Систематический анализ

Систематический анализ

Систематический ход анализа— определенная последовательность выполнения аналитических реакций, при которой каждый ион обнаруживают после того, как будут обнаружены и удалены мешающие ионы.

Допустим, что раствор нужно испытать на присутствие катиона Са²⁺, но в нем одновременно может содержаться и ион Ва²⁺. Катион Са²⁺ принято определять в виде оксалата:

Эта реакция достаточно чувствительна, но не специфична, так как оксалат аммония дает белый кристаллический осадок не только с Са²⁺, но также с Ва²⁺ и другими ионами. Поэтому, прежде чем обнаруживать катион Са²+, необходимо проверить, присутствует ли в растворе мешающий ион Ва²⁺. Последний можно обнаружить в отдельной порции раствора, действуя дихроматом калия, с которым Ва²⁺ дает характерный желтый осадок:

Присутствие иона Са²⁺ не мешает обнаружению иона Ва²⁺ этой реакцией, так как хромат кальция СаСг0₄ хорошо растворим в воде (выпадает в осадок только из концентрированных растворов солей кальция). Дальнейший ход анализа зависит от результата проведенного испытания. Если окажется, что ион Ва²⁺ отсутствует, то в другой порции раствора можно обнаружить катион Са²⁺, действуя оксалатом аммония. Если же катион Ва²⁺ присутствует, то, прежде чем определять Са²⁺, следует полностью удалить из раствора ионы Ва²⁺. Для этого на весь раствор действуют избытком дихромата калия, убеждаются, что ионы Ва²⁺ полностью осаждены в виде хромата бария, и, отделив осадок, обнаруживают катионы Са²⁺.

Следовательно, в систематическом ходе анализа применяют не только реакции обнаружения отдельных ионов, но также и реакции отделения их друг от друга. Разделение ионов чаще всего основывается на различной растворимости аналогичных солей (например, ВаСг0₄и СаСг0₄). Иногда в этих целях используют и различную летучесть соединений. Так, отделяют катионы NH4+ от ионов Na⁺, К⁺, Mg²⁺ выпариванием раствора и прокаливанием сухого остатка. При этом соли аммония разлагаются, улетучиваются, а соединения Na⁺, К+ и Mg²⁺ остаются. Отделяя один ион от другого, нужно внимательно следить за полнотой разделения, без которой результаты будут ошибочными. Например, при неполном удалении иона NH4+ можно в дальнейшем «переоткрыть» К+ и Na⁺, так как с реактивами на эти катионы взаимодействует и ион аммония. Полноту удаления мешающего иона проверяют в каждом случае специальной пробой.

Систематический анализ не следует противопоставлять дробному: эти методы взаимно дополняют друг друга. Каждый из них имеет свою область применения. В ходе систематического анализа ионы выделяют из сложной смеси не по одному, а группами, пользуясь одинаковым отношением их к некоторым реактивам. Например, катионы Ag⁺, Pb²⁺ и Hg²⁺ образуют с анионами СИ малорастворимые хлориды AgCl, РЬС1₂ и Hg₂Cl₂, тогда как хлориды всех других распространенных катионов хорошо растворимы в воде. Поэтому, действуя на анализируемый раствор анионом Сl-^_ в виде хлороводородной кислоты, можно осадить Ag+, Pb²⁺, Hg²+ и таким образом отделить их от всех остальных катионов. Иногда действие группового реагента состоит не в осаждении, а, наоборот, в растворении каких-нибудь составных частей осадка. При этом некоторые катионы переходят в раствор. Так, если в осадке одновременно находятся сульфиды многих катионов, то, действуя сульфидом натрия, можно перевести в раствор только ртуть(II), мышьяк, сурьму и олово. В данном случае Na₂S также является групповым реагентом.

Удобство применения групповых реагентов заключается в том, что они позволяют сложную аналитическую задачу разделить на несколько более простых. Кроме того, если групповой реагент не дает осадка с исследуемым раствором, то это указывает на отсутствие целой группы катионов. При систематическом анализе последовательность выделения аналитических групп из раствора обратна их нумерации. Первыми выделяют катионы четвертой и пятой групп, катионы же первой группы анализируют в последнюю очередь.