定性分析3.1(13-14).pps
分析化学Analytical Chemistry,欢迎你,2023/10/12,YW FXHX,2,第三章 定性分析,第一节 定性分析概述第二节 阳离子分析第三节 阴离子分析第四节 有机物元素定性分析及官能团鉴定第五节 糖类的定性分析第六节 定性分折的一般步骤（简述）,2023/10/12,YW FXHX,3,第三章定性分析 基本要求,1掌握定性分析对化学反应的要求及严格控制反应条件的重要性，了解鉴定方法的灵敏度和反应的选择性的意义2掌握灵敏度的表示方法及计算方法3了解分别分析和系统分析的特点4熟悉常见阳离子的分析特性5理解组试剂的作用，掌握阳离子分组的条件6掌握常见阳离子的系统分析原理7掌握常见阳离子的主要鉴定反应,2023/10/12,YW FXHX,4,8掌握主要分离反应和鉴定反应的化学方程式9了解试样的准备和初步试验的方法10初步掌握常见阳离子分析试液和阴离子试液的制备11掌握简单盐类及其混合物的定性分析并能做出结果判断12 了解有机元素的定性分析13 理解有机官能团的分类试验14 掌握糖类的定性分析,学习方法：自学为主。,2023/10/12,YW FXHX,5,第一节 概述,一.反应进行的条件二.鉴定方法的灵敏度 和鉴定反应的选择性三.有机分子结构对鉴定反应的影响四.空白试验和对照试验五.系统分析和分别分析,2023/10/12,YW FXHX,6,定性分析的任务是鉴定物质中所含有的组分。无机定性分析的任务是鉴定物质中所含有的元素或离子。有机定性分析的任务是鉴定物质中所含有的元素和官能团。无机及有机定性分析方法：化学分析法仪器分析法化学分析法的依据是物质间的化学反应。,2023/10/12,YW FXHX,7,定性分析法,应用原理,焰色反应、熔珠试验（辅助试验）,反应类型,仪器分析法,定性分析的方法,化学法,2023/10/12,YW FXHX,8,反应类型,要求：反应完全，快速，方便,灵敏、迅速 有明显的外部特征,(1)沉淀的溶解或生成；(2)溶液颜色的改变；(3)气体的产生；(4)特殊气味的产生。,2023/10/12,YW FXHX,9,一、反应进行的条件,(一)反应物的浓度-足够大(二)溶液的酸度-适宜(三)溶液的温度-溶解度和反应速度(四)溶剂的影响-加入某有机溶剂可减小沉淀在水中溶解度或加强沉淀在水中的稳定性(五)干扰物质的影响-排除(六)反应速率的影响-有机物反应慢,2023/10/12,YW FXHX,10,以Na3Co(NO2)6鉴定K+为例：,2K+Na+Co(NO2)63-=K2NaCo(NO2)6(黄)1.离子浓度的乘积大于沉淀的溶度积Ksp,沉淀足够量；2.中性或HAc酸性溶液（强酸强碱会破坏试剂,P52）；3.室温；4.介质与溶剂 固体试剂或新配制的试剂溶（久置氧化失效）(氧化剂与还原剂)；5.NH4+干扰，生成(NH4)2NaCo(NO2)6(黄),2023/10/12,YW FXHX,11,2K+Na+Co(NO2)63=K2NaCo(NO2)6 强酸强碱都能使试剂遭到破坏：Co(NO2)63-+3OH-=Co(OH)3(棕色)+6NO2-2Co(NO2)63-+10H+=2Co2+(粉红)+5NO+7NO2+5H2O,2023/10/12,YW FXHX,12,反应物的浓度：要求待鉴定离子有足够的浓度时鉴定反应才能显著进行并产生明显的现象。以沉淀反应为例，从理论上讲，,否则沉淀将不会发生。,在实际中，以HCl鉴定Ag+的反应，在HCl的浓度足够大时，Ag+的浓度应不低于l0ppm，如低于该浓度，则沉淀将不会以可以感知的程度产生或根本不产生。,2023/10/12,YW FXHX,13,溶液的酸度：许多分离反应和鉴定反应都要求在一定酸度下进行。例如根据硫化物溶解度的不同，以H2S分离阳离子第二组和第三组时，只有在0.3 molL-1附近的盐酸酸度下才能分离得比较完全。,2023/10/12,YW FXHX,14,酸碱的存在：可能使试剂或被测离子发生变化，也可能使反应产物受到影响。例如用Na3Co(NO2)6鉴定K+时，强酸和强碱都能使试剂受到破坏，所以反应只能在中性或弱酸性溶液中进行。（课本p27）又如，以硫氰酸铵鉴定Fe3+时，宜在酸性溶液中进行，在碱性溶液中Fe3+将被沉淀为Fe(OH)3，而不再与试剂发生反应。自己举例,2023/10/12,YW FXHX,15,适宜的酸度条件可以通过加入酸碱来调节，必要时还要用缓冲溶液来维持。例如以K2CrO4鉴定Ba2+时，要求在pH=5时生成沉淀，因此要加入HAc-NaAc缓冲溶液来保持这个酸度。,2023/10/12,YW FXHX,16,结论,适宜的酸度要由沉淀的性质来决定。一般来说：*溶于酸的沉淀不能从酸性溶液中析出；*溶于碱的沉淀不能从碱性溶液中析出；*如果生成的沉淀既溶于酸也溶于碱，则该沉淀只能控制在中性溶液中进行。为了使反应在适宜的酸度下进行,通常用缓冲溶液来调节和维持一定的酸度。,2023/10/12,YW FXHX,17,溶液的温度：1.改变反应速度：定性分析常在热溶液中进行。2.改变溶解度：PbCl2 20 S=0.99g/100gH2O100 S=3.34g/100gH2O 增大了3倍多。又如向AsO43-的稀HCl溶液通H2S时，反应进行得很缓慢，迟迟得不到As2S3的沉淀。但如果加热，反应速度就要快得多。3.加热防止胶体的产生：定性分析常在热溶液中进行。,2023/10/12,YW FXHX,18,溶剂的影响：一般的分析反应都是在水溶液中进行的，但有的反应产物在水中的溶解度较大或不够稳定，这时，就需要加入有机溶剂(可降低溶解度或增加稳定性)。鉴定Cr3+，反应产物CrO5（蓝色）在戊醇或乙醚介质中现象明显，否则与水生成极不稳定的过铬酸，不利于实验现象的观察。,2023/10/12,YW FXHX,19,干扰物质的影响：鉴定反应能否成功，除上述诸因素外，还应考虑干扰物质是否存在。例如以H2SO4鉴定Pb2+时，如果仅仅根据白色沉淀而断定有Pb2+，那就很不可靠，因为Ba2+、Sr2+、Hg22+等也生成类似的白色沉淀。以NH4SCN鉴定Fe3+时，F-不应存在，因为它与Fe3+生成稳定的FeF63-离子，溶液中Fe3+的浓度大为降低，从而使鉴定反应无效。,2023/10/12,YW FXHX,20,由于同一种试剂能与几种或多种离子反应，在设计实验方案时要充分考虑到共存离子的干扰。4SCN-+Co2+Co(SCN)42(蓝色)Fe3+干扰，用F-掩蔽 其它需考虑的方面：试剂是否变质配错、沾污，反应器皿的选择等。,2023/10/12,YW FXHX,21,二、鉴定方法的灵敏度和鉴定反应的选择性,（一）鉴定方法的灵敏度（二）鉴定反应的选择性 对于同一种离子，可能有几种甚至多种不同的鉴定反应。评价这些反应可以从不同的角度去进行，而灵敏度如何是其中很重要的一项。,2023/10/12,YW FXHX,22,灵敏度的确定实验法,以中性或弱酸性溶液中Na3Co(NO2)6鉴定K+为例，平行地取多份含被鉴K+的溶液，然后逐渐稀释、鉴定，当稀释到只有一半的试液实验能得到黄色沉淀时，此时的浓度就是能鉴定出的最小浓度）【若鉴定反应中，每次取出试液一滴约0.05mL，此时的试液中K+的质量就是能检出的最小质量】。2K+Na+Co(NO2)6 3-=K2NaCo(NO2)6(黄),2023/10/12,YW FXHX,23,取K+(10mg/mL)10份鉴定，10份(黄)肯定稀释5倍（比如，取2滴试液，加入8滴溶剂，浓度为2mg/mL）取10份鉴定，10份(黄)肯定 稀释5倍(稀释到了25倍，浓度，0.4mg/mL)取10份 鉴定，10份(黄)肯定稀释5倍(稀释到了125倍浓度，0.08mg/mL)取10份鉴定，只有 5份肯定。此时的浓度即为能鉴定出的最小浓度。,80g/mL,4 g/滴,钾的鉴定试验（逐级稀释）,1滴(0.05mL)/份,2023/10/12,YW FXHX,24,最低浓度最小检出浓度,*每份取试液一滴约为0.05mL，其中含钾的绝对质量*（g）,检出限,2023/10/12,YW FXHX,25,（一）鉴定方法的灵敏度,1.最低浓度（浓度灵敏度）：在一定条件下，使某鉴定方法能得出肯定结果的该离子的最低浓度，以B或l:G表示。B以gmL-1为单位。G是含有1g被鉴定离子的溶剂的质量。G 大，B 小，越灵敏。2.检出限（质量灵敏度）：在一定条件下，某鉴定方法所能检出某种离子的最小质量。用m表示，单位为g（微克）。它表示了该鉴定反应所能检出离子的绝对量。当m 小，越灵敏。检出限(m)越低，最低浓度(B或l:G)越小，鉴定方法越灵敏,2023/10/12,YW FXHX,26,鉴定方法的灵敏度的表示,鉴定方法的灵敏度用最低浓度B(g/mL)或1G，均为相对量 和检出限量m(g)，绝对量共同表示，此时一般不需要指明试液的体积V(mL)。2K+Na+Co(NO2)6 3-=K2NaCo(NO2)6(黄)m=4 g B=80 gmL-1(或1:G=1:12500)关系：B G=106 1:G=m10-6:V要求：m 50 g，B 1mgmL-1(或 1:G 1:1000),2023/10/12,YW FXHX,27,根据定义,对于同一鉴定方法,2023/10/12,YW FXHX,28,关系：B G=106 1:G=m10-6:V,由 B G=106 得G=106/B 代入式 1:G=m10-6:V 得,溶液很稀，G(含有1g被鉴定离子的溶剂的质量)可近似看作溶液的质量(g)或溶液的体积(mL)。,m=BV,2023/10/12,YW FXHX,29,注意：单位,2023/10/12,YW FXHX,30,在鉴定K+的方法中，若灵敏度1:G为1:12500，或B为80gmL-1，每次取的试液体积为0.05mL，则：m=?,计算,2023/10/12,YW FXHX,31,2023/10/12,YW FXHX,32,在鉴定K+的方法中，若灵敏度m为4g，每次取的试液体积为0.05mL，则：B=?，1:G=？,2023/10/12,YW FXHX,33,在鉴定K+的方法中，若灵敏度1:G为1:12500(或B为80gmL-1)和灵敏度m为4g，则：V=?,2023/10/12,YW FXHX,34,（二）鉴定反应的选择性,鉴定反应待检离子在一定条件下与试剂作用，产生外部特征的反应。一种试剂只与几种离子反应，选择性试剂，选择反应。用于数种离子的分离。一种试剂只与一种离子反应，特效试剂，特效反应。用于鉴定离子。,创造特效条件的方法(31页),1控制溶液的酸度：一般在反应产物对酸的反应不同时使用。2掩蔽干扰离子：使干扰离子生成络合物或改变价态。3分离干扰离子：减少试液中等子的种类。4附加补充试验：等于增加了新试剂。5使用有机溶剂：利用有机溶剂可以萃取被鉴定离子与试剂反应的产物，集中于较小容积内，加深溶液的颜色便于观察。,2023/10/12,YW FXHX,35,Co2+的鉴定：在中性或酸性溶液中，Co2+与NH4SCN生成蓝色络合物Co(SCN)42-。Fe3+干扰，加入NaF FeF63-(无色)消除干扰。,2023/10/12,YW FXHX,36,三、有机分子结构对鉴定反应的影响,分子结构会影响有机官能团的反应活性。同一种官能团在不同的有机分子中，会显示出不同的反应活性。溴的CCl4 溶液能与烯烃(炔烃、二烯烃等不饱和烃类)发生加成反应，使溴水褪色，这是检验烯烃常用的定性反应。CH2=CH2+Br2 CH2Br-CH2Br CHCH+Br2 CHBr=CHBr(或CHCH+2Br2 CHBr2-CHBr2 CH2=CH-CH=CH2+Br2 CH2Br-CH=CH-CH2Br(或CH2=CH-CH=CH2+Br2 CH2Br-CHBr-CH=CH2)但双键上有电负性取代基时，双键活性明显减弱，加成反应难于进行。,2023/10/12,YW FXHX,37,2023/10/12,YW FXHX,38,2023/10/12,YW FXHX,39,四、空白试验和对照试验,空白试验 例：NH4SCN鉴定Fe3+（HCl溶液中的微量Fe3+）。定义：用蒸馏水代替试液，用同样的方法进行的试验。作用：检查试剂、蒸馏水或器皿是否含有被鉴离子。目的：防止过渡检出。对照试验 例：Sn2+鉴定Hg2+，无白色 Hg2Cl2，需做对照试验用Sn2+试剂鉴定已知含Hg2+溶液，若还是无白色，说明Sn2+试剂已失效。定义：用已知溶液代替试液，用同样的方法进行试验。作用：检查试剂是否变质或反应条件是否控制得当。目的：防止漏检。,2023/10/12,YW FXHX,40,2023/10/12,YW FXHX,41,四、空白试验和对照试验,鉴定反应的可靠性受两个方面的影响：(1)过检溶剂、辅助试剂或器皿等可能引进外来离子，从而被当作试液中存在的离子而鉴定出来。(2)漏检试剂失效或反应条件控制不当，因而使鉴定反应的现象不明显或得出否定结果。,2023/10/12,YW FXHX,42,1空白试验,空白试验：不加试样，以配试液的溶剂（蒸馏水）代替试液，其步骤、条件、试剂都与鉴定反应相同。用于：检查试剂、溶剂（蒸馏水）、仪器中是否有被鉴离子。其作用是防止过检。例：NH4SCN鉴定Fe3+（HC1溶液中的微量Fe3+）。,2023/10/12,YW FXHX,43,2对照试验,对照试验：用已知离子的溶液代替试液，用鉴定试液同样的方法进行鉴定。用于：检查试剂是否变质失效、是否配错，反应条件是否控制正常。其作用是防止漏检。例：Sn2+鉴定Hg2+，无白色 Hg2Cl2，需做空白试验用Sn2+试剂鉴定已知含Hg2+溶液，若还是无白色，说明Sn2+试剂已失效。,2023/10/12,YW FXHX,44,五、系统分析和分别分析,系统分析按一定顺序和步骤（加入某种试剂）将各离子逐步分离至彼此不再干扰鉴定反应为止，然后鉴定之。用于：确定待检样品（未指定范围）所含离子的范围和鉴定离子。分别分析在多种离子共存时，不经过分组分离，利用特效反应或选择性高的反应直接鉴定某一离子的方法。用于：指定范围内（目标明确的有限分析）离子的鉴定。优点：快速、灵活、简便。,2023/10/12,YW FXHX,45,系统分析 是按一定的步骤和顺序，将离子加以分组分离，然后进行鉴定。首先用几种试剂将溶液中性质相近的离子分成若干组，然后在每一组中适当的反应鉴定某种离子是否存在，也可以在各组内进一步分离和鉴定。采用组试剂将反应相似的离子整组分出，可以使复杂的分析任务大为简化。分别分析 在其他离子共存时，不需要经过分组分离，直接检查待检出离子。需要采用专属试剂或创立专属反应的条件即创立一种条件，在此条件下，所采用的试剂仅和一种离子发生作用。适用于指定范围内离子的鉴定，仅需确定其中某些离子是否存在时进行的鉴定。,2023/10/12,YW FXHX,46,P73：1、复习课堂内容2、思考题与习题1，2题,作业,2023/10/12,YW FXHX,47,Thats all for today!Class is over!,2023/10/12,YW FXHX,48,如果反应是在溶液中进行的，这种方法称为湿法；如果反应是在固体之间进行的，这种方法称为干法，例如焰色反应、熔珠试验、粉末研磨法等都属于干法。干法的优缺点:(1)优点:干法分析只用少量试剂和仪器，便于在野外环境作矿物鉴定之用。(2)缺点:由于这类方法本身不够完善，在定性分析中只能作为辅助的试验方法。我们所要学习的主要是湿法。,2023/10/12,YW FXHX,49,创造特效条件的方法主要有以下几个方面,1.控制溶液的酸度 这是最常用的方法之一，在实际分析中有许多实例。例如，BaCl2在中性或弱碱性溶液中可同SO42-、SO32-、S2O32-、CO32-、PO43-、SiO32-等多种阴离子生成白色沉淀。但在溶液中加入HNO3使呈酸性后，则只有SO42-可同Ba2+生成白色结晶形BaSO4沉淀。这种沉淀同由SiO32-生成的H2SiO4胶状沉淀，以及由S2O32-析出的硫有明显的区别，因而成为鉴定S2O32-的特效方法。,2023/10/12,YW FXHX,50,2.掩蔽干扰离子,掩蔽干扰离子的方法之一，是使干扰离子生成络合物。例如，以NH4SCN鉴定Co2+时，最严重的干扰来自Fe3+，因为它同SCN-生成血红色的络离子，掩盖了Co(SCN)42-的天蓝色。此时如在溶液中加入NaF，使Fe3+生成更稳定的无色络离子FeF63-，则Fe3+的干扰便可消除。,2023/10/12,YW FXHX,51,3.分离干扰离子,在没有更好的可以消除干扰的办法时，分离是最基本的手段。例如，第四组阳离子的鉴定反应多数受到第三组阳离子的干扰，一般又没有更简便的方法可以消除干扰。在这种情形下，只好采用分离的办法。,2023/10/12,YW FXHX,52,如果我们有足够的特效试剂，或者能够较简便地创造出特效条件而使选择试剂具有特效性，那么，我们便可以在其他离子共存的条件下，鉴定任一想要鉴定的离子分别分析。分别分析在进行目标明确的有限分析中显得特别优越。显然，这是一种理想的分析方案，它具有准确、快速、灵敏和机动的特点，不受鉴定顺序的限制。,2023/10/12,YW FXHX,53,系统分析是按一定的步骤和顺序将离子加以逐步分离的分析方法。它首先把离子分成若干组，然后组内再细分，一直分到彼此不再干扰鉴定为止。,
