分析化学第2章定性分析12节.ppt
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1、分析化学分析化学化学教育专业化学教育专业主讲人主讲人:韩志萍韩志萍第二章第二章 定性分析定性分析2-1 概述概述2-2 阳离子分析阳离子分析2007-2008学年2006年9月2022/10/27定性分析的任务是定性分析的任务是:鉴定物质中所含有的组分。鉴定物质中所含有的组分。定性分析方法定性分析方法:可采用化学分析和仪器分析法进行。可采用化学分析和仪器分析法进行。化学分析法的依据是化学分析法的依据是:物质间的化学反应。物质间的化学反应。如果反应是在溶液中进行的,这种方法称为如果反应是在溶液中进行的,这种方法称为湿法湿法如果反应是在固体之间进行的,这种方法称如果反应是在固体之间进行的,这种方法
2、称为为干法干法2022/10/27一、一、反应进行的条件反应进行的条件一类用来分离或掩蔽离子一类用来分离或掩蔽离子另一类用来鉴定离子另一类用来鉴定离子鉴定某离子是否存在鉴定某离子是否存在,通常采用外部特征通常采用外部特征;例例:(1)沉淀的生成或溶解;沉淀的生成或溶解;(2)溶液颜色的改变;溶液颜色的改变;(3)气体的排出;气体的排出;(4)特殊气味的产生。特殊气味的产生。为使分离、鉴定反应按预定方向进行必须注为使分离、鉴定反应按预定方向进行必须注意反应条件:意反应条件:2022/10/27反应进行的条件反应进行的条件(一一)反应物的浓度反应物的浓度(二二)溶液的酸度溶液的酸度(三三)溶液的温
3、度溶液的温度(四四)溶剂的影响溶剂的影响(五五)干扰物质的影响干扰物质的影响2022/10/27二、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中很重要的一项。其中很重要的一项。灵敏性灵敏性灵敏性灵敏性的表示方法:的表示方法:的表示方法:的表示方法:1.1.最低浓度最低浓度最低浓度最低浓度 是在一定条件下
4、,使某鉴定反应还能得出肯定是在一定条件下,使某鉴定反应还能得出肯定结果的该离子的最低浓度,一般以结果的该离子的最低浓度,一般以B B或或l:Gl:G表示;表示;G G是含有是含有1 1g g被鉴定离子的溶剂的质量。被鉴定离子的溶剂的质量。B B则以则以gmlgml-1-1为单位为单位,以以ppmppm表示。表示。-1-1)两者的关系为两者的关系为B B*G=10*G=106 6。例如:例如:l:G=1g l:G=1g:12500ml12500ml B B=10=106 6/12500=80ppm/12500=80ppm(百万分之几百万分之几)2022/10/272.检出限量检出限量检检出限量是
5、在一定条件下,某出限量是在一定条件下,某鉴鉴定反定反应应所能所能检检出离子出离子的最小的最小质质量,通常以微克量,通常以微克(g)作作单单位来表示,并位来表示,并记为记为m,这这种灵敏度称种灵敏度称为为质质量灵敏度量灵敏度。例例如如Na3Co(NO2)6为为试试剂剂鉴鉴定定K+时时ml)进进行行鉴鉴定定、发发现现直直到到K+浓度稀至浓度稀至1:12500,都可得到肯定的结果。,都可得到肯定的结果。(最低浓度最低浓度l:Gl:G=1=1:1250012500)其中所含其中所含K+的的绝对质绝对质量量(检检出限量出限量)m为为:1:12500=m=110-6g=4g检出限量越低检出限量越低,最低浓
6、度越小最低浓度越小,则此鉴定方法越灵敏。则此鉴定方法越灵敏。2022/10/273.3.两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 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其最低浓度和检出限量。最低浓度和检出限量。(二)鉴定反应的选择性(二)鉴定反应的选择性定定性性分分析析对对鉴鉴定定反反应应的的要要求求不不仅仅是是灵灵敏敏,而而且且希希望望能能在其他离子共存时不受干扰地鉴定某种离子。在其他离子共存时不受干扰地鉴定某种离子。具具备备这这一一条条件件的的鉴鉴定定反反应应
7、称称为为特特效效反反应应,该该试试剂剂称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:2022/10/271.1.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:例如,例如,BaCl2在中性或弱碱在中性或弱碱性溶液中可同性溶液中可同SO42-、SO32-、S2O32-、CO32-、PO43-、SiO32-等多种阴离子生成白色沉淀。但在溶等多种阴离子生成白色沉淀。但在溶液中加入液中加入HNO3使呈酸性后,则只有使呈酸性后,则只有SO42-可同可同Ba2+生成白色结
8、晶形生成白色结晶形BaSO4沉淀。沉淀。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:掩蔽干扰离子的方法之一掩蔽干扰离子的方法之一,是使干扰离子生成络合物是使干扰离子生成络合物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:在没有更好的可以消除干扰在没有更好的可以消除干扰的办法时,分离是最基本的手段。的办法时,分离是最基本的手段。2022/10/27三、空白试验和对照试验三、空白试验和对照试验 空白试验:空白试验:空白试验:空白试验:当当溶溶剂剂、辅辅助助试剂试剂或器皿等可能引或器皿等可能引进进外来外来离子,从而被当作离子,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
9、定出来时采时采取取空白试验(即另取配制试液的蒸馏水,加入同空白试验(即另取配制试液的蒸馏水,加入同样和同量的试剂进行检测。)样和同量的试剂进行检测。)对照试验:对照试验:对照试验:对照试验:当当试剂试剂失效或反失效或反应应条件控制不当,因而使条件控制不当,因而使鉴鉴定反定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时采取时采取对对照试验(即以已知离子的溶液代替试液。用同样方法照试验(即以已知离子的溶液代替试液。用同样方法进行检测。)进行检测。)2022/10/27四、四、分别分析和系统分析分别分析和系统分析分别分析:分别分析:分别分析:分别分析:在其他离子共存的条件下,在其他离子
10、共存的条件下,鉴鉴定任定任一想要一想要鉴鉴定的离子。定的离子。条件条件-有足有足够够的特效的特效试试剂剂,或者能,或者能够较简够较简便地便地创创造出特效条件而使造出特效条件而使选选择试剂择试剂具有特效性具有特效性系统分析:系统分析:系统分析:系统分析:按一定的步骤和顺序将离子加以逐按一定的步骤和顺序将离子加以逐步分离的分析方法。步分离的分析方法。条件条件-首先把离子分成首先把离子分成若干组,然后组内再细分,一直分到彼此不再若干组,然后组内再细分,一直分到彼此不再干扰鉴定为止。干扰鉴定为止。2022/10/272-2 阳离子分析阳离子分析一、一、常见阳离子的分组常见阳离子的分组总体思路是将总体思
11、路是将下列下列24种种离子离子:Ag+、Hg22+、Hg2+、Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、As(,)、Sb(,)Sn(,)、Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+,设计一个分离方案后逐一鉴定出来设计一个分离方案后逐一鉴定出来采用的方案是硫化氢系统,是目前应用最广泛、且较为完善采用的方案是硫化氢系统,是目前应用最广泛、且较为完善的一种分组方案。的一种分组方案。主要依据是各离子硫化物溶解度的显著差异;主要依据是各离子硫化物溶解度的显著差异;将常见的阳离子分成四组或五组。将常见的阳离子分成四组或
12、五组。2022/10/27表表2-1 简化的硫化氢系统分组方案简化的硫化氢系统分组方案组别组别 组试剂组试剂 组组内离子内离子 组组的其他名称的其他名称 稀稀HCl Ag+、Hg22+、Pb2+盐盐酸酸组组,银组银组 H2S A(硫化物不溶于硫化物不溶于Na2S)LHCl)Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+硫化硫化氢组氢组,铜锡,铜锡组组 B(硫化物溶于硫化物溶于Na2S)Hg2+、As,、Sb,、Sn,(NH4)2S Al3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+(NH3+NH4Cl)Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+硫化硫化铵组铵组,铁组铁组 (NH4)2CO3 Ba2+、Ca2+、Mg2
13、+碳酸铵组,钙组碳酸铵组,钙组 (NH3+NH4Cl)K+、Na+、NH4+可溶可溶组组,钠组钠组2022/10/27二、二、第一组阳离子分析第一组阳离子分析(一)本组离子的分析特性(一)本组离子的分析特性(一)本组离子的分析特性(一)本组离子的分析特性1.1.离子的存在形式离子的存在形式离子的存在形式离子的存在形式 本本组组三种离子三种离子均均无色。无色。银银和和铅铅主要以主要以Ag+、Pb2+形式存在,形式存在,亚亚汞汞离离子子是是以以共共价价键键结结合合的的双双聚聚离离子子+Hg:Hg+,故故记为记为Hg22+在水在水溶液溶液中有如下的平衡:中有如下的平衡:Hg22+=Hg2+Hg202
14、2/10/272.难溶化合物难溶化合物本本组组离离子子具有具有18或或18+2的的电电子外壳,所以都有很子外壳,所以都有很强强的极化作的极化作用和用和变变形性形性,能同易能同易变变形的阴离子如形的阴离子如C1-、Br-、I-、CN-、CO32-、SO42-、PO43-等生成共价化合物,等生成共价化合物,难难溶于水。溶于水。3.络合物络合物 Ag+的络合能力很强,能同多种试剂生成络合物,的络合能力很强,能同多种试剂生成络合物,Pb2+的络合能力较差,的络合能力较差,Pb(Ac)42-的生成常用于难溶铅盐的生成常用于难溶铅盐 (PbSO4)的溶解;的溶解;Hg22+基本上没有很重要的无机络合物。基
15、本上没有很重要的无机络合物。2022/10/27(二)组试剂与分离条件(二)组试剂与分离条件与与组试剂组试剂HCl的反的反应为应为:Ag+Cl-AgCl(白色凝乳状,遇光白色凝乳状,遇光变变紫、紫、变变黑黑)Hg22+2Cl-Hg2Cl2(白色粉末状白色粉末状)Pb2+2C1-PbCl2(白色白色针针状或片状状或片状结结晶晶)为为了了创创造适宜的沉淀条件造适宜的沉淀条件,需注意以下三个需注意以下三个问题问题:1.1.沉淀的溶解度沉淀的溶解度沉淀的溶解度沉淀的溶解度 同离子效同离子效同离子效同离子效应应应应;盐盐盐盐效效效效应应应应;络络络络合效合效合效合效应应应应2.2.防止防止防止防止BiB
16、i3+3+、SbSb3+3+的水解的水解的水解的水解 Bi3+C1-+H2O=BiOCl+2H+沉淀物为白色沉淀物为白色 Sb3+Cl-+H2OSbOCl+2H+3.3.防止生成胶性沉淀防止生成胶性沉淀防止生成胶性沉淀防止生成胶性沉淀氯氯化化银银沉淀易生成沉淀易生成难难以分离的胶性沉淀以分离的胶性沉淀2022/10/27(三)本组离子的系统分析三)本组离子的系统分析1.1.本本本本组组组组离子离子离子离子沉淀沉淀沉淀沉淀 分分析析试试液液 检检查查其其酸酸碱碱性性 以以HCl和和HNO3中中和和至至微微酸酸性性 加入适当加入适当过过量的量的盐盐酸酸(C1-浓浓度度应为应为mol/L,H+浓浓度
17、度大于大于mol/L)此此时时如有白色沉淀如有白色沉淀产产生,表示本生,表示本组组存在。存在。离心管以流水冷却离心管以流水冷却 离心沉降离心沉降 沉淀沉淀经经1mol/lHCl洗洗涤涤作作鉴定鉴定分析。分析。问题:本组离子沉淀条件?问题:本组离子沉淀条件?C1-浓浓度度过大的后果?过大的后果?H+浓度过小浓度过小 的后果的后果?H+如何控制?如何控制?2022/10/272.本组离子分离和鉴定分离和鉴定 铅铅的分离和的分离和鉴鉴定定PbC12的溶解度随温度升高而显著增大,加热对的溶解度随温度升高而显著增大,加热对AgCl和和Hg2Cl2的溶解度影的溶解度影响较小,在三种氯化物沉淀上加水并加热,
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