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第二章第二章 定性分析定性分析 2-1 概述概述 定性分析的任定性分析的任务务是是鉴鉴定物定物质质中所含有的中所含有的组组分。分。定定性性分分析析方方法法可可采采用用化化学学分分析析和和仪仪器器分分析析法法进进行行。化化学学分分析析法法的的依依据据是是物物质质间间的的化化学学反反应应。化化学学分分析析法法所所依依据据的的是是物物质质的的化化学学反反应应。如如果果反反应应是是在在溶溶液液中中进进行行的的，这这种种方方法法称称为为湿湿法法；如如果果反反应应是是在在固固体体之之间间进进行行的的，这这种种方方法法称称为为干干法法，例例如如焰焰色色反反应应、熔熔珠珠试试验验、粉粉末末研研磨磨法法等等都都属属于于干干法法。干干法法分分析析只只用用少少量量试试剂剂和和仪仪器器，便便于于在在野野外外环环境境作作矿矿物物鉴鉴定定之之用用。但但由由于于这这类类方方法法本本身身不不够够完完善善，在在定定性性分分析析中中只只能能作作为为辅辅助助的的试试验验方方法法。我我们们所所要要学学习习的的主主要是要是湿法湿法。一、一、反反应进应进行的条件行的条件 定定性性分分折折中中应应用用的的化化学学反反应应包包括括两两大大类类型型，一一类类用用来来分分离离或或掩掩蔽蔽离离子子，另另一一类类用用来来鉴鉴定定离离子子。对对前前者者的的要要求求是是反反应应进进行行得得完完全全，有有足足够够的的速速度度，用用起起来来方方便便，对对后后者者的的要要求求，不不仅仅反反应应要要完完全全、迅迅速速地地进进行行，而而且且要要有有外外部部特特征征，否否则则我我们们就就无无从从鉴鉴定定某离子是否存在。某离子是否存在。这这些外部特征通常是些外部特征通常是：(1)沉淀的生成或溶解；沉淀的生成或溶解；(2)溶液溶液颜颜色的改色的改变变；(3)气体的排出；气体的排出；(4)特殊气味的特殊气味的产产生。生。(一一)反反应应物的物的浓浓度度 在在溶溶液液中中相相互互反反应应的的离离子子，只只有有当当其其浓浓度度足足够够大大时时反反应应才才能能发发生生，发发生生了了才才能能完完全全。以以沉沉淀淀反反应应为为例例，从从理理论论上上讲讲，溶溶液液中中生生成成沉沉淀淀的的离离子子浓浓度度，其其乘乘积积应应大大于于溶溶度度积积，否否则则沉沉淀淀将将不不会会发发生生。但但在在实实际际的的鉴鉴定定反反应应中中，被被测测离离子子的的浓浓度度往往往往还还要要比比理理论论上上计计算算的的浓浓度度大大若若干干倍倍，反反应应才才能能得得出出肯肯定定的的结果。结果。(二二二二)溶液的酸度溶液的酸度溶液的酸度溶液的酸度 许许多多分分离离反反应应和和鉴鉴定定反反应应都都要要求求在在一一定定酸酸度度下下进进行行，例例如如根根据据硫硫化化物物溶溶解解度度的的不不同同，以以H2S分分离离阳阳离离子子第第二二组组和和第第三三组组时时，只只有有在在0.3 molL-1附附近近的的盐盐酸酸酸酸度度下下才才能能分分离离得得比比较较完完全全。在在鉴鉴定定反反应应中中，酸酸碱碱的的存存在在可可能能使使试试剂剂或或被被测测离离子子发发生生变变化化，也也可可能能使使反反应应产产物物受受到到影影响响。例例如如用用Na3Co(NO2)6鉴鉴定定K+时时，强强酸酸和和强强碱碱都都能能使使试试剂剂受受到到破破坏坏，所所以以反反应应只能在中性或弱酸性溶液中只能在中性或弱酸性溶液中进进行。行。适适宜宜的的酸酸度度条条件件可可以以通通过过加加入入酸酸碱碱来来调调节节，必必要要时时还还要要用用缓缓冲冲溶溶液液来来维维持持。例例如如以以K2CrO4鉴鉴定定Ba2+时时，要要求求在在pH=5时时生生成成沉沉淀淀，因因此此要要加加入入HAc-NaAc缓冲溶液来保持这个酸度。缓冲溶液来保持这个酸度。(三三三三)溶液的温度溶液的温度溶液的温度溶液的温度 溶溶液液的的温温度度对对某某些些沉沉淀淀的的溶溶解解度度，以以及及对对某某些些反反应应进进行行的的速速度度都都有有较较大大的的影影响响。在在100时时，PbCl2沉沉淀淀在在100g水水中中可可溶溶解解3.34g,是是室室温温下下溶溶解解度度(20时时，每每100g水水中中可可溶溶解解0.99g)的的3倍倍多多。又又如如向向AsO43-的的稀稀HCl溶溶液液通通H2S时时，反反应应进进行行得得很很缓缓慢慢，迟迟迟迟得得不不到到As2S3的的沉沉淀淀。但但如如果果使使反反应应在在加加热热下下进进行，速度就要快得多。行，速度就要快得多。(四四四四)溶溶溶溶剂剂剂剂的影响的影响的影响的影响 一般的分析反应都是在水溶液中进行的，但有一般的分析反应都是在水溶液中进行的，但有时却会遇到反应产物在水中的溶解度较大或不够稳时却会遇到反应产物在水中的溶解度较大或不够稳定等情况。这时，就需要加大可使其溶解度降低或定等情况。这时，就需要加大可使其溶解度降低或使其稳定性增加的有机溶剂。使其稳定性增加的有机溶剂。(五五五五)干干干干扰扰扰扰物物物物质质质质的影响的影响的影响的影响 某某一一鉴鉴定定反反应应能能否否成成功功地地鉴鉴定定某某离离子子，除除上上述述诸诸因因素素外外，还还应应考考虑虑干干扰扰物物质质是是否否存存在在。例例如如以以H2SO4鉴鉴定定Pb2+时时，如如果果仅仅仅仅根根据据白白色色沉沉淀淀而而断断定定有有Pb2+，那那就就很很不不可可靠靠，因因为为Ba2+、Sr2+、Hg22+等等也也生生成成类类似似的的白白色色沉沉淀淀。以以NH4SCN鉴鉴定定Fe3+时时，F-不不应应存存在在，因因为为它它与与Fe3+生生成成稳稳定定的的FeF63-，溶溶液液中中Fe3+的浓度大为降低，从而使鉴定反应无效。的浓度大为降低，从而使鉴定反应无效。二、鉴定方法的灵敏性和选择性二、鉴定方法的灵敏性和选择性 （一）（一）（一）（一）鉴鉴鉴鉴定方法的灵敏性定方法的灵敏性定方法的灵敏性定方法的灵敏性 对对于于同同一一种种离离子子，可可能能有有几几种种甚甚至至多多种种不不同同的的鉴鉴定定反反应应。评评价价这这些些反反应应可可以以从从不不同同的的角角度度去去进进行行，而而灵灵敏敏性性如如何何是是其其中很重要的一项。描述灵敏性中很重要的一项。描述灵敏性 大小的物理量有：大小的物理量有：。1.1.最低浓度最低浓度最低浓度最低浓度 最最低低浓浓度度是是在在一一定定条条件件下下，使使某某鉴鉴定定反反应应能能得得出出肯肯定定结结果果的的该该离离子子的的最最低低浓浓度度，一一般般以以B或或 l:G表表示示，G是是含含有有1g被被鉴鉴定定离离子子的的溶溶剂剂的的质质量量。B则以则以gml-1为单位。两者的关系为为单位。两者的关系为BG=106。例例如如以以Na3Co(NO2)6为为试试剂剂鉴鉴定定K+时时，在在中中性性或或弱弱酸酸性性溶溶液液中中可可以以得到黄色沉淀，表示有得到黄色沉淀，表示有K+存在：存在：2K+Na+Co(NO2)6=K2NaCo(NO2)6(黄色黄色)为为测测定定这这个个反反应应的的灵灵敏敏度度，每每次次平平行行地地取取多多个个含含K+离离子子的的试试液液，并并逐逐级级稀稀释释，每每次次取取1滴滴(0.05ml)进进行行鉴鉴定定、发发现现直直到到K+浓浓度度稀稀至至1:12500，都都可可得得到到肯肯定定的的结结果果。若若再再稀稀释释，则则得得到到肯肯定定结结果果的的机机会会将将小小于于半半数数。因此，因此，1:12500就是该鉴定方法的极限浓度，称为此鉴定方法的最低浓度。就是该鉴定方法的极限浓度，称为此鉴定方法的最低浓度。2.2.检出限量检出限量检出限量检出限量 检检出出限限量量是是在在一一定定条条件件下下，某某鉴鉴定定反反应应所所能能检检出出离离子子的的最最小小质质量量，通通常常以以微微克克(g)作作单单位位来来表表示示，并并记记为为m。显显然然，检检出出限限量量越越小小，反反应应越越灵灵敏敏。这这种灵敏度称种灵敏度称为质为质量灵敏度。量灵敏度。在在上上述述鉴鉴定定K+的的实实例例中中，我我们们每每次次取取的的试试液液体体积为积为0.05ml，其中所含其中所含K+的的绝对质绝对质量量m为为:1:12500=m:0.05 m=10.05/12500=410-6g=4g这这个个4g 便便是是在在指指定定条条件件下下该该方方法法所所能能鉴鉴定定的的K+的的最小质量，最小质量，称为此鉴定反应的检出限量。称为此鉴定反应的检出限量。检检出出限限量量越越低低，最最低低浓浓度度越越小小，则则此此鉴鉴定定方方法法越灵敏。越灵敏。3.3.两种灵敏度间的换算关系两种灵敏度间的换算关系两种灵敏度间的换算关系两种灵敏度间的换算关系 检检出出限限量量同同最最低低浓浓度度是是相相互互联联系系的的两两个个量量，如如果果已已知知某某鉴鉴定定反反应应的的最最低低浓浓度度为为l:G，又又知知每每次次鉴鉴定定时时所所取取的的体体积积为为V(ml)，则则检检出出限限量量m(g)可可以以按按下下式算出式算出:1:G=m10-6:V m=V106/G 通通常常表表示示某某鉴鉴定定反反应应的的灵灵敏敏度度时时，要要同同时时指指出出其最低浓度和检出限量。其最低浓度和检出限量。（二）鉴定反应的选择性（二）鉴定反应的选择性（二）鉴定反应的选择性（二）鉴定反应的选择性 定性分析对鉴定反应的要求不仅是灵敏，而且定性分析对鉴定反应的要求不仅是灵敏，而且希望能在其他离子共存时不受干扰地鉴定某种离子。希望能在其他离子共存时不受干扰地鉴定某种离子。具备这一条件的鉴定反应称为具备这一条件的鉴定反应称为特效反应特效反应，该试剂称，该试剂称为为特效试剂特效试剂。创创创创造特效条件的方法主要有以下几个方面造特效条件的方法主要有以下几个方面造特效条件的方法主要有以下几个方面造特效条件的方法主要有以下几个方面 1.1.控制溶液的酸度控制溶液的酸度控制溶液的酸度控制溶液的酸度 这这是是最最常常用用的的方方法法之之一一，在在实实际际分分析析中中有有许许多多实实例例。例例如如，BaCl2在在中中性性或或弱弱碱碱性性溶溶液液中中可可同同SO42-、SO32-、S2O32-、CO32-、PO43-、SiO32-等等多多种种阴阴离离子子生生成成白白色色沉沉淀淀。但但在在溶溶液液中中加加入入HNO3使使呈呈酸酸性性后后，则则只只有有SO42-可可同同Ba2+生生成成白白色色结结晶晶形形BaSO4沉沉淀淀。这这种种沉沉淀淀同同由由SiO32-生生成成的的H2SiO4胶胶状状沉沉淀淀，以以及及由由S2O32-析析出出的的硫硫有有明明显显的的区区别别，因因而而成为鉴定成为鉴定S2O32-的特效方法。的特效方法。2.2.掩蔽干掩蔽干掩蔽干掩蔽干扰扰扰扰离子离子离子离子 掩掩蔽蔽干干扰扰离离子子的的方方法法之之一一，是是使使干干扰扰离离子子生生成成络络合合物物。例例如如，以以NH4SCN鉴鉴定定Co2+时时，最最严严重重的的干干扰扰来来自自Fe3+，因因为为它它同同SCN-生生成成血血红红色色的的络络离离子子，掩掩盖盖了了Co(SCN)42-的的天天蓝蓝色色。此此时时如如在在溶溶液液中中加加入入NaF，使使Fe3+生生成成更更稳稳定定的的无无色色络络离离子子FeF63-，则则Fe3+的干扰便可消除的干扰便可消除。3.3.分离干分离干分离干分离干扰扰扰扰离子离子离子离子 在在没没有有更更好好的的可可以以消消除除干干扰扰的的办办法法时时，分分离离是是最最基基本本的的手手段段。例例如如，第第四四组组阳阳离离子子的的鉴鉴定定反反应应多多数数受受到到第第三三组组阳阳离离子子的的干干扰扰，一一般般又又没没有有更更简简便便的的方方法法可可以以消消除除干干扰扰。在在这这种种情情形形下下，只只好好采采用用分分离离的办法。的办法。三、空白试验和对照试验三、空白试验和对照试验 鉴鉴定定反反应应的的“灵灵敏敏”与与“特特效效”，是是使使某某一一种种待待检检离离子子可可被被准准确确鉴鉴定定的的必必要要条条件件，但但有有时时并并不不能能完完全全保保证鉴证鉴定的可靠性。其原因来自两个方面定的可靠性。其原因来自两个方面：(1)溶溶剂剂、辅辅助助试试剂剂或或器器皿皿等等可可能能引引进进外外来来离离子子，从而被当作从而被当作试试液中存在的离子而液中存在的离子而鉴鉴定出来定出来；(2)试试剂剂失失效效或或反反应应条条件件控控制制不不当当，因因而而使使鉴鉴定定反反应应的的现现象不明象不明显显或得出否定或得出否定结结果果：第一种情况可通过作第一种情况可通过作空白试验空白试验解决。解决。第第二二种种情情况况，即即当当鉴鉴定定反反应应不不够够明明显显或或现现象象异异常常，特特别别是是在在怀怀疑疑所所得得到到的的否否定定结结果果是是否否准准确确时时，往往需要作往往需要作对照试验对照试验。四、四、分别分析和系统分析分别分析和系统分析 如如果果我我们们有有足足够够的的特特效效试试剂剂，或或者者能能够够较较简简便便地地创创造造出出特特效效条条件件而而使使选选择择试试剂剂具具有有特特效效性性，那那么么，我我们们便便可可以以在在其其他他离离子子共共存存的的条条件件下下，鉴鉴定定任任一一想想要要鉴鉴定的离子。定的离子。这这种分析方法称种分析方法称为为分分别别分析。分析。分分别别分分析析在在进进行行目目标标明明确确的的有有限限分分析析中中显显得得特特别别优优越越。显显然然，这这是是一一种种理理想想的的分分析析方方案案，它它具具有有准准确确、快快速速、灵灵敏敏和和机机动动的的特特点点，不不受受鉴鉴定定顺顺序序的的限制。限制。系系统统分分析析是是按按一一定定的的步步骤骤和和顺顺序序将将离离子子加加以以逐逐步步分分离离的的分分析析方方法法。它它首首先先把把离离子子分分成成若若干干组组，然然后组内再细分，一直分到彼此不再干扰鉴定为止。后组内再细分，一直分到彼此不再干扰鉴定为止。