Введение в качественный анализ, катионы

Лекция №1 по аналитической химии Введение в аналитическую химию Введение в качественный анализ Катионы 1, 2 аналитических групп Аналитическая химия- наука о методах и средствах определения химического состава вещества путем проведения аналитического анализа Качественный анализ – раздел аналитической химии по обнаружению, идентификации и определению составных частей анализируемого вещества Количественный анализ – определение количественного содержания составных частей анализируемого объекта или их количественных соотношений При проведении аналитического анализа необходимо строгое соблюдение инструкций по технике безопасности и охране труда, а также методик проведения исследований • По природе анализируемого объекта органический и неорганический анализ • По характеру решаемых задач качественный, количественный, структурный анализ Методы анализа • Химические: в основе метода лежат химические реакции • Физико-химические: основаны на изменениях физических показателей в результате химического воздействия на аналитический объект • Физические: основаны на изменениях физических показателей в результате физического воздействия на аналитический объект • Биологические: основаны на изменениях биохимических реакций живых организмов По массе анализируемой пробы в г макроанализ 1,0 – 10,0 полумикроанализ 0,05 – 0,5 Быстро выполняемый анализ называется экспресс-анализом Типы химических реакций, применяемых в аналитической химии: 1. Реакции нейтрализации 2. Реакции замещения 3. Реакции обмена 4. Реакции соединения 5. Реакции разложения 6. Реакции комплексообразования 7. Окислительно-восстановительные реакции Качественный анализ С помощью аналитических реакций отвечает на вопросы: 1. Из каких ионов состоит данный аналитический образец? 2. Из каких веществ состоит данный аналитический образец? Аналитические реакции должны: 1. Сопровождаться аналитическим эффектом 2. Быть чувствительными, т.е. показывать аналитический эффект при очень малых количествах определяемого вещества 3. Быть селективными, т.е. давать аналитический эффект с группой ионов 4. Быть необратимыми 5. Иметь достаточную скорость реакции Систематический качественный анализ: пробу разделяют на несколько «аналитических групп», затем каждый ион открывают «своими реакциями». Реакции для разделения пробы называют групповыми, реакции для отдельных ионов – характерными. Дробный качественный анализ: компоненты пробы устанавливают в отдельных пробах с помощью характерных реакций. Общие Проводят на катионы и анионы, функциональные группы взаимодействием с общими реагентами Групповые Проводят с групповым реагентом, который дает одинаковый аналитический эффект с группой ионов Характерные Проводят на ограниченное количество ионов со специфическими реагентами Аналитические Проводят «сухим» и «мокрым» путем, пробирочным и капельным методом, микрокристаллоскопическим способом Специфические Проводятся на конкретные ионы, функциональные группы, вещества Катионы 1, 2 аналитических групп Цель : Сформировать знания о качественных реакциях катионов 1 и 2 аналитических групп.  Задачи: • закрепить знания о методах качественного анализа. • сформировать знания о качественных реакциях катионов 1 и 2 аналитических групп. Студент должен знать: групповые и частные реакции катионов 1 и 2 аналитических групп. Студент должен уметь: определять качественными реакциями катионы 1 и 2 аналитических групп. План: 1. Катионы 1аналитической группы. 2. Катионы 2 аналитической группы. 3. Применение катионов 1 и 2 аналитических групп в медицине. 4.Окрашивание пламени. В присутствии катионов натрия бесцветная часть пламени окрашивается в желтый цвет. Все реакции фармакопейны. 5. Реакция «серебряного зеркала». Формальдегид с аммиачным раствором нитрата серебра образует осадок металлического серебра. Реакция ГФ. Частные реакции катиона Pb2+. 1. Гидроксиды KOH и NaOH образуют с катионом Pb2+ белый осадок Pb(OH)2, растворимый как в кислотах, так и в концентрированных растворах гидроксидов: Pb(NO3)2 + 2NaOH → Pb(OH)2↓ + 2NaNO3 Pb2+ + 2OH- → Pb(OH)2 При действии избытка гидроксида образуется плюмбит натрия: Pb(OH)2 + 2NaOH → Na2PbO2 + 2H2O . Серная кислота и сульфаты осаждают катионы Pb2+ выпадает белый осадок PbSO4. Pb(NO3)2 +Н2SO4= PbSO4+2НNO3 При нагревании сульфатов свинца с растворами гидроксидов образуются плюмбиты: PbSO4 + 4KOH → K2PbO2 + K2SO4 + 2H2O Сульфат свинца растворяется также в 30% растворе ацетата аммония: PbSO4 + 2CH3COO- → [Pb(CH3COO)2] + SO42- 3. Хромат калия K2CrO4 и дихромат калия K2Cr2O7 образуют с катионами Pb2+ малорастворимый хромат свинца жёлтого цвета: Pb2+ + CrO42-→ PbCrO4 Хромат свинца растворим в гидроксидах, но нерастворим в уксусной кислоте. Реакция ГФ Условия проведения опыта. Реакцию проводят при рН 3-5. В избытке KI осадок PbI2 растворяется, образуя комплексное соединение K2[PbI4]. Эта реакция катионов Pb2+ позволяет открыть их в присутствии катионов всех аналитических групп. Частные реакции катиона [Hg2]2+ Растворы солей ртути (I) содержат группировку – Hg – Hg - , при диссоциации образуют сложные катионы [Hg2]2+, в которых ртуть имеет степень окисления Hg+1, так как два положительных заряда приходятся в этом ионе на два атома ртути. Все соли ртути ядовиты. 2. Хромат калия K2CrO4 даёт с катионами [Hg2]2+ красный осадок Hg2CrO4, нерастворимый в гидроксидах и в разбавленной уксусной кислоте, но растворяется в азотной кислоте. Hg2(NO3)2 + K2CrO4= Hg2CrO4+ 2KNO3 3. Иодид калия KI образует с растворами солей ртути (I) осадок Hg2I2 грязно-зеленого цвета. Hg22+ + 2I- → Hg2I2↓ Осадок растворяется в избытке реактива с образованием черного осадка металлической ртути. Реакция ГФ.  Применение катионов 1 и 2 аналитических групп в медицине.   Натрий и калий. Ионы Nа+ и К+ распределены по всему организму, причем первые входят преимущественно в со­став межклеточных жидкостей, а вторые находятся глав­ным образом внутри клеток.