|
8. Аналитические классификации катионов и анионов: сероводородные, кислотные и другие классификации, основные принципы группировки ионов,
Аналитические классификации катионов и анионов также можно интерпретировать на основе периодических законов и систем. Существующие классификации катионов и анионов основаны на растворимости их соединений. Гораздо проще разделить катионы по группам периодической таблицы, но невозможно разделить анионы, потому что многие анионы состоят из групп элементов, а один элемент сам по себе образует несколько анионов. Например, сера образует анионы, такие как сульфид, сульфит, сульфат, тиосульфат, персульфат, пиросульфат, роданид и т.п. Очевидно, эти анионы обладают разными свойствами. Кроме того, металлы, входящие в состав некоторых катионов, также образуют ионы с несколькими различными валентностями. Например, хром (II), хром (III), хромат, дихромат, марганец (II), марганец (III), марганец, перманганат и так далее. В периодической таблице элементы разделены на группы на основе электронов на их внешних энергетических уровнях, в то время как катионы и анионы разделены на основе их отношения к различным реагентам. Связь между аналитической классификацией ионов и периодическим законом обсуждается ниже.
Для разделения ионов на аналитические группы используются разные методы:
1) осаждение ионов в виде нерастворимых соединений;
2) возврат ионов с металлами;
3) адсорбционные свойства ионов и др.
При качественном тестировании неорганических веществ в основном исследуются растворы солей, кислот и оснований, которые в основном диссоциируют в водных растворах. Поэтому химический анализ растворов электролитов в воде направлен на поиск ионов. Их удобно разделить на разные группы, чтобы было легче находить ионы. Наиболее распространенный метод разделения ионов был предложен в 1871 г. Н. А. Меншуткиным. Согласно этой классификации все катионы делятся на две основные группы:
1) ионы, осажденные сероводородом или сульфидом аммония;
2) ионы, которые не осаждаются сероводородом или сульфидом аммония.
Ионы металлов, сульфиды которых водорастворимы, подразделяются на осажденные и неосажденные ионы карбонатом аммония соответственно. Таким образом, катионы по этой классификации, называемые сероводородом, делятся на следующие 5 групп:
Катионы первой группы: аммоний, калий, натрий, рубидий, цезий, литий, франций, магний. В этой группе нет групповых реагентов, большинство из которых состоит из s-элементов, находящихся в группе IA периодической таблицы.
Вторая группа катионов: кальций, стронций, барий и радий. Катионы этой группы осаждаются в виде карбонатов под действием карбоната аммония при pH = 9,26 (аммиачный буфер: гидроксид аммония + хлорид аммония). Элементы, составляющие эти ионы, являются s-элементами в группе IIA периодической таблицы.
Катионы третьей группы: бериллий, алюминий, титан (IV), хром (III), марганец (II), железо (II), железо (III), кобальт (II), никель (II) и цинк. Эти ионы образуют нерастворимые в воде гидроксиды: алюминия, бериллия, хрома (III) и сульфиды под действием сульфида аммония в нейтральной или слабощелочной среде (pH = 9,26). Катионы третьей группы отличаются от катионов первой и второй групп нерастворимостью своих сульфидов в воде. Сульфиды первой и второй групп хорошо растворимы в воде. Из этих катионов бериллий является s-элементом, алюминий - p-элементом, а остальные - d-элементами.
Катионы четвертой группы: медь (II), ртуть (II), висмут (III), кадмий, олово (II) и олово (IV), сурьма (III) и сурьма (V), мышьяк (III) и мышьяк (V). Эти катионы осаждаются с сероводородом с образованием сульфидов и полисульфидов с соляной кислотой pH = 0,5. Третья группа сульфидов не осаждается в такой кислой среде. Из катионов этой группы висмут, олово, свинец и мышьяк состоят из p-элементов, а остальные - из d-элементов. Эта группа делится на две группы:1) медная группа: медь (II), ртуть (II), кадмий и висмут (III). Образованные ими сульфиды практически нерастворимы в кислотах и щелочах или нерастворимы в кислотах.
2) группа олова: олово (II) и олово (IV), свинец (III) и свинец (V), мышьяк (III) и мышьяк (V). Полисульфиды, образованные этими катионами, растворимы в сульфиде натрия в щелочной среде.
Катионы пятой группы: серебро (I), ртуть (I) и свинец (II). Все эти катионы состоят из d-элементов. Эти катионы осаждаются в виде хлоридов в холодных условиях под действием соляной кислоты. Также можно по-разному разделить катионы четвертой и пятой групп, но это не имеет методологического смысла, потому что при анализе смеси всех катионов, прежде всего, серебра, ртути (I), которые осаждаются с образованием хлоридов. под действием соляной кислоты осаждаются ионы свинца (II). Катионы группы IV затем осаждаются в виде сульфидов и полисульфидов, затем катионы группы III в форме гидроксидов и сульфидов, а затем катионы группы II в форме карбонатов. Такой анализ, в котором мешающие ионы последовательно разделяются, называется систематическим анализом.
Do'stlaringiz bilan baham: |
