§ 11. Анализ смеси неорганических веществ

В отличие от анализа индивидуальных соединений при анализе смеси неорганических веществ, как правило, желательно лишь установить, какие катионы или анионы содержит данная смесь или какие индивидуальные соединения входят в состав исследуемой смеси (фазовый анализ). Например, при анализе минералов важно знать не только их элементарный состав но и содержание определенных соединений — свободной и связанной и т. п.

В основном задача сводится к выполнению систематического анализа смеси катионов и анионов.

Смесь подвергают предварительным испытаниям (см. § 2) и затем делят на три порции, в одной из которых открывают катионы (см. гл. IX, § 1), в другой, после соответствующей подготовки, — анионы (см. гл. XII, § 25), а третью оставляют на случай проверки. Открытие катионов предшествует исследованию анионов, так как в присутствии некоторых катионов в растворе не может присутствовать ряд анионов.

Например, если данное для анализа вещество растворимо в воде и анализ показал, что в нем присутствуют катионы бария и серебра, то искать в растворе этого вещества и бессмысленно. Можно начинать анализ и с обнаружения анионов.

Если анализируемое вещество представляет собой бесцветный, прозрачный и нейтральный раствор, то, естественно, следует предположить, что в нем отсутстзуют окрашенные ионы и такие катионы и анионы, которые в нейтральном растворе, соединяясь, образуют осадки. Например, если найдены катионы IV группы, то в данных условиях отсутствуют фосфаты, карбонаты, сульфиды и т. если найдены катионы кальция, то отсутствуют карбонаты, фосфаты, оксалаты и т. д.

Характер среды испытуемого раствора указывает на вероятность присутствия или отсутствия некоторых катионов и анионов. Если, например, среда исследуемой смеси сильнощелочная, раствор пахнет аммиаком и бесцветен, то отсутствуют ионы и катионы, образующие в щелочном растворе осадки гидроокисей (например, и т. п.), а также все окрашенные анионы и катионы, образующие в щелочном растворе растворимые соединения (например, и т. п.). В этом случае можно предполагать присутствие солей щелочных металлов, образованных слабыми кислотами: цианидов, алюминатов, карбонатов, сульфитов, тиоарсенатов, станнитов, станнатов, фосфатов, арсенатов, плюмбитов, цинкатов, ванадатов, вольфраматов, молибдатов и т. п.

Еслр исследуемый раствор окрашен, сильно пахнет аммиаком и не содержит осадка, то, следовательно, отсутствуют катионы, осаждаемые раствором в виде гидроокисей (например, и т. п.), и анионы, дающие в щелочном растворе осадки в сочетании с некоторыми катионами (например, ); вероятно, присутствуют катионы, не осаждаемые гидроокисью аммония (например, и т. п.) и образующие с аммиаком комплексные соединения (например, ) и т. д.

В дальнейшем все сделанные предварительные наблюдения должны учитываться как при выборе схемы хода анализа, так и при окончательном выводе о составе смеси.

В каждом отдельном случае, используя теоретические знания, приобретенные при изучении курса аналитической химии, и практический опыт, накопленный в процессе выполнения лабораторных работ, выбирают наиболее рациональный вариант систематического или дробного метода анализа. При этом также учитывают количество имеющегося исследуемого вещества. Если располагают малым количеством анализируемого вещества, то применяют прецмущественно полумикро-, микро-и капельный методы анализа.

Систематический анализ. Для отделения ионов, затрудняющих дальнейший анализ смеси катионов, анализируемое вещество обрабатывают карбонатом натрия: твердые вещества сплавляют с или его смесями с другими соединениями, растворы кипятят с раствором , т. е. делают содовую вытяжку. При этом в осадок выпадают нерастворимые карбонаты, оксикарбонаты и гидроокиси. В растворе остаются все растворимые соли, а также натриевые соли кислот.

Осадок карбонатов, оксикарбонатов и гидроокисей сохраняют для анализа катионов, а раствор используют для анализа анионов.

Для отделения анионов, мешающих анализу катионов, вместо содовой вытяжки применяют также хроматографический метод (см. гл. VI, §22).

Не следует забывать, что:

1) в карбонатный раствор частично переходят , гидроокиси которых обладают амфотерными свойствами, и и др., гидроокиси и оксикарбонаты которых не осаждаются в присутствии органических оксисоединений (винной кислоты и ее солей, глицерина, лимонной кислоты и т. п.);

2) при обработке нерастворимых соединений карбонатом натрия не все анионы с одинаковой легкостью переходят в карбонатный раствор. Некоторые соединения тяжелых металлов (сульфиды, галогениды, фосфаты и др.) остаются в осадке вместе с гидроокисями, карбонатами и оксикарбонатами.

Поэтому соответствующие катионы и анионы открывают не только в осадке или в растворе, но и в осадке и в карбонатном растворе. Так поступают в тех случаях, когда некоторые катионы не обнаруживаются в карбонатном осадке, а а нионы — в карбонатном растворе.

Большое значение в этом случае приобретают отдельные способы идентификации нерастворимых веществ (см. ниже).

Систематический ход анализа катионов описан в гл. IX, § 1, анионов в гл. XII, § 25.