солей. Ступінь, константа гідролізу. Розрахунок рН

розчинів солей, що піддаються гідролізу. Використання процесу гідролізу в аналізі.2.6. Протолітичні рівноваги в буферних розчинах. Буферні системи, їх характеристики,

механізм дії. Розрахунок рН буферних розчинів. Буферна ємність, застосування в аналізі.2.7. Амфотерність. Рівноваги в розчинах амфолітів. Константи електролітичної дисоціації

амфотерних гідроксидів. Розрахунок рН в розчинах амфолітів. Застосування явищаамфотерності в аналізі.



79-85; 149-173.3.4. Сегеда А.С., Галаган Р.Л. Збірник задач і вправ з аналітичної хімії. Якісний аналіз. –

Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор.104-173; 254-278.3.5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Розрахуйте рН ацетатної буферної суміші, яка містить в 1дм3 розчину по 0,2 молькожного із компонентів. Як зміниться рН при додаванні до 1дм3 суміші: 0,01 моль НС1; 0,01моль NaOH.

Відповідь:1). До складу ацетатної буферної суміші входять оцтова кислота і натрію ацетат. Оцтова

кислота — слабкий електроліт і піддається іонізації:СН3СООН Н+ + СН3СОО– (1)

46

COOHCH

COOCHHK a3

3

(2)

Ка = 1,74∙10-5 (див. додаток) рКа = –lgКа рКа = 4,76

Натрію ацетат — сильний електроліт і відбувається дисоціація:CH3COONa → CH3COO– + Na+ (3)

В присутності однойменних іонів СН3СОО–, рівновага (1) сильно зміщується вліво, такимчином, концентрацію недисоційованої частини кислоти можна прийняти так:

[СН3СООН] = С кислотиТак як оцтова кислота — слабкий електроліт, то майже всі іони СН3СОО– утворюютьсявнаслідок дисоціації солі:

[СН3СОО-] = С соліІз рівняння (2) розраховуємо [Н+]:

COOCHCOOHCHKH a

3

3 (4)

Прологарифмуємо рівняння (4) і змінимо знаки на протилежні:

солі

кислa С

CpKHpH .lglg

3. /2,0 дммольСС солікисл

76,42,02,0lg76,4 pH

2). При додаванні до суміші хлоридної кислоти ацетат-іони, які утворюються восновному внаслідок дисоціації солі, будуть зв’язуватись з Н+-іонами сильної кислоти вслабкий електроліт – ацетатну кислоту:

Н+ + СН3СОО– СН3СООННСl + СН3СООNa → СН3СООН + NaСl (5)

Згідно (5) з 0,01 моль НС1 взаємодіє 0,01 моль CH3COONa, при цьому утворюється 0,01моль CH3COOН. Отже, якщо до 1 л суміші добавити 0,01 моль НС1, то внаслідок реакції міжНС1 і СН3СООNа концентрація оцтової кислоти зросте до 0,21 моль/л, а концентраціяСН3СОО––іонів зменшиться до 0,19 моль/л. Тоді:

72,419,021,0lg76,4 pH

3). При додаванні до системи розчину NaОН (лугу) проходить процес зв’язування Н+-іонів ацетатної кислоти ОН–-іонами лугу в слабкий електроліт – воду:

Н+ + ОН– Н2ОСН3СООН + NaОН СН3СООNа + Н2О (6)

Згідно (6) з 0,01 моль NaОН взаємодіє 0,01 моль СН3СООН, при цьому утворюється0,01 моль СН3СООNа. Отже, якщо до суміші добавити 0,01 моль NaОН, то внаслідок реакціїміж NaОН і СН3СООН концентрація оцтової кислоти зменшиться до 0,19 моль/л, аконцентрація СН3СОО––іонів (солі) зросте до 0,21 моль/л. Тоді:

80,421,019,0lg76,4 pH

4.2. Розрахуйте константу гідролізу і рН в 0,1М розчині амонію хлориду.Відповідь:NH4Cl — сіль, яка утворена катіоном слабкої основи і аніоном сильної кислоти.

NH4Cl → NH4+ + Cl-

У водному розчині сіль гідролізується, гідроліз протікає за катіоном:

47

NH4+ + H2O NH4OH + H+ (1)

1). Розрахуємо Кг солі:

105

14

1068,51076,1

10

4

2

OHNH

OH

г K

KK (2)

Кіон.(NH4OH) = 1,76∙10-5 (див. додаток)

2). Розрахуємо ступінь гідролізу солі:

51

10

104,710

1068,5

4

2

ClNH

г

BABOH

OH

CK

CKK

h (3)

3). Розрахуємо рН в 0,1 М розчині NH4CI:

ClNHOHNHOH pCpKpKpH442 2

121

21

12,55,038,200,7 pH

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. В розчині якої із солей рН >7? Відповідь обґрунтуйте. 1) Амонію ацетату; 2) калію нітрату; 3) амонію хлориду; 4) натрію ацетату.5.2. Чому буде дорівнювати рН розчину, якщо у воду об’ємом 1 л влити 40 мл 30%-го

розчину оцтової кислоти і внести 2 г калію гідроксиду?5.3. Визначте [Н+] і рН форміатного буферу, утвореного сумішшю 0,1М розчину НСООН і

1М розчину НСООNa. Як зміниться рН цього розчину, якщо до нього додатиа) 0,01 моль НNО3; б) 0,01 моль КОН?

5.4. Як зміниться ступінь гідролізу, якщо до 0,1М розчину амонію хлориду додано 20,0см3 0,1М розчину амонію гідроксиду?


Тема 11Характерні реакції катіонів 5-ої аналітичної групи, умови їх виконання Систематичний

хід аналізу суміші катіонів 5-ої аналітичної групи

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичній практиці широко застосовують лікарські препарати, що містять сполуки

металів, які належать до 5-ої аналітичної групи (бісмуту нітрат основний – в’яжучий іантисептичний засіб при шлунково-кишкових захворюваннях; саліцилат бісмуту та ін. -різноманітні мазі, косметичні засоби, препарати, що застосовуються для лікуваннясифілісу; магнію оксид, магнію карбонат основний – препарати для лікування припідвищеній кислотності шлунку, магнію сульфат – послаблюючий, седативний,протисудорожний, спазмолітичний засіб; залізо відновлене і феруму (ІІ) сульфат –препарати в комплексній терапії гіпохромних (залізодефіцитних) анемій; перманганаткалію – дезінфікуючий засіб; органічні сполуки стибію – хіміотерапевтичні препарати і таін. ). Разом з тим, багато сполук бісмуту, мангану, стибію є токсичними. Так, дія сполукстибію на організм подібна дії миш’яку: сполуки стибію, які поступили в кров, діють як«капілярна отрута»; сполуки мангану відносяться до числа сильних протоплазматичнихотрут, вони діють на центральну нервову систему, викликаючи в ній органічні зміни,вражають нирки, легені, органи кровотворення і т.п. Магнію сульфат, який застосовуютьдля ін’єкцій, не повинен містити домішок солей мангану.

Ознайомлення з якісними реакціями на катіони 5-ої аналітичної групи дозволитьмайбутнім спеціалістам ідентифікувати неорганічні і органічні лікарські препарати, що

48

містять атоми даних металів, а також сприятиме подальшому вивченню профільнихдисциплін.


ристика.2.2. Груповий реагент, умови його застосування.2.3. Характерні реакції катіону Mg2+.2.4. Характерні реакції катіону Fe3+.2.5. Характерні реакції катіону Fe2+.2.6. Характерні реакції катіону Mn2+.2.7. Характерні реакції іонів Sb (III) і Sb(V).2.8. Характерні реакції іону Bi 3+.2.9. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 5-ої аналітичної групи.

3. Література:3.1. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник – Х.:


325-350.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. До розчину, що містить катіон 5-ої аналітичної групи, добавили розчин калію гідроксид.Випав білий осад, розчинний в мінеральних кислотах і в надлишку калію гідроксиду. Якийкатіон присутній в розчині? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Відповідь:Катіони 5-ої аналітичної групи утворюють з лугами, NaOH або КОН, аморфні осади

гідроксидів: білі – з катіонами магнію, бісмуту та сурми; зелений – феруму (II) гідроксид тачервоно-бурий – феруму (IIІ) гідроксид:

Mg2+ 2OH- Mg(OH)2↓Mn2+ 2OH- Mn (OH)2↓

Fe2+ 2OH- Fe(OH)2↓Fe3+ 3OH- Fe(OH)3↓

Bi3+ + 3OH- Bi(OH)3↓SbCl63- + 3OH- Sb(OH) 3↓ + 6Cl-

SbCl6- + 5OH- Sb(OH) 5↓ + 6Cl-

Sb(OH) 5↓ → HSbO3↓ + 2H2OУсі гідроксиди катіонів 5-ої аналітичної групи розчиняються в кислотах, наприклад:

Fe(OH)3↓ + 3H+ Fe3+ + 3Н2OСвіжоосаджені гідроксиди Sb (ІІІ) і Sb (V) розчиняються в надлишку лугу за рахунок

амфотерних властивостей:Sb(OH) 3↓ + 3OH- → Sb(ОН)63-

Sb(OH) 5↓ + OH- → Sb(ОН)6 -

Гідроксиди Sb (ІІІ) і Sb (V) також розчиняються в кислотах:Sb(OH) 3↓ + 6НCl → SbCl63- + 3Н+ + 3Н2О

Sb(OH) 5↓ + 6НCl → SbCl6- + 3Н+ + 3Н2ООписаний аналітичний ефект вказує на присутність в розчині іонів стибію.

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):

49

5.1. Які катіони 5-ої аналітичної групи можна виявити дробним методом? Наведіть рівняннявідповідних реакцій.

5.2. Як відокремлюють магнію гідроксид від решти гідроксидів 5-ої аналітичної групи всистематичному ході аналізу суміші катіонів даної групи?

5.3. До розчину, що містить катіони магнію (ІІ) і марганцю (ІІ) добавили розчин лугу, потімН2О2 і нагріли. Що спостерігається? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

5.4. Запропонуйте хід аналізу розчинів, які містять іони:• Mg2+, Fe3+, Мn2+;• Sb (V), Bi 3+, Fe2+;• Fe3+, Bi 3+.


6. Лабораторні роботиЛабораторна робота 11.1.


1. Дія розчину натрію гідроксиду NaOHДо 6-8 крапель розчинів солей Mg2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Sb (V), Sb (Ш), Ві3+ додають по 5-6

крапель 2М розчину натрію гідроксиду. Зазначте колір осадів, що утворилися.Кожний осад розділіть на 3 частини і дослідіть його відношення до надлишку лугу,

мінеральної кислоти, насиченого розчину амонію хлориду.2. Дія 25%-го розчину аміакуДо 2-3 крапель розчинів солей Mg2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Sb (Ш), Sb (V), Ві3+ додають 25%-ий розчин

аміаку. Зазначте колір осадів, що утворилися.Дослідіть відношення осадів до надлишку розчину аміаку.3. Гідроліз солей стибію (ІІІ), стибію (V) і бісмуту (ІІІ)До 2-3 крапель солей стибію (ІІІ), стибію (V) і бісмуту додають 10-12 крапель дистильованої

води.Зазначте аналітичний ефект.

Характерні реакції магній(ІІ)- катіону1. Дія розчину натрію гідрофосфату Na2HPO4Методика виконання реакції. До 1-2 крапель розчину магнію хлориду додають по 2 краплі

розчину NН4Cl, 2M розчину аміаку і краплю розчину Na2HPО4. Зазначте колір осаду, що утворився.2. Мікрокристалоскопічна реакція з гідрофосфатом Na2HPO4Методика виконання реакції. До 1 краплі розчину магнію хлориду додають 5 крапель

дистильованої води, по 2 краплі розчину амонію хлориду і 2М розчину аміаку, суміш перемішують.На предметне скло наносять краплю одержаного розчину, а поряд краплю розчину натріюгідрофосфату, з'єднують їх скляною паличкою і розглядають під мікроскопом осад, який утворився.

Характерні реакції ферум(ІІ)-катіону1. Реакція з сульфід-іонами (фармакопейна) Катіони Fe2+ утворюють з сульфід-іонами

в нейтральному або аміачному середовищі чорний осад феруму(ІІ) сульфіду:Fe2+ + S2- FeS↓

Осад розчиняється в розведених мінеральних кислотах і в оцтовій кислоті.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3-4 кр. розчину солі феруму (ІІ) і

доливають 2-3 кр. Na2S або (NH4)2S. Випадає чорний осад феруму (ІІ) сульфіду.2. Диметилгліоксим (реактив Чугаєва) утворює з іонами Fe2+ внутрішньокомплексну

сіль кармінно-червоного кольору [Fe(C4H7N2O2)2]. Заважають реакції іони Ni2+.Методика виконання реакції. Реакція проводиться в аміачному середовищі (рН~9). На

предметне скло нанесіть краплину досліджуваного розчину, добавте краплину реактивуЧугаєва і краплину амонію гідроксиду. В присутності катіону Fe2+ розчин забарвлюється вкармінно-червоний колір.

50

3. Дія розчину калію гексаціаноферату (ІІІ) K3[Fe(CN)6]Методика виконання реакції. До 2-3 крапель розчину солі феруму(ІІ) додають 2 краплі

розчину K3[Fe(CN)6]. Зазначте колір осаду, що утворився.Дослідіть відношення осаду до дії лугу і мінеральної кислоти.

Характерні реакції ферум(ІІІ)-катіону1. Реакція з сульфід-іонами (фармакопейна) Катіони Fe3+ утворюють з сульфід-іонами

в нейтральному або слабкоаміачному середовищі чорний осад феруму (ІІІ) сульфіду:2Fe2+ + 3S2- Fe2S3↓

Осад розчиняється в мінеральних кислотах.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3-4 кр. розчину солі феруму (ІІІ) і

доливають 2-3 кр. Na2S або (NH4)2S, або сірководневої води. Випадає чорний осадферуму (ІІІ) сульфіду.

2. Реакція з сульфосаліциловою кислотою (фармакопейна) Катіон Fe3+ реагує вводних розчинах із сульфосаліциловою кислотою з утворенням забарвлених комплексів. Взалежності від рН середовища і співвідношення реагуючих компонентів склад і забарвленнякомплексів, що утворюються, можуть бути різними. Так, при рН~(2-2,5) домінуютькомплекси червоного кольору, при рН~(4-8) – бурого і при рН~(9-11,5) – жовтого. Найбільшстійкий комплекс жовтого кольору, що містить ферум (ІІІ) і аніони сульфосаліциловоїкислоти в мольному співвідношенні ферум (ІІІ) : сульфосаліцилат-аніон = 1 : 3, тобто наодин атом феруму приходиться три сульфосаліцилатних ліганди. Цей комплекс домінує ваміачному розчині. Точна будова комплексів невідома.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять ~5 краплин розчину солі феруму(ІІІ), доливають ~10 краплин розчину сульфосаліцилової кислоти і ~0,5мл концентрованогорозчину аміаку. Розчин набуває жовтого забарвлення.

Якщо замість розчину аміаку долити ~1 мл розчину HCl (1:1), то одержуємо не жовтий,а червоний розчин.

3. Дія розчину калію гексаціаноферату (ІІ) K4[Fe(CN)6]Методика виконання реакції. До 2-3 крапель розчину солі феруму (ІІІ) додають 2 краплі

розчину K4[Fe(CN)6]. Зазначте колір осаду, що утворився.Дослідіть відношення осаду до дії лугу і мінеральної кислоти.

Характерні реакції манган(ІІ)-катіону1. Реакція з сульфід-іонами Катіони Mn2+ утворюють з сульфід-іонами в нейтральному

або аміачному середовищі тілесний осад мангану (ІІ) сульфіду:Mn2++ S2- MnS↓

Осад розчиняється в розведених кислотах.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3-4 кр. розчину солі мангану (ІІ) і

доливають 1-2 кр. Na2S, або (NH4)2S, або сірководневої води. Випадає тілесний осад мангану(ІІ) сульфіду.

2. Окислення Мп2+ до МпО4- за допомогою розчину амонію персульфату

До 4-5 крапель 2М розчину азотної кислоти додають 2 краплі арґентуму (І) нітрату, декількакристалів амонію персульфату і нагрівають до 50-60°С. У нагріту суміш додають за допомогоюскляної палички 1 краплю розведеного розчину солі мангану (II) і перемішують.

Зазначте аналітичний ефект.Характерні реакції бісмут(ІІІ)-катіону

1. Реакція з сульфід-іонами (фармакопейна) Катіони Bi3+ утворюють з сульфід-іонамив кислому середовищі чорно-коричневий осад вісмуту (ІІІ) сульфіду:

2Bi3++ 3S2- Bi2S3↓Осад не розчиняється в розведених мінеральних кислотах, за виключенням розведеної

HNO3: 2 3 3 3 23

8 2 2 2 4Bi S HNO Bi NO NO S H O Осад бісмуту сульфіду розчиняється в присутності феруму (ІІІ) хлориду:

51

2 3 3 3 26 2 6 3Bi S FeCl BiCl FeCl S ↓Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3-4 кр. солянокислого розчину

бісмуту (ІІІ) хлориду і доливають по краплям розчин Na2S, або (NH4)2S, або сірководневоїводи. Випадає чорно-коричневий осад бісмуту (ІІІ) сульфіду.

2. Реакція з йодид-іонами (фармакопейна) При доливанні розчинів йодидів до кислихрозчинів бісмуту (ІІІ) випадає чорний осад вісмуту (ІІІ) йодиду BiI3, розчинний в надлишкуреагенту з утворенням жовто-оранжевого розчину, що містить тетрайодобісмутат (ІІІ)-іони[BiI4]-:

36 3

3 4

3 6BiCl I BiI Cl

BiI I BiI

Розведення одержаного розчину водою приводить до випадання осаду BiI3 з

послідуючим його гідролізом і утворенням жовто-оранжевого оксойодиду BiOІ (йодидубісмутилу). Сумарно реакцію гідролізу можна представити схемою:

4 2 3 2BiI H O BiOI I H Методика виконання реакції. В пробірку вносять біля 5 крапель солянокислого

розчину бісмуту (ІІІ) хлориду і доливають по краплям розчин KI до випадання чорного осадуйодиду вісмуту (ІІІ). Подальше доливання надлишку KI приводить до розчинення осаду іутворення оранжевого розчину. При доливанні води до цього розчину і його нагріванніутворюється оранжевий осад BiOI.

3. Реакція з тіосечовиною Катіони Bi3+ утворюють з тіосечовиною SC(NH2)2 вкислому середовищі розчинний комплекс жовтого кольору складу [BiL3]3+, де L – умовнепозначення тіосечовини:

3 36 33 6BiCl L BiL Cl

Заважають катіони Hg22+, Fe3+.

Методика виконання реакції. На предметне скло наносять краплину солянокислогорозчину бісмуту (ІІІ) хлориду і добавляють кристалик тіосечовини. Краплина забарвлюєтьсяв оранжевий колір.

4. Дія свіжовиготовленого натрію гексагідроксостаніту (II) Na4[Sn(OH)6]Методика виконання реакції. До 3 крапель розчину солі розчину стануму (II) додають

розчин натрію гідроксиду до утворення осаду і його розчинення. До одержаного розчину додають1-2 краплі розчину солі бісмуту (ІІІ).

Зазначте колір осаду, що утворився.Характерні реакції стибій(ІІІ)-катіону

1. Реакція з сульфід-іонами Катіони Sb3+ утворюють з сульфід-іонами в кисломусередовищі оранжевий осад стибію (ІІІ) сульфіду:

2Sb3++ 3S2- Sb2S3↓При надлишку сульфід-іонів осад розчиняється з утворенням тіосолі, що містить SbS3

3-:2 3

2 3 33 2Sb S S SbS Осад стибію (ІІІ) сульфіду розчиняється також в концентрованій HCl при нагріванні, в

розчинах лугів:

2 3 4 2

2 3 3 34

8 2 3

4

Sb S HCl H SbCl H S

Sb S NaOH Na Sb OH Na SbS

Методика виконання реакції. В пробірку вносять біля 3 краплини солянокислого

розчину стибію (ІІІ) хлориду, 2 краплини концентрованої HCl і доливають по краплямрозчин Na2S, або (NH4)2S, або сірководневої води. Випадає оранжевий осад стибію (ІІІ)сульфіду.

52

2. Реакція з тіосульфатом натріюДоливання розчину тіосульфату натрію Na2S2O3 докислого розчину стибію (ІІІ) приводить до утворення червоного осаду “сурьмяной киновари”складу Sb2OS2:

2 24 2 3 2 2 2 42 2 3 2 8 6SbCl S O H O Sb OS SO Cl H

Заважає бісмут (ІІІ), який утворює чорний осад.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3-4 краплини солянокислого

розчину стибію (ІІІ) хлориду і доливають 2-3 краплини розчину натрію тіосульфату. Випадаєчервоний осад.

4. Реакція відновлення стибію(ІІІ) до стибію(0) Сибій (ІІІ) відновлюється дометалічного стибію в кислому середовищі металічними магнієм, алюмінієм, цинком, оловом,залізом:

34 4SbCl Al Sb Al Cl

Металічний стибій виділяється у вигляді чорного осаду на поверхні металу.Методика виконання реакції. В пробірку вносять декілька краплин солянокислого

розчину хлориду стибію (ІІІ) і шматочок металічного алюмінію, або цинку, або магнію.Поверхня металу чорніє внаслідок виділення хлоп’єподібного осаду металічного стибію.

Систематичний хід аналізу суміші катіонів 5-ої аналітичної групи1. Попередні спостереження і дослідження(с.13, п.1).2. Виявлення катіонів дробним методом2.1. Визначення ферум (III)-катіонів реакцією з калію гексаціанофератом (ІІ)

K4[Fe(CN)6]2.2. Визначення катіонів ферум (II)-катіонів реакцією з калію гексаціанофератом (ІІІ)

K3[Fe(CN)6]3. Відокремлення та визначення катіонів стибіюДо 20-25 крапель досліджуваної суміші (з осадом або без осаду) додають 15-20 крапель

2М розчину нітратної кислоти, 10 крапель 3%-го розчину водню пероксиду і нагрівають наводяній бані до повного розкладу Н2О2. Суміш центрифугують. У центрифугаті — катіони 5-ої аналітичної групи, в осаді — HSbO3.

Осад, одержаний за п.3, розчиняють в 8-10 краплях концентрованої хлоридноїкислоти. На нікелеву платівку наносять 1-2 краплі одержаного розчину і додають до ньогогранулу цинку.

4. Осадження гідроксидів катіонів 5-ої аналітичної групиДо центрифугату, який одержано за п.3, додають 20-25 крапель концентрованого

розчину аміаку, перемішують і обережно нагрівають. Осад, який містить гідроксиди таосновні солі катіонів 5-ої аналітичної групи, відокремлюють центрифугуванням.Центрифугат відкидають.

5. Відокремлення магній (ІІ)-катіонівДо осаду, який одержано за п.4, додають насичений розчин амонію хлориду, 5 крапель

3%-го розчину Н2О2 і нагрівають. Суміш центрифугують. У центрифугаті — іони магнію, восаді — оксиди, гідроксиди та основні солі катіонів 5-ої аналітичної групи (крім катіонівмагнію і сурми).

5.1. Визначення магній (ІІ)-катіонівДо 3 крапель центрифугату, який одержано за п.З, додають 2 краплі розчину натрію

гідрофосфату, по 2 краплі розчинів амонію хлориду і 2М розчину аміаку, сумішперемішують.

5.2. Визначення магній (ІІ)-катіонів мікрокристалоскопічною реакцієюНа предметне скло наносять краплю центрифугату, який одержано за п.5, а поряд

наносять по одній краплі розчину натрію гідрофосфату, розчину амонію хлориду і 2М

53

розчину аміаку. Обережно з'єднують краплі скляною паличкою і розглядають осад, щоутворився, під мікроскопом.

6. Відокремлення манган (ІІ)-катіонівДо осаду, одержаного за п.5, додають 10-15 крапель 2М розчину нітратної кислоти.

Суміш центрифугують. У центрифугаті — Fe3+, Ві3+, в осаді — H2MnO3 (MnO2∙nH2O).6.1. Розчинення осаду (MnO2∙nH2O)Невелику частину осаду, одержаного за п.6, декілька разів промивають дистильованою

водою до негативної реакції на хлорид-іони. Потім до осаду додають 2-3 краплі 2М розчинунітратної кислоти і 2-3 краплі 3%-го розчину Н2О2, нагрівають на водяній бані до повногорозкладу Н2О2.

6.2. Визначення манган (ІІ)-катіонівГотують окислювальну суміш: до 3-4 крапель 2М розчину нітратної кислоти додають 2

краплі розчину AgNO3 і декілька кристалів (NH4)2S2O8. Суміш перемішують, нагріваютьприблизно до 50°С і вносять скляною паличкою 1 краплю розчину, який одержано за п.6.1.

7. Визначення бісмут (ІІІ)-катіонівУ центрифугаті, який одержано за п.6, визначають бісмут (ІІІ)-катіони дією свіжо-

приготовленого розчину натрію гексагідроксостаніту (II) Nа4[Sn(ОН)6].

54

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ V АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

Fe3[Fe(CN)6]2↓ Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Bi3+, Sb(III), Sb(V)K3[Fe(CN)6]

1

Fe4[Fe(CN)6]2↓ Fe3+, Mn2+, Mg2+, Bi3+ HSbO3↓

[SbCl6]–

HCl (конц.)3

Fe(OH)3↓, MnO2∙nH2O↓, Mg(OH)2↓, Bi(OH)3↓

5

NH4Cl

NH3∙H2O (конц.), Н2О2 (3%)

K4[Fe(CN)6]

12 HNO3 (2М),

Н2О2 (3%)

Mg2+, NH4+

6

Fe(OH)3↓, MnO2∙nH2O↓, Bi(OH)3↓ Sb↓

4 Zn

7Na2HPO4, NH3∙H2O, NH4Cl

8 HNO3 (3М)

MgNH4 PO4↓ MnO2∙nH2O↓ Fe3+, Bi3+

Mn2+ Bi↓

9HNO3 (2М)Н2О2 (3%) 11 [Sn(OH)6]4–

10 HNO3 (2М), AgNO3, (NH4)2S2О8

MnO4–

55

Тема 12Окислювально-відновні рівноваги

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:Окисно-відновні реакції широко використовуються в якісному аналізі для виявлення

іонів. З метою ідентифікації лікарських препаратів широко використовують різноманітнігрупові окисно-відновні реакції, продукти яких володіють характерним забарвленням абоіншими аналітичними ознаками. В кількісному аналізі реакції окислення-відновлення лежатьв основі методів оксидиметрії і використання редокс-індикаторів. На цих реакціяхосновано цілий ряд фармакопейних методик.

Засвоєння студентами теоретичних основ окисно-відновних процесів забезпечуєуспішне освоєння ними як теоретичних, так і практичних принципів якісного і кількісногоаналізу, а також сприятиме подальшому вивченню профільних дисциплін: фармацевтичноїхімії, фармакогнозії, технології ліків, токсикологічної хімії та ін.

2. Основні питання теми:2.1. Характеристика реакцій окислення-відновлення.2.2. Рівняння Нернста. Стандартні електродні і окисно-відновні потенціали. Фактори, що

впливають на редокс-потенціал системи.2.3. Напрямок перебігу окисно-відновних реакцій. Складання рівнянь окисно-відновних

реакцій.2.4. Приклади застосування окисно-відновних реакцій в аналізі лікарських препаратів.

3. Література:3.1. Конспект лекцій.3.2. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. – Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор.


Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор. 279-307.3.4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Розрахуйте термодинамічну константу рівноваги реакції між іоном ферум (ІІІ) і каліюйодидом.

Глибина протікання реакції визначається константою рівноваги. Реакцію окислення-відновлення

1 2 1 2Re ReaOx b d a d bOx можна представити в вигляді двох напівреакцій

1 1

2 2

Re

Re

aOx ne a d

bOx ne a d

Запишемо для кожної напівреакції рівняння Нернста

1

1 1

1

2

2 2

2

01 Re

Re

02 Re

Re

0,058 lg

0,058 lg

aOx

Ox d ad

bOx

Ox d bd

aE E

n a

aE E

n a

При рівновазі Е1 = Е2, тому

1 2

1 1 2 2

1 2

0 0Re Re

Re Re

0,058 0,058lg lga bOx Ox

Ox d Ox da bd d

a aE E

n a n a

56

Після перетворення одержимо:

2 1

1 1 2 2

1 2

Re0 0Re Re

Re

0,058 lgb aOx d

Ox d Ox d a bOx d

a aE E

n a a

Під знаком логарифма стоїть вираз для константи рівноваги реакції окислення-відновлення, тому

1 1 2 2

0 0Re Re0lg0,058

Ox d Ox dp

n E EK

(1)

де n – загальне число електронів, що приймає участь в реакції окислення-відновлення.Відповідь:стандартних потенціалів:

3 2

3

3 2 0

03 3

; 0,771 ( )

2 3 ; 0,535 ( )Fe Fe

I I

Fe e Fe E B I

I e I E B II

Записуємо окисно-відновну реакцію в повній формі, враховуючи, що окисно-відновнасистема (І) є окисником, а (ІІ) – відновником:

3 232 3 2Fe I Fe I

Різниця потенціалів складає 3 2

3

0 0 03

0,771 0,535 0,236Fe Fe I I

E E E B ,

де ВЕВE ІІFeFe 535,0;771,0 03/

0/ 3

23 (див. додаток)

Підставляємо величину 0E в формулу (1):0

0 8

2 0,236 2lg 8,100,058 0,058

1,2 10

o

p

p

EK

K

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Розмістити в порядку зростання відновних властивостей Сl–, Вr–, I–, а також в порядку

зменшення оксидаційних властивостей Вr2, Сl2, I2. Відповідь обґрунтувати.5.2. Розрахуйте термодинамічну константу рівноваги реакції між феруму (ІІІ) хлоридом і

стануму (ІІ) хлоридом .5.3. Складіть рівняння реакції:

Cr2O72– + I– + H+ →

Розрахуйте потенціал редокс-пари Cr2O72– ⁄ 2Cr3+ при температурі 25оС і pH=2, якщо

рівноважна концентрації [Cr2O72–]=0,01 моль⁄ дм3, а [Cr3+] =0,1 моль/дм3.

5.4. Визначити, в якій послідовності KМnO4 буде окислювати S2-, І-, Fe2+, Cl- в кисломусередовищі, якщо концентрації відновників однакові. Скласти іонно-електронні рівнянняреакцій.

Заняття № 8Тема 13

Характерні реакції катіонів 6-ої аналітичної групи, умови їх виконання Систематичнийхід аналізу суміші катіонів 6-ої аналітичної групи

57

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:Незважаючи на те, що сполуки металів, які належать до 6-ої аналітичної групи, є

токсичними, в медичній практиці застосовують лікарські препарати, до складу яких вонивходять. Так, ртуті оксид жовтий, ртуті дихлорид (сулема – дуже отруйна!), ртутіамідохлорид (дуже токсичний!), ртуті оксиціанід (дуже отруйний!) використовуються якзовнішні антисептичні засоби. Солі купруму (ІІ), перш за все сульфат, застосовуються вмедицині як рвотний засіб. Препарати міді використовуються зовнішньо як антисептичнізасоби, при катарах різних слизових оболонок і виразках, оскільки солі купруму (ІІ)(аналогічно солям багатьох важких металів) в малих дозах діють як в’яжучі, а в великих –як прижигаючі.

Ознайомлення з якісними реакціями на катіони 6-ої аналітичної групи дозволитьмайбутнім спеціалістам ідентифікувати лікарські препарати, що містять атоми данихметалів, а також сприятиме подальшому вивченню профільних дисциплін: фармацевтичноїхімії, фармакогнозії, технології ліків, токсикологічної хімії та ін.

2. Основні питання теми:2.1. Катіони 6-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація), загальна

характеристика.2.2. Груповий реагент катіонів 6-ої аналітичної групи, умови його застосування.2.3. Характерні реакції катіону Cu2+.2.4. Характерні реакції катіону Cd2+.2.5. Характерні реакції катіону Ni2+

2.6. Характерні реакції катіону Hg2+.2.7. Характерні реакції катіону Co2+.2.8. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 6-ої аналітичної групи.



191-201.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. До розчину, що містить катіон 6-ої групи (кислотно-основна класифікація), добавилисвіжоприготовлений розчин стануму (ІІ) хлориду. Випав білий осад, який з часом чорніє.Який катіон присутній в розчині?

Відповідь:Описаний аналітичний ефект вказує на присутність в розчині катіону 6-ої групи

(кислотно-основна класифікація) Hg2+. При додаванні до розчину, що містить іони Hg2+,свіжоприготовленого розчину стануму (ІІ) хлориду, спостерігається утворення білого осадуHg2Cl2:

2Hg2+ + 2Cl– + 2е Hg2Cl2↓ | 1 Sn2+ + 6Cl– – 2е [SnCl6]2– | 1

________________________________________________________________________

2Hg2+ + 8Cl– + Sn2+ Hg2Cl2↓ + [SnCl6]2–

Осад Hg2Cl2 з часом чорніє внаслідок утворення дрібнодисперсної металічної ртуті:Hg2Cl2↓+ 2е 2Hg↓+ 2Cl– | 1Sn2+ + 6Cl– – 2е [SnCl6]2– | 1

________________________________________________________________________

Hg2Cl2↓ + Sn2+ + 4Cl– 2Hg↓ + [SnCl6]2–

58

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для протоколів):5.1. До розчину, що містить ферум (ІІІ)- і нікол (ІІ)-катіони , добавили розчин натрію

фториду, розчин аміаку і спиртовий розчин диметилгліоксиму. Що спостерігається?Напишіть рівняння відповідних реакцій.

5.2. До розчину, що містить катіон 6-ої групи, добавили розчин натрію гідроксиду. Випавзелений осад, який при дії окисників (наприклад, хлорної води) перетворюється начорно-бурий. Який катіон присутній в розчині? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

5.3. До розчину, що містить катіон 6-ої групи, добавили калію роданід. Утворився чорнийосад, який потім перетворився на білий. Який катіон присутній в розчині? Напишітьрівняння відповідних реакцій.

5.4. Запропонуйте хід аналізу розчинів, які містять іони:• Cu2+, Cо2+, Ni2+;• Hg2+, Ni2+;• Cо2+, Hg2+, Cd2+.




1. Дія розчинів лугівДо 2-3 кр. розчинів солей Cu2+, Hg2+, Со2+, Ni2+ додають по 2-3 краплі розчину NaOH.Зазначте колір осадів, що утворилися.Дослідіть відношення одержаних осадів до надлишку розчинів NaOH і НС1.2. Дія 25%-го розчину аміакуДо 2-3 крапель розчинів солей Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+ додають по 2-3 краплі

концентрованого розчину аміаку, а потім його надлишок.Зазначте аналітичний ефект.3. Дія натрію тіосульфатуДо 2-3 крапель розчинів солей Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+ додають декілька кристалів Na2S2O3

і нагрівають до 60-80°С.Зазначте колір осадів, що утворилися.

Характерні реакції кадмій(ІІ)-катіонуРозчини, що містять катіони Cd2+- безбарвні.

1. Реакція з аміаком і лугами При доливанні розчину аміаку або лугу до розчину солікадмію (ІІ) випадає білий осад кадмію гідроксиду:

22

2Cd OH Cd OH ↓Осад не розчиняється в надлишку лугу, але розчиняється в надлишку аміаку з

утворенням безбарвного аміачного комплексу [Сd(NH3)4]2+: 2

3 32 44 2Cd OH NH Cd NH OH

Осад кадмію гідроксиду розчиняється в кислотах:

2

3 22 42Cd OH H O Cd H O

Методика виконання реакції. В дві пробірки вносять по 3-4 краплини розчину солі

кадмію (ІІ). В одну пробірку доливають 1-2 краплини розчину КОН або NaOH. Випадаєбілий осад кадмію гідроксиду.

В другу пробірку доливають по краплинах розчин аміаку. Утворений спочатку білийосад кадмію гідроксиду розчиняється в надлишку аміаку.

59

2. Реакція з сульфід-іонами Катіони Cd2+ утворюють з сульфід-іонами в слабко-кислихабо лужних розчинах жовтий осад кадмію (ІІ) сульфіду:

Cd2+ + S2- CdS↓Осад не розчиняється в лугах і в розчині сульфіду натрію, частково розчиняється в

насиченому розчині хлориду натрію з утворенням хлоридного комплексу кадмію [СdCl4]2-

2 244CdS Cl CdCl S

Кадмію (ІІ) сульфід нерозчинний в кислотах, крім хлоридної кислоти, в якій вінрозчиняється з утворенням хлоридного комплексу кадмію:

2 4 24CdS HCl H CdCl H S Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 кр. розчину кадмію (ІІ) нітрату,

доливають 2-3 кр. розчину Na2S або (NH4)2S. Випадає жовто-коричневий осад кадмію (ІІ)сульфіду. До утвореного осаду доливають по краплинах насичений розчин натрію хлоридуNaCl при перемішуванні до розчинення осаду.

Реакцію на кадмій (ІІ)-катіони можна проводити також із сірководневою водою прирН 0,5.

Характерні реакції кобальт(ІІ)-катіону1. Реакція з сульфід-іонами Катіони Cо2+ утворюють з сульфід-іонами чорний осад

кобальту (ІІ) сульфіду:Cо2+ + S2- CоS↓

Свіжеутворений осад розчиняється в мінеральних кислотах, однак при стоянніперетворюється в форму, що важко розчиняється в розведеній хлоридній кислоті, алерозчинну в кислотах в присутності окисників.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 кр. розчину солі кобальту (ІІ) ідоливають 2-3 кр. розчину Na2S, або (NH4)2S. Випадає чорний осад кобальту (ІІ) сульфіду.

2. Реакція з солями цинку – утворення “зелені Ринмана”(“ринманової зелені.”) 3 3 2 2 22 2

4Zn NO Co NO CoZnO NO O Методика виконання реакції. Фільтрувальний папір змочують досліджуваним розчином

і розчином цинку (ІІ) нітрату, висушують і спалюють. У присутності кобальту золазабарвлюється в зелений колір внаслідок утворення цинкату кобальту – “ринманової зелені”.

3. Реакція з тіоціанат-іонами Катіони Cо2+ в слабкокислому середовищі реагують зтіоціонат-іонами з утворенням синього комплексу – тетратіоціонатокобальтат(ІІ)-іону:

224

4Co NCS Co NCS

Комплекс в водних розчинах нестійкий і рівновага комплексоутворення зміщена вліво всторону утворення рожевого аквокомплексу кобальту (ІІ). Тому реакцію проводять принадлишку тіоціонат-іонів.

В розчинах органічних розчинників стійкість комплексу підвищується. Тому припроведенні даної реакції водний розчин, що містить кобальт (ІІ) -катіони, змішують зневеликою кількістю органічного розчинника. При цьому тетратіоціонатний комплекскобальту (ІІ) переходить в органічну фазу і забарвлює її в синій колір.

Проведенню реакції заважають ферум (ІІІ)- і купрум (ІІ)-катіони, які також утворюютьзабарвлені сполуки з тіоціонат-іонами – відповідно, червоного і жовто-бурого забарвлення.Заважаючий вплив цих катіонів можна усунути, відновивши їх стануму (ІІ) хлоридом доферуму (ІІ) і купруму (І). Заважаючу дію ферум (ІІІ)-катіонів усувають також, зв’язуючи їх встійкі безбарвні комплекси такими маскуючими агентами, як фторид- і тартрат-аніони,добавляючи натрію фторид або натрію-калію тартрат, відповідно. Як маскуючі агентизастосовують також оксалат-іони і ортофосфат-іони.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 кр. розчину солі кобальту (ІІ) ідоливають 8-10 кр. насиченого розчину калію або амонію тіоціонату (або декілька кристалівцих солей), 5-6 краплин органічного розчинника (ізоаміловий спирт або суміш ізоамілового

60

спирту з діетиловим ефіром) і збовтують суміш. Верхній шар органічної фази забарвлюєтьсяв синій колір.

Якщо в досліджуваному розчині присутні ферум (ІІІ) катіони, то аналіз проводять так:до 2-3 краплин досліджуваного розчину доливають 5-6 краплин насиченого розчину каліюабо амонію тіоціонату. Розчин набуває червоного забарвлення (колір тіоціонатнихкомплексів заліза (ІІІ)), на фоні якого неможливо побачити синє забарвлення тіоціонатнихкомплексів кобальту (ІІ). До одержаної суміші добавляють порошкоподібні натрію фторидабо натрію-калію тартрат до зникнення червоного забарвлення. Потім доливають 5-6краплин органічного розчинника і збовтують вміст пробірки. Спостерігається синєзабарвлення верхньої органічної фази.

Характерні реакції меркурій(ІІ)-катіону1. Реакція з сульфід-іонами Катіони Hg2+ утворюють з сульфід-іонами чорно-

коричневий осад меркурію (ІІ) сульфіду HgS. Реакція протікає в декілька стадій. Спочаткуутворюється білий осад 2HgS∙HgCl2, який поступово змінює забарвлення через жовто-червоне і буре на коричнево-чорне при надлишку сульфід-іонів. Меркурію (ІІ) сульфід нерозчиняється в розведеній нітратній кислоті, але розчинний в царській горілці:

3 2 23 6 2 3 2 3 4HgS HCl HNO HgCl NO S H O Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 кр. розчину меркурію (ІІ) хлориду

і доливають по краплинах розчин Na2S, або сірководневої води. Випадає білий осад, якийчорніє про подальшому доливанні розчину Na2S, або сірководневої води.

2. Реакція з йодидом калію (фармакопейна) Катіони Hg2+ утворюють з йодид-іонамив водному розчині червоний осад меркурію (ІІ) йодиду HgI2, який при надлишку йодид-іоніврозчиняється з утворенням безбарвних тетрайодомеркурат(ІІ)-іонів [HgI4]2-:

22

22 4

2

2

Hg I HgI

HgI I HgI

Заважають катіони Pb2+, Cu2+, Ag+, Bi (III) і деякі інші, а також окисники.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 кр. розчину солі меркурію (ІІ) і

доливають краплину розведеного (5%-го) розчину калію йодиду. Випадає червоний осадмеркурію (ІІ) йодиду HgI2. При подальшому доливанні по краплинах (при струшуванні)розчину калію йодиду осад розчиняється з утворенням безбарвного розчину.

Реакцію можна проводити крапельним методом на фільтрувальному папері –спостерігається поява червоно-оранжевої плями, яка щезає при створенні надлишку розчинукалію йодиду.

Методика виконання реакції. На лист фільтрувального паперу наносять краплинурозведеного водного розчину калію йодиду, потім – краплину розчину солі меркурію (ІІ).Утворюється червоно-оранжева пляма. При подальшому нанесенні по краплинах розчинукалію йодиду пляма знебарвлюється.

Ця методика рекомендується для відкриття катіонів Hg2+ навіть в присутностізаважаючих іонів.

Характерні реакції нікол(ІІ)-катіону1. Реакція з сульфід-іонами Катіони Ni2+ утворюють з сульфід-іонами в нейтральному

середовищі чорний осад ніколу (ІІ) сульфіду NiS:Ni2+ + S2- NiS

Свіжоутворений осад розчиняється в розведеній хлоридній кислоті, однак при стоянніперетворюється в форму, що розчинна в концентрованій нітратній кислоті, царській горілці ірозведеній хлоридній (або сульфатній) кислоті в присутності окисників:

2 4 2 2 4 22 2 2NiS H SO H O NiSO S H O Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2-3 кр. розчину солі ніколю (ІІ) і

доливають 2-3 кр. розчину Na2S, або ( NH4)2S. Випадає чорний осад NiS.2. Реакція з диметилгліоксимом

61

Реактив Чугаєва в аміачному середовищі утворює з катіонами ніколю (ІІ) червоний осадвнутрішнтокомплексної солі.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2–3 краплі розчину солі ніколю (ІІ) ідоливають 2–3 краплини розчину аміаку і декілька краплин реактиву Чугаєва. Випадаєчервоний осад.

Характерні реакції купрум(ІІ)-катіону1. Реакція з гексаціанофератом (II)каліюКупрум (ІІ)-катіони утворюють з калію гексаціанофератом (II) червоно-бурий осад:

Cu2+ + [Fe(CN)6]4– Cu2[Fe(CN)6]↓Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2–3 краплі розчину солі купруму (ІІ) і

доливають 2–3 краплини розчину калію гексаціаноферату (II). Випадає червоно-бурий осад.Дослідіть відношення осаду до дії розчинів мінеральних кислот і лугів.

Систематичний хід аналізу суміші катіонів 6-ої аналітичної групи.

1. Попередні дослідження і спостереження (с.13, п.1).2. Дія групового реагентуДо 10 крапель досліджуваної суміші додають півторакратний об'єм концентрованого

розчину аміаку.3. Руйнування аміачних комплексних сполукДо розчину, який одержано за п.2, додають 6М розчин сульфатної кислоти до кислої

реакції (проба з лакмусовим папірцем).4. Відокремлення купрум (ІІ)- і меркурій (ІІ)-катіонівДо розчину, одержаного за п.3, додають декілька кристалів натрію тіосульфату,

перемішують на водяній бані і центрифугують. В осаді — S, Cu2S і HgS, в центрифугаті —кобальт (ІІ)- і купрум (ІІ)-катіони.

5. Відокремлення Cи2 S від HgSОсад, який одержано за п.4, обробляють 5-7 краплями 2М розчину нітратної кислоти

при нагріванні і центрифугують. В осаді — HgS і S, в центрифугаті — купрум (ІІ)-катіони.6. Розчинення HgS і визначення меркурій (ІІ)-катіонів6.1. Розчинення HgS.До осаду, який одержано за п.3, додають по 2-3 краплі бромної води, нагрівають і

центрифугують. В осаді — S, в центрифугаті — катіони Hg2+.6.2. Визначення меркурій (ІІ)-катіонівДо 2-3 крапель центрифугату, який одержано за п.6.1, додають 3-4 краплі води і 3-4

краплі розчину SnСl2.7. Визначення купрум (ІІ)- катіонівДо 2-3 крапель центрифугату, одержаного за п.5, додають надлишок концентрованого

розчину аміаку (8-10 крапель).8. Аналіз центрифугату, що містить кобальт (ІІ)- і купрум (ІІ)-катіони8.1. Визначення кобальт (ІІ)-катіонівДо 2-3 крапель центрифугату, одержаного за п.4, додають декілька кристалів амонію

тіоціонату, 5-6 крапель амілового спирту і збовтують. При появі червоного кольору (іониFe3+) додають розчин натрію фториду до його зникнення.

8.2. Визначення купрум (ІІ)-катіонів. До 2-3 крапель центрифугату, одержаного за п.4,додають 5-6 крапель концентрованого розчину аміаку і 2-3 краплі реактиву Чугаєва.

62

Тема 14Рівноваги комплексоутворення

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ VI АНАЛІТИЧНОЇ ГРУПИ

Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+

[Cu(NH3)4]2+, [Hg(NH3)4]2+, [Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2+

NH3∙H2O (25%), надл.

5.)

1

Cu2+, Hg2+, Co2+, Ni2+

H2SO4 (2M)

5.)

2

3 Na2S2O3 (крист.), Δ

5.)

Cu2S↓, HgS↓ Co2+, Ni2+

Cu2+ HgS↓, S↓

4 HNO3 (2М)

5.)

[Cu(NH3)4]2+

9NH3∙H2O (25%),надл.

5.)

S↓ [HgCl2]

Br2 (aqua),HCl, Δ

5

Hg↓

7 SnCl2

NH4SCN, C5H11OH

5.)

(NH4)2[Co(SCN)4]

8

РеактивЧугаєва

Диметилгліоксиматнікелю

6

63

В практиці якісного аналізу комплексні сполуки використовуються як реагенти длявідкриття цілого ряду катіонів і аніонів. Ще більш широко використовується сам процескомплексоутворення, який протікає з використанням як неорганічних, так і органічнихреагентів, які утворюють з катіонами комплексні і внутрішньокомплексні сполуки. Реакціїутворення комплексних сполук використовуються для ідентифікації багатьох лікарськихпрепаратів: вітамінів і антивітамінів, антибіотиків, алкалоїдів і др. Застосуваннякомплексних сполук дозволяє усунути заважаючу дію іонів для виявлення інших йонів врозчині (маскування іонів в розчині), провести концентрування речовин, осадити катіони іаніони з розчинів, розчинити осади, розділити іони шляхом дробового осадження абодробового розчинення, відкрити йони по зміні забарвлення розчину внаслідок утвореннязабарвлених комплексів.

Засвоєння студентами теоретичних основ процесів комплексоутворення забезпечуєуспішне освоєння ними як теоретичних, так і практичних принципів якісного і кількісногоаналізу, а також сприятиме подальшому вивченню профільних дисциплін: фармацевтичноїхімії, фармакогнозії, технології ліків, токсикологічної хімії та ін.

2. Основні питання теми:2.1. Будова комплексних сполук.2.2. Рівноваги в розчинах комплексних сполук. Дисоціація комплексних іонів. Константа

нестійкості. Розрахунок концентрацій продуктів іонізації комплексних іонів.2.3. Типи комплексних сполук.2.4. Умови утворення і руйнування комплексних сполук. Навести приклади.2.5. Застосування органічних реагентів в якісному аналізі.2.6. Використання комплексних сполук з органічними і неорганічними лігандами в аналізі.




Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор. 308-364.3.5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1971.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Розрахуйте [Fe3+] і [CN–] в 1М розчині K3[Fe(CN)6].

Відповідь:В даному розчині мають місце процеси:

K3 [Fe(CN)6] → 3K+ + [Fe(CN)6] 3- (1) [Fe(CN)6] 3- Fe3+ + 6CN - (2)

Запишемо вираз для константи нестійкості комплексного іону [Fe(CN)6]3–;

3

6

63

. CNFeCNFeK нест (3)

31. 100,1 нестK (див. додаток)

Позначимо [Fe3+] = X моль/дм3. Тоді з рівняння (2) [CN– ] = 6 X моль/дм3, a[[Fe(CN)6]3–] = (С – X) моль/дм3. Підставимо ці значення в рівняння (3):

ХСХХК нест

6

.)6(

(4)

Якщо С >> X, тоді С–Х ≈ С. Рівняння (4) спрощується:

64

СХ

ХСХХК нест

76

.46656)6(

(5)

Розв’язуємо рівняння (5) відносно X:

6731

7 . 100,846656

1100,146656

СК

Х нест моль/дм3

Оскільки 1М >> 8,0 · 10–6М, то припущення С >> Х вірне.X = [Fe3+] = 8,0 · 10–6 моль/дм3,[CN–] = 6Х = 4,8 · 10–5 моль/дм3.

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. В яких випадках відбудеться взаємодія між розчинами електролітів:

3 2( )Ag NH Cl NaCN

3 2 3 2( )Ag NH NO NaNO

Відповідь обґрунтуйте. Напишіть рівняння відповідних реакцій.5.2. Чи випаде осад арґентуму (І) йодиду, якщо до розчину, що містить 1,0∙10-2М арґентуму

(І) нітрату і 1М аміаку, добавити калію йодид до кінцевої концентрації 1,0∙10-2М?5.3. Розрахуйте рівноважну концентрацію [Ag(NH3)2]+ в 0,01М розчині арґентуму (І) нітрату,

якщо в 1 л його міститься 2 моль аміаку.5.4. Скільки мл 1М розчину Na2S2O3 потрібно взяти для повного розчинення 0,1 г арґентуму

(І) йодиду?


Тема 15Систематичний хід аналізу суміші катіонів 4-6-ої аналітичних груп

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичній практиці широко застосовують неорганічні лікарські препарати, що

містять не один катіон, а декілька. Причому багато катіонів з одними і тими жреагентами дають подібні аналітичні ефекти. На основі знань характерних реакційкатіонів металів 4-6-ої аналітичних груп, умов їх виконання, властивостей сполук, щомістять катіони цих металів , студенти повинні вміти дробовим методом виконати аналіззапропонованої суміші. Вивчивши характерні реакції катіонів металів 4-6-ої аналітичнихгруп, студенти розуміють, що для досліджування суміші катіонів 4-6-ої аналітичних групне можна проводити реакції на окремі іони в присутності сторонніх іонів у довільновибраній послідовності: їх потрібно комбінувати таким чином, щоб до того часу, колипроводиться відкриття якого-небудь іону, всі інші, що заважають, були видалені, абозв’язані в міцні комплексні іони. Тому знання як систематичного, так і дробового методіваналізу суміші катіонів 4-6-ої аналітичних груп має велике значення в практичнійдіяльності: сприяє формуванню у студентів теоретичних основ хімічного аналізу іпрактичних умінь та навичок його виконання, закладає основи для подальшого вивченняпрофільних дисциплін: фармацевтичної хімії, фармакогнозії, технології ліків,токсикологічної хімії та ін.2. Основні питання теми:2.1. Повторити: групові реагенти і характерні реакції на катіони 4, 5, 6 аналітичних груп.2.2. Хід аналізу суміші катіонів 4-6-ої аналітичних груп дробовим методом.2.3. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 4-6-ої аналітичних груп.

3. Література:3.1. Конспект лекцій.

65

3.2. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник – Х.:Основа, Вид-во НФАУ 2000. – стор. 62-101.

3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. – Київ: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002. – стор.375-382.

4. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):4.1. До розчину, що містить катіони 4-6-ої груп, долили груповий реагент на 4 групу

катіонів. Що спостерігається? Напишіть рівняння відповідних реакцій.4.2. До розчину, що містить катіони 4-6-ої груп, долили груповий реагент на 6 групу

катіонів. Що спостерігається? Напишіть рівняння відповідних реакцій.4.3. До розчину, що містить катіони 4-6-ої груп, долили розчин жовтої кров’яної солі. Що

спостерігається? Напишіть рівняння відповідних реакцій.4.4. Запропонуйте систематичний хід аналізу розчинів, які містять іони:

Cu2+, Bi3+, Zn2+; Ni2+, Mn2+, Al3+; Hg2+, Cr3+, Mg2+.

Обов’язково записуйте рівняння реакцій, які використовуєте для проведення аналізу.


Лабораторна робота 15.1.Аналіз суміші катіонів 4-6-ої аналітичних груп систематичним методом

1. Попередні спостереження і дослідження.Розглядають забарвлення досліджуваного розчину, на основі чого роблять орієнтовний

висновок про присутність Cr (III)–, Fe (III)–, Cu (II)– і Ni (II)–катіонів.Універсальним індикаторним папером визначають рН досліджуваного розчину. Якщо

рН<7, то можлива присутність Sn (ІІ)–, Sb (ІІІ)– і (V)– та Fe (ІІІ)–катіонів. У розчині зблизьким до нейтрального середовищем і при відсутності осаду в ньому ці катіони відсутні.

2. Виявлення катіонів дробним методомВ окремих порціях досліджуваного розчину відкривають іони ферум (ІІ)-, ферум (ІІІ)- і

стибій (III)- катіонів.3. Якщо досліджуваний розчин містить осад, то розчин розмішайте, візьміть 35-40

краплин суміші в пробірку, добавте 8 краплин 2Н розчину азотної кислоти, перемішайтескляною паличкою і нагрійте 4-5 хв. на водяній бані. Якщо осад не чорного кольору, товідцентрифугуйте його, промийте на фільтрі або в пробірці розведеною азотною кислотою іпотім нанесіть на фільтр декілька краплин сірководневої води. При наявності іонів Sb(III)осад забарвлюється в оранжево-червоний колір. Якщо після нагрівання осад стає чорним аботемно-сірим, то можна передбачити присутність, крім Sb (III) , відновлених бісмуту і ртуті.Тоді осад перенесіть в фарфорову чашку, розчиніть в 4-6 краплинах концентрованої азотноїкислоти, розбавте 5-7 краплинами дистильованої води і визначте іони Sb (III), Sb (V) , Hg2+,Ві3+.

4. В тому випадку, якщо осад розчиняється повністю в розведеній азотній кислоті,починають відокремлювати четверту групу катіонів: до досліджуваного розчину добавте покраплинах розчин натрію гідроксиду до лужного середовища (рН ~ 9-10) і 5-6 краплинперекису водню. Потім долийте ще невеликий надлишок розчину натрію гідроксиду (рН ~10-12), нагрійте на водяній бані 2-3 хв. і центрифугуйте. При цьому в осаді (І) залишаютьсякатіони 5 і 6 груп у вигляді гідроксидів, а катіони 4 групи переходять в розчин (центрифугат(І)).

5. Для розділення катіонів 5 і 6 груп осад (І) розчиняють в азотній кислоті. Потімнагрівають, добавляють надишок 25%-го розчину аміаку і декілька кристалів амонію нітрату,перемішують скляною паличкою, знову нагрівають на водяній бані і центрифугують. В осаді

66

(ІІ) залишаються гідроксиди катіонів 5 групи, в центрифугаті (ІІ) – аміакати катіонів 6 групиі Mg2+. Осад (ІІ) розчиняють в хлоридній кислоті і аналізують систематичним методомодержану суміш катіонів 5 аналітичної групи.

6. Центрифугат (І), що містить катіони 4 групи, нейтралізують соляною кислотою (рН ~3-4) і аналізують суміш катіонів 4 аналітичної групи систематичним методом.

Центрифугат (ІІ) ділять на 2 частини. В одній частині розчину відкривають катіон Mg2+,а другу частину розчину нейтралізують соляною кислотою до рН ~ 3-4 і аналізують сумішкатіонів 6 аналітичної групи систематичним методом.

67

Fe3[Fe(CN)6]2↓

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО ХОДУ АНАЛІЗУСУМІШІ КАТІОНІВ ІV - VI АНАЛІТИЧНИХ ГРУП

K3[Fe(CN)6]

4

Fe4[Fe(CN)6]2↓

K4[Fe(CN)6]1 2

HNO3 (2М), Н2О2 (3%)

NaOH (6M),H2O2 (3%)

Основні солі катіонівIV –VI ан.гр. (↓)

Гідроксо-, оксоаніоникатіонів IV ан.гр.IV –VI ан.гр. (↓)

HSbO3↓

[SbCl6]–

5

Sb↓

6 Zn

Далі за схемою аналізукатіонів IV ан.гр.катіонів IV ан.гр.

Катіони V –VI ан.гр.

NH3∙H2O (25%), надл.

5.)

7

Гідроксиди катіонівV ан.гр.

Аміачні комплексикатіонів VI ан.гр.IV –VI ан.гр. (↓)

Далі за схемою аналізукатіонів V ан.гр.катіонів IV ан.гр.

Далі за схемою аналізукатіонів VI ан.гр.катіонів IV ан.гр.

3

HCl

68


Тема 16Контрольна експериментальна задача на суміш катіонів

4–6 аналітичних груп

Мета: ідентифікувати катіони 4–6 аналітичних груп в суміші, використовуючисистематичний хід аналізу.

Лабораторна робота 16.1У викладача отримати задачу на суміш катіонів 4–6 аналітичних груп і, застосовуючи

систематичний хід аналізу, виявити, які катіони в ній присутні. Хід аналізу, рівнянняреакцій, спостереження, висновки записати в зошит для лабораторних робіт.


Мета заняття: перевірити знання студентів, які вони одержали на лекційних іпрактичних заняттях з наступних тем: 1. Характерні реакції катіонів 4-ої аналітичної групи, умови їх виконання. Систематичний

хід аналізу суміші катіонів 4-ої аналітичної групи (тема 9).2. Кислотно-основні рівноваги (тема 10).3. Характерні реакції катіонів 5-ої аналітичної групи, умови їх виконання. Систематичний

хід аналізу суміші катіонів 5-ої аналітичної групи (тема 11).4. Окислювально-відновні рівноваги (тема 12).5. Характерні реакції катіонів 6-ої аналітичної групи, умови їх виконання. Систематичний

хід аналізу суміші катіонів 6-ої аналітичної групи (тема 13).6. Рівноваги комплексоутворення (тема 14).7. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 4-6-ої аналітичних груп (тема 15).

Білет для контролю засвоєння змістового модулю 2 включає:- 8 тестових завдань. Необхідно вибрати правильну відповідь, а також дати короткі

ґрунтовні пояснення, написати рівняння відповідних хімічних реакцій;- 4 розрахункових задачі. Необхідно написати рівняння відповідних хімічних реакцій;

написати формули, які використовуються в ході розв’язування задачі; виконати необхіднірозрахунки, вказати одиниці вимірювання розрахованих параметрів.

Приклади тестових завданьТема 9. Характерні реакції катіонів 4-ої аналітичної групи, умови їх виконанняСистематичний хід аналізу суміші катіонів 4-ої аналітичної групи1. До досліджуваного розчину додали надлишок 6М розчину натрію гідроксиду і 3%-горозчину водню пероксиду. Розчин при нагріванні забарвився в жовтий колір. Це свідчить проприсутність в розчині:A. Катіонів алюмінію (ІІІ)B. Катіонів стануму (ІІ)C. Катіонів хрому (ІІІ)D. Катіонів цинку (ІІ)Е. Катіонів стануму (IV)

2. До розчину невідомої суміші додали розчину натрію гідроксиду та розчин воднюперекису, з’явився осад, який зник після додавання надлишку цих речовин. Про наявністькатіонів якої аналітичною групи це може свідчити?A. IV

69

B. VC. VID. IIE. ІІІ

Тема 10. Кислотно-основні рівноваги1. В аналізі широко застосовують буферні розчини для:A. Підтримування сталим певного значення рН середовищаB. Забарвлення розчинівC. Утворення комплексних сполукD. Досягнення повноти осадження аналітичної групи катіонівE. Зміни рН середовища

2. Вам необхідно приготувати аміачний буферний розчин. Для цього до водного розчинуамоніаку необхідно додати розчин:A. Натрію сульфатуB. Калію хлоридуC. Хлоридної кислотиD. Амонію хлоридуE. Сульфатної кислоти

Тема 11. Характерні реакції катіонів 5-ої аналітичної групи, умови їх виконанняСистематичний хід аналізу суміші катіонів 5-ої аналітичної групи1. До розчину, який містить катіони 5-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація)додали невелику кількість натрію бісмутату, нітратної кислоти і підігріли. З’явилосяфіолетове забарвлення розчину. Який катіон обумовив цей аналітичний ефект?A. Катіон феруму (II)B. Катіон магнію (II)C. Катіон бісмуту (III)D. Катіон мангану (II)Е. Катіон феруму (ІII)Відповідь обґрунтувати. Написати рівняння відповідних хімічних реакцій.

2. До досліджуваного розчину додали концентровану нітратну кислоту та кристалічнийплюмбуму диоксид. Розчин набув малинового кольору. На присутністьякого катіону вказує цей аналітичний ефект?А. Стануму (II)В. Мангану (II)С. Хрому (III)D. Феруму (III)Е. Бісмуту (III)Відповідь обґрунтувати. Написати рівняння відповідних хімічних реакцій.

Тема 12. Окислювально-відновні рівноваги1. При виборі окисно-відновної реакції для потреб аналізу необхідно передбачити повноту танапрямок проходження цієї оксидаційно-відновної реакції. Встановити ці показники можназа:А. Величиною водневого показника системиВ. Величиною стандартних електродних потенціалів учасників реакціїС. Величиною стрибка потенціалу в ході оксидаційно-відновної реакціїD. Різницею стандартних електродних потенціалів учасників реакціїЕ. Величиною концентрацій учасників реакції

70

2. Зв’язок між стандартним і рівноважним електродними потенціалами редокс-паривстановлюється законом:A. РелеяB. ФарадеяC. Бугера-Ламберта-БераD. НернстаЕ. Авогадро

Тема 13. Характерні реакції катіонів 6-ої аналітичної групи, умови їх виконанняСистематичний хід аналізу суміші катіонів 6-ої аналітичної групи1. До розчину, що містить катіони 6-ої аналітичної групи (кислотно-основна класифікація)Hg2+, долили груповий реагент на шосту аналітичну групу катіонів. Спостерігаєтьсяутворення:A. Осаду білого кольору, що буріє на повітріB. Розчину рожевого кольоруC. Осаду жовтого кольоруD. Розчину синього кольоруЕ. Безбарвного розчинуВідповідь обґрунтувати. Написати рівняння відповідних хімічних реакцій.

2. При дії диметилгліоксиму на розчин, що містить катіони 6-ої аналітичної групи(кислотно-основна класифікація) спостерігали малинове забарвлення осаду. Якийкатіон обумовив цей аналітичний ефект?A. Катіон меркурію (II)B. Катіон нікелю (II)C. Катіон кобальту (II)D. Катіон купруму (II)E. Катіон кадмію (II)Відповідь обґрунтувати. Написати рівняння відповідних хімічних реакцій.

Тема 14. Рівноваги комплексоутворення1. Лікарський препарат містить кобальту (ІІІ) хлорид. Для визначення кобальту (ІІІ) хлоридуу препараті додали надлишок розчину аміаку. Вкажіть комплексоутворювач та його заряд укомплексній солі хлориду гексаамінокобальту.A. Кобальт, заряд +2B. Кобальт, заряд +3C. Хлор, заряд – 1D. Аміак, заряд 0E. Хлор, заряд 0

2. Катіони яких аналітичних груп (кислотно-основна) класифікація утворюють з груповимреагентом розчинні комплексні сполуки?A. IIB. VC. VID. IVE. ІІІ

Тема 15. Систематичний хід аналізу суміші катіонів 4-6-ої аналітичних груп1. У досліджуваній суміші знаходяться катіони феруму (ІІІ) і купруму (ІІ). Дією якогогрупового реагенту можна розділити дані катіони:

71

A. Розчину натрію гідроксидуB. Розчину натрію гідроксиду і водню пероксидуC. Розчину кислоти хлоридноїD. Концентрованого розчину амонію гідроксидуЕ. Розчину кислоти сульфатноїВідповідь обґрунтувати. Написати рівняння відповідних хімічних реакцій.

2. Досліджуваний розчин лікарського препарату містить катіони магнію (II) іалюмінію (ІІІ). За допомогою якого реагенту можна розділити вказані катіонипри аналізі цього препарату?А. Розчин лугуВ. Розчин амоніакуС. Розчин хлоридної кислотиD. Розчин водню пероксиду в кислому середовищіЕ. Розчин арґентуму (І) нітрату

Приклади задачТема 10. Кислотно-основні рівноваги1. Розчин якої із солей має нейтральну реакцію. Відповідь обґрунтуйте.1) калію карбонат; 2) цинку хлорид; 3) амонію хлорид; 4) амонію ацетат.2. Чому буде дорівнювати рН розчину, якщо змішати рівні об’єми 0,5%-го розчину ацетатунатрію і 0,5% -го розчину оцтової кислоти ( Кіон. = 1,74.10-5)?

Тема 12. Окислювально-відновні рівноваги1. В якому напрямку піде відповідна хімічна реакція:

Cr2O72- + 6І- + 14H+ = 2Cr3+ + 3І2 + 7H2O

Наведіть приклад застосування даної реакції в аналізі.

Тема 14. Рівноваги комплексоутворення1. Константи нестійкості комплексних іонів: а) 2

4CdJ ; б) 24( )Cd CN ;

в) 2 2( )Ag NO ; г) 3 2Ag NH

відповідно дорівнюють: а) 7,9.10-7; б) 1,4.10-17; в)

1,3.10-3; г) 6,8.10-8. Виходячи з цього визначте, в яких випадках відбудеться взаємодія міжрозчинами електролітів:

2 4K CdJ KCN

2 4( )Na Cd CN NaJ

3 2 3 2( )Ag NH NO NaNO Напишітьрівняння відповідних реакцій.

Змістовий модуль 3

72

Методи розділення та концентрування.Теорія та практика аналізу аніонів і невідомого зразка

Конкретні цілі:Класифікувати аніони. Застосовувати групові реагенти в аналізі аніонів. Проводити та

пояснювати умови виконання реакцій аніонів: SO42-, SO3

2-, S2O32-, CrO4

2- (Cr2O72-), BO2

-

(B4O72-), CO3

2-, AsO43-, AsO3

3-, CO32-, C2O4

2-, PO43-, Cl-, Br-, I-, S2-, NO3

-, NO2-, CH3COO-, BrO3

- ,аніонів органічних кислот: винної, бензойної, лимонної та саліцилової.

Проводити дробний та систематичний хід аналізу суміші аніонів.Пояснювати особливості аналізу сумішей речовин відомого та невідомого складу.Засвоїти методи розділення та концентрування.Пояснювати сутність екстракції.Застосовувати методи розділення та концентрування в якісному аналізі. Засвоїти

якісний елементний та функціональний аналіз.

Аналітичні класифікації аніонів по групахЗвичайне відкриття аніонів у фармацевтичному аналізі здійснюється з використанням

різних якісних аналітичних реакцій на той чи інший аніон. Зрозуміло, не виключаєтьсязастосування інструментальних методів аналізу (оптичних, хроматографічних,електрохімічних і ін.). Аналітична класифікація аніонів по групах, на відміну від аналітичноїкласифікації катіонів, розроблена не настільки глибоко. Не існує загальновизнаної і повсюдиприйнятої класифікації аніонів по аналітичних групах. Описано різні класифікації аніонів.

Найчастіше беруть до уваги розчинність солей барію і аргентуму тих чи інших аніонів іїх окислювально–відновні властивості у водних розчинах. У будь–якому випадку вдаєтьсялогічно розділити на групи тільки частину відомих аніонів, тому всяка класифікація аніонівобмежена і не охоплює всі аніони, які складають аналітичний інтерес.

У таблицях 4 і 5 наведені приклади класифікації аніонів по аналітичних групах.При аналітичній класифікації аніонів, основаної на утворенні малорозчинних солей

барію і срібла, аніони за цією класифікацією, поділяють на три групи (табл. 4).До першої групи відносять аніони, що утворюють малорозчинні у воді (у нейтральному

чи слабколужному середовищі) солі з катіонами барію Ba2+. Груповим реагентом є воднийрозчин барію хлориду BaCl2. У табл.4 у цю першу групу включено 10 аніонів: сульфат–аніонSO4

2–, сульфіт–аніон SO32–, тіосульфат–аніон S2O3

2–, оксалат–аніон C2O42–, карбонат–аніон

CO32–, тетраборат–аніон B4O7

2– (сюди ж відноситься аніон і метаборної кислоти BO2–),

фосфат–аніон (ортофосфат–аніон) PO43–, арсенат–аніон AsO4

3–, арсеніт–аніон AsO33–,

фторид–аніон F–. Іноді в цю групу включають хромат–аніон CrO42–, дихромат–аніон Cr2O7

2–,іодат–аніон IO3

–, періодат–аніон IO4–, тартрат–аніон C4H4O6

2–, цитрат–аніон C6H5O73–.

Запропоновано також включити в цю групу і деякі інші аніони, не зазначені в табл. 1, а саме:VO3

–, SiO32–, MoO4

2–, WoO42–, GeO3

2–, PO3–, P4O7

2–, [SiF6]2–, SeO32–, SeO4

2–, TeO42–, TeO3

2–.Друга група включає аніони, що утворюють з катіонами аргентуму Ag+ у розведених

водних розчинах азотної кислоти малорозчинні солі аргентуму. Груповим реагентом єводний азотнокислий розчин арґентуму (І) нітрату AgNO3. У табл. 4 включені 7 такиханіонів: хлорид–аніон Cl–, бромід–аніон Br–, йодид–аніон I–, бромат–аніон BrO3

– (цей аніоніноді виключають із другої групи, оскільки арґентуму (І) бромат AgBrO3 розчиняється врозведеній азотній кислоті), ціанід–аніон CN–, тіоціонат–аніон (роданід–аніон) SCN–,сульфід–аніон S2–. Часом до цієї групи відносять аніон бензойної кислоти C6H5COO– і рядінших аніонів: [Fe(CN)6]4–, [Fe(CN)6]3–, IO3

–, Cl– і ін.До третьої аналітичної групи в рамках розглянутої класифікації відносять аніони, що не

утворюють малорозчинних у воді солей барію чи арґентуму (І). У табл.4 представлені тількитри таких аніони: нітрит–аніон NO2

–, нітрат–аніон NO3–і ацетат–аніон CH3COO–, хоча число

їх набагато більше. Наприклад, у третю групу іноді включають саліцилат–аніонHOC6H4COO–, бромат–аніон BrО3

–, перхлорат–аніон ClO4–. Груповий реагент на аніони

третьої аналітичної групи відсутній.

73

Таблиця 4Класифікація аніонів,

основана на утворенні малорозчинних солей барію і арґентуму (І)Група Аніони Груповий реагент

I SO42–, SO3

2–, CO32–, S2O3

2–, C2O42–, BO2

–

(B4O72–), PO4

3–, AsO43–, AsO3

3–, F–Розчин барію хлориду в нейтральномуабо слабколужному середовищі

II1 Cl–, NCS–, Br–, I–, 3S2–, CN–, 2BrO3– Розчин арґентуму (І) нітрату у 2М

розчині азотної кислотиIII4 NO2

–, NO3–, CH3COO– Відсутній

1 У другу групу іноді включають також бензоат–аніон C6H5COO–.2 Бромат–йон іноді відносять до ІІІ групи, оскільки арґентуму (І) бромат AgBrO3

розчиняється в розведеній HNO3.3 Арґентуму (І) сульфід Ag2S розчиняється при нагріванні в розчині HNO3.4 Іноді до III групи відносять перхлорат–аніон ClO4

–, саліцилат–аніон HOC6H4COO–ідеякі інші аніони.

Таблиця 5Класифікація аніонів, основана на окисно–відновних властивостях

Група Аніони Груповий реагентІ

ОкисникиBrO3

–, AsO43–, 1NO3

–, 2NO2– Розчин KI в сірчанокислому

середовищіSO3

2–, S2–, S2O32–, AsO3

3– Розчин I2 в KIІІВідновники SO3

2–, S2–, S2O32–, AsO3

3–, 2NO2–,

3C2O42–, 4Cl–, Br–, I–, CN–, NCS–

Розчин KMnO4 в сірчанокис–лому середовищі

ІІІІндиферентні

SO42–, CO3

2–, PO43–, B4O7

2–, (BO2–),

CH3COO–Відсутній

1 Нітрат–йон NO3– в слабкокислому середовищі практично не реагує з калію йодидом

KІ.2 Нітрит –йон NO2

– відносять до 1-ої або 2-ої групи.3 Оксалат–йон С2О4

2– помітно знебарвлює розчин KMnO4 тільки при нагріванні.4 Хлорид–йон Cl– за звичайних умов повільно реагує з розчином KMnO4.

При аналітичній класифікації аніонів, основаної на їх окисно–відновних властивостях,аніони поділяють на три групи (табл. 5): аніони–окисники, аніони–відновники йіндиферентні аніони, тобто такі, котрі не володіють вираженими окислювально–відновнимивластивостями в звичайних умовах.

Охарактеризовані вище дві аналітичні класифікації аніонів по групах інодімодифікуються різними дослідниками.

У фармацевтичному аналізі систематичний аналіз суміші аніонів з використаннямбудь–якої класифікації ніколи не проводиться, як і в переважній більшості інших випадківаналітичної практики. Груповий реагент можна використовувати для доказу присутності чивідсутності в суміші (у розчині) аніонів тієї чи іншої аналітичної групи, після чого намічаютьі реалізують найбільш доцільну схему аналізу даного конкретного об’єкта. Лікарськісубстанції і лікарські форми звичайно містять обмежене число аніонів, причому, як правило,буває відомо, які аніони можуть бути присутніми в досліджуваному препараті. Тому прианалізі лікарських препаратів аніони, що входять до їх складу відкривають дробовимметодом за допомогою тих чи інших якісних реакцій на відповідний аніон.

З огляду на викладене, далі охарактеризуємо важливі практичні аналітичні реакціїаніонів, дотримуючись класифікації, основаної на утворенні малорозчинних солей барію іарґентуму (І) ( табл. 4).

74

Розглянуті аніони вступають у численні реакції з різними реагентами. Багато з цихреакцій становлять аналітичний інтерес. Нижче охарактеризовані тільки деякі з цих реакцій,що рекомендуються частіше інших.

При відкритті більшості аніонів використовуються багато тих аналітичних реакцій, щозастосовують і для відкриття катіонів, особливо - реакції осадження і комплексоутворення.Розходження полягає в послідовності додавання реагентів. Якщо при відкритті катіонів додосліджуваного розчину додають розчин реагенту, що містить той чи інший аніон, то привідкритті аніонів, навпаки, до досліджуваного розчину, що містить аніони, які виявляють, якправило, додають розчин реагенту, що містить відповідні катіони. При цьому аналітичнареакція і продукти її залишаються тими ж самими.

Заняття №11

Тема 17Характерні реакції аніонів 1-ої аналітичної групи, умови їх виконання

Груповим реагентом на аніони першої аналітичної групи є, як було зазначено вище,водний розчин барію хлориду BaCl2, з яким аніони даної групи утворять осади відповіднихбарієвих солей, малорозчинні в нейтральних чи слабколужних водних розчинах. Томуреакції з груповим реагентом і проводять у нейтральному чи слабколужному середовищі.Осади барієвих солей розглянутих аніонів розчиняються в мінеральних кислотах, завинятком сульфату барію BaSO4.

Карбонат BaCO3, тетраборат BaB4O7, ортофосфат Ba3(PO4)2 і арсенат Ba3(AsO4)2розчинні й в оцтовій кислоті.

Катіони арґентуму (І) Ag+ також дають осади солей арґентуму (І) з аніонами першоїгрупи, за винятком фторид–аніона, оскільки арґентуму (І) фторид розчинний у воді. Ці осадирозчиняються в азотнокислому розчині, на відміну від солей арґентуму (І) аніонів другоїаналітичної групи. Солі плюмбуму (II) аніонів першої групи також нерозчинні у воді, завиключенням тетраборату і перйодату.

Аніони першої аналітичної групи у водних розчинах безбарвні. Перша група включаєяк аніони–окисники (AsO4

3–, іноді також CrO42–, Cr2O7

2–), так і аніони–відновники (AsO33–,

S2O32–, SO3

2–). Під дією мінеральних кислот аніони “летких” кислот (SO32–, S2O3

2– і CO32–)

руйнуються з виділенням газоподібних СО2 чи SO2.

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:Як і катіони, багато аніонів входять до складу лікарських препаратів. При контролі

якості лікарської сировини лікарських засобів, технологічних стадій їхнього одержання,лікарської сировини й у ряді інших випадків виникає необхідність проведення якісного ікількісного аналізу аніонів. Ідентифікацію аніонів найчастіше проводять з використаннямрізних аналітичних реакцій, що дозволяють відкривати ці аніони.

У Державну Фармакопею України включені реакції підтвердження тотожності дляцілого ряду аніонів: карбонат–йони CO3

2– і гідрокарбонат–йони НСО3–, арсеніт–йони AsO3

3–

і арсенат–йони AsO43–, сульфат–йони SO4

2–, сульфіт–йони SO32–, фосфат–йони РО4

3–,хлорид–йони Cl–. У Фармакопейних статтях та інших нормативних документах на різнілікарські засоби введені якісні аналітичні реакції і на інші аніони.

При випробуваннях лікарських препаратів на чистоту і граничний вміст домішокпередбачається проведення якісних реакцій на хлориди, сульфати, фториди, фосфати.

2. Основні питання теми:2.1. Аніони 1-ої аналітичної групи (класифікація аніонів, основана на утворенні

малорозчинних солей барію і арґентуму (І)), загальна характеристика.2.2. Груповий реагент, умови його застосування.

75

2.3. Характерні реакції аніону SO42–.

2.4. Характерні реакції аніону SO32–.

2.5. Характерні реакції аніону S2O32–.

2.6. Характерні реакції аніону СO32–.

2.7. Характерні реакції аніону РO43–.

2.8. Характерні реакції аніону С2O42–.

2.9. Характерні реакції арсенат–йонів.2.10. Характерні реакції арсеніт–йонів.2.11. Характерні реакції хромат– та дихромат–йонів.2.12. Характерні реакції тетраборат– та метаборат–йонів.2.13. Характерні реакції фторид–йонів.2.14. Характерні реакції силікат–йонів.2.15. Хід аналізу суміші аніонів 1-ої аналітичної групи.


Основа, Вид–во НФАУ 2000. – стор. 122–132.3.3. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. – Навчально–методичний посібник. – К.:

ЦУЛ. – 2002. – стор. 383–396.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Назвіть аніони нестійких і летких кислот, які відносяться до 1-ої аналітичної групи(класифікація аніонів, основана на утворенні малорозчинних солей барію і арґентуму (І)).Вкажіть їх відношення до хлороводневої кислоти. Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Відповідь:Аніони нестійких кислот при взаємодії з мінеральними кислотами розкладаються з

виділенням газоподібних продуктів.До першої групи аніонів (класифікація аніонів, основана на утворенні малорозчинних

солей барію і арґентуму (І)) відносяться аніони нестійких кислот:сульфіт - SO3

2–, тіосульфат - S2O32–, карбонат - CO3

2–. Реакції визначення цих аніонівмінеральними кислотами є фармакопейними.

Усі сульфіти розкладаються мінеральними кислотами з виділенням газоподібногодиоксиду сірки SO2:

SO32– + 2H+ → SO2↑ + H2O

Диоксид сірки, що виділяється, виявляють за характерним запахом, а також зазнебарвленням водного розчину йоду чи калію перманганату:

SO2↑ + I2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI5SO2↑ + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4

При дії мінеральних кислот на тіосульфати спочатку утворюється нестабільнатіосульфатна кислота H2S2O3, яка швидко розкладається з виділенням газоподібногодиоксиду сірки SO2 і елементної сірки S, що викликає помутніння розчину:

S2O32– + 2H+ → H2S2O3

H2S2O3 → S↓ + SO2↑ + H2OГазоподібний диоксид сірки, що виділяється, виявляють або за характерним запахом,

або за знебарвленням ним розчинів калію перманганату чи йоду.Карбонат–іони і гідрокарбонат–іони при взаємодії з кислотами утворюють слабку

нестабільну вугільну кислоту, яка швидко розкладається в кислому середовищі з виділеннямгазоподібного диоксиду вуглецю CO2:

CO32– + 2H3O+ → H2CO3 + 2H2O

HCO3– + H3O+ → H2CO3 + H2O

H2CO3 → CO2↑ + H2O

76

Диоксид вуглецю, що виділяється, виявляють в приладі для виявлення газів запомутнінням баритової чи вапняної води внаслідок утворення малорозчинного кальцію(барію) карбонату:

Ca2+ + 2OH– + CO2↑ → CaCO3↓ + H2O

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Якими реакціями можна розділити арсеніт– та арсенат–йони?5.2. Запропонуйте хід аналізу суміші аніонів (класифікація основана на розчинності солей

барію і арґентуму (І)). Напишіть рівняння відповідних реакцій, вкажіть умови їхвиконання, аналітичні ефекти, заважаючі йони:

Сr2О72-, S2O3

2-; РО4

3-, SO32-;

SO42-, СO3

2-.

6. Лабораторні роботи:Лабораторна робота 17.1.

Характерні реакції аніонів 1-ої аналітичної групи, умови їх виконання

Характерні реакції сульфат–аніонуСульфат–іон — аніон сильної двохосновної сірчаної кислоти H2SO4 (рК2 = 1,94). У

водних розчинах безбарвний, практично не гідролізується, має окисні властивості, що, однак,у розведених розчинах звичайно не реалізується. Сульфат–йон як ліганд утворює порівняномалостійкі сульфатні комплекси металів.

Сульфати амонію і багатьох металів добре розчиняються у воді. Сульфати кальцію,стронцію, барію, плюмбуму (II) малорозчинні у воді, що широко використовується вхімічному аналізі.

1. Дія розчинів солей барію (фармакопейна реакція)Сульфат–іони при взаємодії з катіонами Ва2+ утворюють білий дрібнокристалічний осад

барію сульфату:Ba2+ + SO4

2– → BaSO4↓Осад не розчиняється в лугах і мінеральних кислотах, за винятком концентрованої

сірчаної кислоти, в якій він частково розчиняється з утворенням кислої солі:BaSO4 + H2SO4 → Ba(HSO4)2

Якщо в розчині присутній калію перманганат, то осад барію сульфату забарвлюється вфіолетово–червоний колір за рахунок адсорбції перманганат–йонів MnO4

– на осаді.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплі розчину сульфату,

добавляють краплю розведеного розчину HCl і 2–3 краплі розчину BaCl2. Випадає білий осадсульфату барію.

2. Реакція з катіонами плюмбуму (II)Сульфат–іони утворюють з катіонами Pb2+ білий дрібнокристалічний осад

плюмбуму (II) сульфату PbSO4:Pb2+ + SO4

2– → PbSO4↓Осад частково розчиняється в мінеральних кислотах, розчиняється в лугах і у водних

розчинах CH3COONa чи CH3COONH4 з утворенням комплексних сполук.3. Розчинення в лугах

PbSO4 + 4NaOH → Na2[Pb(OH)4] + Na2SO4Комплексам, що утворяться при розчиненні плюмбуму (II) сульфату в розчинах натрію

й амонію ацетатів, різні дослідники приписують неоднаковий склад.Методика виконання реакції. У пробірку вносять 3–4 краплі розчину сульфату і

додають 2–3 краплі розчину плюмбуму (II) нітрату Pb(NO3)2. Випадає білий осад плюмбуму(II) сульфату. Дослідіть відношення плюмбуму (II) сульфату до розчинів мінеральнихкислот, лугу, натрію чи амонію ацетату.

77

Характерні реакції сульфіт–аніонуСульфіт–іон SO3

2– і гідросульфіт–йон HSO3– — аніони двохосновної нестабільної у

водних розчинах сірчистої кислоти H2SO3, яка при йонізації по першій стадії є кислотоюсередньої сили (рК1 = 1,85), а по другій — дуже слабкою (рК2 = 7,20). У водних розчинахсульфіт–йони безбарвні, піддаються гідролізу, є сильними відновниками (вже у воднихрозчинах вони повільно окислюються киснем повітря до сульфатів). Однак деякі сильнівідновники, наприклад, металевий цинк у кислому середовищі, можуть відновлюватисульфіти до сірководню H2S. Сульфіт–йон володіє досить ефективними комплексотворнимивластивостями як ліганд.

Середні натрію і калію сульфіти добре розчиняються у воді, середні сульфіти іншихметалів, як правило, малорозчинні у воді.

При дії кислот на сульфіти вони розкладаються.1. Реакція з барію хлоридом (фармакопейна)Сульфіт–йони при взаємодії з катіонами барію утворюють білий кристалічний осад

барію сульфіту BaSO3:Ba2+ + SO3

2– → BaSO3Осад розчиняється в розведених HCl і HNO3 з виділенням газоподібного диоксиду сірки

SO2, наприклад:BaSO3 + 2HCl → SO2 + BaCl2 + H2O

Аналогічно протікає реакція сульфіт–йонів і з стронцію хлоридом SrCl2.Методика виконання реакції. У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натрію сульфіту

Na2SO3 і додають 2–3 краплі розчину BaCl2. Випадає білий осад барію сульфіту.До отриманої суміші додають по краплях розчин HCl. Осад розчиняється.2. Реакція розкладання сульфітів кислотами (фармакопейна)Усі сульфіти розкладаються мінеральними кислотами з виділенням газоподібного

диоксиду сірки SO2:SO3

2– + 2H+ → SO2 + H2OДиоксид сірки, що виділяється, виявляють по характерному запаху, а також по

знебарвленню водного розчину йоду чи калію перманганату:SO2 + I2 + 2H2O → H2SO4 + 2HI

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4Розкладання сульфітів під дією кислот прискорюється при нагріванні і при зниженні рН

середовища.Реакцію звичайно проводять у приладі для виявлення газів (мал. 17.1), що складається з

двох пробірок. Одна пробірка (1) має пробку з газовідвідною вигнутою скляною трубкою,вільний кінець якої занурюють у розчин (для поглинання газу, що виділяється), якимзаповнюється інша пробірка–приймач (2).

Мал. 17.1. Прилад для виявлення газів1 — пробірка з досліджуваним розчином; 2 — пробірка–приймач

Методика виконання реакції.

78

Перший варіант. В пробірку 1 з пробкою вносять 6–8 крапель розчину натрію сульфіту,швидко доливають 6–8 крапель розведеної сірчаної кислоти, зразу ж закривають пробіркупробкою з газовідвідною трубкою, вільний кінець якої занурюють в пробірку–приймач 2,заповнену сильно розведеним (світло–рожевого кольору) розчином калію перманганату,підкисленого сірчаною кислотою. Рожевий розчин в пробірці–приймачі знебарвлюється.

Другий варіант. В пробірку вносять 5–6 крапель розчину натрію сульфіту, додаютьстільки ж крапель розчину HCl чи H2SO4 і струшують пробірку з розчином. Поступововиділяється газоподібний диоксид сірки з характерним запахом.

3. Реакція з арґентуму (І) нітратомСульфіт–йони дають з арґентуму (І) нітратом AgNO3 білий осад арґентуму (І) сульфіту

Ag2SO3, розчинний при надлишку сульфіт–йонів з утворенням розчинних комплекснихдисульфітоаргентат (І)–йонів [Ag(SO3)2]3–:

2Ag+ + SO32– → Ag2SO3↓

Ag2SO3 + 3SO32– → 2[Ag(SO3)2]3–

При кип’ятінні суміші білий осад арґентуму (І) сульфіту сутеніє за рахунок виділеннясрібла оксиду Ag2O:

Ag2SO3 → Ag2O + SO2Методика виконання реакції. У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натрію сульфіту і

по краплях додають розчин арґентуму (І) нітрату до випадання білого осаду арґентуму (І)сульфіту. До суміші, що утворилася, по краплях при перемішуванні додають розчин натріюсульфіту до розчинення осаду.

В іншій пробірці аналогічно одержують білий осад арґентуму (І) сульфіту і кип’ятятьсуміш осаду з розчином. Осад поступово стає бурим.

4. Реакція з калію перманганатомСульфіт–йон при реакції з калію перманганатом KMnO4 у кислому середовищі

окисляється до сульфат–йонів:5SO3

2– + 2MnO4– + 6H+ → 2Mn2+ + 5SO4

2– + 3H2OПри цьому рожевий розчин калію перманганату знебарвлюється.У нейтральному середовищі сульфіт–йон при реакції з перманганат–йоном також

окисляється до сульфат–йона. Одночасно утворюється темний пластівчастий осадMnО(OH)2:

3SO32– + 2MnO4

– + 3H2O → 2MnO(OH)2 + 3SO42– + 2OH–

Методика виконання реакції. У кожну з двох пробірок вносять по 2–3 краплі розчинунатрію сульфіту.

В одну пробірку додають 2–3 краплі розчину H2SO4 і по краплям — сильно розведений(світло–рожевого забарвлення) розчин калію перманганату. Розчин знебарвлюється.

В іншу пробірку додають по краплях такий же розчин калію перманганату. Випадаєтемний пластівчастий осад MnО(OH)2.

5. Реакція з розчином йоду (фармакопейна)Сульфіт–йони в нейтральних чи слабкокислих розчинах окислюються йодом до

сульфат–йонів. При цьому жовтий розчин йоду знебарвлюється внаслідок відновлення йодудо йодид–йонів:

SO32– + I2 + H2O → SO4

2– + 2I– + 2H+

Аналогічно протікає реакція сульфіт–йона з бромною водою.Методика виконання реакції.а) У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натрію сульфіту, доливають по краплях

розчин оцтової кислоти до нейтральної реакції (по лакмусовому папірцю), потім також покраплях додають розведений розчин йоду (блідо–жовтого кольору). Розчин йодузнебарвлюється.

б) У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натрію сульфіту і додають 2–3 краплірозчину йоду, що знебарвлюється.

6. Реакція відновлення сульфіт–йона металевим цинком у кислому середовищі

79

Сульфіт–йон відновлюється металевим цинком у кислому середовищі до сірководнюH2S. Реакцію можна описати схемою:

SO32– + 2H+ → SO2 + H2O

SO2 + 3Zn + 6H+ → H2S + 3Zn2+ + 2H2OГазоподібний сірководень, що виділяється, можна виявити по почорнінню

фільтрувального паперу, змоченого розчином солі плюмбуму (II), внаслідок утвореннячорного плюмбуму (II) сульфіду PbS:

H2S + Pb2+ → PbS↓ + 2H+

Методика виконання реакції. У пробірку вносять 3–4 краплі розчину натрію сульфіту,додають 2 краплі розчину HCl і небагато металевого цинку. У верхню частину пробіркипоміщають смужку фільтрувального паперу, змоченого розчином солі плюмбуму (II). Папірчорніє.

Характерні реакції тіосульфат–аніонуТіосульфат–йон S2O3

2– — аніон нестійкої двохосновної тіосірчаної кислоти H2S2O3середньої сили (рК1 = 0,60, рК2 = 1,72), яка у водних розчинах розкладається з виділеннямелементної сірки:

H2S2O3 → S + SO2 + H2OУ водних розчинах тіосульфат–йон безбарвний, практично не гідролізується, є сильним

відновником і досить ефективним лігандом–комплексоутворювачем.Тіосульфати лужних металів, стронцію, цинку, кадмію, марганцю (ІІ), феруму (ІІ),

кобальту (ІІ), купруму (ІІ) розчинні у воді. Тіосульфати інших металів малорозчинні у воді.1. Реакція з барію хлоридомТіосульфат–йон при взаємодії з катіонами барію утворює білий дрібнокристалічний

осад барію тіосульфату:Ba2+ + S2O3

2– → Ba2S2O3↓Осад розчиняється в кислотах з розкладанням:

Ba2S2O3 + 2H+ → Ba2+ + S + SO2 + H2OМетодика виконання реакції.У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натрію тіосульфату

Na2S2O3 і додають 2–3 краплі розчину барію хлориду. Випадає білий осад барію тіосульфату.Осад утворюється повільно. Для прискорення виділення осаду можна потерти

внутрішню стінку пробірки скляною паличкою.2. Реакція розкладання тіосульфатів кислотами (фармакопейна)При дії мінеральних кислот на тіосульфати спочатку утвориться нестабільна тіосірчана

кислота H2S2O3, що швидко розкладається з виділенням газоподібного диоксиду сірки SO2 іелементної сірки S, що викликає помутніння розчину:

S2O32– + 2H+ → H2S2O3

H2S2O3 → S + SO2 + H2OГазоподібний диоксид сірки, що виділяється, виявляють або по характерному запаху,

або по знебарвленню ним розчинів калію чи йоду перманганату.Методика виконання реакції.а) У пробірку вносять 3–4 краплі розчину натрію тіосульфату і стільки ж краплин

розведеного розчину соляної кислоти HCl. Розчин каламутніє внаслідок виділенняелементної сірки і відчувається характерний запах диоксиду сірки.

б) Реакцію проводять з використанням приладу для виявлення газів, описаного вище (мал. 17.1).

У пробірку 1 вносять 6–8 краплин розчину натрію тіосульфату і 6–8 краплинрозведеного розчину HCl. Пробірку відразу ж закривають пробкою з газовідвідною трубкою,вільний кінець якої занурюють у сильно розведений розчин KMnО4 (блідо–рожевогокольору) чи в сильно розведений розчин йоду (блідо–жовтого кольору), що знаходиться впробірці–приймачі 2. Розчин у першій пробірці каламутніє внаслідок виділення елементноїсірки. Розчин у пробірці–приймачі знебарвлюється.

3. Реакція з йодом

80

Тіосульфат–йон знебарвлює нейтральні або слабко лужні розчини йоду, відновлюючийод до йодид–йонів з одночасним утворенням тетратіонат–йону S4O6

2–:2S2O3

2– + I2 → S4O62– + 2I–

Ця реакція має велике значення в кількісному титриметричному аналізі.Методика виконання реакції.У пробірку вносять 3–4 краплі розведеного розчину йоду,

що має жовте забарвлення, і додають по краплях розчин натрію тіосульфату до знебарвленнярозчину йоду.

4. Реакція з арґентуму (І) нітратом (фармакопейна)Тіосульфат–йон з катіонами срібла Ag+ утворює білий осад арґентуму (І) тіосульфату

Ag2S2O3:2Ag+ + S2O3

2– → Ag2S2O3↓Осад арґентуму (І) тіосульфату швидко розкладається до чорного арґентуму (І)

сульфіду Ag2S. Колір осаду послідовно змінюється на жовтий, бурий і під кінець — начорний. Реакція протікає за схемою:

Ag2S2O3 + H2O → Ag2S + H2SO4При надлишку тіосульфатів–йонів осад арґентуму (І) тіосульфату розчиняється з

утворенням комплексних дитіосульфатоаргентат (І)–йонів [Ag(S2O)2]3–:Ag2S2O3 + 3S2O3

2– → 2Аg(S2O3)2]3–

Методика виконання реакції. У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натріютіосульфату і додають 2–3 краплі розчину арґентуму (І) нітрату AgNO3. Виділяється білийосад арґентуму (І) тіосульфату, що поступово змінює забарвлення на буро–чорне.

В іншій пробірці аналогічно одержують білий осад арґентуму (І) тіосульфату і відразуж додають до нього при перемішуванні надлишок розчину натрію тіосульфату дорозчинення осаду.

5. Реакція із купруму (II )сульфатомТіосульфат–йон при взаємодії з катіонами купруму (ІІ) Cu2+ утворює чорний осад

купруму (І) сульфіду Cu2S:2Cu2+ + 3S2O3

2– → Cu2S2O3 + S4O62–

Cu2S2O3 + H2O → Cu2S↓ + H2SO4Методика виконання реакції. У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натрію

тіосульфату, додають 2–3 краплі розчину купруму (ІІ) сульфату CuSO4 і обережнонагрівають пробірку. Випадає чорний осад купруму (І) сульфіду.

Характерні реакції оксалат–аніонуОксалат–іон С2О4

2– — аніон двохосновної щавлевої кислоти H2C2O4 середньої сили(pK1 = 1,25; pК2 = 4,27), порівняно добре розчинної у воді. Оксалат–йон у водних розчинахбезбарвний, частково гідролізується, сильний відновник, ефективний ліганд — утворюєстійкі оксалатні комплекси з катіонами багатьох металів.

Оксалати лужних металів, магнію й амонію розчиняються у воді. Оксалати іншихкатіонів, як правило, малорозчинні у воді.

1. Реакція з барію хлоридомСолі барію осаджують з водних розчинів оксалат–йон у вигляді білого осаду барію

оксалату BaС2О4:Ba2+ + C2O4

2– → BaС2O4↓Осад барію оксалату розчиняється в мінеральних кислотах, а при кип’ятінні — оцтовій

кислоті.Методика виконання реакції. У кожну з двох пробірок вносять по 2–3 краплі розчину

амонію оксалату (NH4)2C2O4 і додають по 2–3 краплі розчину барію хлориду. В обохпробірках випадає білий осад барію оксалату.

В одну пробірку додають по краплях при перемішуванні розчин HCl до повногорозчинення осаду.

В іншу пробірку додають 6–7 краплин розчину оцтової кислоти й обережно нагріваютьсуміш до кипіння. При кип’ятінні суміші осад поступово розчиняється.

81

Аналогічно протікає реакція оксалатів–йонів з катіонами кальцію (фармакопейна) зутворенням білого осаду кальцію оксалату CaС2O4, що розчиняється в мінеральних кислотах,але не розчиняється в оцтовій кислоті.

2. Реакція з арґентуму (І) нітратомОксалат–йони при взаємодії з катіонами срібла Ag+ утворюють білий сирнистий осад

арґентуму (І) оксалату Ag2C2O4:2Ag+ + C2O4

2– → Ag2C2O4↓Осад арґентуму (І) оксалату розчиняється в азотній кислоті, у концентрованому розчині

аміаку. Дія розчину HCl на арґентуму (І) оксалат приводить до утворення арґентуму (І)хлориду:

Ag2C2O4 + 2HCl → 2AgCl↓ + H2C2O4Методика виконання реакції. У кожну з трьох пробірок вносять по 2–3 краплі розчину

амонію оксалату (NH4)2C2O4 і додають по 2–3 краплі розчину AgNO3. У кожній пробірцівипадає білий осад арґентуму (І) оксалату.

В одну пробірку додають по краплях при перемішуванні розчин HNO3 до розчиненняосаду.

В іншу пробірку також по краплях при перемішуванні додають концентрований розчинаміаку до розчинення осаду.

У третю пробірку додають 4–5 краплин розчину HCl, в пробірці залишається білий осадарґентуму (І) хлориду.

3. Реакція з калію перманганатомОксалат–йони при взаємодії з калію перманганатом KMnО4 у кислому середовищі при

нагріванні окисляються з виділенням газоподібного диоксиду вуглецю CO2; розчин каліюперманганату при цьому знебарвлюється внаслідок відновлення марганцю (VII) до марганцю(II):

5C2O42– + 2MnO4

– + 16H+ → 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2OПри проведенні цієї реакції можна використовувати прилад для виявлення газів,

аналогічний тому, що застосовується при вивченні реакції розкладання сульфітів кислотами(див. мал. 2.1).

Методика виконання реакції.а) У пробірку вносять 2–3 краплі розчину амонію оксалату, додають 3–5 краплин

розчину сірчаної кислоти, нагрівають суміш до 70–80 °C (не вище) і повільно, по крапляхдодають розведений розчин калію перманганату. Останній знебарвлюється; спостерігаєтьсявиділення бульбашок газу — диоксиду вуглецю.

б) У пробірку 1 (мал. 2.1) вносять 6–8 краплин розчину натрію оксалату Na2C2O4 (чиіншого розчинного оксалату), додають стільки ж краплин розчину H2SO4 і 5–6 краплинрозведеного розчину KMnО4. Розчин у пробірці 1 забарвлюється в блідо–рожевий колірперманганат–йонів.

Пробірку 1 закривають пробкою з газовідвідною трубкою, занурюючи її вільний кінецьу розчин баритової води (насичений розчин гідроксиду барію Ba(OH)2, чи вапняної води(насичений розчин кальцію гідроксиду Ca(OH)2), що знаходяться в інший пробірці–приймачі2.

Обережно нагрівають розчин у першій пробірці до 70–80°C. При нагріванні розчинзнебарвлюється і з нього виділяються бульбашки газу (CO2), що через газовідвідну трубкупопадає в пробірку–приймач 2 і викликає помутніння вапняної води внаслідок утвореннямалорозчинного кальцію карбонату CaCO3:

Ca2+ + 2OH– + CO2 → CaCO3 + H2OХарактерні реакції карбонат–аніону

Карбонати — солі нестабільної дуже слабкої вугільної кислоти H2CO3 (pК1 = 6,35, рК2= 10,32), що у вільному стані у водних розчинах нестійка і розкладається з виділеннямдиоксиду вуглецю CO2:

H2CO3 → CO2 +H2O

82

Вугільна кислота утворює два ряди солей: середні карбонати (чи просто карбонати), щомістять аніон CO3

2–, і гідрокарбонати, що містять аніон HCO3–. Амонію, натрію, калію,

рубідію, цезію карбонати розчинні у воді. Літію карбонат у воді малорозчинний. Карбонатиінших металів, як правило, також малорозчинні у воді. Гідрокарбонати розчиняються у воді.

Карбонат–йони у водних розчинах безбарвні, не володіють ні окисними, ні відновнимивластивостями і здатні як ліганди до утворення різних за стійкістю карбонатних комплексів зкатіонами ряду металів.

Карбонат–йони у водних розчинах піддаються гідролізу. Водні розчини гідрокарбонатівлужних металів не забарвлюються при додаванні до них краплі розчину фенолфталеїну, щодозволяє відрізняти розчини карбонатів від розчинів гідрокарбонатів (фармакопейний тест).

1. Реакція з барію хлоридомКарбонат–йон при взаємодії з катіонами барію утворює білий дрібнокристалічний осад

барію карбонату BaCO3:Ba2+ + СО3

2– → BaCO3↓Осад розчиняється в мінеральних кислотах (у розчині H2SO4 утвориться білий осад

BaSO4) і в оцтовій кислоті.Аналогічні осади карбонатів дають катіони кальцію (CaCO3) і стронцію (SrCO3).Методика виконання реакції. У пробірку вносять 2–3 краплі розчину натрію карбонату

Na2CO3 і додають 2–3 краплі розчину барію хлориду. Випадає білий осад барію карбонату.До осаду повільно, по краплях додають розчин HCl до повного розчинення осаду.2. Реакція із магнію сульфатом (фармакопейна)Карбонат–йон СО3

2– із сульфатом магнію утворює білий осад магнію карбонату MgCO3:Mg2+ + СО3

2– → MgCO3↓Осад магнію карбонату розчиняється в кислотах.Гідрокарбонат–йон HCO3

– утворює із магнію сульфатом осад MgCО3 тільки прикип’ятінні:

Mg2+ + 2HCO3– → MgCO3↓ + CO2 + H2O

Методика виконання реакції. У пробірку вносять 3–5 краплин розчину натріюкарбонату Na2CO3 і додають стільки ж краплин насиченого розчину магнію сульфату MgSO4.Випадає білий осад магнію карбонату.

3. Реакція з мінеральними кислотами (фармакопейна)Карбонат–йони і гідрокарбонат–йони при взаємодії з кислотами утворюють слабку

нестабільну вугільну кислоту, що швидко розкладається в кислому середовищі з виділеннямгазоподібного диоксиду вуглецю CO2:

CO32– + 2H3O+ → H2CO3 + 2H2O

HCO3– + H3O+ → H2CO3 + H2OH2CO3 → CO2 + H2O

Диоксид вуглецю, що виділяється, виявляють по помутнінню баритової чи вапняноїводи в приладі для виявлення газів (мал. 2.1).

Методика виконання реакції. У пробірку 1 вносять 8–10 краплин розчину натріюкарбонату Na2CO3 чи натрію гідрокарбонату NaHCO3, додають стільки ж краплин розчинуHCl чи H2SO4 і відразу ж закривають пробірку 1 пробкою з газовідвідною трубкою, вільнийкінець якої швидко занурюють у баритову чи вапняну воду, що знаходиться в пробірці–приймачі 2. У першій пробірці спостерігається виділення бульбашок газу (CO2), у пробірці–приймачі — помутніння розчину.

Характерні реакції борат–аніонів B4O72– і BO2

–

Тетраборат–йон В4О72– — аніон слабкої двохосновної тетраборної кислоти H2B4O7 (рК1

= 3,74, рК2 = 7,70), яка у вільному (індивідуальному) стані невідома, але може існувати врозчинах.

Тетраборат–йон у водних розчинах безбарвний, піддається глибокому гідролізу, невиявляє окислювально–відновних властивостей, не володіє вираженоюкомплексоутворюючою здатністю як ліганд.

83

Метаборат–йон BO2– (часто називають просто «борат–іоном») — аніон (за складом) не

існуючої в розчинах метаборної кислоти HBO2. Однак у вільному індивідуальному станіметаборна кислота існує у вигляді трьох кристалічних модифікацій.

Як і тетраборат–йон, метаборат–йон у водних розчинах безбарвний, піддаєтьсягідролізу, індиферентний як окислювач і відновник, володіє помірноюкомплексоутворюючою здатністю як ліганд. Істинна будова і склад метаборат–йона врозчині не відомі.

Застосовувана на практиці борна кислота — це трьохосновна ортооборна кислотаH3BO3, яку можна також описати формулою B(OH)3. Борна кислота добре розчиняється уводі й у водних розчинах, є дуже слабкою кислотою (рК1 = 9,15, рК2 = 12,74, рК3 = 13,80),тому в кислих середовищах вона практично повністю присутня у недисоційованій форміH3BO3.

У водних розчинах тетра–, орто– і метаборна кислоти знаходяться в рівновазі:H2B4O7 + 5H2O ↔ 4H3BO3 ↔ 4HBO2 + 4H2O

Ортоборна кислота не утворює солі з катіонами металів, але дає зі спиртами складніефіри, наприклад (CH3O)3B, (C2H5O)3B і т. ін. Мета– і тетраборна кислоти утворюють солі —борати, аніони яких містять відповідно метаборат–аніон BO2

– і тетраборат–аніон В4О72–.

Борати амонію і лужних металів розчинні у воді. Борати інших металів, як правило,малорозчинні у воді. З боратів найбільше практичне значення має декагідрат тетраборатанатрію Na2B4O7·10H2O — біла кристалічна речовина (бура). Бура застосовується в якісномуаналізі для відкриття металів по утворенню забарвлених плавів —«перлів» бури, а також укількісному титриметричному аналізі як первинний стандарт, за яким стандартизуютьрозчини кислот.

Метаборати завжди містять кристалізаційну воду, тому іноді думають, що вонинасправді є кислими солями ортоборної кислоти. Наприклад, двухводному кальцію боратуСа(ВО2)2·2Н2О приписують формулу Са(Н2ВО3)2.

1. Реакція з барію хлоридомБорат–йони при взаємодії з барію хлоридом у водних розчинах утворюють білий

кристалічний осад барію метаборату Ва(ВО2)2:B4O7

2– + Ba2+ + 3H2O → Ba(BO2)2↓ + 2H3BO3Осад розчиняється в азотній і оцтовій кислотах.Методика виконання реакції. У пробірку вносять 3–4 краплі розчину бури і додають по

краплях розчин BaCl2 до припинення утворення білого осаду барію метаборату.2. Забарвлення полум’я пальника складними ефірами борної кислоти

(фармакопейний тест)Борат–йони чи борна кислота утворюють з етанолом C2H5OH у присутності сірчаної

кислоти складний етиловий ефір борної кислоти (C2H5O)3B, що забарвлює полум’я в зеленийколір. Реакцію утворення складних ефірів борної кислоти можна описати схемою:

B4O72– + 2H+ + 5H2O → 4H3BO3

H3BO3 + 3C2H5OH → (C2H5O)3В + 3H2OАналогічні продукти реакції борна кислота і борати дають із гліцерином, метанолом і

іншими спиртами.Методика виконання реакції. У порцелянову чашку чи в мікротигель поміщають 4–6

краплі розчину бури і випарюють розчин досуха. До сухого залишку після його охолодженнядо кімнатної температури додають 2–3 краплі концентрованої сірчаної кислоти і 5–6 крапліетанолу. Суміш перемішують і підпалюють. Полум’я забарвлюється в зелений колір.

3. Реакція з куркумином (фармакопейна)Борна кислота і борати при взаємодії з барвником куркумином у кислому середовищі

утворюють куркуминовий комплекс рожевого чи темно–червоного кольору (у залежності відконцентрації борної кислоти), що у лужному чи аміачному середовищі змінює забарвленняна зеленкувато–чорне чи синювато–чорну.

84

Реакцію утворення куркуминового комплексу з борною кислотою можна приблизноописати так: барвник куркумин (жовтого кольору) у розчинах може існувати в двохтаутомерних формах — кетонній і єнольній, що знаходяться в рівновазі:

СНСНСO

СНСНС

СН2

O OH

OH

ОСН3

ОСН3

СНСНСO

СНСНС

СН

OH OH

OH

ОСН3

ОСН3

кетонна форма єнольна форма

Лужні розчини куркумину мають червоно–коричневий колір, кислі — світло–жовтий.Під час реакції куркумину з борною кислотою (в кислому середовищі борати утворюютьборну кислоту) утворюється курминовий комплекс бору. Деякі рахують, що в реакціїкомплексоутворення бере участь єнольна форма куркумину і утворюється куркуминовийкомплекс бору — резоціанін червоного кольору.

Реакцію проводять за допомогою куркуминового паперу. Її виготовляють наступнимчином: наносять на білий фільтрувальний папір спиртовий розчин куркумину (спиртованастойка куркуми), а потім висушують її в захищеному від світла місті в атмосферномуповітрі, яке не містить парів кислот і аміаку.

Методика виконання реакції. У пробірку вносять 4–6 краплин розчину бури, 2–3краплини розчину HCl. У цей розчин занурюють висушений куркумовий папір, витримуютьбіля однієї хвилини і висушують. Жовте забарвлення куркумину змінюється на темно–червоне чи коричневе — колір комплексу. Папір змочують розчином аміаку; колір паперузмінюється на зеленкувато–чорний чи синьо–чорний.

4. Деякі інші реакції борат–йонівУ якісному аналізі використовують реакцію одержання перлин бури: при плавленні

бури утвориться прозора склоподібна маса — «перлини бури». Якщо плавити суміш бури ізсолями металів, то утворюються забарвлені перлини, колір яких залежить від природикатіона металу.

Характерні реакції ортофосфат–аніонуФосфат–йон PO4

3–, гідрофосфат–йон HPO42–, дигідрофосфат–йон H2PO4

– — аніонитрьохосновної ортофосфорної кислоти H3PO4, яка за першою стадією йонізації є кислотоюсередньої сили (рК1 = 2,15), а за другою і третьою — дуже слабкою кислотою (рК2 = 7,21, К3= 12,30). Відомі численні фосфати — солі різних фосфорних кислот.

Звичайно до фосфатів відносять солі ортофосфорної кислоти H3PO4 (ортофосфати),пірофосфорної кислоти H4P2O7 (пірофосфати чи дифосфати), а також численні конденсованіполіфосфати різного складу і будови (метафосфати, наприклад, метафосфат калію складуKPO3, триполіфосфати, тетраполіфосфат і т.д.). У фармацевтичному аналізі частіше іншихзустрічаються аніони ортофосфорної кислоти — середній ортофосфат–йон PO4

3–, (фосфат–йон), гідрофосфат–йон HPO4

2– і дигідрофосфат–йон H2PO4–. Інші фосфат–йони відіграють

меншу роль у фармацевтичному аналізі. Тому надалі розглянемо тільки реакції середнього ікислих ортофосфат–йонів. Ці аніони у водних розчинах безбарвні і піддаються гідролізу, невиявляють окислювально–відновних властивостей, утворюють з катіонами металів численністійкі фосфатні комплекси.

Амонію ортофосфати і лужних металів, а також дигідрофосфати лужноземельнихметалів розчинні у воді. Ортофосфати і інших металів, як правило, малорозчинні у воді, але

85

розчиняються в мінеральних кислотах і в оцтовій кислоті (крім FePO4, AlPO4, CrPO4,Pb3(PO4)2, які в оцтовій кислоті не розчиняються). Бісмуту (III) фосфат BiPO4 малорозчиннийв розведеній азотній кислоті.

1. Реакція з барію хлоридомСередній ортофосфат–йон PO4

3– з катіонами барію утворює білий осад середньогобарію ортофосфату Ba3(PO4)2:

2PO43– + 3Ba2+ → Ba3(PO4)2

Гідрофосфат–аніон HPO42– з катіонами барію утворює білий осад барію гідрофосфату

BaHPO4:HPO4

2– + Ba2+ → BaHPO4В аміачному середовищі реакція гідрофосфат–йонів з катіонами барію приводить до

утворення осаду середнього барію ортофосфату Ba3(PO4)2:2HPO4

2– + 3Ba2+ + 2NH3 → Ba3(PO4)2↓ + NH4+

Свіжоосаджений осад середнього барію ортофосфату розчиняється в азотній кислоті,хлороводневій і оцтовій кислотах.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 4–6 крапель розчину натріюгідрофосфату Na2HPO4, 2–3 краплі розчину аміаку і додають по краплям розчин баріюхлориду до припинення утворення білого осаду середнього барію ортофосфату.

2. Реакція з арґентуму (І) нітратом (фармакопейна)Середній ортофосфат–йон PO4

3– або гідрофосфат–йон HPO42– утворює з катіонами

арґентум (І) в нейтральному середовищі жовтий осад арґентуму (І) фосфату Ag3PO4:PO4

3– + 3Ag+ → Ag3PO4↓HPO4

2– + 3Ag+ → Ag3PO4↓ + H+

Осад розчиняється в азотній кислоті, в концентрованому розчині аміаку.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 4–5 крапель розчину натрію фосфату

або гідрофосфату і додають по краплям розчин арґентуму (І) нітрату до припинення утворенняжовтого осаду арґентуму (І) фосфату.

3. Реакція з магнезіальною сумішшю (фармакопейна)Гідрофосфат–йон HPO4

2– при взаємодії з магнезіальною сумішшю (MgCl2 + NH4Cl +NH3), яку одержують змішуванням водних розчинів магнію хлориду, амонію хлориду іаміаку, утворюється білий дрібнокристалічний осад магнійамонійфосфату NH4MgPO4:

HPO42– + Mg2+ + NH3 → NH4MgPO4↓

Осад магнійамонійфосфату розчиняється в кислотах.Методика виконання реакції.а) В пробірку вносять 3–4 краплі розчину Na2HPO4, додають стільки ж краплин розчину

магнезіальної суміші, вміст пробірки перемішують. Утворюється білий кристалічний осадмагнійамонійфосфату.

б) В пробірку вносять 2–3 краплини розчину Na2HPO4, додають по 2 краплини розчинівNH4Cl і NH3, 1 краплину розчину MgSO4. Утворюється білий кристалічний осадмагнійамонійфосфату.

4. Реакція з амонію молібдатом (фармакопейна)Ортофосфат–йони при взаємодії з амонію молібдатом (NH4)2Mo4 в азотнокислому

середовищі при нагріванні утворює жовтий кристалічний осад комплексної амонійної соліфосфоромолібденової гетерополікислоти — фосфоромолібдат амонію (NH4)3[PO4(MoO3)12](або (NH4)3[PMo12O40]):

PO43– + 3NH4

+ + 12MoO42– + 24H+ → (NH4)3[PO4(MoO3)12] ↓+ 12H2O

іноді цю реакцію описують схемою:

86

PO43– + 3NH4

+ + 12MoO42– + 24H+ → (NH4)3H4[P(Mo2O7)6] ↓ + 10H2O

за якою осаду приписують склад кислої амонійної солі фосфоромолібденовоїгетерополікислоти H7[P(Mo2O7)6].

Осад амонію фосфоромолібдату розчиняється в HNO3, в розчинах лугів і аміаку. Вінтакож розчиняється в присутності надлишку фосфат–йонів з утворенням жовтого розчину,тому реакцію проводять при надлишку амонію молібдату, щоб перевести в комплексну сільвсі фосфат–йони. При недоліку амонію молібдату осад не утворюється, але розчин зберігаєжовтий колір.

Чутливість реакції підвищується при додаванні в розчин кристалічного амонію нітратуNH4NO3.

Вважається, що дана реакція є найкращою для відкриття фосфат–йонів у відсутностіарсенат–йонів, які дають аналогічний ефект. Заважають також аніони–відновники SO3

2–,S2O3

2–, S2– та інші, які відновлюють комплексний гетерополіаніон до молібденової синіскладу Mo2O5∙Mo2O3∙6H2O.

Методика виконання реакції.а) В пробірку вносять 1–2 краплини натрію гідрофосфату Na2HPO4, додають 6–7

краплин концентрованої HNO3 і 9–10 краплин концентрованого розчину амонію молібдату.При нагріванні розчину ≈40–50 °С він набуває жовтого забарвлення і при цьому утворюєтьсяжовтий осад амонію фосфоромолібдату.

б) Іноді реакцію з амонію молібдатом проводять в присутності бензидину —з’являється синє забарвлення. Присутність бензидину підвищує чутливість реакції(відкриваємий мінімум 0,05мкг, граничне розведення = 106мл/г).

5. Інші реакції фосфат–йонівФосфат–йони вступають в реакції з багатьма реагентами, однак тільки деякі з цих

реакцій мають аналітичне значення. В основному це реакції, які описані вище.Характерні реакції фторид–аніону

Фторид–йон F– — аніон одноосновної. фтороводневої кислоти HF середньої сили (рК =3,21). Водні розчини HF називають плавиковою кислотою.

HF взаємодіє зі звичайним силікатним склом, утворюючи розчинні у воді продукти.Тому розчини HF не можна зберігати у скляному посуді.

Фторид–йон у водних розчинах безбарвний, гідролизується, здатний до утвореннячисленних стійких фторидних комплексів різних металів, не окисляється в звичайнихумовах.

Більшість фторидів металів розчиняється у воді, включаючи арґентуму (І) фторид.Малорозчинні у воді літію фториди, лужноземельних металів, купруму (І), цинку, алюмінію,арґентуму (І).

1. Реакція з барію хлоридомФторид–йони F– дають із барію хлоридом білий гелеподібний осад барію фториду BaF2:

2F– + Ba2+ → BaF2↓Осад розчиняється при нагріванні в HCl і HNO3 а також у присутності катіонів амонію.Методика виконання реакції. У пробірку вносять 3–4 краплі розчину натрію чи калію

фториду і додають по краплях розчин барію хлориду до утворення білого об’ємного осаду.2. Реакція з феруму (III) тіоціанатними комплексамиФеруму (III) тіоціанатні комплекси складу [Fe(NCS)n(H2O)6–n]3–n, де n = 1, 2, ..., 6, що

мають у розчині червоний колір, у присутності фторид–йонів руйнуються і переходять убільш стійкі безбарвні комплексні гексафтороферат(III)–йони [FeF6]3–

[Fe(NCS)n(H2O)6–n]3–n + F– → [FeF6]3– + nNCS– + (6–n)H2OЧервоний розчин при цьому знебарвлюється. Реакцію використовують також для

маскування катіонів феруму(І ІІ) при відкритті катіонів кобальту (ІІ) у вигляді тіоціанатнихкомплексів кобальту (ІІІ) синього кольору: у присутності фторид–йонів ферум (ІІІ)

87

зв’язується в міцні безбарвні комплекси [FeF6]3– і не заважає відкриттю катіонів кобальту(ІІ).

Якщо в розчині є катіони натрію, то може утворитися білий осад малорозчинноїкомплексної солі Na3[FeF6].

Методика виконання реакції. У пробірку вносять 2–3 краплі розчину солі феруму (III)додають одну краплю розведеного розчину калію тіоціанату KNCS. Розчин забарвлюється вчервоний колір внаслідок утворення тіоціанатних комплексів феруму. До отриманогорозчину додають по краплях розчин калію фториду до знебарвлення розчину.

3. Інші реакції фторид–йонівЛітію фториди, лужно–земельних металів, плюмбуму (II), алюмінію малорозчинні у

воді. Так, фторид–йони при реакції з катіонами кальцію Ca2+ дають білий осад кальціюфторида CaF2, малорозчинний у кислотах; із феруму (ІІІ) хлоридом FeCl3 у присутностікатіонів натрію, як уже відзначено вище, утворять білий кристалічний осад натріюгексафтороферату (III) Na3[FeF6]; при реакціях із солями цирконію (IV) утворюють білийосад цирконію тетрафториду ZrF4, розчинний у присутності надлишку фторид–йонів зутворенням гексафтороцирконат(IV)–йонів [ZrF6]2–.

У присутності фторид–йонів у кислому середовищі червоний розчин комплексуцирконію (IV) з алізарином змінює забарвлення на жовте (колір вільного алізарину)внаслідок того, що алізариновий комплекс цирконію руйнується, переходячи в більш стійкийбезбарвний комплекс [ZrF6]2–, і виділяється вільний (не зв’язаний у комплексі) алізарин, щозабарвлює розчин у жовтий колір.

Цю реакцію можна проводити краплинним методом на фільтрувальному папері.Характерні реакції арсенат–аніону

1. Дія солей баріюАрсенат–йони з йонами барію утворюють білий осад Ba3(AsO4)2:

2AsO43– + 3Ba2+ → Ba3(AsO4)2↓

Осад розчиняється в кислотах:Ba3(AsO4)2 + 6H+ → 2H3AsO4 + 3Ba2+

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину натрію арсенату,2 краплини розчину аміаку і додають по краплинам розчин барію хлориду до припиненняутворення білого осаду барію арсенату. Одержану суміш розділяємо на дві пробірки, дооднієї додаємо розчин сульфатної кислоти, а до другої розчин оцтової кислоти. Осадрозчиняється.

2. Дія магнезіальної суміші (реакція фармакопейна)Арсенат–йони з магнезіальною сумішшю (MgCl2, NH3∙H2O, NH4Cl) утворюють білий

кристалічний осад MgNH4AsO4AsO4

3– + Mg2+ + NH4+ → MgNH4AsO4↓

Проходженню реакції заважають фосфат–йони, так як вони також утворюють змагнезіальною сумішшю білий осад MgNH4PO4. Арсеніт–йони при цьому не реагують.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину натрію арсенатуі такий же об’єм магнезіальної суміші. Пробірку збовтують і потирають внутрішні стінкипробірки скляною паличкою. Повільно утворюється білий дрібнокристалічний осад.

3. Дія арґентуму (І) нітрату (реакція фармакопейна)Арсенат–йони з йонами арґентуму (І) утворюють коричневий осад Ag3AsO4

AsO43– + 3Ag+ → Ag3AsO4↓

Осад розчиняється в HNO3 і NH4OH:Ag3AsO4 + 3H+ → 3Ag+ + H3AsO4

Ag3AsO4 + 6NH3 → 3[Ag(NH3)2]+ + AsO43–

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 4–5 крапель розчину натрію арсенату ідодають по краплинах розчин арґентуму (І) нітрату до утворення осаду шоколадного кольору.Суміш розділяють на дві пробірки, до однієї додають розчин азотної кислоти в другуконцентрований розчин аміаку. Осад розчиняється.

88

4. Дія розчину калію йодидуАрсенат–йони в середовищі концентрованої хлороводневої кислоти окислюють йодид–

йони до вільного йоду, який забарвлює хлороформний шар в червоно–фіолетовий колір:+2 е + AsO4

3– + 2H+ → AsO33– + H2O

–2 е + 2I– → I2AsO4

3– + 2H+ + 2I– → AsO33– + H2O + I2

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину натрію арсенату,додають 1–2 краплини концентрованої соляної кислоти, 3–4 краплини розчину калію йодидуі 2–3 краплини розчину крохмалю. Розчин забарвлюється в синій колір.

Характерні реакції арсеніт–аніону1. Дія солей баріюАрсеніт–йони з йонами барію утворюють білий осад Ba3(AsO3)2:

AsO33– + 3Ba2+ → Ba3(AsO3)2↓

Осад розчиняється в мінеральних кислотах:Ba3(AsO3)2 + 6H+ → 3Ba2+ + 2H3AsO3

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину натрію арсеніту,2 краплини розчину аміаку і додають по краплинам розчин барію хлориду до припиненняутворення білого осаду барію арсеніту. До одержаної суміші додаємо по краплинах розчиназотної кислоти до повного розчинення осаду.

2. Дія розчинів сульфідів (реакція фармакопейна)Арсеніт–йони в кислому середовищі з сульфід–йонами утворюють жовтий осад As2S3:

2AsO33– + 3H2S + 6H+ → As2S3↓ + 6H2O

Осад не розчиняється в концентрованій HCl, але розчиняється в розчині аміаку:As2S3 + 6NH3∙H2O → AsO3

3– + AsS33– + 6NH4

+ + 3H2OМетодика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину натрію

арсеніту, 4–5 краплин розчину соляної кислоти і по краплинах додають розчин натріюсульфіду. Утворюється жовтий осад As2S3. До одержаної суміші по краплинах додаютьрозчин аміаку до повного розчинення осаду.

3. Дія розчину арґентуму (І) нітрату (реакція фармакопейна)Арсеніт–йони з йонами арґентуму (І) утворюють жовтий осад Ag3AsO3:

AsO33– + 3Ag+ → Ag3AsO3↓

Осад розчиняється в розчині аміаку і в концентрованій HNO3:Ag3AsO3 + 6NH3 → 3[Ag(NH3)2]+ + AsO3

3–

Ag3AsO3 + 3H+ → H3AsO3 + 3Ag+

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину натрію арсеніту,додають по краплинах розчин арґентуму (І) нітрату. Утворюється жовтий осад. Одержанусуміш розділяємо на дві пробірки, до однієї додаємо розчин азотної кислоти, а до другої —розчин аміаку до повного розчинення осаду.

4. Дія розчину йодуАрсеніт–йони в слаболужному середовищі, яку створюють насиченим розчином

NaHCO3 знебарвлюють розчин йоду:–2 е + AsO3

3– + 2OH– → AsO43– + H2O

+2 е + [I3]– → 3I–

AsO33– + 2OH– + [I3]– → AsO4

3– + H2O + 3I–

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину натрію арсеніту,додають невелику кількість кристалічного натрію гідрокарбонату і по краплинах розчинйоду, який знебарвлюється.

Характерні реакції хромат– і дихромат–аніонів1. Дія солей баріюХромат– і дихромат–йони з йонами барію утворюють жовтий осад BaCrO4:

CrO42– + Ba2+ → BaCrO4↓

Cr2O72– + 2Ba2+ + H2O → 2BaCrO4↓ + 2H+

89

Методика виконання реакції. В одну пробірку вносимо 4–5 краплин розчину каліюхромату, а в другу – 4–5 краплин калію дихромату. В обидві пробірки по краплинах додаєморозчин барію хлориду до утворення жовтого осаду.

2. Дія розчину калію йодидуДихромат–йони в кислому середовищі окислюють йодид–йони до вільного йоду, який

забарвлює хлороформний шар в червоно–фіолетовий колір:+6 е + Cr2O7

2– + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O–2 е + 2I– → I2

Cr2O72– + 14H+ + 6I– → 2Cr3+ + 7H2O + 3I–

Методика виконання реакції. В пробірку вносимо 3–4 краплини розчину каліюдихромату, додаємо 1–2 краплини розчину сірчаної кислоти, 2–3 краплини хлороформу і 2краплі розчину калію йодиду. Хлороформний шар забарвлюється в червоно–фіолетовийколір.

Характерні реакції силікат–аніону1. Дія солей баріюСилікат–йони з іонами барію утворюють білий осад BaSiO3:

SiO32– + Ba2+ → BaSiO3↓

Осад при дії кислот розкладається з утворенням желеподібного осаду кремнієвихкислот змінного складу:

BaSiO3 + 2H+ → Ba2+ + H2SiO3Методика виконання реакції. В пробірку вносимо 4–5 краплин розчину натрію силікату

додаємо 2–3 краплини розчину барію хлориду. Утворюється білий осад. До утвореної сумішідодаємо декілька краплин розчину азотної кислоти. Утворюється желеподібний осад.

2. Дія солей амоніюСилікат–йони утворюють при дії іонів NH4

+ желеподібний осад H2SiO3:SiO3

2– + 2H2O → H2SiO3↓ + 2OH–

2NH4+ + 2H2O → 2NH3∙H2O + 2H+

SiO32– + 2H2O + 2NH4

+ → H2SiO3↓ + 2NH3∙H2OМетодика виконання реакції. До 5–6 краплин розчину натрію силікату додають

декілька кристалів амонію хлориду і нагрівають на водяній бані. Утворюється желеподібнийосад.

Тема 18Характерні реакції аніонів 2-ої аналітичної групи

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичній практиці застосовують лікарські препарати, що містять аніони 2-ої

аналітичної групи. Особливо, різноманітне застосування хлоридів, бромідів і йодидів.Наприклад, натрію хлорид — основна складова частина сольових і колоїдно сольовихрозчинів, які застосовуються як замінники плазми. Натрію і калію броміди застосовують якседативні засоби. Йодиди застосовують при недостачі йоду в організмі і при деякихзапальних захворюваннях.

Ознайомлення з якісними реакціями на аніони 2-ої аналітичної групи дозволитьмайбутнім спеціалістам ідентифікувати лікарські препарати, що містять ці аніони, атакож сприятиме подальшому вивченню профільних дисциплін: фармацевтичної хімії,фармакогнозії, технології ліків та інших.

90


малорозчинних солей барію і арґентуму (І)), загальна характеристика.2.2. Груповий реагент на 2-у групу аніонів, умови його застосування.2.3. Характерні реакції аніону Cl–.2.4. Характерні реакції аніону І–.2.5. Характерні реакції аніону S2–.2.6. Характерні реакції аніону Br–.


Основа, Вид–во НФАУ 2000. – стор. 132–137.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Поясніть необхідність проведення систематичного ходу аналізу галогенід–іонів при їхспільній присутності.

Відповідь:Виявлення галогенід–йонів при їх спільній присутності вимагає систематичного ходу

аналізу через те, що ці іони однаково реагують з іонами арґентуму (І).І. Виявлення Сl–– іонівДо окремої порції вихідного розчину додають підкислений нітратною кислотою розчин

арґентуму (І) нітрату. При цьому утворюється осад:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

До осаду додають 12%-ий розчин амонію карбонату, в якому розчиняється лишеарґентуму (І) хлорид. Внаслідок гідролізу (NH4)2CO3 утворюється обмежена кількість аміаку,що достатня лише для розчинення арґентуму (І) хлориду, добуток розчинності якогонайбільший:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Осад відокремлюють центрифугуванням і не аналізують.До центрифугату додають розчин HNO3. Утворення білого сирнистого осаду свідчить

про присутність Cl––йонів:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

ІІ. Виявлення Br - – та I - –іонівДо окремої порції вихідного розчину, який підкисляють 1M розчином сірчаної кислоти,

додають хлороформ та по краплям хлорну воду. Червоно–фіолетове забарвленняхлороформного шару свідчить про присутність йодид–йонів.

I- - сильніший відновник, ніж Br-, тому він окислюється першим:Ошибка! Объект неможет быть созданиз кодов полейредактирования.Ошибка! Объект неможет быть создан

Ошибка! Объект неможет быть создан изкодов полейредактирования.

Ошибка! Объект неможет быть создан из

91

из кодов полейредактирования.

кодов полейредактирования.

Ошибка! Объект неможет быть созданиз кодов полейредактирования.

При подальшому додаванні хлорної води, червоно–фіолетове забарвлення зникаєвнаслідок окислення І2 до IO3

- та виникає жовтогаряче забарвлення хлороформного шарувільним бромом:

Ошибка! Объект не может быть созданиз кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть созданиз кодов полей редактирования.

15

Ошибка! Объект не может быть созданиз кодов полей редактирования.


Ошибка! Объект неможет быть создан из кодовполей редактирования.




5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Обґрунтуйте послідовність осадження із розчину іонів Cl–, І– і Br– при дії групового

реагенту на 2-у групу аніонів.5.2. Запропонуйте хід аналізу суміші аніонів (класифікація основана на розчинності солей

барію і арґентуму (І)). Напишіть рівняння відповідних реакцій, вкажіть умови їхвиконання, аналітичні ефекти, заважаючі йони:

Cl– , S2-; Br–, Cl– ; S2-, Cl–, І– .

6. Лабораторні роботи:

Лабораторна робота 18.1.Характерні реакції аніонів 2-ої аналітичної групи, умови їх виконання

Характерні реакції хлорид–аніону1. Дія розчину арґентуму (І) нітрату (реакція фармакопейна)Хлорид–іони з йонами арґентуму (І) утворюють білий сирнистий осад AgCl:

Cl– + Ag+ → AgCl↓Осад розчиняється в розчинах аміаку та амонію карбонату:

AgCl↓ + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl–

92

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину HCl, NaCl абоKCl і додають по краплинам розчин арґентуму (І) нітрату до припинення утворення білогоосаду арґентуму (І) хлориду. До отриманої суміші додають по краплях розчин аміаку. Осадрозчиняється.

Характерні реакції бромід–аніону1. Дія розчину арґентуму (І) нітрату (реакція фармакопейна)Бромід–йони з йонами арґентуму (І) утворюють блідо–жовтий осад AgBr.

Ag+ + Br– → AgBr↓Осад частково розчиняється в розчині аміаку:

AgBr↓ + 2NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Br–

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину NaBr або KBr ідодають 4–5 краплин розчину AgNO3. Утворюється блідо–жовтий осад арґентуму (І) нітрату.До отриманої суміші додають по краплинах розчин аміаку до часткового розчинення осаду.

2. Дія окисників (реакція фармакопейна)Бромід–йони при дії окисників (хлорна вода, хлорамін, KMnO4 тощо) в кислому

середовищі утворюють вільний бром, який забарвлює хлороформний шар у жовтогарячийколір:

–2 е + 2Br–→Br2 1+2 е + Cl2 → 2Cl– 12Br– + Cl2 → Br2 + 2Cl–

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину NaBr або KBr,додають 2–3 краплини розчину сірчаної кислоти і 4–5 краплин хлорної води. Збовтуютьрозчин, додають 4–5 краплин розчину хлороформу і знову збовтують. Нижній органічнийшар забарвлюється в темно–жовтий, оранжевий або світло–коричневий колір. Забарвленняводної фази стає блідо–жовтим.

Характерні реакції йодид–аніону1. Дія розчину арґентуму (І) нітратуЙодид–іони з йонами арґентуму (І) утворюють жовтий осад AgI:

I– + Ag+ → AgI↓Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину KI, додають 4–

5 краплин розчину арґентуму (І) нітрату. Випадає жовтий осад арґентуму (І) йодиду.2. Дія розчину солей плюмбуму (II)Йодид–іони з іонами плюмбуму (II) утворюють жовтий осад PbI2, який розчиняється у

воді при нагріванні, при охолодженні він випадає у вигляді золотистих лусочок:2I– + Pb2+ → PbI2↓

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину плюмбуму (II)нітрату, додають 3 краплини розчину калію йодиду. Випадає жовтий осадплюмбуму (II) йодиду. До суміші додають декілька краплин води, підкисленої оцтовоюкислотою, і нагрівають до повного розчинення осаду. Пробірку вносять в склянку зхолодною водою при цьому спостерігають виділення осаду PbI2 у вигляді блискучихзолотисто–жовтих кристалів.

3. Дія окисників (реакція фармакопейна)При дії окисників йодид–іони окислюються до вільного йоду, який забарвлює

хлороформний шар у червоно–фіолетовий колір:+2 е + Сl2 → 2Cl– 1–2 е + 2I– → I2 1Cl2 + 2I– → 2Cl– + I2

При подальшому додаванні хлорної води червоно–фіолетове забарвлення зникаєвнаслідок окислення I2 до безбарвних йодид йонів:

–10 е + I2 + 6H2O → 2IO3– + 12H+ 1

93

+2 е + Cl2 → 2Cl– 5I2 + 6H2O + 5Cl2 → 2IO3

– + 12H+ + 10Cl–

NO2–і Fe3+ йони також окислюють І– до вільного йоду:

+ е + NO2– + 2H+ → NO↑ + H2O 2

–2 е + 2I– → I2 12NO2

– + 4H+ + 2I– → 2NO↑ + 2H2O + I2

+ е + Fe3+ → Fe2+ 2–2 е + 2I– → I2 12Fe3+ + 2I– → 2Fe2+ + I2

внаслідок чого заважають виявленню йодид–йонів цією реакцією.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2–3 краплини розчину КІ і додають по

краплинах хлорну воду до виділення вільного йоду. Потім додають 3–5 краплин хлороформуі збовтують суміш. Органічний шар забарвлюється в фіолетовий колір за рахунок йоду.Знову додають по краплинах хлорну воду до знебарвлення розчину внаслідок окисленняйоду до безбарвних йодат–йонів.

Характерні реакції сульфід–аніону1. Дія розчину арґентуму (І) нітратуСульфід–іони з йонами арґентуму (І) утворюють чорний осад Ag2S:

S2– + 2Ag+ → Ag2S↓Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2–3 краплини розчину натрію

сульфіду або амонію сульфіду і додають по краплинах розчин арґентуму (І) нітрату доприпинення утворення чорного осаду.

2. Дія кислотПри дії кислот на сульфіди виділяється сірководень, який визначають за запахом або за

почорнінням паперу, який завчасно пропитали розчином солі плюмбуму (II):S2– + 2H+ → H2S↑

H2S + Pb2+ → PbS↓ + 2H+

Методика виконання реакції. В пробірку вносять (під тягою) 2–3 краплини розчинунатрію або амонію сульфіду і додають 3–4 краплини розбавленого розчину соляної абосірчаної кислоти. Відчувається характерний запах сірководню. До отвору пробірки підносятьфільтрувальний папір змочений розчином плюмбуму (II) ацетату. Папір чорніє внаслідокутворення плюмбуму (II) сульфіду.

3. Дія натрію нітропрусиду Na2[Fe(CN)5NO]Сульфід–іони з натрію нітропрусидом при pH>7 утворюють комплексну сполуку

червоно–фіолетового кольору:S2– + [Fe(CN)5NO]2– → [Fe(CN)5NOS]4–

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини свіжоприготовленогорозчину натрію або амонію сульфіду, додають 3–4 краплини розчину натрію або аміакугідроксиду і краплину розчину натрію нітропрусиду. Розчин забарвлюється в фіолетовийколір.

4. Дія розчину солей кадміюСульфід–іони з йонами кадмію утворюють жовтий осад CdS:

Cd2+ + S2– → CdS↓Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину натрію

сульфіду, додають 3–4 краплини розчину кадмію нітрату утворюється жовто–коричневийосад кадмію сульфіду.

Тема 19Характерні реакції аніонів 3-ої аналітичної групи

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:

94

Багато аніонів 3-ої аналітичної групи входять до складу лікарських препаратів(основний плюмбуму (II) ацетат, бісмуту нітрат основний — в’яжучий і антисептичнийзасіб при шлунково–кишкових захворюваннях, нітрогліцерин, сустак та ін. (група нітратів,що проявляють гіпотензивну активність)).

Знання характерних реакцій аніонів 3-ої аналітичної групи, сприяє формуванню устудентів теоретичних основ хімічного аналізу і практичних умінь та навичок йоговиконання, закладає основу для подальшого вивчення профільних дисциплін.


малорозчинних солей барію і арґентуму (І)), загальна характеристика.2.2. Характерні реакції аніону NO2

–.2.3. Характерні реакції аніону NO3

–.2.4. Характерні реакції аніону CH3COO–.



4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Виявлення нітрит– і нітрат–аніонів при їх спільній присутності. Які аніони заважають

відкриттю цих іонів та чому? Наведіть рівняння реакцій.Відповідь:Нітрит–іони заважають виявленню нітрат–іонів, тому що в реакціях з відновниками

(FeSO4, дифеніламін тощо) їх аналітичні ефекти подібні.І. Виявлення NO2

––йонівОкрему порцію вихідного розчину підкислюють розчином розведеної HCl, додають

кристалічний антипірин. Смарагдово–зелене забарвлення свідчить про присутність NO2––

йону.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

HNO2 +C

CN

C

NO

С6Н5

CH3

CH3 NO

+ H2OCH3 CH

CN

С

NO

C6H5

CH3

ІІ. Видалення NO2––йонів

До окремої порції вихідного розчину додають кристалічний NH4Cl і нагрівають доповного видалення N2:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Повноту видалення NO2

– перевіряють реакцією з калію йодидом у кислому середовищі:Ошибка! Объект не может бытьсоздан из кодов полейредактирования.

2

Ошибка! Объект не может бытьсоздан из кодов полейредактирования.

1


ІІІ. Виявлення NO3–- йонів

95

На розчин, одержаний за п.ІІ, діють заліза (ІІ) сульфат у присутності концентрованоїсульфатної кислоти. Поява бурого кільця свідчить про присутність NO3

–- йонів: 32 1 FeeFe

OHNOeHNO 23 234

31

Ошибка! Объект не может быть создан изкодов полей редактирования.

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Проведенню реакції заважають I-, Br- через те, що вони окислюються концентрованою

H2SO4 до I2 і Br2 відповідно. Тому їх попередньо вилучають дією хлорної води в присутностіHCl при нагріванні до повного видалення.

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. До розчину, що містить аніон 3–ої групи (класифікація основана на розчинності солей

барію і срібла), долили 2–3 краплі 1М розчину сульфатної кислоти, 4–5 крапель розчинукалію йодиду і декілька крапель крохмалю. Одержану суміш перемішали. Спостерігаємоінтенсивно–синє забарвлення розчину. Який аніон присутній в розчині? Напишітьрівняння реакції.

5.2. Запропонуйте хід аналізу суміші аніонів (класифікація основана на розчинності солейбарію і арґентуму (І)). Напишіть рівняння відповідних реакцій, вкажіть умови їхвиконання, аналітичні ефекти, заважаючі йони: СН3СОО–, NO3

–; СН3СОО–, NO2

–; СН3СОО–, NO3

–, NO2–.

6. Лабораторні роботи:Лабораторна робота 19.1

Характерні реакції нітрат–аніону1. Дія солей феруму (II)Нітрат–іони з йонами Fe2+ в присутності концентрованої сульфатної кислоти

утворюють буре кільце [Fe(NO)]SO4:- е + Fe2+ → Fe3+

+3 е + NO3– + 4H+ → NO↑ + 2H2O

31

3Fe2+ + NO3– + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O

SO42– + Fe2+ + NO → [Fe(NO)]SO4

Методика виконання реакції.а) На поверхню скляної пластинки наносять краплину розчину натрію нітрату або калію

нітрату, додають кристалик феруму (II) сульфату і краплину концентрованої сульфатноїкислоти. Навколо кристалу утворюється буре кільце.

б) В пробірку вносять 4–6 краплин розчину калію нітрату або калію нітрату, 6–8краплин насиченого розчину феруму (II) сульфату і обережно по стінці пробірки приливаютьпо краплинах концентровану сульфатну кислоту. З’являється буре забарвлення.

2. Дія розчину дифеніламіну (реакція фармакопейна)

96

Нітрат–іони окислюють дифеніламін, при цьому утворюється сполука синьогокольору:

N

H

2H2SO4

NO3-N

HN

H

NO3-

NO3-N

+

H

N

Окисники (NO2–, CrO4

2–, MnO4– тощо) заважають виявленню NO3

– йонів цією реакцією.Методика виконання реакції. В фарфорову чашку або на чисту суху скляну пластинку

наносять 3–4 краплини розчину дифеніламіну в концентрованій сульфатній кислоті ікраплину (кристалик) натрію нітрату. Суміш забарвлюється в яскраво–синій колір, якийчерез деякий час переходить в бурий.

Характерні реакції нітрит–аніону1. Дія кислоти (реакція фармакопейна)Нітрит–йони при дії сильних кислот утворюють нестійку азотисту кислоту, яка

розкладається на оксиди азоту (II) і (IV) та воду:2NO2

– + 2H+ → 2HNO22HNO2 → NO2↑ + NO↑ + H2O

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2–3 краплини розчину натрію нітритуі додають 2–3 краплини розведеної сульфатної кислоти. Спостерігаємо виділення жовто–бурих парів оксидів азоту.

2. Дія розчинів калію йодидуНітрит–йони в присутності розбавленої мінеральної кислоти окислюють йодид–йони до

вільного йоду, хлороформний шар при цьому забарвлюється в червоно–фіолетовий колір:Ошибка! Объект не может быть создан изкодов полей редактирования.

2


1


Методика виконання реакції. В пробірку вносять 2–3 краплини розчину калію йодиду,додають 3–4 краплини розчину сульфатної кислоти 3–4 краплини хлороформу і 2–3краплини розчину натрію нітриту. Суміш збовтують. Органічний шар забарвлюється вфіолетовий колір за рахунок вільного йоду.

3. Дія розчину антипірину (реакція фармакопейна)Нітрит–йони реагують з антипірином у кислому середовищі з утворенням

нітрозоантипірину смарагдово–зеленого кольору:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

HNO2 +C

CN

C

NO

С6Н5

CH3

CH3 NO

+ H2OCH3 CH

CN

С

NO

C6H5

CH3

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 4–5 краплин розчину натрію нітриту,додають 4–5 краплин розчину антипірину і краплину розчину сульфатної або соляноїкислоти. Збовтують вміст пробірки. Розчин забарвлюється в смарагдово–зелений колір.

4. Дія розчину калію перманганату

97

Нітрит–іони в кислому середовищі знебарвлюють розчин калію перманганату (навідміну від нітрат–іонів):

Ошибка! Объект не может быть создан из кодовполей редактирования.

2


5


Методика виконання реакції. В пробірку вносять 1–2 краплини розведеного розчинукалію перманганату, додають 1–2 краплини розведеної сульфатної кислоти і 3–4 краплинирозчину натрію нітрату. Рожевий розчин калію перманганату знебарвлюється.

5. Дія амонію хлоридуНітрит–йони реагують з кристалічним амонію хлоридом (при нагріванні) з утворенням

N2↑:Ошибка! Объект не может бытьсоздан из кодов полейредактирования.

1


1


Методика виконання реакції. В пробірку вносять 5 краплин розчину натрію нітриту,додають кристали амонію хлориду до утворення насиченого розчину (частина кристалівамонію хлориду не повинна розчинитись) і обережно нагрівають суміш. Спостерігаєтьсявиділення пухирців газу — азоту.

Щоб впевнитись в повноті протікання реакції, в пробірку додають краплину розчинукалію йодиду і краплину розчину крохмалю. Якщо розчин не забарвлюється в синій колір, цеозначає, що нітрит–йони в розчині відсутні (нітрит–аніони прореагували з катіонами амоніюповністю).

Цю реакцію використовують для видалення нітрит–йонів при виявленні нітрат–йонів.

Характерні реакції ацетат–аніону1. Дія кислотАцетат–йони при дії мінеральних кислот утворюють СН3СООН, яку виявляють за

запахом:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 5–6 краплин розчину натрію ацетату ідодають 2–3 краплини розчину сульфатної кислоти і обережно нагрівають. Відчуваємохарактерний запах оцтової кислоти.

2. Реакція етерифікації (реакція фармакопейна)Ацетат–йони в присутності концентрованої сірчаної кислоти і етилового спирту при

нагріванні утворюють етилацетат з характерним запахом:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 4–5 краплин концентрованого

розчину натрію ацетату, додають 4–5 краплин концентрованої сульфатної кислоти, 4–5краплин етилового спирту і обережно нагрівають суміш. Відчувається характерний запахетилацетату.

3. Дія розчину феруму (III) хлориду (реакція фармакопейна)

98

Ацетат–йони з йонами феруму (III) утворюють осад гідроксооцтового комплексуферуму (III) червоного кольору:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Методикавиконання реакції. В пробірку вносять 6–7 краплин розчину натрію ацетату і додають 2–3краплини розчину феруму (III) хлориду. Розчин забарвлюється в червоно–бурий колір.Обережно нагрівають вміст пробірки до кипіння. При кип’ятінні утворюється червоно–бурийосад основного феруму (III) ацетату.


Тема 20Характерні реакції аніонів органічних кислот, умови їх виконання

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В медичні практиці широко застосовують лікарські препарати, що містять аніони

органічних кислот (саліцилова кислота — антисептичний, відволікаючий і кера-толітичнийзасіб, натрію цитрат — концентрат донорської крові, натрію бензоат — призахворюваннях верхніх дихальних шляхів).

Ознайомлення з якісними реакціями на аніони органічних кислот дозволить майбутнімспеціалістам ідентифікувати органічні лікарські препарати, а також сприятимеподальшому вивченню профільних дисциплін: фармацевтичної хімії, фармакогнозії,технології ліків, токсикологічної хімії та інших.

2. Основні питання теми:2.1. Загальна характеристика саліцилової, винної, лимонної та бензойної кислот.2.2. Аналітичні реакції тартрат–іону: з калію хлоридом, резорцином, аміачним комплексом

арґентуму (І).2.3. Аналітичні реакції цитрат–іону: з кальцію хлоридом, оцтовим ангідридом, солями

меркурію (ІІ).2.4. Аналітичні реакції бензоат–іону: з мінеральними кислотами, феруму (ІІІ) хлоридом.2.5. Аналітичні реакції саліцилат–іону: з мінеральними кислотами, з феруму (ІІІ) хлоридом.


Основа, Вид–во НФАУ 2000. – стор. 137 – 139.3.3. П.О.Безуглий, І.В.Українець, С.Г.Таран та ін. Фармацевтична хімія: Навчальний

посібник – Х.: Основа, НФАУ; Золоті сторінки, 2002. – стор.106 – 108, 179 – 185.

4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Фармакопейною реакцією на бензоат–іон є реакція з феруму (ІІІ) хлоридом. Обгрунтуйтевибір середовища для проведення цієї реакції. Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Відповідь:Бензоат–іони утворюють з йонами феруму (III) в нейтральному середовищі

малорозчинний бензоатний комплекс, що випадає з розчину в вигляді рожево–жовтогоосаду:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

феруму (ІІІ) основний бензоатЯкщо реакцію проводити в кислому середовищі, то рожево-жовтий осад не

утворюється, оскільки основна сіль розчинна в кислотах, а малорозчинна бензойна кислотаможе випасти в осад.

99

Якщо реакцію проводити в лужному середовищі, то з розчину буде випадати бурийосад феруму (ІІІ) гідроксиду:

3

3 3 OHFeOHFe5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1.Чи можливо виявити в присутності саліцилат–іону реакцією з розчи-ном HCl?

Відповідь обґрунтуйте. Напишіть відповідні рівняння реакцій.5.2.Чи можливо бензоат–іони виявити в присутності саліцилат–іонів та фенолів реакцією з

розчином феруму (ІІІ) хлориду? Відповідь обґрунтуйте. Напишіть відповідні рівнянняреакцій.

5.3.Чи можливо тартрат–іон виявити в присутності цитрат–іону реакцією з розчином кальціюхлориду? Відповідь обґрунтуйте. Напишіть відповідні рівняння реакцій.

5.4.Які умови проведення якісної реакції на цитрат–іон з розчином кальцію хлориду?Відповідь обґрунтуйте. Напишіть відповідні рівняння реакцій


Характерні реакції аніонів органічних кислот, умови їх виконання

Характерні реакції тартрат–аніону1. Дія розчину калію хлориду (реакція фармакопейна)Тартрат–йони з йонами калію утворюють білий кристалічний осад калію гідротартрату

КНС4Р4О6:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

CH CH

OH OH

O

OO

O- -+ OH2 CH CH

OH OH

O

OO

OH -+ OH -

CH CH

OH OH

O

OO

OH -+ K+ CH CH

OH OH

OK

OO

OH(KHC4H4O6)

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 4–5 краплин концентрованогорозчину тартрату, додають кристалик калію хлориду, 2–3 краплини етанолу і краплинурозчину натрію ацетату утворюється білий кристалічний осад.

Для прискорення утворення осаду внутрішні стінки пробірки потирають скляноюпаличкою і охолоджують пробірку холодною водою.

2. Дія резорцину (реакція фармакопейна)Тартрат–йони при дії концентрованої сірчаної кислоти перетворюється на гліколевий

альдегід НОСН2СНО, який вступає в реакцію конденсації з резорцином у кето–формі, прицьому утворюється сполука вишнево–червоного кольору:

CH CH

OH OH

OH

OO

OH

+ 6H+ CH2 COH

O

H2 + OH22

100

OH

OH

OH

H

OHO

HH

OH+

C CH2 OHO

H

O

OH

CH CH2 OH

+ OH2

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину тартрату, 3–4краплини концентрованої сірчаної кислоти, додають декілька кристаликів резорцину іобережно нагрівають на водяній бані. Через деякий час розчин забарвлюється у вишнево–червоний колір.

3. Дія аміачного комплексу арґентуму (І)При додаванні до розчину тартрату розчинів аргентуму (І) нітрату і аміаку виділяється

металічне срібло. Спочатку розчин набуває бурого забарвлення, при кип’ятінні утворюєтьсячорний осад аморфного металічного срібла.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину тартрату,додають 5–6 краплин розчину арґентуму (І) нітрату і стільки ж краплин розчину аміаку.Розчин темніє. Обережно нагрівають суміш і кип’ятять приблизно хвилину. Утворюєтьсячорний оса металічного срібла.

4. Реакція з феруму (II) сульфатом і водню пероксидомДодавання розведеного водного розчину феруму (II) сульфату і водню пероксиду до

розчину тартрату приводить до утворення нестійкого комплексу феруму жовтого кольору.При додаванні розчину натрію гідроксиду утворюється комплекс блакитного кольору.

Методика виконання реакції. До 10 краплин розчину тартрату додають 2 краплинисвіжоприготовленого 1%-го розчину феруму (II) сульфату і таку ж кількість 10%-го розчинуводню пероксиду. Розчин забарвлюється в жовтий колір, який через деякий час зникає. Післячого додають по краплинах 2М розчин натрію гідроксиду. Спостерігаємо появу блакитногозабарвлення розчину.

Характерні реакції цитрат–аніону1. Дія кальцію хлориду (реакція фармакопейна)Цитрат–йони з іонами кальцію в нейтральному середовищі при кип’ятінні утворюють

білий осад кальцію цитрату:CH2

C

CH2

OH

COO

COO

COO

2 + 3Ca2+

CH2

C

CH2

OH

COO

COO

COO 2

3Ca

Осад розчиняється при охолодженні суміші, а також в кислотах:

101

CH2

C

CH2

OH

COO

COO

COO 2

3Ca + 6H+

3Ca2++

CH2

C

CH2

OH

COO

COO

COO

2

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 5–6 краплин нейтрального розчинуцитрату і додають 5–6 краплин розчину кальцію хлориду. Розчин залишається прозорим.Обережно нагрівають суміш до кипіння. Утворюється білий осад. Суміш розділяють на двіпробірки, одну з них охолоджують холодною водою, в другу додають декілька краплинрозчину соляної кислоти. Осад розчиняється.

2. Дія оцтового ангідриду (реакція фармакопейна)Цитрат–йони з оцтовим ангідридом утворюють сполуку, забарвлену в червоно–

вишневий колір.Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину цитрату,

додають 3–4 краплини оцтового ангідриду і обережно нагрівають суміш. Через деякий часз’являється червоно–вишневе забарвлення розчину.

3. Дія солей меркурію (II)Цитрат–йони при взаємодії з катіонами меркурію (II) в сірчанокислому середовищі в

присутності калію перманганату утворюють білий осад солі меркурію (II)ацетондикарбонової кислоти:

С

СH2COO

CH2COO

COOOH

-

-

-

+ H+ KMnO4 С

СH2COO

CH2COO

O

-

-

+ CO H2O+

O=C(CH2COO-)2 + Hg2+ → O=C(CH2COO-)2Hg↓Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–4 краплини розчину цитрату,

додають стільки ж краплин розведеної сірчаної кислоти, 2–3 краплини розбавленого розчинукалію перманганату і 2–3 краплини розчину меркурію (II) нітрату. Спостерігаєтьсязнебарвлення розчину і утворення білого осаду.

Характерні реакції бензоат–аніону1. Дія мінеральних кислотПри підкисленні розчинів бензоатів мінеральними кислотами, наприклад розчином

соляної кислоти, утворюється білий осад бензойної кислоти:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину бензоату ідодають декілька краплин розчину соляної кислоти. Утворюється білий осад.

2. Дія розчину феруму (III) хлориду (реакція фармакопейна)Бензоат–йони утворюють з йонами феруму (III) сполуку рожево–жовтого кольору,

розчинну в ефірі:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Методика

виконання реакції. В пробірку вносять 5–6 краплин нейтрального розчину бензоату і додаютьпо краплинах розчин феруму (III) хлориду до утворення рожево–жовтого осаду.

Характерні реакції саліцилат–аніону1. Дія мінеральних кислотПри підкисленні розчинів саліцилатів мінеральними кислотами, наприклад розчином

соляної кислоти, утворюється білий осад саліцилової кислоти:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 3–5 краплин розчину саліцилату ідодають декілька краплин розчину соляної кислоти. Утворюється білий осад.

102

2. Дія розчину феруму (III) хлориду (реакція фармакопейна)Саліцилат–йони утворюють з іонами феруму (III) сполуки різного складу синьо–

фіолетового або червоно–фіолетового кольору.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей

редактирования.

COO

OH

-

2 + Fe3+

COO

O

-

-

2

Fe-

+2H+

COO

OH

-

3 + Fe3+

COO

O

-

-

3

Fe3-

+3H+

Забарвлення зберігається при додаванні оцтової кислоти, але зникає при дії соляної.При цьому утворюється білий осад саліцилової кислоти.

COO

O

-

-

3

Fe3-

H+

6+

COOH

OH

3 + Fe3+

Методика виконання реакції. В пробірку вносять 5–6 краплин розчину саліцилату ікраплину розчину феруму (III) хлориду. Розчин забарвлюється в синьо–фіолетовий абочервоно–фіолетовий.

До розчину додають по краплинам розчин соляної кислоти до зникнення забарвлення(розчин стає світло–жовтим — колір аквакомплексів феруму (III)) і утворення осаду.

Тема 21Аналіз суміші аніонів

1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:В фармацевтичному аналізі практично ніколи не вимагається відкривати всі аніони в

одному досліджуваному об’єкті. При аналізі лікарської сировини, лікарських субстанцій,лікарських форм, об’єктів судово-медичної експертизи, при аналітичному контролі різнихетапів технологічних процесів приготування лікарських засобів приходиться відкриватиобмежене число аніонів і зазвичай відомо вміст яких аніонів необхідно проконтролювати.При цьому аніони відкривають дробним методом з допомогою певних аналітичних реакційабо інструментальними методами (попередньо досліджуваний зразок переводять в розчин).

В кожному конкретному випадку використовується свій власний хід аналізу, взалежності від того, які аніони очікуються в досліджуваному зразку.

2. Основні питання теми:1. Характерні реакції аніонів 1–ої аналітичної групи.2. Характерні реакції аніонів 2–ої аналітичної групи.

103

3. Характерні реакції аніонів 3–ої аналітичної групи.4. Характерні реакції аніонів органічних кислот.5. Особливі випадки аналізу аніонів:

• Систематичний хід аналізу сірковмісних аніонів;• Систематичний хід аналізу суміші Cl–, Br–, I–;• Систематичний хід аналізу суміші NO3

–, NO2–;

6. Дробний метод аналізу суміші аніонів.7. Систематичний хід аналізу суміші аніонів.



4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Запропонуйте хід аналізу суміші аніонів: NO2

–, NO3–, I–, Br–. Напишіть рівняння

відповідних реакцій, вкажіть умови їх виконання, аналітичні ефекти, заважаючі йони.Відповідь:

Аналіз аніонів виконують після виявлення катіонів. Тому перш за все виконуютьаналітичну операцію одержання “содової витяжки”. Досліджувану суміш кип’ятять знасиченим розчином Na2CO3. Катіони 2, 3, 5, 6 аналітичних груп, якщо вони присутні вдосліджуваному розчині, утворюють осад відповідних оксидів, карбонатів, гідроксидів абоосновних солей. Після центрифугування і відокремлення одержаного осаду в фільтратізалишаються аніони та катіони 1, 6 аналітичних груп.

Досліджуємо одержаний лужний фільтрат на наявність іонів NO2–, NO3

–. Для цього доокремої порції фільтрату додають розчин розведеної HCl до кислої реакції і вводятькристалічний антипірин. Спостерігають смарагдово–зелене забарвлення:

H+ + NO2– HNO2

HNO2 +C

CN

C

NO

С6Н5

CH3

CH3 NO

+ H2OCH3 CH

CN

С

NO

C6H5

CH3

NO3– – іони не заважають виявленню NO2

– цим реагентом.Перш ніж виявляти іони NO3

–, необхідно з фільтрату видалити іони NO2–, оскільки

вони заважають їх визначенню. До окремої порції лужного фільтрату додають кристалічнийNH4Cl і нагрівають до повного видалення N2:

NO2– + NH4

+ → N2↑ + 2H2OПовноту видалення NO2

– перевіряють реакцією з калій йодидом в кисломусередовищі:

2NO2– + 4H+ + 3I– → 2NO↑ + 2H2O + [I3]–

Оскільки виявленню NO3– можуть заважати іони I–, Br– – іони, розчин, одержаний

після видалення NO2— іонів, нейтралізують розведеною азотною кислотою і визначають за

допомогою групових реагентів аніони яких груп присутні в розчині. При дії груповогореагенту на першу групу (розчин барію хлориду) нічого не спостерігають. При дії груповогореагенту на другу групу аніонів (AgNO3 в HNO3) спостерігають утворення осаду жовтогокольору, що свідчить про відсутність S2– і можливу присутність Cl– I– Br–:

Ag+ + Cl– → AgCl↓ білийAg+ + I– → AgI↓ жовтийAg+ + Br– → AgBr↓ блідо–жовтийОтже, в розчині присутні аніони 2-ої групи. Осад досліджуємо на наявність Cl–. Для

виявлення Cl– осад, одержаний після додавання групового реагенту, обробляють розчином

104

аміаку і в одержаному фільтраті виявляють Cl– –йони. Оскільки вони відсутні, топідкислення одержаного фільтрату розчином HNO3 не зумовлює утворення осаду AgCl.

Видаляємо I– та Br– – йони дією хлорної води в присутності HCl до повноговидалення I2 і Br2:

Cl2 + 2I– → 2Cl– + I22Br– + Cl2 → Br2 + 2Cl–

При цьому I2 і Br2 екстрагуються хлороформом, а в водному розчині залишаютьсяіони NO3

–. Відділяємо забарвлений хлороформний шар і проводимо аналіз водного розчину.Додаємо кристалик феруму (II) сульфату і концентровану сірчану кислоту (реакціювиконують на предметному склі). Спостерігаємо утворення бурого кільця, що вказує наприсутність NO3

– іонів:3Fe2+ + NO3

– + 4H+ → NO↑ + 2H2O + 3Fe3+

SO42– + Fe2+ + NO↑ → [Fe(NO)]SO4

До третьої групи аніонів крім NO3– і NO2

– –йонів входять CH3COO–– йони. Їхвиявляють з допомогою розчину FeCl3. Оскільки червоне забарвлення розчину неспостерігається, роблять висновок про відсутність ацетат–іонів.

Досліджуємо хлороформний екстракт. Він забарвлений в червоно–фіолетовий колір,що вказує на присутність в ньому йоду. Червоно–буре забарвлення брому маскуєтьсячервоно–фіолетовим і тому для виявлення Br– іонів продовжуємо додавати дохлороформного екстракту хлорну воду поки червоно–фіолетове забарвлення хлороформногошару не зникне внаслідок повного окислення йоду до безбарвних іонів IO3

–:I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2IO3

– + 10Cl– + 12H+

При цьому шар хлороформу забарвлюється в характерний для брому червоно–бурий колір.При незначному надлишку хлорної води Br– окислюється до Br2 світло–жовтого кольору.

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Як використовують окисно–відновні властивості аніонів в аналізі суміші аніонів.5.2. Які аніони можна визначити внаслідок знебарвлення розчину калію перманганату в

кислому і нейтральному середовищі.5.3. Які аніони можна визначити внаслідок виділення вільного йоду з розчину калію йодиду

в кислому середовищі.5.4. Запропонуйте схему аналізу суміші аніонів:

• S2О32-, SO3

2-, СO32-;

• Cl–, NO3–, SО4

2-.

6. Лабораторні роботи:Лабораторна робота 21.1

Аналіз суміші аніонівАналіз аніонів розпочинають після виявлення катіонів. Це зумовлено наступними

причинами:• питання про присутність чи відсутність деяких аніонів вирішується паралельно з

виявленням катіонів. Прикладом може бути визначення As(III), As(V), Mn2+ ,Cr3+ івідповідних їм AsO4

3–, CrO42–, Cr2O7

2–, MnO4–;

• розчинність солей виявлених катіонів також дозволяє зробити висновки провідсутність тих чи інших аніонів. Наприклад, якщо досліджувана речовина розчиняється уводі і містить катіони, що утворюють малорозчинні солі з S2–, SO4

2–, CO32–, PO4

3–, то останнівідсутні.

• аналізу аніонів заважають усі катіони, окрім K+, Na+, NH4+, через те, що більшість з

них утворюють осади з рядом аніонів або вступають з ними в окислювально–відновніреакції.

Тому перед аналізом аніонів катіони важких та лужноземельних металів требавидалити. Для цього виконують аналітичну операцію — содову витяжку. Досліджувану

105

суміш кип’ятять з насиченим розчином Na2CO3. Катіони 2, 3, 5, 6 аналітичних групутворюють осад відповідних оксидів, карбонатів, гідроксидів або основних солей (завинятком катіонів 4-ої аналітичної групи).

Реакції катіонів 2-6 аналітичних груп при приготуванні “содової витяжки”

Аналітична група Рівняння реакції2

2232232 COOAgCOAgCOAg

2322

23

2 22 COCOPbOHOHCOPb

23223

22 COHgHgOCOHgCOHg

3 3

23

2 BaCOCOBa

323

2 SrCOCOSr

323

2 CaCOCOCa4

23223

3 32332 COOHAlOHCOAl

363 3 OHAlOHOHAl

23223

3 32332 COOHCrOHCOCr

363 3 OHCrOHOHCr

222

23

2 COOHZnOHCOZn

242 2 OHZnOHOHZn

222

23

2 COOHSnOHCOSn

462 4 OHSnOHOHSn

ClCOOHSnOHCOSnCl 6222 24223

26

264 2 OHSnOHOHSn

5 3

23

2 FeCOCOFe швидко буріє на повітрі з утворенням 3OHFe згідно рівняння:

23223 4464 COOHFeOOHFeCO

23223

3 3232 COOHFeOHCOFe

323

2 MnCOCOMn

232223

2 22 COCOMgOHOHCOMg

106

232

23

3 232 COBiOHCOOHCOBi

ClCOOHSbOHCOSbCl 122332 23223

36

3232236 623 HCOClCOHSbOOHCOSbCl

6 2322

23

2 22 COCOCoOHOHCOCo

323

2 NiCOCONi

232223

2 22 COCOCuOHOHCOCu

232223

2 22 COCOHgOHOHCOHg OHCOHgOCOHgOH 2232 2

У розчині після центрифугування залишаються аніони та катіони 4-ої групи у виглядігідроксокомплексів та оксоаніонів і катіони 1-ої групи.

Попередні дослідження1. Проба на аніони 1-ої групиЯкщо середовище кисле, то до 2–3 краплин досліджуваного розчину додають по

краплинах 0,5М розчин натрію гідроксиду до нейтральної чи слабколужної реакції. До 2–3краплин нейтрального або слабколужного розчину (рН=7–9) додають 2–3 краплини розчинубарію хлориду. Утворення осаду вказує на присутність аніонів 1-ої групи. Якщо осад нерозчиняється в 2М розчині хлоридної кислоти, то присутні сульфат–йони, і, можливо,тіосульфат–йони (осад сірки). Якщо осад не утворюється, тетраборат– і тіосульфат–йонивідкривають дробними реакціями.

2. Проба на аніони 2-ої групиДо 2–3 краплин розчину арґентуму (І) нітрату, підкисленого розведеною азотною

кислотою, додають 2 краплини досліджуваного розчину. Утворення осаду вказує наприсутність аніонів 2-ої групи.

3. Проба на аніони–відновникиа) Дія розчину йоду в слабколужному середовищі.До 2 краплин досліджуваного розчину додають 2 краплини насиченого розчину натрію

гідрокарбонату і по краплинам розведений розчин йоду. Знебарвлення розчину вказує наприсутність арсеніт–йону.

б) Дія розчину йоду в слабкокислому середовищі.3 краплини досліджуваного розчину підкислюють 1М розчином сірчаної кислоти і

додають по краплинам розведений розчин йоду. Знебарвлення розчину вказує на можливуприсутність тіосульфат–, сульфіт– і сульфід–йонів.

4. Проба на аніони–окисникиа) Дія калію йодиду в середовищі концентрованої соляної кислоти.До 2–3 краплин досліджуваного розчину додають 2–3 краплини концентрованої соляної

кислоти, 5 краплин хлороформу і 2–3 краплини розчину калію йодиду. Червоно–фіолетовезабарвлення хлороформного шару вказує на присутність арсенат–йонів.

б) Дія калію йодиду в слабкокислому середовищі.До 2–3 краплин досліджуваного розчину, підкисленого 1М розчином сірчаної кислоти,

додають 5 краплин хлороформу і 2–3 краплини розчину калію йодиду. Червоно–фіолетовезабарвлення хлороформного шару вказує на присутність аніонів окисників.

5. Проба на аніони нестійких кислот.До 2–3 краплин досліджуваного розчину додають 2–3 краплини 1М розчину сірчаної

кислоти. Вміст пробірки обережно збовтують. Виділення газів (CO2, NO2, SO2) вказує наможливу присутність карбонат–, нітрит–, сульфіт– і тіосульфат–йонів.

107

Дробне виявлення окремих аніонівВизначення аніонів дробним методом проводять в будь якій послідовності

специфічними реакціями.Особливі випадки аналізу аніонів

Аналіз суміші S2–, S2O32– , SO4

2– , SO32–

Для визначення S2–, S2O32– , SO4

2– , SO32– при їх спільній присутності необхідно

проводити систематичний хід аналізу за наступними причинами:1. S2– і SO3

2– — аніони нестійких кислот і при підкисленні перебігають реакції:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Їх продукти H2S і SO2 взаємодіють між собою:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Таким чином, буде помітно виділення лише того газу, який виділяється в надлишку.

Якщо в надлишку SO2, то при підкисленні розчину утворюються SO2 і S, продукти розкладуS2O3

2– і він виявляється перевідкритим.2. Суміш SO3

2– і S2O32– при підкисленні утворює ті ж самі продукти, що і іони S2O3

2–.3. У присутності S2O3

2– або S2– і SO32– важко визначити SO4

2–, через то що в ході аналізупри підкисленні розчину і дії групового реагенту BaCl2 утворюється білий осад сірки, якийможна прийняти за BaSO4.

Систематичний хід аналізу сірковмісних аніонів1. Виявлення та відокремлення S2–

До окремої порції розчину, який досліджується, додають розчин NaOH (до рН > 7) танатрію нітропрусиду. У присутності аніонів S2– утворюються комплексна сполука червоно–фіолетового кольору:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Із окремої порції розчину відокремлюють S2– дією розчину CdCO3:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.CdS відділяють центрифугуванням. У центрифугаті S2O3

2–, SO32–, SO4

2–.2. Розділеня S2O3

2– та SO32– , SO4

2––йонівДо центрифугату, одержаного за п.1, додають розчин солі стронцію. При цьому

утворюється осад:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Осад відокремлюють центрифугуванням, у центрифугаті — S2О32––йон.

3. Виявлення SO42– та SO3

2––йонівДо осаду, одержаного за п.2, додають 2М розчин HCl:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Неповне розчинення осаду свідчить про присутність SO4

2– через те, що SrSO4↓ нерозчиняється в кислотах. Осад відокремлюють центрифугуванням і не аналізують.

Для виявлення SO32––йонів до центрифугату, одержаного за п.3., додають розчин йоду.

Якщо SO32––йони присутні, то розчин йоду знебарвлюється:


1


1


4. Виявлення S2O32––йонів

До окремої порції центрифугату, одержаного за п.2, додають 2М розчин HCl.

108

Утворення білої каламуті (S) вказує на присутність S2О32––йонів:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

До окремої порції центрифугату, одержаного за п.2, додають розчин йоду, якщозабарвлення розчину зникає, то присутні іони S2O3

2–:Ошибка! Объект не можетбыть создан из кодов полейредактирования.

1

Ошибка! Объект не можетбыть создан из кодов полейредактирования.

1

Ошибка! Объект не можетбыть создан из кодов полейредактирования.

Систематичний хід аналізу суміші Cl–, Br–, I–

Виявлення галогенід–йонів при їх спільній присутності вимагає систематичного ходуаналізу через те, що ці іони однаково реагують з йонами арґентуму (І).

Виявлення Сl––йонівДо окремої порції вихідного розчину додають підкислений азотною кислотою розчин

нітрату срібла. При цьому утворюється осад:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

До осаду додають 12% розчин амонію карбонату, в якому розчиняється лише арґентуму(І) хлорид. Внаслідок гідролізу (NH4)2CO3 утворюється обмежена кількість аміаку, щодостатня лише для розчинення арґентуму (І) хлориду, добуток розчинності якогонайбільший:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

Осад відокремлюють центрифугуванням і не аналізують.До центрифугату додають розчин HNO3. Утворення білого сирнистого осаду свідчить

про присутність Cl––йонів:Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

2. Виявлення I- та Br- –іонівДо окремої порції вихідного розчину, який підкисляють 1M розчином сірчаної кислоти,

додають хлороформ та по краплям хлорну воду. Червоно–фіолетове забарвленняхлороформного шару свідчить про присутність йодид–йонів.I-– іон сильніший відновник, ніж Br- –йон ( ;545,00

22ВE II )087,10

22ВE BrBr , тому він

окислюється першим:Ошибка! Объект неможет быть созданиз кодов полей

Ошибка! Объект неможет быть создан изкодов полей

109

редактирования.Ошибка! Объект неможет быть созданиз кодов полейредактирования.

редактирования.Ошибка! Объект не

может быть создан изкодов полейредактирования.

Ошибка! Объект неможет быть созданиз кодов полейредактирования.

При подальшому додаванні хлорної води, червоно–фіолетове забарвлення зникаєвнаслідок окислення I2 до IO3

- та виникає жовтогаряче забарвлення хлороформного шарувільним бромом:

Ошибка! Объект не может бытьсоздан из кодов полейредактирования.Ошибка! Объект не может бытьсоздан из кодов полейредактирования.

15







Систематичний хід аналізу суміші NO3–, NO2

–

Нітрит–йони заважають виявленню нітрат–йонів, тому що в реакціях з відновниками(FeSO4, дифеніламін тощо) їх аналітичні ефекти подібні.

1. Виявлення NO2––йонів

Окрему порцію вихідного розчину підкисляють розчином розведеної HCl, додаютькристалічний антипірин. Смарагдово–зелене забарвлення свідчить про присутність NO2

––йону.

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

HNO2 +C

CN

C

NO

С6Н5

CH3

CH3 NO

+ H2OCH3 CH

CN

С

NO

C6H5

CH3

2. Видалення NO2––йонів

До окремої порції вихідного розчину додають кристалічний NH4Cl і нагрівають доповного видалення N2:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.

110

Повноту видалення NO2– перевіряють реакцією з калію йодидом у кислому середовищі:


2


1


3. Виявлення NO3––йонів

На розчин, одержаний за п.2, діють феруму (ІІ) сульфат у присутності концентрованоїсірчаної кислоти. Поява бурого кільця свідчить про присутність NO3

–- йонів:- е + Fe2+ → Fe3+

+3 е + NO3– + 4H+ → NO↑ + 2H2O

31

3Fe2+ + NO3– + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O

SO42– + Fe2+ + NO → [Fe(NO)]SO4

Проведенню реакції заважають I-, Br- через те, що вони окислюються концентрованоюH2SO4 до I2 і Br2 відповідно. Тому їх попередньо вилучають дією хлорної води в присутностіHCl при нагріванні до повного видалення.

111

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО АНАЛІЗУSO4

2-, SO32-, S2O3

2-, S2- АНІОНІВ ПРИ ЇХ СУМІСНІЙПРИСУТНОСТІ

S2–, S2O32–, SO4

2–, SO32–

Na4[Fe(CN)5NOS]

Na2[Fe(CN)5NONaOH

1

S2O32– , SO4

2– , SO32–CdS↓

SrSO4↓,SrSO3↓

SrSO4↓SO2↑

Знебарвлення

S2O32–

SO2↑S↓

Знебарвлення

2 CdCO3

3 Sr(NO3)2

4 HCl (2M)

4 I2

5 HCl (2M)

5

I2

112

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО АНАЛІЗУ СУМІШІАНІОНІВ NO3

–, NO2–

NO2–, NO3

–

NO3– N2↑

[Fe(NO)]SO4

Антипірин1NH4Cl (крист.), ∆2

FeSO4, H2SO4 (конц.)3

СХЕМА СИСТЕМАТИЧНОГО АНАЛІЗУ СУМІШІГАЛОГЕНІД-ІОНІВ (Cl–, Br–, I–)

Cl–, Br–, I–

AgCl↓, AgBr↓, AgI↓

[Ag(NH3)2]Cl AgBr↓, AgI↓

AgCl↓

AgNO3, HNO3 (2M)1

(NH4)2CO3 (12%)2

HNO33

I2

Br2, IO3-

Cl2 (aqua), CHCl34

Cl2 (aqua), надл., CHCl34

113

Заняття №13Тема 22

Аналіз сполуки невідомого складу1. Значення теми для вивчення наступних дисциплін та практичної діяльності:Однією з найважливіших складових контролю якості лікарських препаратів є їхідентифікація. При ідентифікації лікарських субстанцій і компонентів лікарських формшироко застосовуються хімічні методи якісного аналізу, які на сьогоднішній день добревивчені. Враховуючи те, що якісний хімічний аналіз постійно використовується вфармацевтичному аналізі, майбутні фахівці повинні ґрунтовно володіти його теорією іпрактикою.

2. Основні питання теми:2.1. Підготовка досліджуваного об’єкту до якісного хімічного аналізу.2.2. Попередні спостереження і випробування.2.3. Переведення твердого досліджуваного об’єкту в розчин.2.4. Якісні реакції катіонів і аніонів, умови їх проведення.2.5. Аналіз катіонів.2.6. Аналіз аніонів.

3.Література:3.1. Конспект лекцій.3.2. Гайдукевич О.М., Болотов В.В. та ін. Аналітична хімія: Навчальний посібник – Х.:


4. Тестовий контроль та еталони відповідей:4.1. Є суха речовина KCl. Запропонуйте схему аналізу цієї речовини, напишіть рівняннявідповідних хімічних реакцій.

Відповідь:1. Попередні дослідження.Суху речовину уважно розглядають неозброєним оком, на основі чого роблять висновки.а) Стан речовини–твердий (кристалічний).б) Забарвлення–біле.в) Запах–без запаху.г) Відношення до води — досліджувана речовина добре розчинна у воді.Нейтральне середовище розчину цієї солі вказує на присутність в розчині солей сильних

основ і сильних кислот або солей слабких основ і слабких кислот (досліджувана речовина негідролізує або гідролізує з утворенням кислотного і основного гідроксидів однакових засилою).

Всю суміш ретельно перемішують в ступці і ділять на три частини: в одній виявляютькатіони, в другій–аніони, третя залишається контрольною.

2. Із окремих проб розчину за допомогою групових реагентів визначають, катіони якиханалітичних груп наявні в розчині згідно класифікації катіонів за кислотно–основнимметодом.

а) Визначення катіонів першої групи. До 3–4 краплин досліджуваного розчину додаємо2–3 краплини розчину натрію карбонату. Осад не випадає, отже в розчині присутні тількикатіони першої групи.

б) Визначення аніонів першої групи. До 2–3 краплин нейтрального або слабколужногорозчину додають 2 краплини розчину барію хлориду. Осад не випадає, що вказує навідсутність аніонів першої аналітичної групи.

в) Визначення аніонів другої групи. Дві краплини розчину підкислюють двомакраплинами 2М розчину азотної кислоти і додають краплину розчину арґентуму (І) нітрату.Випадає білий сирнистий осад, який розчиняється в розчині аміаку, а при підкисленні

114

розчину азотною кислотою знову утворюється білий сирнистий осад, що вказує наприсутність аніону другої аналітичної групи, а саме хлорид іону (білий колір осаду):

Ag+ + Cl– →AgCl↓AgCl + 2NH4OH → [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O

[Ag(NH3)2]Cl + 2H+ → AgCl↓ + 2NH4+

3) Визначення катіонів першої групи. Присутність в розчині аніону сильної кислотивказує на наявність катіону сильної основи. Отже, робимо висновок про відсутність катіонуNH4

+.В окремій пробі відкриваємо катіони калію реакцією з натрію гексанітрокобальтатом

(III):2K+ + Na3[Co(NO2)6] → NaK2[Co(NO2)6] + 2Na+

Реакцію проводять в достатньо концентрованих розчинах в оцтовокислому (pH≈3) абонейтральному середовищі. Утворюється жовтий кристалічний осад. Реакції заважаютькатіони літію і амонію, які також утворюють жовті осади.

Отже досліджувана суха речовина є калію хлорид.

5. Завдання для закріплення матеріалу (виконати в зошиті для лабораторних робіт):5.1. Основні етапи якісного хімічного аналізу досліджуваного об’єкту.5.2. Чому аналіз невідомої суміші слід починати з визначення катіонів?5.3. Чому готують содову витяжку в аналізі аніонів?5.4. Запропонуйте хід аналізу таких сухих солей:

амонію хлорид; феруму (III) нітрат.

6. Лабораторні роботи:Лабораторна робота 23.1.Аналіз суміші сухих солей

Кожен студент отримує суміш сухих солей невідомого складу і самостійно проводитьнавчально–дослідну роботу, результати дослідів оформлює у лабораторному зошиті.

Аналіз рекомендується проводити в такій послідовності:Отриману суміш висипають на листок білого паперу і проводять ретельний огляд зразка

неозброєним оком та під мікроскопом. Звертають увагу на форму, колір і запах кристалів, напідставі чого роблять припущення про кількість компонентів в суміші і про присутність(відсутність) тих чи інших йонів.

Всю суміш ретельно перемішують в ступці і ділять на три частини: в одній виявляютькатіони, в другій — аніони, третя залишається контрольною.

Аналіз починають з випробовування розчинності речовини в різних розчинникахспочатку на холоду, а потім, якщо потрібно і при нагріванні. Для цього частину сухої сумішіобробляють 10–12 краплинами дистильованої води, перемішуючи скляною паличкою. Якщодосліджувана речовина в гарячій воді не розчинилася, то пробують розчиняти її в 2М розчиніоцтової, потім в 2М розчині хлороводневої кислотах. Якщо сіль не розчиняється, торозчинення проводять в концентрованих кислотах або в розчині амонію гідроксиду.

Якщо сіль розчиняється у воді то беруть 0,05–0,1г одержаної для аналізу речовини ірозчиняють в 4–5мл дистильованої води. За таблицею розчинності роблять висновок про те,які солі можуть бути присутні в розчині.

Перш ніж приступити до аналізу, звертають увагу на забарвлення і реакцію середовищарозчину. За забарвленням розчину можна зробити висновок про присутність або відсутністьтих чи інших йонів, наприклад: Cu2+, Co2+, Ni2+ та ін. Лужна реакція розчину говорить проприсутність в розчині гідроксидів або солей сильних основ і слабких кислот (Na2S, K2CO3,CH3COONa). Кисле середовище вказує на присутність в розчині вільних кислот, солейслабких основ і сильних кислот (NH4Cl, ZnCl2, AlCl3). Нейтральне середовище вказує на

115

присутність в розчині солей сильних основ і сильних кислот (KCl, Na2SO4) або солей слабкихкислот і слабких основ (NH4CH3COO).

Після цього приступають до відкриття катіонів і аніонів.

Визначення катіонівІз окремих проб розчину за допомогою групових реагентів визначте, катіони яких

аналітичних груп наявні в розчині.Визначення катіонів першої групи До 3–4 краплин досліджуваного розчину додайте

2–3 краплі розчину натрію карбонату Na2CO3. Якщо осад не випаде, то в розчині можутьбути присутні тільки катіони першої групи. В окремій пробі відкривають катіони першоїгрупи.

Визначення катіонів другої групи Якщо при дії натрію карбонату на досліджуванийрозчин випадає осад, то беруть нову пробу цього розчину (10–12 крапель) і додають 2–3краплі 2М розчину хлороводневої кислоти. Осад відділяють центрифугуванням, промиваютьводою і виявляють в ньому катіони другої групи.

Визначення катіонів третьої групи До 2–3 крапель досліджуваного розчину додаютьстільки ж 1М розчину сірчаної кислоти, в присутності етилового спирту, і нагрівають.Випадання осаду вказує на присутність катіонів третьої групи, які відкривають за допомогоюхарактерних реакцій.

Визначення катіонів четвертої групи Якщо при дії хлороводневої і сірчаної кислотосадів не утворюється, то до 2–3 крапель досліджуваного розчину додають надлишок натріюгідроксиду (5–6 крапель). Розчинення осаду говорить про наявність катіонів четвертої групи.

Визначення катіонів п’ятої групи Якщо при дії надлишку розчину натрію гідроксидуосад не розчиняється, то це вказує на присутність катіонів п’ятої групи.

Визначення катіонів шостої групи Якщо при дії на досліджуваний розчин надлишкурозчину аміаку осад розчиняється, то це говорить про наявність катіонів шостої групи. Післяцього приступають до визначення катіонів шостої групи.

Визначення аніонівВикористовуючи таблицю розчинності, можна сказати про присутність в розчині

окремих аніонів. Наприклад, якщо сіль добре розчиняється у воді і в нейтральному водномурозчині наявний катіон Ba2+, то цей розчин не може містити аніони першої групи (SO4

2–,SO3

2–, CO32– і т.д.).

Перед визначенням аніонів з розчину, який аналізують, необхідно попередньо вилучитикатіони 2–6 аналітичних груп. Для цього готують содову витяжку.

Приготування содової витяжки. У тиглі змішують 0,1г досліджуваної речовини з 0,4гNa2CO3 і додають 2,5–3см3 дистильованої води. Суміш кип’ятять 5 хвилин, додають по мірівипарювання воду, далі вміст тигля переносять у конічну пробірку і центрифугують. Об’ємцентрифугату повинен бути приблизно 3см3. При цьому в осад переходять катіони 2, 3, 5, 6груп (у вигляді гідроксидів, карбонатів, основних солей), у розчині — аніони, які входять доскладу суміші, яку аналізують, а також гідроксоаніони, оксоаніони 4 та катіони 1аналітичних груп.

Подальше визначення аніонів виконують згідно з аналізом суміші аніонів.Визначення аніонів першої групи. До 2–3 краплин нейтрального або слабколужного

розчину додають 2 краплини розчину барію хлориду. Якщо осад випадає, то в розчиніприсутні аніони першої групи.

Визначення аніонів другої групи. 2 краплини розчину підкислюють 2 краплинами 2Мрозчину азотної кислоти і додають краплину розчину арґентуму (І) нітрату. Випадання осадувказує на присутність аніонів другої групи.

Визначення аніонів третьої групи. Якщо при випробовуванні на аніони першої ідругої груп осади не випали, то, можливо, наявні аніони третьої групи.

116



Мета заняття: перевірити знання студентів, які вони одержали на лекційних іпрактичних заняттях з наступних тем:1. Характерні реакції аніонів 1-ої аналітичної групи, умови їх виконання (тема 17).2. Характерні реакції аніонів 2-ої аналітичної групи, умови їх виконання (тема 18).3. Характерні реакції аніонів 3-ої аналітичної групи, умови їх виконання (тема 19).4. Характерні реакції аніонів органічних кислот, умови їх виконання (тема 20).5. Аналіз суміші аніонів (тема 21).6. Аналіз сполуки невідомого складу (тема 22).

Білет для контролю засвоєння змістового модулю 2 включає:- 8 тестових завдань. Необхідно вибрати правильну відповідь, а також дати короткі ґрунтовніпояснення, написати рівняння відповідних хімічних реакцій;- Ситуаційна задача на аналіз сполуки невідомого складу. Запропонувати схемусистематичного аналізу цієї речовини (визначення катіона і аніона). Написати рівняннявідповідних хімічних реакцій, вказати умови їх виконання, заважаючі йони, аналітичніефекти.

Приклади тестових завдань по темам:Тема 17. Характерні реакції аніонів 1-ої аналітичної групи, умови їх виконання1. Визначення аніонів I аналітичної групи проводять при дії:A. Розчину BaCl2 в нейтральному або слабколужному середовищіB. Розчину BaCl2 в кислому середовищіC. Розчину AgNO3 в кислому середовищіD. Розчину мінеральної кислотиE. Розчину лугу

2. Фармакопейною реакцією на фосфат-іони є дія магнезіальної суміші, в результатіутворюється білий кристалічний осад МgNH4PO4. Склад магнезіальної суміші наступний:A. MgCl2, NH3·H2O, NH4ClB. MgCl2, NaOH, NaClC. MnCl2, NH3·H2O, NaClD. MgCl2, MnSO4, NH4ClE. MgCl2, NH4Cl

Тема 18. Характерні реакції аніонів 2-ої аналітичної групи3. Досліджуваний розчин лікарської речовини містить аніони: йодид, бромід, хлорид,сульфід. Який реагент є груповим на ці аніони ?A. Груповий реагент відсутнійB. Барію хлоридC. Магнію хлоридD. Аргентуму (І) нітрат у розчині азотної кислотиЕ. Барію нітрат

4. До розчину, що містить аніон другої аналітичної групи, долили розчин арґентуму (І) нітрат.Утворився жовтуватий осад, нерозчинний в азотній кислоті і частково розчинний в розчиніаміаку. Який аніон присутній в розчині :A. Сульфід-іонB. Йодид-іон

117

C. Хлорид-іонD. Бромід-іонЕ. Сульфат-іон

Тема 19. Характерні реакції аніонів 3-ої аналітичної групи5. До розчину FeSO4 у присутності концентрованої H2SO4 додали досліджуваний розчин.Утворення бурого кільця вказує на присутність у розчині:A. Фосфат - ioнівB. Ацетат - ioнівC. Оксалат - ioнівD. Карбонат - ioнівE. Нітрат - ioнів

6. Аніони III аналітичної групи не мають групового реактиву, тому що:A. Розчини солей амонію є добре розчиннимиB. Розчини їх солей є безбарвнимиC. Переважна більшість солей добре розчинні у водіD. Їх солі піддаються гідролізуЕ. Переважна більшість солей є малорозчинними

Тема 20. Характерні реакції аніонів органічних кислот, умови їх виконання7. В якій суміш присутні аніони лише органічних кислот?A. Сr2О7

2-, СН3СОО-, NO3-

B. С2О42-, СН3СОО-, С6Н5СОО-

C. C6H5COO-, NO2-, CrO4

2-

D. Cr2O72-, CrО4

2-, C2O42-

Е. C6H5COO-, NO2-, СН3СОО

8. Фармакопейною реакцією визначення бензоат - іонів є взаємодія з яким розчином?A. Розчином феруму (III) хлоридуB. Розчином калію хлоридуC. Розчином резорцинуD. Розчином оцтового ангідридуE. Розчином дифеніламіну

Тема 21. Аналіз суміші аніонів9. Аналіз суміші аніонів I – III аналітичних груп починають з:A. Попередніх спостережень та випробуваньB. Проби на аніони I групиC. Проби на аніони II групиD. Проби на аніони III групиE. Проби на аніони нестійких кислот

10. При аналізі аніонів I-III аналітичних груп систематичний хід аналізу необхідний присумісній присутності:A. Сульфат, сульфіт, тіосульфат і сульфід-іонівB. Сульфат, ацетат, фосфат-іонівC. Сульфат, нітрат, хлорид-іонівD. Сульфат, оксалат, ацетат-іонівE. Сульфат, арсенат, нітрат-іонів

Приклад ситуаційної задачі

118

Тема 22. Аналіз сполуки невідомого складуЄ суха речовина срібла нітрат. Запропонуйте схему систематичного аналізу цієї речовини(визначення катіона і аніона). Напишіть рівняння відповідних хімічних реакцій, вкажітьумови їх виконання, аналітичні ефекти, заважаючі йони.


Підсумковий контроль засвоєння модулю 1Якісний аналізПерелік питань

1. Предмет і задачі аналітичної хімії. Значення аналітичної хімії у підготовці провізорів-аналітиків.

2. Сутність якісного хімічного аналізу. Класифікація методів якісного аналізу (дробний тасистематичний, по кількості речовини, що визначають і способу виконання:мікрокристалоскопічний, краплинний аналіз, реакції забарвлення полум'я).

3. Аналітичні властивості речовин і аналітичні реакції. Вимоги до аналітичних реакцій.Типи аналітичних реакцій.

4. Загальні, групові та специфічні реагенти.5. Характеристика чутливості аналітичних реакцій (граничне розведення, гранична

концентрація, мінімальний об'єм гранично розведеного розчину, межі виявлення).6. Аналітичні властивості катіонів та їх взаємозв'язок з розміщенням елемента у

періодичній системі Д.І. Менделєєва.7. Аналітичні класифікації катіонів по групах: сульфідна, аміачно-фосфатна та кислотно-

основна. Критерії, що лежать в основі розділення катіонів на групи. Групові реагенти,вимоги до них, роль групових реагентів при аналізі суміші катіонів. Переваги танедоліки цих класифікацій.

8. Кислотно-основна класифікація катіонів. Групові реагенти.9. Основні положення теорії розчинів сильних електролітів: загальна та активна

концентрація іонів, активність іонів, коефіцієнт активності, іонна сила розчинів.10. Застосування закону діючих мас (ЗДМ) в аналітичній хімії. Основні типи рівноваги, які

застосовуються в аналітичній хімії. Константа хімічної рівноваги (термодинамічна,концентраційна).

11. Гетерогенні рівноваги в системі осад-насичений розчин малорозчинних електролітів таїх роль в аналітичній хімії. Добуток розчинності та його зв'язок з розчинністю.

12. Умови розчинення осадів малорозчинних сильних електролітів (сольовий ефект. рН,комплексоутворення).

13. Переведення одних малорозчинних електролітів в другі. Наведіть приклади з якісногоаналізу катіонів.

14. Умови утворення осадів (надлишок осаджувана, рН, сольовий ефект, співосадження).Наведіть приклади з якісного аналізу катіонів.

15. Дробне осадження та його застосування в якісному аналізі.16. Кислотно-основні рівноваги та їх роль в аналітичній хімії. Протеолітична теорія

Бренстеда-Лоурі, їх розвиток в працях Ізмайлова та Усановича. Типі протолітів.17. Основні положення теорії розчинів слабких електролітів: ступінь і константа дисоціації,

їх взаємозв'язок. Протолітичні рівноваги у воді.18. Характеристика сили слабких кислот і основ. Константи кислотності, основності та їх

показники. Розрахунок рН для розчинів слабких кислот і слабких основ.19. Протолітичні рівноваги в розчинах солей. Ступінь та константа гідролізу (сольволізу).

Розрахунок рН розчинів солей, що гідролізуються. Використання реакцій гідролізу ваналізі.

20. Протолітичні рівноваги в буферних системах. Види буферних систем та їххарактеристики, розрахунок рН. Навести приклади буферних систем в якісному аналізі.

119

21. Протолітичні рівноваги в неводних середовищах. Класифікація розчинників. Константаавтопротолізу. Диференцююча та нівелююча дія розчинників. Застосування неводнихрозчинників в аналізі.

22. Окислювально-відновні рівноваги та їх роль в аналітичної хімії. Застосування ЗДМ доокислювально-відновної рівноваги. Константа рівноваги.

23. Окислювально-відновні потенціали (стандартний, реальний, формальний). Впливконцентрації реагентів, рН та інших факторів на значення редокс-потенціалів та напрямокислювально-відновних реакцій.

24. Застосування окислювально-відновних реакцій для визначення катіонів і аніонів.25. Загальна характеристика комплексних сполук. Рівновага в розчинах комплексних

сполук. Константи стійкості та нестійкості комплексних сполук, зв'язок між ними.26. Розрахунки рівноважних концентрацій у розчинах комплексних сполук. Вплив різних

факторів на процеси комплексоутворення в розчинах.27. Застосування реакцій комплексоутворення з неорганічними лігандами у якісному аналізі

для відділення, визначення, маскування іонів. Навести приклади.28. Внутрішньокомплексні сполуки (BKC) катіонів з органічними реагентами.

Функціонально-аналітичні та аналітично-активні групи в органічних реагентах.Стійкість внутрішньокомплексних сполук (вплив природи катіона та ліганду,дентатності, хелатоефекту).

29. Найважливіші органічні реагенти, які застосовують в якісному хімічному аналізі.Застосування BKC з органічними лігандами в аналізі.

30. Методи розділення та концентрування. Екстракція. Принцип методу рідинної екстракції.31. Теоретичні основи екстракційних процесів (закон розподілу Нернста-Шилова, константа

розподілу, коефіцієнт розподілу, ступінь вилучення, фактор розподілу двох речовин).32. Хроматографічні методи, їх класифікація.33. Характеристика розподільної хроматографії.34. Сутність тонкошарової хроматографії та її можливості в якісному аналізі.35. Осадова хроматографія, її застосування в якісному аналізі36. Якісний елементний аналіз. Виявлення вуглецю, водню, галогенів, сірки, азоту, фосфору,

миш'яку в органічних сполуках.37. Якісний функціональний аналіз. Виявлення спиртового, фенольного гідроксилу,

альдегідної, кетонної групи.38. Аналіз суміші катіонів 1-ої аналітичної групи. Напишіть рівняння реакцій та умови їх

виявлення.39. Груповий реагент на 2-ої аналітичну групу катіонів особливості його застосування.

Аналітичні реакції катіонів 2-ої аналітичної групи: Ag+, Pb2+, Hg22+. Напишіть рівняння

реакцій та умови їх виявлення.40. Груповий реагент на 3-ої аналітичну групу катіонів, особливості його застосування.

Аналітичні реакції катіонів 3-ої аналітичної групи: Ва2+, Са2+, Sr2+. Умови їх виявлення.41. Груповий реагент на 4-ої аналітичну групу катіонів, особливості його застосування.

Аналітичні реакції катіонів 4-ої аналітичної групи: Al3+, Cr3+, As (III), (V). Напишітьрівняння реакцій та умови їх виявлення.

42. Груповий реагент на 5-ої аналітичну групу катіонів, особливості його застосування.Напишіть рівняння реакцій виявлення іонів Fe3+, Mn2+, Bi3+.

43. Груповий реагент на 6-ої аналітичну групу катіонів, особливості його застосування.Напишіть рівняння реакцій виявлення іонів Cu2+, Ni2+, Hg2+.

44. Аналіз суміші катіонів. Попередні випробування. Дробний та систематичний аналізсуміші катіонів 1-6 аналітичних груп.

45. Класифікація аніонів по групах (за здібністю утворювати малорозчинні сполуки та заокисно-відновними властивостями). Групові реагенти, особливість застосуваннягрупових реагентів при аналізі суміші аніонів.

120

46. Аналітичні реакції аніонів 1-ої группи: SO42-; SO3

2-; S2O32-; CO3

2-; C2O42-; PO4

3-: CrO42-

(Cr2O72-); AsO4

3-; AsO32-; BO2

- (B4O72-). Умови їх виявлення.

47. Аналітичні реакції аніонів 2-ої групи: Cl-; Br-; I-;S2- SCN-. Умови їх виявлення.48. Аналітичні реакції аніонів 3-ої групи: NO3

-; NO2-; CH3COO-; BrO3

- Умови їх виявлення.49. Аналітичні реакції аніонів органічних кислот: винної, бензойної, лимонної, саліцилової.

Умови їх виявлення.50. «Содова витяжка», її призначення в аналізі суміші катіонів і аніонів, умови виконання.51. Проведіть аналіз і напишіть рівняння реакцій виявлення наступних катіонів при їх

сумісної присутності:As3+, Mn2+, Bi3+

Zn2+, Mg2+, Cd2+

K+, Sr2+, Cr3+

Ag+ , Hg2+ , Cu2+

Ва2+,Са2+, Sr2+

Al3+, As3+, Mg2+

Al3+, Cr3+, Ni2+

Ag+, Pb2+, Hg22+

Pb2+, Cr3+, Co2+

Fe3+, Mn2+, Bi3+.Al3+, Cr3+, As (III), (V).Al3+ , Fe3+ ,Co2+

52. Проведіть аналіз і напишіть рівняння реакцій виявлення наступних аніонів при їхсумісній присутності:S2-, NO2

-, NO3-

Cl-, I-, NO3- ,

Cl-, Br-, І-

SO42- , CO3

2- , SO32-

53. Проведіть аналіз суміші сухих солей, напишіть рівняння реакцій виявлення відповіднихкатіонів та аніонів:Pb(CH3COO)2 і AlCl3Hg(NO3)2 і CuCl2Pb(CH3COO)2, і A12(SО4)3Bi(NО3)3, і Cr2(SO4),NH4NO3 і MnSO4SbCl3 і Co(NO3)2AgNO3 і SnCl2KNO3 і BaCl2CrCl3 і KІMg(NO3), і ZnSO4

ДодатокДобутки розчинності малорозчинних сполук(ДР)

(вода, 25 oС)Речовина ДР Речовина ДР Речовина ДРAgBr 5,0.10-13 AgBrO3 5,8.10-5 Ag2CO3 8,7.10-12

Ag2C2O4 1,1.10-11 AgCl 1,8.10-10 Ag2CrO4 1,2.10-12

Ag2Cr2O7 2,0.10-7 AgI 2,3.10-16 Ag2S 7,2.10-50

Al(OH)3 5,7.10-32 BaCO3 4,9.10-9 BaCrO4 1,1.10-10

BaSO3 8,0.10-7 BaSO4 1,8.10-10 BaWO4 5,0.10-9

Be(OH)2 8,0.10-22 Bi(OH)3 3,0.10-36 Bi2S3 8,9.10-105

121

CaCO3 4,4.10-9 CaF2 4,0.10-11 Ca(IO3)2 1,9.10-6

CaSO4 3,7.10-5 CaWO4 1,6.10-9 Cd(OH)2 2,2.10-14

CdS 6,5.10-28 Co(OH)2 1,6.10-15 CoS 1,8.10-20

Cr(OH)3 1,1.10-30 CuCN 3,2.10-20 CuCl 2,2.10-7

CuI 1,1.10-12 Cu(OH)2 5,6.10-20 CuS 1,4.10-36

Fe(OH)2 7,9.10-16 FeO(OH) 2,2.10-42 FeS 3,4.10-17

Hg2Br2 7,9.10-23 Hg2Cl2 1,5.10-18 Hg2I2 5,4.10-29

HgS 1,4.10-45 KIO4 8,3.10-4 Li2CO3 1,9.10-3

LiF 1,5.10-3 Li3PO4 3,2.10-9 MgF2 6,4.10-9

Mg(OH)2 6,0.10-10 Mn(OH)2 2,3.10-13 MnS 2,5.10-10

Ni(OH)2 1,6.10-14 NiS 9,3.10-22 PbBr2 5,0.10-5

Pb(BrO3)2 1,6.10-4 PbC2O4 7,3.10-11 PbCl2 1,7.10-5

PbCrO4 2,8.10-13 PbF2 2,7.10-8 PbI2 8,7.10-9

Pb(OH)2 5,5.10-16 PbS 8,7.10-29 PbSO4 1,7.10-8

RaSO4 4,3.10-11 SnS 3,0.10-28 SrCrO4 2,7.10-5

SrSO4 2,1.10-7 Tl2CO3 4,0.10-3 TlCl 1,9.10-4

Tl2CrO4 1,0.10-12 Tl2S 3,0.10-9 Tl2SO4 1,5.10-4

Zn(OH)2 3,0.10-16 ZnS 7,9.10-24

Константи йонізації найважливіших кислот і основ

КИСЛОТИ

Назва Формула Константи йонізації,Ка

1 2 3Тригідроґен тетраоксоарсенатАрсенатна(V)

H3AsO4 K1 = 5,6·10–3

K2 = 1,7·10–7

K3 = 2,95·10–12

Тригідроґен триоксоарсенатАрсенатна(ІІІ)

H3AsO3 K = 5,9·10–10

Тригідроґен триоксоборатБоратна(ІІІ)

H3BO3 K1 = 7,1·10–10

K2 = 1,8·10–13

K3 = 1,6·10–14

Тетраборатна H2B4O7 K1 = 1,8·10–4

K2 = 2,0·10–8

Моногідроґен триоксоброматБроматна(V)

HBrO3 K = 2,0·10–1

Моногідроґен оксоброматБроматна(І)

HBrO K = 2,2·10–9

1 2 3КарбонатнаДигідроґен триоксокарбонат

H2CO3(CO2 · aq + H2O)

K1 = 4,5·10–7

K2 = 4,8·10–11

Ціанідна HCN K = 5,0·10–10

Аскорбінова H2C6H6O6 K1 = 9,1·10–5

K2 = 4,6·10–12

Моногідроґен ціанат HOCN K = 2,7·10–4

Тартратна (Винна) H2C4H4O6 K1 = 9,1·10–4

K2 = 4,3·10–5

Цитратна (Лимонна) H4C6H5O7 K1 = 7,4·10–4

K2 = 2,2·10–5

K3 = 4,0·10–7

122

K4 = 1,0·10–16

Молочна HC3H5O3 K = 1,5·10–4

Форміатна HCOOH K = 1,8·10–4

8–Оксихінолін C9H7ON (HOxin) K = 1,3·10–10

Ацетатна CH3COOH K = 1,74·10–5

Саліцилова C6H4(OH) COOH K1 = 1,1·10–3

K2 = 2,6·10–14

Сульфанілова H2NC6H4SO3H K = 6,3·10–4

Сульфосаліцилова C6H3(OH)COOHSO3H K2 = 3,1·10–3

K3 = 2,0·10–12

Трихлорацетатна CCl3COOH K = 2,0·10–1

Фенол C6H5OH K = 1,0·10–10

Хлороацетатна CH2ClCOOH K = 1,4·10–3

Оксалатна (Щавлева) H2C2O4 K1 = 5,6·10–2

K2 = 5,4·10–5

Етилендіамінтетраацетатна H4Y (EDTA) K1 = 1,0·10–2

K2 = 2,1·10–3

K3 = 6,9·10–7

K4 = 5,5·10–11

Яблучна H2C4H4O5 K1 = 3,5·10–4

K2 = 8,9·10–6

Янтарна H2C4H4O4 K1 = 1,6·10–5

K2 = 2,3·10–6

Моногідроґен оксохлоратХлоратна(І)

HClO K = 2,95·10–8

Моногідроґен діоксохлоратХлоратна(ІІІ)

HClO2 K = 1,1·10–2

Дигідроґен тетраоксохромат(Хроматна(VI))

H2CrO4 K1 = 1,6·10–1

K2 = 3,2·10–7

Дихроматна(VI) H2Cr2O7 K2 = 2,3·10–2

Флуоридна HF K = 6,2·10–4

Тетрагідроґен гексаціаноферат H4[Fe(CN)6] K3 = 5,6·10–3

K4 = 6,0·10–5

Дигідроґен пероксид H2O2 K2 = 2,0·10–12

Пентагідроґен гексаоксоіодат H5IO6 K1 = 2,45·10–2

K2 = 4,3·10–9

K3 = 1,0·10–15

Моногідроґен триоксоіодатІодатна(V)

HIO3 K = 1,7·10–1

1 2 3Моногідроґен оксоіодатІодатна(І)

HIO K = 2,3·10–11

Дигідроґен тетраоксоманґанатМанґанатна(VI)

H2MnO4 K1 = 1,0·10–1

K2 = 7,1·10–11

Дигідроґен тетраоксомолібдатМолібдатна(VI)

H2MoO4 K1 = 2,9·10–3

K2 = 1,4·10–4

Азидна HN3 K = 2,0·10–5

НітритнаНітратна(ІІІ)

HNO2 K = 5,1·10–4

Дигідроґен діоксодинітрат H2N2O2 K1 = 6,2·10–8

K2 = 2,9·10–12

123

Дигідроґен гідроґен триоксофосфат H2PHO3 K1 = 3,1·10–2

K2 = 1,6·10–7

Гідроґен тетраоксофосфат(V)Фосфатна(V)

H3PO4 K1 = 7,1·10–3

K2 = 6,2·10–8

K3 = 5,0·10–13

Гідроґен гептаоксодифосфат(V)Дифосфатна(V)

H4P2O7 K1 = 1,2·10–1

K2 = 7,9·10–3

K3 = 2,0·10–7

K4 = 4,8·10–10

Бензойна кислота C6H5COOH K = 6,6·10–5

Моногідроґен тіоціанат HSCN K = 1,4·10–1

Дигідроґен сульфідСульфідна

H2S K1 = 1,0·10–7

K2 = 2,5·10–13

Дигідроґен триоксосульфатСульфатна(IV) (Сульфітна)

H2SO3 K1 = 1,4·10–2

K2 = 6,2·10–8

Дигідроґен тетраоксосульфатСульфатна(VI)

H2SO4 K2 = 1,15·10–2

Дигідроґен триоксотіосульфат H2S2O3 K1 = 2,5·10–1

K2 = 1,9·10–2

Моногідроґен гексагідроксостибат H[Sb(OH)6] K = 4,0·10–5

ОСНОВИ

Назва Формула Константи йонізації,Кb

Амоній гідроксид NH3·H2O K = 1,76·10–5

Арґентум(І) гідроксид AgOH K = 5,0·10–3

Барій дигідроксид Ba(OH)2 K2 = 2,3·10–1

Анілін C6H5NH2 + H2O 4,3·10–10

Гідразин N2H4 + H2O 9,3·10–7

Гідроксиламін NH2OH + H2O 8,9·10–9

Дифеніламін (C6H5)2NH + H2O 6,2·10–14

Кальцій дигідроксид Ca(OH)2 K2 = 4,0·10–2

Літій гідроксид LiOH K = 6,8·10–1

Плюмбум дигідроксид Pb(OH)2 K1 = 9,55·10–4

K2 = 3,0·10–8

8–Оксихінолін C9H7ON + H2O 1,1·10–9

Наближені значення коефіцієнтів активності при різній йонній силі розчинуКоефіцієнт активності йонів, fx

Йонна сила Одно–зарядних

Дво–зарядних

Три–зарядних

Чотири–зарядних

П’яти–зарядних

0,0002 0,98 0,94 0,87 0,770,0005 0,97 0,90 0,80 0,670,001 0,96 0,86 0,73 0,560,002 0,95 0,81 0,64 0,450,0025 0,95 0,81 0,63 0,440,005 0,93 0,74 0,52 0,330,01 0,90 0,67 0,42 0,230,025 0,86 0,56 0,29 0,13

124

0,05 0,84 0,50 0,21 0,06 0,0130,1 0,81 0,44 0,16 0,04 0,00580,2 0,80 0,41 0,14 0,03 0,00380,3 0,81 0,42 0,14 0,03 0,00460,4 0,82 0,45 0,17 0,04 0,00720,5 0,84 0,50 0,21 0,06 0,0130,6 0,87 0,56 0,27 0,10 0,0270,7 0,88 0,63 0,36 0,16 0,0580,8 0,92 0,72 0,48 0,27 0,130,9 0,96 0,83 0,66 0,48 0,311,0 0,99 0,96 0,91 0,85 0,78

Йонний добуток води за температур від 0 до 100 °С

t °C Kw wК t °C Kw wК0 0,11·10–14 0,33·10–7 30 1,48·10–14 1,20·10–7

5 0,17·10–14 0,42·10–7 31 1,58·10–14 1,26·10–7

10 0,30·10–14 0,54·10–7 32 1,70·10–14 1,29·10–7

15 0,46·10–14 0,68·10–7 33 1,82·10–14 1,35·10–7

16 0,50·10–14 0,71·10–7 34 1,95·10–14 1,38·10–7

17 0,55·10–14 0,74·10–7 35 2,09·10–14 1,45·10–7

18 0,60·10–14 0,77·10–7 36 2,24·10–14 1,48·10–7

19 0,65·10–14 0,80·10–7 37 2,40·10–14 1,55·10–7

20 0,69·10–14 0,83·10–7 38 2,57·10–14 1,58·10–7

21 0,76·10–14 0,87·10–7 39 2,75·10–14 1,66·10–7

22 0,81·10–14 0,90·10–7 40 2,95·10–14 1,70·10–7

23 0,87·10–14 0,93·10–7 50 5,50·10–14 2,34·10–7

24 0,93·10–14 0,96·10–7 60 9,55·10–14 3,09·10–7

25 1,00·10–14 1,00·10–7 70 15,8·10–14 3,98·10–7

26 1,10·10–14 1,05·10–7 80 25,1·10–14 5,01·10–7

27 1,17·10–14 1,07·10–7 90 38,0·10–14 6,17·10–7

28 1,29·10–14 1,12·10–7 100 55,0·10–14 7,41·10–7

29 1,38·10–14 1,17·10–7

125

Ста

ндар

тні е

лект

родн

і пот

енці

али

деяк

их с

исте

м у

вод

них

розч

инах

126

127

128

129

130

131

Знач

ення

кон

стан

т не

стій

кост

і ком

плек

сних

йон

ів за

20

- 25°

132

133

Періодична система елементів Д.І.Менделєєваперіоди ряди I II III IV V VI VII VIII

1 I1H1,0079

2He

4,00260

2 II3Li6,941

4Be9,01218

5B

10,81

6C

12,011

7N

14,0067

8O

15,9994

9F

18,998403

10Ne

20,179

3 III11Na22,98977

12Mg24,305

13Al

26,98154

14Si

28,0855

15P

30,97376

16S

32,06

17Cl

35,453

18Ar

39,948

4 IV19K39,0983

20Ca40,08

21Sc44,9559

22Ti47,90

23V50,9415

24Cr51,996

25Mn54,9380

26Fe55,847

27Co58,9332

28Ni58,70

V29

Cu63,546

30Zn

65,38

31Ga

69,72

32Ge

72,59

33As

74,9216

34Se

78,96

35Br

79,904

36Kr

83,80

5 VI37Rb85,4678

38Sr87,62

39Y88,9059

40Zr91,22

41Nb92,9064

42Mo95,94

43Tc98,9062

44Ru101,07

45Rh102,9055

46Pd106,4

VII47Ag

107,868

48Cd

112,41

49In

114,82

50Sn

118,69

51Sb

121,75

52Te

127,60

53I

126,9045

54Xe

131,30

6 VIII55Cs132,9054

56Ba137,33

57La138,9055

72Hf178,49

73Ta180,9479

74W183,85

75Re186,207

76Os190,2

77Ir192,22

78Pt195,09

IX79

Au196,9665

80Hg

200,59

81Tl

204,37

82Pb

207,2

83Bi

208,9804

84Po

[209]

85At

[210]

86Rn

[222]

7 X87Fr[223]

88Ra226,0254

89Ac[227]

ЛАНТАНОЇДИ58Ce140,12

59Pr140,9077

60Nd144,24

61Pm[145]

62Sm150,4

63Eu151,96

64Gd157,25

65Tb158,9254

66Dy162,50

67Ho164,9304

68Er167,26

69Tm168,9342

70Yb173,04

71Lu174,967

АКТИНОЇДИ90Th232,0381

91Pa231,0359

92U238,029

93Np237,0482

94Pu[244]

95Am[243]

96Cm[247]

97Bk[247]

98Cf[251]

99Es[254]

100Fm[257]

101Md[258]

102No[255]

103Lr[256]

104Rf[261]

105Db[261]

106Sg[263]

107Bh[261]

108Hs[265]

109Mt[266]

104 Rf [261] - Резерфордій105 Db [261] - Дубній106 Sg [263] - Сиборгій107 Bh [261] - Борій

108 Hs [265] - Хасій109 Mt [266] - Мейтнерій114 ІЮПАК поки що не встигла затвердити цей елемент[289], період напіврозпаду 300 сек

ВНМУВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ

МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТімені М.І.Пирогова

Documents

Аналітична хімія - vnmu.edu.ua · вимити посуд, що містить ці речовини. 4. Горючі, легкозаймисті і леткі речовини