УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Достигнуть нужного эффекта конкретной аналитической реакции возможно лишь при условии строгого соблюдения оптимальных условий ее проведения. Оптимальные условия определяются концентрацией реагирующих веществ, рН сре¬ды, температурным режимом, способом проведения реакции, приемом наблюдения, учетом влияния посторонних ионов. Рассмотрим некоторые примеры.
Чтобы образовался какой-либо осадок, надо с помощью определенного реагента создать в реакционной среде условия, при которых получается пересыщенный раствор. Заметим, не всегда для создания условий пересыщения раствора ионами, образующими в дальнейшем осадок, следует прибавлять избыток реагента. В присутствии избытка реагента реакция может не заканчиваться на стадии образования осадка, а протекать далее. При этом ожидаемый эффект реакции будет либо «смазан», либо вообще отсутствовать.
Например, при обнаружении ионов Hg2+ с помощью KI по реакции
Hg(N03)2 + 2KI        4HgI2 + 2KN03
в случае избытка реагента KI вместо осадка ярко-красного цвета Hgl2 образуется растворимое комплексное соединение, окрашивающее раствор в бледно-желтый цвет: HgI2 + 2KI —+ K2[HgI4]. Влияние рН среды наглядно видно при проведении реакций обнаружения К+ в соединениях КС1 и КОН с помощью реагента гексанитрокобальтата натрия:

2KC1 + Na3 [Со(М02)б] 3KOH + Na3 [Co(N02)6] ? ->4 K2Na [Со (N02)6] +2NaCI, -1 Co (ОН) з + 3KN02 + 3NaN02

В первом случае получается ожидаемый осадок желтого цвета K2Na [Со (N02)6], а во втором — черного цвета гидроксид кобальта Со(ОН)3, образующийся в результате разрушения реагента ОН~-ионами. Чтобы обнаружить ионы К+ в соедине¬ниях КОН, K2S и KI с помощью гексанитрокобальтата натрия, потребуется предварительно удалить ионы ОН", S ~ и 1~ (гидроксид-ионы — реакцией нейтрализации, а сульфид- и иодид-ионы — например, осаждением в виде малорастворимых солей Ag2S и Agl). В противном случае реагент будет разрушаться перечисленными анионами. Опти¬мальные условия проведения этой реакции: рН 3—7, довольно концентрированный раствор, нагревание, отсутствие ионов NH4+ которые дают такой же желтый кристаллический осадок (NH4)2Na [Co(N02)6].
119

Г Л А В А 7
СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ И ДРОБНЫЙ КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Для проведения качественного анализа неорганического вещества, как правило, его переводят в раствор, и практи¬чески задача сводится к обнаружению катионов и анионов. Очень редко в анализе необходима идентификация вещества, т. е. подтверждение уже известного состава с помощью химических реакций и определение присущих веществу физических констант (ч-астота и интенсивность полос погло¬щения в различных спектрах, плотность и т. д.). В этом случае и если состав анализируемого раствора несложен, можно проводить анализ дробным методом. Если имеют дело с неизвестным и сложным составом анализируемого раствора, то для обнаружения входящих в него катионов и анионов применяют систематический метод анализа.
Дробный метод анализа опирается на Периодическую систему Д. И. Менделеева. Все катионы делят на 3 группы, включающие соответственно s-, р- и d-элементы. В идеальном случае в дробном анализе применяют специфические реак¬ции, которые позволяют обнаружить один ион в присутствии всех остальных ионов в любой последовательности в от¬дельных порциях анализируемого раствора. Как было уже указано, специфических реакций известно немного. Поэтому в дробном методе анализа качественные характерные реакции проводят после предварительной маскировки или удаления мешающих ионов перечисленными выше методами.
Систематический метод анализа основан на том, что сначала с помощью групповых реагентов разделяют смесь ионов на группы и подгруппы, а затем уже в пределах этих групп и подгрупп обнаруживают каждый ион характерными реакциями. Групповыми реагентами действуют на смесь ионов последовательно и в строго определенном порядке.
Таким образом, при систематическом ходе анализа при¬бегают к обнаружению индивидуальных ионов после того, как все другие ионы, реагирующие с избранным реагентом, будут отделены от них действием групповых реагентов.
Название систематического метода анализа определяется групповыми реагентами. Классическим методом анализа ка¬тионов является сероводородный, основанный на образовании сульфидов или сррнистых соединений при взаимодействии солей с сероводородом (табл. 7.1). В этом методе из смеси катионов последовательно выделяют I группу действием 2 М раствора НС1, затем II группу — действием H2S при
120
Ag+ Pb2+, 1 подгруппа: Al3+, Ва2+, Sr2+, Na+K+Nrtf
Hgl+    Cr3+, Cu2+, Cd2+   Ca2+ Mg2+
Fe2+, Fe3+, Bi111    ' ё
Hg2+,Mn2+,Zn2+,
Co2+, Ni2+
2 под-группа:
Asm,
Asv,
Sbin,
Sbv,
Sn2 + ,
SnlV
В некоторых учебниках и учебных пособиях принята обратная нумерация групп катионов.

Групповые реагенты применяют в анализе смеси анионов лишь в предварительных испытаниях, имеющих целью уста¬новить присутствие или отсутствие той или иной группы анионов.
Групповые реагенты на анионы — следующие. •
1.    Реагенты, разлагающие вещества с выделением газов (разбавленная НС1 и H2S04).
2.    Реагенты, выделяющие анионы из растворов в виде труднорастворимых осадков: ВаС12 в нейтральной среде; AgN03 в 2 М HN03.
3.    Реагенты-восстановители — KI-
4.    Реагенты-окислители — КМп04, концентрированная
H2S04, 12 в KI.
По наиболее простой классификации, основанной на растворимости солей бария, анионы делят на две группы. К первой группе относят анионы, образующие растворимые в воде соли бария: СГ, Вг~, I", CN~. SCN~, S2", N02 , NOT, МпОг, СН3СОО~, СЮГ, С10Г, СЮ . Ко второй группе относят анионы, образующие малорастворимые в воде соли бария: F", СО?", С20?-, SO§~, S20!", SO?", S2082" SiOl", CrOl", CrjO?- POJ-, As04", AsOi".
Качественный анализ неорганических и органических веществ существенно различается из-за их специфических свойств. Химические методы анализа органических веществ делятся на элементный, функциональный и молекулярный. Элементный анализ — обнаружение элементов, входящих в молекулу органического вещества (С, Н, О, N, S, Р, С1 и др.). В большинстве случаев органическое вещество предваритель¬но разлагают, продукты разложения растворяют и, применяя методы неорганического качественного анализа, обнаружи¬вают интересующие элементы. Например, при обнаружении азота пробу сплавляют с металлическим калием, и образую¬щийся KCN дает с FeS04 гексацианоферрат калия:
6KCN + FeS04     v K4[Fe(CN)6]+K2S04.
При добавлении ионов Fe3+ образуется осадок берлинской лазури Fe4 [Fe (CN)6] (аналитический сигнал на присутствие азота).
Функциональный анализ — определение типа функцио¬нальной группы, входящей в исследуемое вещество. Реакции, используемые для определения функциональной группы,' отличаются от реакций катионов и анионов, в неоргани¬ческом анализе, хотя их часто используют на конечном этапе анализа. Например, нелетучие вторичные спирты при нагревании с серой дают H2S, который обнаруживают по черному осадку PbS:
>CHOH + S     v CO + H2S,
H2S + Pb(N03)2     » PbS|+2HN03.
Для идентификации перв