Систематический и дробный качественный анализ

Дробный анализ – это анализ, проводимый с помощью специфических реакций. Обнаружение ионов ведут из отдельных порций анализируемого раствора. При этом последовательность их обнаружения не имеет значения. В среднем на обнаружение 1 иона затрачивается 1–10 мин. При необходимости можно предварительно замаскировать или отделить мешающие ионы. Дробный анализ применяют, если состав образца ориентировочно известен, а также для анализа простых по составу образцов, которые содержат не более 5 ионов.

Систематический анализ – это система последовательных операций по:

ü разделению ионов на группы;

ü отделению мешающих ионов внутри группы;

ü обнаружению каждого иона с помощью характерных реакций.

При проведении качественного анализа систематическим методом всегда используют групповые реагенты. Ими действуют последовательно и в строго определённом порядке. Систематический анализ всегда основан на применении одной из аналитических классификаций. Его применяют при полном качественном анализе объектов, включающих большое количество ионов.

Аналитические классификации катионов

В аналитической химии для удобства проведения качественного анализа катионы и анионы делят на аналитические группы.

В основу любой аналитической классификации катионов положены:

1) сходство или различия катионов по отношению к действию определённых аналитических реагентов;

2) свойства продуктов аналитических химических реакций:

ü растворимость в воде, кислотах, щелочах;

ü способность к комплексообразованию;

ü окислительно-восстановительные свойства.

Разработано несколько аналитических классификаций катионов по группам, поэтому существуют различные методы систематического анализа. Все наиболее распространённые классификации основаны на реакциях осаждения, причём ни одна из них не охватывает все катионы.

Сероводородная (сульфидная) классификация катионов. Это классическая классификация, которая была создана в XIX в. Она включает 5 аналитических групп катионов.

№ гр.	Катионы	Групповой реагент
	Li+, Na+, K+, NH4+, Mg2+	Нет
	Ca2+, Sr2+, Ba2+	(NH4)2CO3 в аммиачном буфере
	Fe2+, Fe3+, Zn2+, Al3+, Mn2+, Cr3+, Co2+, Ni2+	(NH4)2S в аммиачном буфере
	Cu2+, Cd2+, Hg2+, Bi3+, Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+, As5+	H2S при рН = 0,5 (HCl)
	Ag+, Hg22+, Pb2+	HCl

Сульфидная классификация разработана наиболее подробно, но применяется всё реже из-за токсичности H₂S и длительности анализа.

Аммиачно-фосфатная классификация катионов. Это бессероводородная классификация, созданная в XX в. Она основана на растворимости фосфатов в воде, NH₄OH, уксусной кислоте. Включает 5 аналитических групп катионов.

№ гр.	Катионы	Групповой реагент
	Na+, K+, NH4+	Нет
	Li+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Fe2+, Al3+, Bi3+, Cr3+, Fe3+	(NH4)2HPO4 в 25%-ном NH4OH
	Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Co2+, Ni2+	(NH4)2HPO4 или Na2HPO4
	Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+, As5+	HNO3
	Ag+, Hg22+, Pb2+	HCl

Кислотно-оснóвная классификация катионов. Это также бессероводородная классификация, созданная в XX в. Она основана на использовании кислот и оснований. Включает 6 аналитических групп катионов.

№ гр.	Катионы	Групповой реагент
	Li+, Na+, K+, NH4+	Нет
	Ag+, Hg22+, Pb2+	HCl
	Ca2+, Sr2+, Ba2+	H2SO4
	Zn2+, Al3+, Sn2+, Sn4+, As3+, As5+, Cr3+	NaOH в присутствии H2O2
	Mg2+, Sb3+, Sb5+, Bi3+, Mn2+, Fe2+, Fe3+	NaOH
	Cu2+, Cd2+, Hg2+, Co2+, Ni2+	25 %-ный NH4ОH

Эта классификация менее совершенна и менее детально разработана, чем сульфидная.

Другие классификации катионов. К ним относятся современные бессероводородные классификации:

ü карбонатная;

ü бифталатная;

ü сульфидно-оснóвная;

ü тиоацетамидная и др.

Аналитические классификации анионов

Аналитические классификации анионов разработаны менее подробно, чем классификации катионов. Общепризнанной классификации анионов до настоящего времени не существует. Чаще всего принимают во внимание растворимость солей бария и серебра тех или иных анионов и их окислительно-восстановительные свойства в водных растворах. В любом случае удаётся логически разделить на группы только часть известных анионов, так что всякая классификация ограничена и не охватывает все анионы, представляющие аналитический интерес. Наиболее часто используются две классификации.

Классификация анионов, основанная на растворимости солей Ba²⁺ и Ag⁺. Она включает 3 аналитические группы анионов.

№ гр.	Анионы	Групповой реагент
	SO42–, SO32–, S2O32–, C2O42–, CO32–, B4O72– (BO2–), PO43–, AsO43–, AsO33–, F–	BaCl2 в нейтральной или слабо щелочной среде
	Cl–, Br–, I–, BrO3–, CN–, NCS–, S2–	AgNO3 в присутствии 2 н. HNO3
	NO2–, NO3–, CH3COO–	Нет

Классификация анионов, основанная на их окислительно-восстановительных свойствах. Она включает 3 аналитические группы анионов.

№ гр.	Анионы	Групповой реагент
Анионы-окислители	BrO3–, AsO43–, NO3–, NO2–	KI в сернокислой среде
Анионы-восстановители	S2–, SO32–, S2O32–, AsO33–	I2
S2–, SO32–, S2O32–, AsO33–, NO2–, C2O42–, Cl–, Br–, I–, CN–, NCS–	KMnO4 в сернокислой среде
Индифферентные анионы	SO42–, CO32–, PO43–, CH3COO–, B4O72– (BO2–)	Нет

Систематический анализ смеси анионов с использованием любой классификации никогда не проводится. Групповой реагент применяют для доказательства присутствия или отсутствия в смеси анионов той или иной аналитической группы. После этого намечают и реализуют наиболее целесообразную схему анализа данного конкретного объекта.