1. Методические указания к выполнению лабораторных работ Лабораторная работа № 1 Качественный анализ катионов и анионов

В общем случае, когда исследуют неорганическое вещество, сначала проводят его качественный анализ, затем количественный. Полезную информацию о качественном составе дают предварительные испытания: окрашивание пламени; прокаливание в фарфоровой чашке; получение окрашенных перлов; обнаружение окислителей; восстановителей; газообразующих ионов и др.

После предварительных испытаний анализируемое вещество переводят в раствор, который подвергают систематическому анализу на катионы и анионы.

Когда обнаружены катионы и анионы, входящие в состав вещества, делают заключение о его молекулярном составе, т.е. представляет ли оно собой основание, кислоту, соль, смесь солей и т д. При этом объединяют всю информацию, полученную из определения физических свойств, предварительных испытаний и результатов химического анализа.

Анализ смесей катионов

В химическом анализе неорганических веществ имеют дело преимущественно с водными растворами электролитов, те соединений, диссоциирующих в растворах с образованием ионов. При этом все катионы делят на группы по характерному действию на них групповых реагентов.

В настоящее время разработано и используются три основные схемы деления неорганических катионов на группы сероводородная (используется редко из-за ядовитости сероводорода), кислотно-основная (самая распространенная) и аммиачно-фосфатная. В сероводородной схеме за основу принята растворимость сульфидов катионов в различных средах; в кислотно-основной - растворимость гидроксидов; в аммиачно-фосфатной - растворимость фосфатов. В данном пособии предпочтение отдано кислотно-основному методу делению катионов на аналитические группы (таблица 1).

Анализ смесей анионов

Таблица 1

Группа	Катионы	Групповой реагент	Растворимость Соединений
I	Ag+, Pb2+, Hg2+	2M HCl	Хлориды не растворимы в воде.
II	Ca2+, Sr2+, Ba2+	1M H2SO4	Сульфаты не растворимы в воде.
III	Zn2+, Sn(IV), Al3+, Cr3+, Sn2+, As (III)	4M NaOH (изб.)	Гидроксиды амфотерны, растворяются в избытке щелочи.
IV	Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+, Sb3+	25%-ный NH3	Гидроксиды нерастворимы в избытке щелочи.
V	Co2+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+	25%-ный NH3 (изб.)	Гидроксиды растворяются в избытке аммиака с образованием комплексных соединений.
VI	Na+, K+, NH4+	нет	Хлориды, сульфаты, гидроксиды растворимы в воде

Классификация катионов по кислотно-основной схеме

Все анионы являются составной частью кислот и соответствующих солей. Состояние анионов в растворе зависит от среды раствора. Некоторые анионы разлагаются при действии концентрированных кислот с выделением соответствующих газов. Большинство элементов, образующих анионы, обладают переменной валентностью и при действии окислителей или восстановителей изменяют степень окисления. При этом меняется и состав аниона.