Лекция 13. Качественный анализ. Аналитическая химия

Выбор растворителя
Первой стадией анализа является общий способ получения раствора исследуемого образца или пробы и при этом избежать потерь летучих элементов и иметь возможность удобно провести анализ и разделение отдельных групп. Процесс растворения включает в себя обработку исследуемого продукта растворителями. Растворитель подбирают такой, чтобы проба почти полностью растворилась. Используют растворители следующего типа: вода, сильная кислота, фтористоводородная кислота (HF) с целью разложения силикатов, не изменяющихся при действии обычных кислот и удаления кремниевой кислоты в виде летучего фторида кремния SiF₄ . Разложение сплавлением. Обычно проводят в небольшом тигле из материала с более высокой химической стойкостью относительно используемого плавня.
Растворение в воде
В воде растворимы почти все соединения щелочных металлов, все нитраты, хлориды, кроме хлоридов PbCl₂, AgCl, Hg₂Cl₂ (I), сульфаты, кроме сульфатов щелочноземельных металлов и свинца. Если проба растворяется в воде, то это могут быть минералы следующего , например, типа: NaCl - галит, KCl - сильвин, NaCL KCl - сильвинит, MgCl₂ KCl 6 H₂O -карналлит.
NaCl + H₂O Na⁺(aq.) + Cl^- (aq.)
гидратированные ионы
Растворенную пробу анализируют на катионы и анионы дробным методом.
Кислотное растворение
Продолжительность действия кислоты зависит от природы минерала, температуры и природы кислоты.
Растворение в разбавленной HCl
Соляная кислота растворяет большинство оксидов, все карбонаты, фосфаты, некоторые сульфиды. CaCO₃ - кальцит, MgCO₃ - магнезит, MgCa(CO₃)₂ - доломит, Cu₂O -куприт, FeS-пирротин, ZnS - сфалерит, Ca₅(PO₄)₃ ( F,Cl) - апатит. При растворении минерала в кислотах могут выделяться газы.
Выделение бесцветного газа без запаха - признак минерала карбонатной породы. Например, растворение кальцита CaCO₃ в разбавленной соляной кислоте:
CaCO₃ + 2 H⁺ Ca²⁺ + H₂CO₃ H₂O + CO₂
Запишем выражение константы равновесия для этого уравнения реакции растворения кальцита и вычислим ее, подставив справочные значения произведения растворимости карбоната кальция и константу диссоциации угольной кислоты :
K_p =
Вывод: карбонаты, у которых значение ПР больше или равно 2х10^-17, растворяются в разбавленной соляной кислоте. Кальцит CaCO₃ растворяется легко и быстро, а сидерит FeCO₃ требует концентрированной соляной кислоты при нагревании и растворение идет медленно. Выделяется газ с неприятным запахом (H₂S), минерал может содержать сульфиды. Например. Сфалерит ZnS.
ZnS + 2 HCl ZnCl₂ + H₂S
ZnS + 2 H+ Zn²⁺ + H₂S
Запишем для этого уравнения реакции выражение константы равновесия и вычислим ее, подставив справочные значения произведения растворимости сульфида цинка и константу диссоциации сероводородной кислоты :
K_p =
Согласно правилу , если K_p меньше 10^-4, то можно растворить в разбавленной HCl, изменяя стандартные условия, изменяя температуру ( нагревая ), удаляя газ.
Вывод: сульфиды, у которых значение ПР больше или равно 6х10^-23, будут растворяться в разбавленной соляной кислоте.
Фосфаты также можно растворить в HCl :
Ca₃(PO₄)₂ + 6 H⁺ 3 Ca²⁺ + 2 H₃PO₄
Запишем выражение константы равновесия для этого уравнения реакции растворения фосфата кальция и вычислим ее, подставив в выражение табличные значения произведения растворимости фосфата кальция и константу диссоциации ортофосфорной кислоты :
K_p =