Сорбция

Схемы разделения и систематического анализа катионов по кислотно-основной классификации

Классификация анионов

Кислотно-основная классификация катионов

Классификация катионов и анионов

По технике выполнения качественный анализ делят на

Дробный анализ	Систематический анализ
удаётся создать условия для селективного обнаружения только одного элементарного объекта на фоне всех остальных.   При этом не имеет значения порядок обнаружения отдельных ионов	Достаточно специфические реакции отсутствуют и нельзя повысить их специфичность каким-либо способом.   Разрабатывается определенная последовательность реакций обнаружения. К обнаружению каждого иона приступают лишь после того, как все другие ионы, мешающие его обнаружению (т.е. также реагирующие с применяемым реагентом), будут предварительно обнаружены и удалены из раствора

В ходе систематического анализа катионы и анионы предварительно делят на группы.

Для этого используют групповые реагенты – реактивы, действующие аналогично на группу катионов или анионов.

Требования к групповым реагентам:

1. Реагент должен осаждать ионы данной группы практически количественно.

2. Полученный осадок должен легко растворяться.

3. Избыток добавленного реагента не должен мешать обнаружению тех ионов, которые остались в растворе.

Аналитическая группа – группа катионов, которые с каким-либо одним реактивом при определённых условиях могут давать сходные аналитические реакции.

Основные классификации – кислотно-основная, сероводородная, аммиачно-фосфатная, бифталатная и др. С экологический точки зрения предпочтительна кислотно-основная классификация, где в качестве групповых реагентов используют растворы кислот и щелочей.

№ группы	Катионы	Групповой реагент	Характеристика группы
I	K^+, Na^+, NH4^+	нет	–
II	Ag^+, Pb^2+, Hg2^2+	2M HCl	AgCl, PbCl2, Hg2Cl2
III	Ba^2+, Sr^2+, Ca^2+	1M H2SO4	BaSO4, SrSO4, CaSO4
IV	Zn^2+, Al^3+, Cr^3+, Sn(II), Sn(IV), As(III), As(V)	Избыток 4М NaOH или KOH	[Zn(OH)4]^2-, [Al(OH)4]^–, [Cr(OH)4]^-, SnO2^2-, SnO3^2-, AsO3^3-, AsO4^3-
V	Mg^2+, Mn^2+, Bi^3+, Fe^2+, Fe^3+, Sb(III), Sb(V)	Избыток 25% NH4OH	Mg(OH)2, Mn(OH)2, Bi(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Sb(OH)3, SbO(ОН)3
VI	Cu^2+, Hg^2+, Cd^2+, Co^2+, Ni^2+	Избыток 25% NH4OH	[Cu(NH3)4]^2+ [Hg(NH3)4]^2+ [Cd(NH3)4]^2+ [Co(NH3)6]^2+ [Ni(NH3)6]^2+

№ группы	Анионы	Групповой реагент
I	SO4^2–, SO3^2–, S2O3^2–, CO3^2–, PO4^3–, AsO3^3–, AsO4^3–, B4O7^2–, F^–, C2O4^2–, CrO4^2–, Cr2O7^2–	BaCl2 в нейтральной или слабощелочной среде
II	Cl^–, Br^–, I^–, S^2^–, SCN^–, CN^–, BrO3^–, IO3^–	AgNO3 в 2М HNO3
III	NO3^–, NO2^–, CH3COO^–, ClO3^–, MnO4^–	нет

Предварительные испытания

1. Отсутствие окраски анализируемого раствора или образца позволяет предположить отсутствие катионов Cr³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺.

2. Гидролиз. Если реакция раствора нейтральная, то катионы Sn(II,IV), Sb(III,V), Bi³⁺, Hg²⁺ отсутствуют.

3. Проба с H₂SO₄. Если нет осадка, отсутствуют катионы Pb²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺.

4. Проба с HCl. Если отсутствует осадок, нет катионов Ag⁺, Hg₂²⁺.

Схема разделения катионов по кислотно-основной классификации

Сорбция – процесс поглощения газов, паров и растворенных веществ твердыми и жидкими поглотителями (сорбентами).

По механизму взаимодействия веществ с сорбентами различают:

адсорбцию (физическая адсорбция и хемосорбция),

распределение веществ между двумя несмешивающимися фазами (растворитель и фаза на сорбенте)

капиллярную конденсацию – образование жидкой фазы в порах и капиллярах твердого сорбента.

В чистом виде каждый из перечисленных механизмов, как правило, не реализуется и обычно наблюдаются смешанные механизмы.

При физической адсорбции молекулы сорбирующихся веществ взаимодействуют с поверхностью сорбента главным образом за счет дисперсионных Ван-дер-ваальсовых сил (в молекулах появляются диполи, наведенные зарядами поверхности). Такой механизм характерен для сорбции на активных углях.

Кроме дисперсионных взаимодействий при сорбции воды, спиртов, кетонов, аминов на сорбентах, поверхность которых покрыта гидрокси– и оксигруппами (например, А1₂О₃, кремнезем), дополнительно происходит образование комплексов с межмолекулярной водородной связью. В этом случае может осуществляться смешанный механизм.

Сорбция может сопровождаться возникновением между сорбирующимся соединением и поверхностью прочной химической связи и образованием нового химического соединения на поверхности (хемосорбция). Пример – синтетические сорбенты с ионогенными и хелатирующими группами. Их используют для селективного разделения макро– и микрокомпонентов и для группового и селективного концентрирования микрокомпонентов.

Основные КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОРБЦИИ

– коэффициент распределения - представляет собой отношение концентрации вещества С_тв в фазе сорбента к концентрации С_в его в водной фазе:

- степень извлечения – отношение концентрации вещества С_тв в фазе сорбента к общей концентрации, выраженное в процентах:

Дата добавления: 2013-12-13