Subiectul: Noiuni generale. Obiectul de studiu, metodele i sarcinile chimiei analitice. Reactivi analitici. Reacii analitice de precipitare, de oxido-reducere, de complexare, etc. Clasificarea cationilor n grupe analitice. Reaciile analitice ale cationilor din grupele ntia i a doua analitic.Obiective de referin: S defineasc i s clasifice reactivii analitici. S explice solubilitatea i s clasifice substanele dup solubilitate. S diferenieze reaciile analitice dup procedeele i condiiile de realizare. S defineasc semnalul analitic al reaciilor analitice. S defineasc selectivitatea reaciei analitice. S defineasc limita de detecie a reaciilor analitice. S clasifice cationii i anionii n grupe analitice dup metoda acido-bazic. S enune reactivii de grup. S defineasc grupa analitic. S clasifice cationii i anionii.Chimia analitic este disciplina stiinific ce dezvolt i aplic metode, instrumente i strategii n scopul obinerii de informaii cu privire la compoziia i natura elementelor (Federaia European a Societilor de Chimie).IstoricChimia analitic i are nceputul ca disciplin prin publicarea lucrrii lui Robert Boyle (1627-1691) Skeptical Chemyst n care introduce pentru prima dat termenul de analiz chimic. Mai trziu Lavoisier (1743-1794) arat c toate fenomenele chimice considerate pn n acel moment haotice, puteau fi sistematizate n cadrul unor legi de combinare ntre elementele vechi i noi; la lista elementelor care erau cunoscute - carbon, sulf, fosfor i metale- el adaug un nou element oxigenul care mpreun cu hidrogenul compune apa, i azotul sau nitrogenul (fr via). Conform acestui nou sistem el introduce 3 categorii de compui chimici:ACIZI, compui ai oxigenului cu metaloizi;BAZE, combinaia oxigenului cu metale;SRURI, combinaia acizilor cu bazele.Tot el este cel care nlocuiete denumirile vechi ale substanelor (ulei de tartru - oleum tartari per deliquum, zahr de plumb, etc) cu denumirile actuale (carbonat de potasiu, acetat de plumb). Tot el fundamenteaz legea conservrii materiei emise de ctre Lomonosov, care spune c trebuie s existe o egalitate ntre materia care intr n reacie i materia care iese din reacie.Urmeaz o ntreag serie de chimiti. Jns Jakob Berzelius (1779-1848) determin constituia unui mare numr de compui anorganici i de minerale; Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850); Friedrich Whler (1800-1882); Justus von Liebieg (1803-1873) fundamenteaz multe principii, legi care sunt valabile i astzi. Putem ns spune c fundamentarea chimiei analitice i aparine lui Wilhelm Ostwald, autorul lucrrii Die wissenschaftlichen Grundlagen der Analytischen Chemie.n evoluia tiinei chimia analitic putem distinge urmtoarele perioade:alchimia (IV-XV sec);iatrochimia (XVI-XVII);epoca flogisticului (sec.XVII-XVIII);perioada chimiei tiinifice (XIX-XX);perioada contemporan.

Analiza n antichitate.Primul aparat analitic balana cunoscut din adnc antichitate. Au fost supuse analizei minereurile, aliajele, obiecte din metale preioase. Istoricul roman Plinin descrie metoda de analiz a aurului, ns mult mai devreme mpratul Vanilov scria despre aprecierea coninutului aurului. Plinin scria despre utilizarea extractului din ghind de stejar n calitate de reactiv. Cu ajutorul papirusului mbibat cu acest extract, deosebeau Cu i Fe (n sol. de FeSO4 papirusul se nnegrea). n antichitate puteau deosebi concentraia dup masa specific; nsui sensul mas specific era cunoscut din timpurile lui Arhimede.Al doilea aparat analitic a fost areometru, el este descris n lucrrile nvtorilor antici. n lucrarea lui Teofast Despre pietre se spune despre determinarea aurului cu ajutorul aa-numitei pietre de prob; aceast metod se utiliza pn nu demult pentru verificarea probelor.n timpurile alchimiei a fost efectuat un mare volum de lucrri experimentale, ce au asigurat dezvoltarea tehnicii operaiilor chimice i acumularea informaiilor concrete despre proprietile substanelor. Au fost gsite multe metode de identificare a substanelor. A fost perfecionat metoda de determinare a aurului i a argintului bazat pe topirea zonal topirea n prezena reductorului i a purttorului de metal (de obicei de plumb), n a crui soluie se dizolv bine metalele preioase. n Frana n sec. XIV, aceast metod a fost descris detaliat n decretul regal a lui Filip VI (an.1343) tuturor li s-a recomandat s utilizeze anume aceast metod.O evoluie continu a cunoscut metoda pietrei de prob; sensul ei const n aceea c obiectele din aur la suprafaa pietrei de prob las zgrieturi. Culoarea i grosimea zgrieturilor depinde de coninutul de aur. La mijlocul secolului a nceput s se foloseasc scara din 24 de ace cu diferit coninut de aur. Pentru analiz au nceput s se foloseasc soluiile. Au fost descoperite Zn, Bi, Sb.n perioada iatrochimiei au aprut noi metode de identificare a substanelor, bazate pe solubilizarea lor. De exemplu, a fost descris reacia ionilor de argint cu ionii de clor. Dup cum scria F.Sabadvari i A.Robinson, autorii crii Istoria chimiei analitice, n aceast perioad au fost descoperite marea majoritate a reaciilor chimice, utilizate n schema clasic a analizei cantitative. Clugrul Vasilie Valentin a introdus noiunile precipitare, precipitat. Un loc nsemnat n istoria chimiei analitice l ocup nvatul englez Robert Boyle (sec. XVII), care a introdus termenul analiza chimic.Din timpurile lui R.Boyle i pn-n prima jumtate a sec. XIX, chimia analitic a fost o parte important a chimiei. R.Boyle utiliza sistematic extracte din plante (lakmus, topora .a.) i esuturi animaliere pentru determinarea aciditii i a bazicitii soluiilor, de exemplu, el a determinat c n mediul bazic extractul de toporai devine verde. Cunoscut nc din timpuri strvechi extractul din ghind de stejar, ce se coloreaz n prezena fierului i a cuprului, a fost completat de observaia c intensitatea culorii depinde de coninutul metalelor n soluii. Boyle a separat chimia de medicin. Acesta a fost sfritul epocii.

Perioada teoriei flagleisticului.n sec. al XVIII-lea o dezvoltare continu a cunoscut studiul gazelor. Pionerii analizei gazului au fost savanii din timpul lui Cavendi, Pristli, eele. De numele lor e legat i descoperirea O2 i H2 i a multor altor descoperiri. De exemplu eele, a propus ca reactiv pentru identificarea ionilor de calciu acidul oxalic obinut de el pe cale sintetic. Unul dintre ilutrii analiti ai sec. XVII, A.Marggraf, care a nceput s utilizeze microscopul n chimia analitic, a introdus noi metode de identificare a cationilor unui ir de metale. Un mare analist al sec. XVIII a fost chimistul elveian T.Bergman (1735-1784). El, pentru prima dat, face deosebirea dintre analiza cantitativ i calitativ, sistematizeaz materialele acumulate pn n acele timpuri despre folosirea n analiz a tubului de sudare. Pe atunci tubul de sudare a fost un instrument important n cercetrile analitice. Cu ajutorul lui a fost determinat compoziia cantitativ a multor minerale, au fost descoperite un ir de elemente. Un mare merit al lui Bergman a fost acela c el a determinat influena carbonului i a fosforului asupra proprietilor fierului. Determinarea precis a carbonului n diferite mostre de fier cu ajutorul crbunelui de piatr, a pus baza metalurgiei contemporane.Acum toi tiu prin ce se deosebesc, spre exemplu, oelul de font. Dei analiza chimic a fost cunoscut cu 2000 de ani naintea lui Bergman, acest savant i-a conferit statutul de tiin individual chimia analitic, a ntocmit prima schem de analiz chimic cantitativ.

Perioada tiinific a chimiei.Sfritul sec. XVIII nceputul sec. XIX se caracterizeaz prin descoperirile cunoscute ale lui A.Lavoisier (teoria arderii O2, legea conservrii masei substanelor, deosebirea dintre elemente i compui), care a pus capt teoriei flogisticului. n aceast perioad au fost descoperite legile stereochimiei care stau la baza chimiei analitice. Temelia acestor cercetri a fost pus de savantul german I.V.Rihter. n teza sa el a motivat necesitatea aplicrii matematicii n chimie. Nefiind chimist, Rihter a propus egalarea calitativ a reaciilor chimice, a introdus termenii stoechiometrici, a propus metode de determinare a maselor atomice. Afirmaia c toi compuii chimici au o compoziie constant i bine determinat a fost respins de chimistul francez C.L.Berthelot. El a elaborat teoria, conform creia compoziia chimic a compuilor formai din 2 elemente se poate schimba n diferite limite i raporturi. Dac ar fi fost corect aceast teorie, dup cum scriu istoricienii chimiei, ea ar fi distrus toat baza teoretic a analizei calitative din acele timpuri. Cunoscutul chimist elveian I.Berzelius (1779-1848) a dezvoltat teoria lui Rihter. n baza rezultatelor analizei oxizilor el a propus metode noi de determinare a maselor atomice a majoritii elementelor cunoscute pe atunci; a introdus simbolurile elementelor, formulele chimice, a efectuat calculele analitice bazate pe regulile stoechiometrice. El studia erorile determinrilor, a propus metode de cntrire exact, lui i aparine metodica de identificare a metalelor platinice. nvatul elveian s-a strduit s elaboreze o schem nou a analizei calitative.La analiza silicailor Berzelius a folosit acidul fluorhidric larg ntrebuinat pn-n zilele noastre, a utilizat sublimarea clorurilor pentru separarea metalelor. n perioada anilor 1770-1821 au ieit de sub tipar un ir de publicaii ale savanilor I.Gluttling, L.N.Voclen, V.H.Lampadius, consacrate analizei chimice a obiectelor minerale. n chimia analitic pn n prezent se folosesc pe larg analiza calitativ sistematic.Dac mai aruncm o privire asupra istoriei analizei chimice calitative, atunci putem meniona urmtoarele evenimente. R.Boyle primul a utilizat ca reagent chimic H2S pentru identificarea plumbului i a staniului; Bergman a propus H2S n calitate de reactiv pentru separarea metalelor. n aceast direcie au lucrat mult i J.L.Ghay-Lussac i muli ali chimiti ai sec. XIX. Unele reacii calitative sunt cunoscute nc din evul mediu, ca exemplu poate servi reacia iodului cu amidonul (F.tromaier 1815), a fosforului cu molibdatul (L.F.Svanberg 1848). Pentru obinerea hidrogenului sulfurat au folosit aparatul Kepp (1864). Metoda contemporan de obinere a hidrogenului sulfuros a fost descris n lucrrile lui G.Roze, C.R.Frezenius .a. Mai trziu, n deosebi n sec. al XIX-lea, au fost propuse i alte metode. La mijlocul sec. al XIX-lea au fost propuse metodele titrimetrice i gravimetrice, modele de analiz a substanelor organice i a amestecurilor de gaze.Bazele metodei titrimetrice au fost puse nc la mijlocul sec. al XVIII-lea. Primele i cele mai principale produse industriale chimice au fost acizii HCl i H2SO4. Producerea i utilizarea substanelor chimice necesita un control riguros al calitii. nc n anul 1726 C.J.Joffrua a efectuat primele reacii de neutralizare a acizilor n scopuri analitice. Acidul citric a fost neutralizat cu carbonatul de calciu. Ctre anul 1750 n calitate de titrant au nceput s fie utilizate soluii cu concentraii cunoscute, dar ca indicator a fost folosit extract de toporai. n Frana titrinutria a cunoscut o utilizare larg n procesul de nlbire a esturilor. n anul 1795 a fost propus metoda de identificare a hipoclorurii. Au fost folosite dispozitivele pentru titrare-pipetele, biuretele, baloanele cotate. J.L.Ghay-Lussac mai trziu a propus hrtia de indigo n calitate de indicator pentru titrrile redox. El a introdus i termenul de titrare.Analiza gravimetric a fost descris n manualul lui Frezenius (1846). Metoda se baza pe separarea calitativ a substanelor necesare, prin precipitare, uscare, calcinare i cntrire. Mai trziu (1883) au fost propuse filtre fr cenu, creuzete de filtrare, ageni de precipitare organici. Deja n sec. al XX-lea a aprut precipitarea din soluii omogene termogravimetria. Reagenii analitici tradiional au fost organici i neorganici. n a doua jumtate a sec. XIX numrul compuilor organici, utilizai pentru analiz, s-au mrit. A fost propus reactivul lui Griss, soluie de naftalin i acid sulfuric, pentru nitrit-ionul. M.A.Iliinschi (1885) a utilizat 1-nitrozo-2-naftolul n calitate de reactiv pentru cobalt. Mare nsemntate au avut lucrrile lui L.A.Ciugaev, care a studiat oximele. Aa-numitele metode instrumentale de analiz sunt cunoscute de asemenea de mult timp dac alturm balanele la instalaiile analitice. Prima ncercare de ntrebuinare a electrogravimetriei se refer la nceputul secolului trecut, determinrile calitative (Cu, Ni, Ag) prin aceast metod se efectueaz din anul 1864.Metodele calorimetrice i fotometrice au fost menionate nc n observaiile lui Boyle despre dependena intensificrii culorii de coninutul metalului. O nsemntate primordial a avut-o legea absorbiei luminii. Mineralogul rus V.M.Severghin, la sfritul sec. al XVIII-lea i nceputul sec al XIX-lea, a efectuat analize ale cuprului dup coloraia albastr a soluiilor lui cu amoniacul i a fierului dup coloraia complexului cu rodanur. Primul colorimetru al lui Dinbox a aprut n 1870.La sfritul sec. XIX a aprut teoria raporturilor chimice, utilizate n chimia analitic. Acesta este meritul fizicianului i chimistului elveian V.Ostwald care a publicat n anul 1894 cartea sa despre bazele teoretice ale chimiei analitice. n aceast carte au fost dezvoltate teoria disociaiei electrolitice i a echilibrului chimic n soluii cu participarea ionilor. Acest aspect al teoriei este legat de faptul c pe acele timpuri un rol important n chimia analitic l ocupau metodele de analiz n soluii apoase dup trecerea substanelor n ioni. Aceast teorie s-a pstrat i pn n prezent, dei sfera sa de aplicare este limitat de metodele fizico-chimice de analiz.Secolul trecut, care este cea mai nou perioad istoric a chimiei analitice, este bogat n noi descoperiri. O mare nsemntate a avut-o descoperirea metodei cromatografice (botanistul i biochimistul rus M.S.vet, 1903).O completare nsemnat la metoda titrimetric a fost dezvoltarea aa-numitei titrri complexonometrice, bazat pe utilizarea n calitate de titrant a acizilor poliaminopolicarbonici, numii complexoni. Drept vorbind, aproape toate metodele erau bazate pe folosirea unui singur reactiv.Au aprut multe metode fizice i chimice de analiz mass-spectroscopice, cu raze X, noi variante ale metodelor electrochimice. E necesar a meniona ntrebuinarea pe larg a metodei atomice de absorbie.n prezent chimia analitic nregistreaz un ir de modificri: mrirea arsenalului metodelor de analiz, ndeosebi n direcia fizicii i a biologiei; automatizarea i matematizarea analizei; rezolvarea problemelor despre formele de existen a componenilor n probele analizate; apariia noilor posibiliti pentru mrirea sensibilitii, exactitii i expresivitii analizei; mrirea cercului de obiecte analizate pe viitor. Sunt pe larg utilizate calculatoarele, lazerele, a crescut rolul controlului analitic.

MetodeBaza chimiei analitice o constituie metodele de analiz chimic, metode care pot fi definite ca fiind un ansamblu de principii i procedee care pot permite identificarea i eventual dozarea componentelor unei probe de analizat. Metodele analitice de analiz se caracterizeaz prin acuratee, exactitate, sensibilitate, precizie i selectivitate.Chimia analitic a cptat o foarte mare dezvoltare n sec XX-XXI datorit unei aparaturi tot mai sofisticate care permite identificarea compoziiei materiei prime utilizate n procesul tehnologic (de exemplu n sinteza medicamentelor materiile prime trebuie s aib o puritate foarte mare, de 99.99%), identificarea i dozarea (eventual) a compuilor intermediari i a produilor finali dintr- o linie tehnologic Domeniile de utilizare a chimiei analitice sunt foarte vaste n industria alimentar (aprecierea calitii alimentelor), industria metalurgic (determinarea componenei aliajelor), ecologie (determinarea i identificarea poluanilor), medicin (analiza lichidelor biologice), arheologie i fizica semiconductorilor. ns pe lng avantajele pe care le ofer, chimia analitic poate avea o serie de dezavantaje: este necesar prezena unui personal nalt calificat care s poat desfura toate activitile cerute de o metod analitic, de asemenea n cazul unor metode analitice trebuie efectuat o curb de etalonare, o calibrare continu a aparaturii mai ales n cazul metodelor instrumentale, costurile mari legate de aparatur i de ntreinerea acesteia etc.RamuriChimia analitic este o tiin care nglobeaz cunotine din toate domeniile, ncepnd cu chimia fizic i terminnd cu matematica i informatica. Ea cuprinde urmtoarele ramuri:analiza calitativ anorganic, ce are drept obiect de studiu stabilirea prezenei (absenei) unui element sau compus anorganic ntr-o prob de analizat.analiza organic calitativ care stabilete prezena (absena) unui compus organic sau grup funcional ntr-o prob de analizat.analiza cantitativ stabilete cantitatea unui element sau a unei substane dintr-o prob de analizat.TehniciChimia analitic cuprinde o serie de tehnici de detectare i determinare a compoziiei probelor de analizat:Separarea chimic pentru msurarea i determinarea masei sau volumului unui produs. Acest proces este esenial de exemplu atunci cnd se lucreaz cu amestecuri de substane, cum ar fi extractele organice. Datorit apariiei unor metode moderne de identificare cum ar fi HPLC (high performance liquid chromatography), aceast metod nu mai este folosit dect rareori sau deloc.Titrimetria este o tehnic care se folosete pentru determinarea cantitaii de constituent.Spectroscopia: determinarea unei substane pe baza absorbiei i emisiei luminii, dar i a altor tipuri de radiaie (IR, UV-Vis). Metoda include AAS (atomic absorbtion spectroscopy), NMR (nuclear magnetic resonance) i NAA (neutron activation analysis).Spectrometria de mas, utilizat pentru determinarea masei moleculare, compoziia substanei, are la baz analizarea moleculei prin ionizare i observarea comportamentului n cmpul electric sau magnetic.Tehnici analitice care combin una sau mai multe metode, aa numitele tehnici hibride: ICP-MS (Inductively-Coupled Plasma - Mass Spectrometry), metod care folosete volatilizarea substanei n prima etap, iar apoi msurarea concentraiei substanei. Prima etap poate include i tehnici de separare, cum ar fi cromatografiaTehnici care implic volatilizarea substanei de analizat pentru a o descompune n atomi liberi, iar apoi msurarea frecvenei de absorbie sau de emisie a atomilor respectivi. Metoda are dezavantajul c proba de analizat este complet distrus, precum i toate elementele care o alctuiesc. Aceste tehnici includ AAS (spectroscopia atomic de absorbie) i ICP-MS ICP-AES.GS/MS (Gas Chromatography/Mass Spectometry), tehnic hibrid utilizat la compuii organici volatili. Compuii sunt separai pe coloana cromatografic, apoi sunt introdui prin intermediul unei interfee speciale n camera de ionizare a spectrometrului de mas. Compuii sunt ionizai (fie prin impact electronic sau prin ionizare chimic) apoi accelerai printr-un cmp electromagnetic controlat. Timpul de trecere precum i voltajul aplicat exact la momentul de impact sunt unice pentru compuii de aceeai mas. n acest fel, timpul de retenie i masa sunt msurate pentru fiecare compus n parte.REACII I REACTIVI ANALITICIIn practica analitic se ntlnesc o varietate mare de reacii chimice, de diferite tipuri, care servesc la identificarea, separarea, dizolvarea sau determinarea ionilor. Substanele care servesc la producerea reaciilor chimice se numesc reactivi chimici. Chimia analitica are astzi n utilizare un numr considerabil de substane care servesc drept reactivi chimici analitici. Reaciile analitice trebuie sa fie nite transformri chimice uor de observat, sa pun n eviden cantiti minime de substan i s fie nsoit de efect analitic caracteristic: formarea sau dizolvarea unui precipitat; apariia sau dispariia unei culori; degajarea unui gaz cu miros sau culoare caracteristic etc. O reacie analitic trebuie s fie total, rapid i specific pentru mai muli ioni (reactiv de grup) sau, pe ct este posibil, pentru un singur ion. Proprietile principale ale reactivilor i reaciilor chimice analitice sunt: sensibilitatea i specificitatea.Sensibilitatea unui reactiv (sau reacii) este exprimata prin puterea lui de decalare a unei cantiti minime de substan. Aceast cantitate minim este numita limita de recunoatere, limita de direcie sau limita de sensibilitate (LR) i se exprim n micrograme: 1g = 10-3 mg = 10-6g =10-9kg. Limita de recunoatere este cantitatea minim de substan ce se gsete ntr-un anumit volum de soluie luat n lucru care n reacia efectuat formeaz efectul analitic specific unei specii chimice.Colorarea flcrii.Srurile volatile ale unui ir de elemente chimice coloreaz flacra arztorului de gaz. Pentru efectuarea acestei probe substana analizat se introduce cu ajutorul unui fir de nicrom n zona inferioar de oxidare a flcrii incolore. n funcie de natura elementului, prezent n proba de analiz, flacra se coloreaz n urmtoarele culori: litiu - roie-purpurie; sodiu - galben; potasiu - violet; calciu roie crmizie; stroniu - roie-carmin; bariu - galben-verzuie; bismut, bor, cupru - verde; plumb, staniu, stibiu, arseniu - albastr-pal.Reacia de colorare a flcrii se efectueaz astfel: firul de nicrom, sudat ntr-o baghet de sticl, se prelucreaz cu soluie concentrat de acid clorhidric, apoi se introduce n flacra arztorului de gaz i se ine pn la dispariia culorii flcrii. Dup aceasta firul incandescent se atinge de proba de analizat mrunita i se introduce din nou n flacr. Colorarea flcrii indic prezena ionului respectiv n proba analizat (n cazul prezenei ctorva ioni, care coloreaz flacra, identificarea este problematic).Formarea perlelor.Oxizii unui ir de metale la topire cu borax sau cu hidrogenofosfat de sodiu sau amoniu au proprietatea de a forma sticle colorate, numite perle. Proba perlei se efectueaz n modul urmtor: un fir de nicrom se nclzete pn la rou n flacra oxidant i se introduce n pulbere de borax, apoi firul, mpreuna cu boraxul aderat, se introduce n partea superioara a flcrii. Boraxul se umfl, deshidratndu-seNa2 B4O710H2O Na2B4O7 + 10H2Oapoi se topete i se descompune cu formarea anhidridei borice i metaboratului de sodiu sub forma unei picturi incolore, limpede, numit perl:Na2B4O7 B2O3 + 2NaBO2n stare fierbinte perla se atinge de o cantitate mic de substan de analizat i se nclzete iari. Se observ colorarea perlei determinat de temperatura flcrii i de concentraia substanei analizate n perl.n flacra oxidant au loc reaciile:2NaBO2 + MeO Me(BO2)2 + Na2O B2O3 + MeO Me(BO2)2 B2O3 + MeSO4 Me(BO2)2 + SO3Colorarea perlei n aceste condiii este cauzat de metaboratul metalului dizolvat n perl. n flacra reductoare culoarea perlei este cauzat de metalul fin dispersat n masa perlei:Me(BO2)2 + C B2O3 + CO + MeAnalog se formeaz i perlele colorate folosind o sare a acidului fosforic:NaNH4HPO4. 4H2O NaPO3 + NH3 + 5H2OMetafosfatul de sodiu la topire descompune srurile i se combin cu oxizii metalelor, formnd fosfai.n flacra oxidant: NaPO3 + MeO NaMePO4NaPO3 + MeSO4 NaMePO4 + SO3 e;n flacra reductoare: NaMePO4 + C NaPO3 + Me + COe;Colorarea perlelor metalelor polivalente depinde i de caracterul flcrii n care a fost obinut (tabelul de mai jos).

Perlele de borax ale diferitor metale

MetalulFlacr oxidantFlacr reductoare

la nclzirela recela nclzirela rece

Ca, Sr,Ba, Mgincoloralb-emailincolorincolor

Coalbastralbastralbastralbastr

Cuverdealbastrroie-brunroie-brun

Crverdeverdeverdeverde

Mnvioletvioletincolorincolor

Nibrunroie-brun-violet-cenuie

Feroie-brungalbengalben-verzue-

Bigalben-brungalen-palroiegalben-verzue

Dac n proba de analizat sunt prezeni civa cationi, care formeaz perle, atunci recunoaterea lor este problematic din cauza obinerii culorilor mixte, care nu pot fi identificate cu ochiul liber.Comportarea fa de acidul sulfuricProba de analizat se prelucreaz cu acid sulfuric diluat sau concentrat. n anumite condiii, poate s se degaje un gaz, care, fiind identificat, furnizeaz date despre compusul din care s-a format.a) O parte mica (0,01 ~ 0,05 g) de prob se trateaz cu soluie de acid sulfuric (1 mol/l) pn se umezete complet. Mai nti la rece, apoi la cald, (nclzirea amestecului se face cu atenie n ni) se pot degaja un ir de gaze, care pot fi identificate dup mirosul lor specific ori prin alte metode (vezi tabelul).b) Dup ncercarea cu acid sulfuric diluat, o alt prob se trateaz cu acid sulfuric concentrat.Atenie! Pentru a evita violena reaciei, acidul sulfuric se adaug cu pictura, iar nclzirea se face cu atenie n ni.Pe lng reaciile observate la interaciunea probei cu acid sulfuric diluat, acidul sulfuric concentrat d o serie de reacii noi (vezi tabelul).Prezena acetailor n proba analizat poate fi determinat prin degajarea acetatului de etil cu miros specific la adugarea cu precauie a unei picturi de acid sulfuric concentrat i a ctorva picturi de alcool etilic la o poriune mic de prob de analizat.Analogic se identific acidul boric i srurile lui, numai c n acest caz reacia se efectueaz n creuzet de porelan, iar produsul obinut se aprinde. n prezena borailor se formeaz boratul de etil, care coloreaz flacra n verde.

TabelCompuii rezultai la prelucrarea probei cu acid sulfuric diluat

Caracteristica gazuluiGazuldegajatIdentificareaSubstaneleprezente

Interaciune la rece

Miros de ou alterateH2Snnegrirea hrtiei mbibate cu Pb(CH3COO)2Sulfuri

Miros de sulf arsSO2Colorarea hrtiei de iod amidonat n albastruSufii (fr S); tiosulfai (cu S)

Fr mirosCO2Tulbur apa de varCarbonai

Brun, cu miros specificNO2Dup culoare i mirosNitrii

Interaciune la nclzire

Miros de oetCH3COOHDup mirosul neptorAcetai

Fr mirosO2ntreine ardereaPeroxizi alcalini

Verde-glbuiCl2Gaz sufocant, se recunoate dup mirosHidrocloruri

Compuii rezultai la prelucrarea probei cu acid sulfuric concentrat Caracteristica gazuluiGazul degajatIdentificareaSubstanele prezente

Gaze incolore cu miros specific neptorHClPrecipit ionii Ag+, formeaz o negurCloruri

HF, SiF4Tulbur apa pe o baghet de sticlFluoruri; fluoruri + silicai

Gaze fr mirosCOArdeOxalai, substane organice

CO2Tulbur apa de varCarbonai, oxalai

Miros de ou alterateH2Snnegrete hrtia mbibat cu Pb(CH3COO)2Sulfuri, tiosulfai

Miros de sulf arsSO2Coloreaz hrtia de iod amidonat n albastruSulfai (nu se depune sulf); tiosulfai (se depune sulf)

Miros de oetCH3COOHDup mirosAcetai

Gaze colorate

Verde-glbuiCl2Gaz sufocant, se recunoate dup mirosCloruri n prezena oxidanilor

Rou-brunHBr + Br2Dup mirosul neptorBromuri

BrunNO2Dup miros sufocantNitrai, nitrii

VaporibruniCrO2Cl2Coloreaz soluia de NaOH n galbenCloruri n prezen de cromai sau dicromai

GalbenClODup mirosul sufocantClorai

VioletI2Miros caracteristicIoduri, iodai

Mn2O7Explozie la nclzirePermanganai

Determinarea prezenei oxidanilor i a reductorilorn procesul analizei sistematice oxidanii i reductorii, prezeni n proba de analizat, pot suferi schimbri n urma reaciilor redox. Din aceste motive este necesar identificarea lor n prealabil.Oxidanii pot fi identificai cu ajutorul amestecului KI + H2SO4, iar reductorii se identific cu soluie diluat de permanganat de potasiu acidulat cu acid sulfuric (1 mol/l).In baza rezultatelor, obinute n urma probelor efectuate, se fac concluziile respective.Soluia, obinut la dizolvarea probei analizate n ap, se evapor pn la un volum mai mic, se mparte n dou pri, n care se identific respectiv cationii i anionii. Modul de analiz (fracionar, sistematic) se alege n funcie de rezultatele probelor preliminare.Identificarea anionilor se efectueaz dup precipitarea cationilor metalelor grele sub form de carbonai. Dac proba de analizat nu se dizolv completamente n ap, atunci sedimentul se separ de soluie prin centrifugare i se verific prezena n centrifugat a substanelor dizolvate. Pentru aceasta pe lamela de sticl se aplic o pictur de soluie i se evapor pn la sec. Cristalele ramase pe locul picturii indic prezena n soluia evaporat a compuilor dizolvai. Soluia apoas se analizeaz n modul expus anterior.Clasificarea acido-bazic a ionilor n grupe analitice

1. Clasificarea cationilor.Clasificarea analitic a ionilor se bazeaz pe cunoaterea proprietile lor chimice. n dependen de natura reagenilor utilizai pentru separarea cationilor deosebim: metoda cu utilizarea acidului sulfuric; metoda acido-bazic; metoda fosfat-amoniacal.n cazul dat vom examina metoda acido-bazic de separare a cationilor. n calitate de reageni pentru separarea diferitor grupe analitice se utilizeaz acizii HCl, H2SO4 i bazele NaOH, NH4OH.n metoda acido-bazic cationii se separ n 6 grupe analitice. Pentru separarea cationilor n primul rnd se efectueaz urmtoarele etape prealabile:1. Se determin aciditatea i culoarea soluiei. Soluia colorat poate conine ionii colorai (Cu2+ - albastru, Co2+ - roz, Ni2+ - verde, Cr3+ - violet, Fe3+ - brun).2. Se identific ionii pentru care snt cunoscute reaciile specifice (Fe3+, Fe2+, NH4+).3. Se efectueaz separarea cationilor reieind c n soluie ar putea fi prezeni toi ionii cercetai.

abelul 1. Clasificarea cationilor dup metoda acido-bazic

CationiiGrupele analitice

IIIIIIIVVVI

K+, Na+, NH4+Ba2+, Ca2+Ag+, Pb2+Al3+, Cr3+, Zn2Fe3+, Fe2+, Mn2+, Mg2+Cu2+, Co2+, Ni2+

Reagentul de grupLipsete

H2SO4(1 mol/l)HCl(2 mol/l)NaOH excesNH3 H2ONH3 H2O conc.

Semnalul analiticNu se observ Sediment albSediment albSediment alb, solubil n exces de baz alcalinSediment insolubil n exces de baz alcalinSedimente colorate, solubile n exces de amoniac

Separarea cationilor grupei ILa 1-2 ml soluie ce conine un amestec de cationi ai grupelor 1-6 se adaug 2-3 ml HCl. Apariia unui precipitat de culoare alb demonstreaz prezena ionilor Ag+, Pb2+. Pentru precipitarea complet a acestor ioni se adaug un exces de HCl de 1-2 ml.Precipitatul (AgCl, PbCl2) + H2O Pb2+ + AgClPb2+ + KI (sau K2Cr2O7) identificareaAgCl + 2NH4OH(conc.) [Ag(NH3)2]+ + Cl- +2H2O[Ag(NH3)2]+ + 2HNO3 Ag+ + 2NH4+ + 2NO3-Ag+ + ... (identificarea)

Separarea cationilor grupei a IILa 1-2 ml soluie ce nu conine Ag+, Pb2+ se adaug 2-3 ml soluie de H2SO4. Apariia precipitatului de culoare alb demonstreaz prezena ionilor Ba2+, Ca2+. Pentru precipitarea complet a acestor ioni se adaug un exces de H2SO4 (1 mol/l). Precipitatul (BaSO4, CaSO4) + 2Na2CO3 BaCO3, CaCO3 + 2Na2SO4BaCO3, CaCO3 + 4HCl Ba2+, Ca2+ + 4Cl- + 2CO2 + 2H2O Ba2+ + (identificarea) Ca2+ + (identificarea)

Separarea cationilor grupei a VINH4+ identificareaLa 5 ml soluie ce nu conine cationi ai grupelor I i II se adaug 3 ml (NH4)2CO3. La pH 9-10 se formeaz un precipitat , ce conine carbonai, hidrogenocarbonai i hidroxizi insolubili ai cationilor grupelor III-V, iar n soluie rmn cationii grupei a VI (K+, Na+, NH4+). Dup separarea precipitatului se identific cationii grupei a VI.K+ identificareaNa+ identificarea

Separarea cationilor grupei a IIIPrecipitatul (obinut dup adugarea (NH4)2CO3) se dizolv n soluie de HCl:MeCO3, Me(HCO3)x + HCl dizolvareSoluia + NaOH (exces) Na3[Al(OH)6], Na3[Cr(OH)6], Na2[Zn(OH)4] + precipitat (hidroxizii metalelor grupei a IV, V).

Separarea cationilor grupei a VLa precipitatul, care nu s-a dizolvat n NaOH (hidroxizii grupei IV i V), se adaug NH4Cl i NH4OH(conc.):Cu(OH)2, Co(OH)2, Ni(OH)2, Fe(OH)3, Fe(OH)2, Mn(OH)2, Mg(OH)2 + NH4Cl i NH4OH(conc.) [Cu(NH3)4]2+, [Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6]2++ Fe(OH)3, Fe(OH)2, Mn(OH)2, Mg2+;[Cu(NH3)4]2+ + HCl Cu2+ + NH4+ + Cl-;[Co(NH3)6]2+ + HCl Co2+ + NH4+ + Cl-;[Ni(NH3)6]2+ + HCl Ni2+ + NH4+ + Cl-;Mg2+ + (identificarea) Cu2+ + (identificarea) Co2+ + (identificarea) Ni2+ + (identificarea)

Separarea cationilor grupei a IVFe(OH)3, Fe(OH)2, Mn(OH)2 + HCl Fe3+, Fe2+, Mn2+Fe3+, Fe2+, Mn2+ + NaOH + H2O2 Fe(OH)3, Mn(OH)4Fe(OH)3, Mn(OH)4 + HCl Fe3+, Mn2+Fe3+, Mn2+ + (identificarea)

Tabelul 2. Reacii caracteristice pentru identificarea cationilorCationiiReagenii analiticiEcuaia reacieiSemnalul analiticNot

Grupa II Ag+HCl, KCl, KBr, KIAg+ + Cl- AgClPrecipitat albAgCl solubil n NH4OH i (NH4)2CO3

Ag+ + Br- AgBrPrecipitat galbenAgBr solubil n Na2S2O3

Ag+ + I- AgIPrecipitat galbenAgI solubil n Na2S2O3

H2S, (NH4)2S2Ag+ + S2- Ag2SPrecipitat negruAg2S solubil n HNO3

NaOH, KOHAg+ + OH- AgOHPrecipitat albAgOH, Ag2O solubil n HNO3

K2CrO42Ag+ + CrO42- Ag2CrO4Precipitat brun-rouAg2CrO4 insolubil n CH3COOH

Grupa II Pb2+HCl, NaCl, KClPb2+ + 2Cl- PbCl2Precipitat albPbCl2 solubil n ap la fierbere

NaOH, KOHPb2+ + 2OH- Pb(OH)2Precipitat albPb(OH)2 solubil n alcalii

H2S, (NH4)2SPb2+ + S2- PbSPrecipitat negruPbS insolubil n HCl diluat

H2SO4 diluat.Pb2+ + SO42- PbSO4Precipitat albPbSO4 solubil n alcalii, CH3COONH4, H2SO4 conc.

KIPb2+ + 2I- PbI2Precipitat galbenPbI2 solubil n ap fierbinte, CH3COOH

Grupa IK+NaHC4H4O6K+ + HC4H4O6- KHC4H4O6Precipitat albSolubil n acizi i alcalii

Na3[Co(NO2)6]2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- K2Na[Co(NO2)6]Precipitat galbenSolubil n alcalii

FlacrCuloare violetIonii + coloreaz flacra n culoare violet

Grupa INa+K[Sb(OH)6]Na+ + [Sb(OH)6] - Na[Sb(OH)6]Precipitat albSolubil n acizi i alcalii

UO2(CH3COO)2Na+ + UO2(CH3COO)2 + CH3COO- NaUO2(CH3COO)3Precipitat galbenSolubil n acizi

FlacrCuloare galbenIonii Na+ coloreaz flacra n galben

Grupa INH4+NaOH, KOHNH4+ + OH- NH3 + H2OGaz cu miros caracteristicSe identific cu ajutorul indicatorului sau dup miros

K2[HgI4] + KOHNH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH- [OHg2NH2]I + 3H2O + 7I-Precipitat oranjSolubil n acizi

Hg2Cl22NH4OH + Hg2Cl2 [Hg2NH2]Cl + NH4+ + Cl- + 2H2O [Hg2NH2]Cl [HgNH2]Cl + HgPrecipitat negru [HgNH2]Cl + Hg precipitat negru

I Moment organizatoric: Frecvena i pregtirea elevilor pentru desfurarea prelegerilor; Controlul asigurrii materiale a leciei; Actualizarea temei.II. Enunarea obiectivelor.III. Predarea materiei proiectate n planul tematic:Selectivitatea i sensibilitatea reaciilor i a reactivilor analitici. Proba n flacr. Proba volatilitii. Proba de colorare a perlelor. Calcinarea pe crbune. Proba redox. Proba cu acid sulfuric diluat i concentrat. Clasificrile analitice ale cationilor i anionilor. Clasificarea acido-bazic. Reactivii de grup. Reaciile de sedimentare i metodele de separare a ionilor. Precipitarea fracionat i coprecipitarea. Dizolvarea sedimentelor.Lucrul pentru acas: nsrcinare de activiti pentru lucrul individual.De repetat: Solubilitatea substanelor.Mihai Revenco, Petru Bulmaga, Victor Cupcinenco, Alexandru Ursu, Petru Chetru. Bazele chimiei analitice: manual pentru clasa a 12-a. Editura Arc. 2003.Paj. 11 17, 32 34, 38 - 45.V.P.Vasilev. Chimia analitic. Metodele de analiz gravimetric i titrimetric, Traducere din limba rus. 1991. Capitolul 5.Anatol Miron. Chimia analitic. Ghid de lucrri practice. Chiinu, 2004. Tema II.Paj. 23 42.Bibliografia1.Mihai Revenco, Petru Bulmaga, Victor Cupcinenco, Alexandru Ursu, Petru Chetru. Bazele chimiei analitice: manual pentru clasa a 12-a. Editura Arc. 2003.2.A.Gulea, I Sandu, M. Popov. Lucrri practice de chimie anorganic. Chiinu, tiina 1994.3.M.E. Polees, I.N. Duecikina Analiticescaia himia, M.,Mediina, 1987.4.V.P.Vasilev. Chimia analitic. Metodele de analiz gravimetric i titrimetric, Traducere din limba rus. 1991.5.A.P. Krasnov. Bazele chimiei analitice. Traducere din limba rus. 1991.6.R.Ripun, E. Popper, C. Liteanu. Chimia analitic calitativ, Semimicroanaliza. Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti 1961.7. Gr. Popa, I. A. Paralescu. Chimia analitic. Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti 1977.8. Gh. Morait. Controlul analitic cantitativ al medicamentelor. Ed. Medical, Bucureti, 1977.9. Gh. Morait. Chimia analitic calitativ. Lucrri practice. I. M. F. Bucureti, 1976.10. V.D. Ponomariov. Analiticescaia himia. Moscva, Mediina. 1982.11. N.I. Loghinov. Analiticescaia himia. Moscva, Nauca. 1982.12. Anatol Miron. Chimia analitic. Ghid de lucrri practice. Chiinu, 2004.13. Donald J. Pietrzic, Clyde W. Frank. Chimie analitic. Traducere de Valeriu Semion. Editura Tehnica. Bucureti. 1989.

16