定性分析实验讲座.ppt

,实 验 讲 座,实 验 安 排,定性分析实验讲座,常见阳离子的分离与鉴定,一. 定性分析的目的 二. 定性分析的原理三. 定性分析实验过程中 的操作和要求四. 定性分析实验记录及结论,一.定性分析的目的,分析任务 a.鉴定物质的化学结构：结构分析 b.鉴定物质的化学成分：定性分析 c.鉴定物质中各成分的含量：定量分析,无机定性分析,对象： 气态、固态和液态的无机化合物 要求： 各种元素、离子、原子团 定性鉴定 方法： 以物质的化学反应为基础的化学 分析方法 试样： 半微量分析 W : 0.01- 0.1g , V : 1 - 10ml , % : 0.1 - 10%,溶液中的化学平衡，反应动力学原理 沉淀的生成和共沉淀现象 络合物理论 氧化还原理论 催化反应，诱导反应， 缓冲作用原理 指示剂的作用原理 萃取理论 等等,对于无机物的定性分析，与仪器分析相比较，化学鉴定方法有一定优越性： 灵活性大，不需特殊仪器设备，尤其在某些不便于使用仪器或条件有限的地方。 同时，通过无机定性分析实验训练，可对化学元素按周期表排列的性质，对无机化合物（离子）的性质有进一步了解，对已学过的普通化学中许多基本原理基本知识有一个从理性认识到感性认识的提高。,对于无机物的定性分析，与仪器分析相比较，化学鉴定方法有一定优越性： 灵活性大，不需特殊仪器设备，尤其在某些不便于使用仪器或条件有限的地方。 同时，通过无机定性分析实验训练，可对化学元素按周期表排列的性质，对无机化合物（离子）的性质有进一步了解，对已学过的普通化学中许多基本原理基本知识有一个从理性认识到感性认识的提高。,二.定性分析的原理,无机定性分析的任务是确定待分析物质所含的组分，要求：结果正确可靠，操作方便迅速。 一般讲，无机物在水溶液中主要是以离子的形式存在，鉴定反应大都是水溶液中的离子反应，因此直接检出的是离子而不是化合物。,外观特征： 颜色 沉淀 气体,干扰,无机定性分析中所用到的反应 大致可分为两大类：,1. 用来分离和掩蔽干扰离子的反应2. 用来鉴别出离子的鉴定反应,与其他化学反应一样，定性鉴定反应也只能在一定的条件下才能正常顺利地进行，否则反应得不到预期的效果，甚至会导致错误的结果。 最重要的反应条件是：,pH C T,1. pH条件的影响,PbCrO4（黄） a. 在中性或微酸性条件下发生。,pH，CrO42- HCrO4-，使溶液中CrO42- 浓度，得不到PbCrO4 。 pH，则可能析出的是Pb(OH)2。 PbO22-,2. 浓度的影响：,通常要求溶液中反应离子的浓度足够大，以保证发生显著的化学反应。 对于沉淀反应，不仅要求溶液中反应离子的浓度大于该温度下沉淀物的溶度积，析出沉淀，而且要求有足够的沉淀量，以便观察。,10-5mol/L,Pb2+ + 2 Cl- PbCl2 20时，PbCl2的溶解度为0.99g /100g， 只有当Pb2+的浓度足够大时，才能观察到PbCl2沉淀的产生。,3. 温度的影响,温度不同，溶解度不同， 产生的沉淀量不同。温度不同，反应的速率不同， 某些反应必须加热才能进行。,PbCl2 20时， 0.99g /100gH2O 100时， 3.34g /100gH2O,无机定性分析中的一些基本概念,检出限 ： 是指在一定的条件下，利用某反应能检出某离子的最小重量，用 g 表示。 最低浓度： 是指在一定的条件下，被检出离子能得到肯定结果的最小浓度，用g / ml或ppm表示。检出限愈低，最低浓度愈小，则反应愈灵敏,无机定性分析中的一些基本概念,检出限 ： 是指在一定的条件下，利用某反应能检出某离子的最小重量，用 g 表示。 最低浓度： 是指在一定的条件下，被检出离子能得到肯定结果的最小浓度，用g / ml或ppm表示。 否定 未检出,选择性反应： 一种试剂只与为数不多的离子反应，则这种反应称为选择性反应。能与试剂反应的离子愈少，反应的选择性愈高。如果某试剂只与一种离子反应，则这一反应的选择性最高，可称为该离子的专属反应（特效反应）。,实际过程中，专属反应（特效反应）很少，提高鉴定反应的选择性的途径有：,1.控制酸度： Ba2+与CrO42-的沉淀反应，Sr2+有干扰。若反应在 HAc NaAc 缓冲溶液中进行,溶液pH4，CrO42-的平衡浓度降低 使SrCrO4不析出， 而BaCrO4因Ksp小而析出 从而提高了选择性。,2. 加入掩蔽剂： Co2+SCN-Co(SCN)42-（蓝色）， 当 Fe3+存在时，Fe(SCN) n3-n 呈红色， 干扰,2. 加入掩蔽剂： Co2+ + SCN- Co(SCN)42-（蓝色）， 当 Fe3+存在时，Fe(SCN) n3-n 呈红色， 干扰 加入NaF，使Fe3+生成稳定无色的FeF63-，从而消除 Fe3+ 的干扰。,3. 分离干扰离子： Ca2+ + C2O42- CaC2O4(白色） 当有Ba2+存在时，也会 生成 BaC2O4， 则 Ba2+对 Ca2+的 C2O42- 沉淀反应有干扰。 加入CrO42-，使Ba2+形成BaCrO4析出，而Ca2+不沉淀，排除干扰。,当然，鉴定反应的灵敏度和选择性要综合考虑，不能片面强调，否则会得到不正确、不可靠的结果。 一般讲，在灵敏度能满足要求的条件下，尽量选用选择性高的反应。,用溶剂或试剂代替试液，在同样的条件下，用同样的方法进行试验。,空白试验：,一般用于检查试剂中是否含有被鉴定的离子,对照试验：,用已知溶液代替试液，在同样的条件下，用同样的方法进行试验。,一般用于检查试剂是否失效，或反应条件是否控制正确。,如： SnCl2 SO32-,系统分析：,进行定性分析时，按照一定的分析程序，先用几种试剂把性质相近的离子分为若干组而各组彼此分开（组试剂），然后在每一组内用合适的反应检出所存在的各种离子，或者再在各组内作进一步分离后进行各个鉴定。,系统分析：,进行定性分析时，按照一定的分析程序，先用几种试剂把性质相近的离子分为若干组而各组彼此分开（组试剂），然后在每一组内用合适的反应检出所存在的各种离子，或者再在各组内作进一步分离后进行各个鉴定。,沉淀剂分离完全反应迅速固液易于分离组内离子种类不宜太多,分别分析：,不经过分组分离的步骤而在其它离子共存下直接检出某个离子。 一般讲，在同一样品中同时存在多种阳离子的可能性比较大，阳离子之间会存在相互干扰，因此阳离子分析主要采用系统分析法。 由于采用不同的组试剂与分离程序，有多种系统分析法。最常用的有 “H2S”系统 和 “两酸两碱”系统。,“两酸两碱”系统:,以（HCl, H2SO4）、（NaOH, NH3）为组试剂。主要是以氢氧化物的沉淀与溶解性质作为分组的基础。 它的缺点是一般氢氧化物不易分离与洗净，且由于两性、共沉淀、生成配合物等因素，使各组难以彻底分离。,“H2S”系统：,主要是以硫化物不同的溶解度为基础的系统分析法，以（HCl, H2S）为组试剂。 优点是分组严格，分离完全，理论严谨。它的缺点是H2S有毒且气味难闻， 现较多使用硫代乙酰胺来代替，它在酸性或碱性溶液中均能水解，放出H2S或S2-,硫代乙酰胺,3,3,硫代乙酰胺的优点： a.减少污染（H2S气体） b.金属硫化物以均匀沉淀的方式得到沉淀，不易形成胶体，沉淀较为纯净，共沉淀少，便于分离。,均匀沉淀（均相沉淀）：,为避免局部浓度过浓现象，采用均匀沉淀。 在这种方法中，沉淀剂不是加入到溶液中立刻与被测组分发生反应，而是通过化学反应，使溶液中的一种构晶离子（阴离子或阳离子）由溶液中缓慢、均匀地产生出来，从而使沉淀在整个溶液中缓慢地、均匀地析出。 用此方法得到的沉淀，颗粒大，表面吸附杂质少，易沉淀，易分离，易洗涤。,三. 定性分析实验过程中的操作和要求,本实验过程中涉及到的常见阳离子有： Ag+, Pb2+, Hg22+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, Sb3+, Sn4+; Zn2+, Fe3+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Al3+ 等,“H2S”系统的分组：,第一组 （HCl组或银组）： Ag+, Pb2+, Hg22+, 形成难溶氯化物而与其它离子分开。第二组 （H2S组或铜锡组）： Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, Sb3+, Sn4+及Pb2+, 这些离子硫化物的 Ksp很小，可以在 酸性溶液中沉淀完全。,“H2S”系统的分组：,第一组 （HCl组或银组）： Ag+, Pb2+, Hg22+, 形成难溶氯化物而与其它离子分开。第二组 （H2S组或铜锡组）： Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, Sb3+, Sn4+及Pb2+, 这些离子硫化物的 Ksp很小，可以在 酸性溶液中沉淀完全。,“H2S”系统的分组：,第一组 （HCl组或银组）： Ag+, Pb2+, Hg22+, 形成难溶氯化物而与其它离子分开。第二组 （H2S组或铜锡组）： Cu2+, Bi3+, Cd2+, Hg2+, Sb3+, Sn4+及Pb2+, 这些离子硫化物的 Ksp很小，可以在 酸性溶液中沉淀完全。,第三组（硫化氨组或铁组）： Fe3+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, 这些离子硫化物在酸性溶液中不沉淀，但可以在碱性溶液中沉淀。第四组： Ba2+, Sr2+, Ca2+,（碳酸铵组） 它们的碳酸盐在NH3-NH4Cl存在下可完全沉淀。 第五组： Na+, K+, Mg2+, NH4+。称为易溶阳离子组,第三组（硫化氨组或铁组）： Fe3+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, 这些离子硫化物在酸性溶液中不沉淀，但可以在碱性溶液中沉淀。第四组： Ba2+, Sr2+, Ca2+,（碳酸铵组） 它们的碳酸盐在NH3-NH4Cl存在下可完全沉淀。 第五组： Na+, K+, Mg2+, NH4+。称为易溶阳离子组,第三组（硫化氨组或铁组）： Fe3+, Co2+, Ni2+, Mn2+, Cr3+, Al3+, Zn2+, 这些离子硫化物在酸性溶液中不沉淀，但可以在碱性溶液中沉淀。第四组： Ba2+, Sr2+, Ca2+,（碳酸铵组） 它们的碳酸盐在NH3-NH4Cl存在下可完全沉淀。 第五组： Na+, K+, Mg2+, NH4+。称为易溶阳离子组,1.仪器的洗涤 2.试剂的取用 3.避免人为引进杂质离子 4.离心与微量沉淀的洗涤,三. 定性分析实验过程中的操作和要求,1.仪器的洗涤 2.试剂的取用 3.避免人为引进杂质离子 4.离心与微量沉淀的洗涤,三. 定性分析实验过程中的操作和要求,1.仪器的洗涤 2.试剂的取用 3.避免人为引进杂质离子 4.离心与微量沉淀的洗涤 5.实验条件的掌握,三. 定性分析实验过程中的操作和要求,四.定性分析实验记录及结论,认真观察实验现象，如实地做好记录，注意实验现象与文献书本上所描述的差异，综合各种因素考虑问题，以期得出正确的结论。,记录 描述 报告 反应方程式,四.定性分析实验记录及结论,认真观察实验现象，如实地做好记录，注意实验现象与文献书本上所描述的差异，综合各种因素考虑问题，以期得出正确的结论。,记录 描述 报告 反应方程式,实 验 讲 座,2008. 2,