Kurs jumisi tema: Konsentrlanǵan Vadarod sulfidden Kúkirt alıw texnologiyası Orınlaǵan Qabıllaǵań

Vodorod sulfidli usul.1871 jılda N. A. Menshutkin usınıs etken, sapa analizınıń tabiyiy bul usılı uzaq jıllar dawamında ózgerip rawajlanıwlasıp bardı. Bul usılda kationlar 5 gruppaǵa ajartilgan.
I gruppa : Na+, K+, NH4 +, Mg2+ kationlari, guruq reagentiga iye emes.
II gruppa : Ba2+, SCH2+, Ca2+ kationlari, gruppa reagenti ammoniy karbonat (NH4) 2 CO3, ammiakli bufer eritpe (NH4 OH + NH4 Cl) qatnasıwında, temperatura 70- 800 S.
III gruppa : Fe2+, Fe3+, Csh3+, Al3+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Ni2+ kationlari, gruppa reagenti ammoniy sulfid (NH4) 2 S, ammiakli bufer eritpe (NH4 OH hám NH4 Cl) qatnasıwında, temperatura 70-800 S.
Iv gruppa : Cu2+, Cd2+, Hg2+, Bi3+, Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+ kationlari, gruppa reagenti kislotalı ortalıqta vodorod sulfid _H2S. Eki gruppashaga bólinedi:
1- gruppasha : Hg2+, Cu2+, Bi3+, Cd2+, Pb2+ ;
2- gruppasha : Sn2+, Sn4+, Sb3+, Sb5+, As3+, As5+. v gruppa : Ag,[Hg2] 2+, Pb2+ kationlari, gruppa reagenti hlorid kislota.
Úshinshi analitik gruppa kationlari ulıwma xarakteristikası
Úshinshi gruppa kationlariga Al3+, Cr2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Mn2+ ionları kiredi. Bul gruppa kationlari birinshi hám ekinshi analitik gruppa kationlaridan 14 tiyisli sulfidlarınıń suwda erimasligi menen parıq etedi. Biraq olardıń sulfidlari suyultirilgan kislotalarda eriydi. Olardıń tórtinshi hám besinshi gruppa kationlaridan parqı da sonda. Úshinshi gruppa kationlari menen islengende, olardıń duzlarınıń gidrolizi, gidroksidlarınıń amfoterligi, oksidleniw dárejesınıń ózgeriwi sıyaqlı ximiyalıq ózgerislerge dus keliw múmkin. Úshinshi gruppa kationlari rN = 9, 8 bolǵanda ammoniyli bufer qospa qatnasıwında, t0 S =60 -700 S gruppa reagenti (NH₄)2S tásirinde sho'ktiriladi. Gruppa kationlarınıń kóbisi sulfidlar - Fe2 S3, FeS, MnS, CoS, NiS, ZnS jaǵdayında, alyuminiy hám hrom ionları gidroksidlar - Al(OH)₃, Cr(OH)₃ kórinisinde sho'kadi. Sebebi (NH₄)2S gidrolizlanishi nátiyjesinde payda bolatuǵın onionlari koncentraciyası 3EKAl OH₃ 3AlOH₃, EKCr OH₃ 3CrOH bolıwı ushın jetarli. Áne sol sebepli Al(OH)₃ hám Cr (OH)₃ shókpeleri payda boladı. Mısalı:
(NH₄)₂S + 2H₂O = H₂S + 2NH₄OHAl(OH)₃ + 6NH₄Cl + 3H₂S=AlCl₃ + 3NH₄OH = 2Al(OH)₃ + 6NH₄Cl + 3H₂S+2AlCl₃ + 3(NH₄)₂S + 6H₂O
Bul payda bolǵan gidroksidlar da tiykar, da kislota hossasiga iye bolıp, amfoter elementlar dep ataladı.
Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂OAl(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂+ 2H₂O olardı bul ózgesheliginen paydalanıp kationlarni bir-birinen ajıratıw múmkin. Úshinshi gruppa kationlari ushın zárúrli bir qasiyet - oksidleniw dárejelerınıń ózgeriwi, olardıń bul ózgesheliklerinen paydalanıp da ayırım kationlarni ashıw múmkin. Mısalı:
2MnSO₄₊5 NaBiO₃+16 HNO₃=2 HMnO₄+5NaNO₃+5Bi(NO₃)3+2Na₂SO₄+ H₂O 5Mn+2Mn+7| 5| 2 oksidleniw 2Bi+5 Bi+3| 2| 5 qaytarılıw 15 2 Mn2+ + 5 NaBiO3 + 14 H + = 2 MnO4 - +5 Bi3+ + 5 Na+ + 7 H2 O Kompleks birikpelerdiń payda bolıw reakciyalarınan, úshinshi gruppa kationlari ushın bayqaǵısh hám hususiy reakciyalar retinde paydalanıw múmkin. Mısalı: Fe2+ ionın turnbul ko'ki Fe3[Fe(CN)6]2,Fe3+ ionın berlin lazuri Fe4[Fe(CN)6]3 kompleks duzları kórinisinde anıqlanadı. Úshinshi gruppa kationlari qospasın analizida ayırım reakciyalarǵa halal beretuǵın ionlardı nıqaplawda (kompleks birikpeler temasına qarang) paydalanıladı.
Vodorod sulfidli usıldıń kemshilikleri
Tabiyiy sapa analizi usılı tómendegi tiykarǵı kemshiliklerge iye: 1. Ayırım gruppalar daǵı kationlar payda etgen sulfidlardıń eriwsheńligi bir-birine jaqın. Bul bolsa kationlar ajıratıwdı qıyınlashtirib, bólekan olardı joǵalıp ketiwine alıp keledi.
Ayırım sulfidlardıń eriwsheńligi olardı qanday sharayatta vodorod sulfid menen sho'ktirilganiga baylanıslı. Áne soldan biri CdS hona temperaturasında polimerlanadi, joqarı temperaturada bolsa dissotsiatsiyalanadi; ayırım sulfidlar bolsa kolloid jaǵdayǵa ótedi. Bulardıń hámmesi tabiyiy sxema menen analiz qılıwdı qıyınlastıradı.
Iv analittik gruppa kationlari sulfidlariga (NH4) 2 S2 menen qayta islew nátiyjesinde mıs hám sınap kationlari bólekan joǵaladı. Bul kationlarni keyin tarqatıp alıwın qıyınlastıradı. 3. Gruppa reagenti retinde isletiletuǵın vodorod sulfidli suw hám ammoniy sulfid quramında geyde sulfat ionları bolıp qıyın eriwsheń bariy, strontsiy hám kaltsiy sulfatlarni payda etedi. Nátiyjede keyingi analizlarda bul kationlar ulıwma joǵaladı. 17 4. Iv analitik gruppa kationlarınıń sulfidlar hám kúkirtli birikpeler kórinisinde sho'ktirayotganda III analitik gruppa kationlari da birgelesip sho'kadi. Mısalı, kalay sulfid málim muǵdarda nikel hám kobalt sulfid menen, kadmiy sulfid bolsa ruxlanıw sulfid menen birgelesip sho'kadi, bulardıń hámmesi ruxlanıw hám basqa ionlardı anıqlawda hatolikka alıp keledi. 5. Iv analitik gruppa kationlarini sulfidlarini HNO3 eritiw kóbinese hatoliklarga alıp keledi. Mısalı, koncentrlanǵan HNO3 te sulfidlarni úzliksiz qızdırıw nátiyjesinde de sulfidlar menen birge HgS da eriydi, PbS bolsa PbSO4 ke shekem oksidlenedi, ohir aqıbet sınap hám qorǵasın kationlari joytıladı. 6. Eń ohirida uyreniletuǵın I analitik gruppa kationlarınıń muǵdarı, bir neshe ret eritpeni suyultirish nátiyjesinde azayıp qaladı. Bunnan tisqarı S-2 SO2- 4 ke shekem oksidleniwi sebepli II gruppa kationlari menen kaliy hám natriy birikpeleri birgelesip sho'kadi. 7. vodorod sulfidli usıl menen islewde reakciyalardı anıq sharayatta aparıw shártlerine ámel qılıw kerek. 8. vodorod sulfid záharli zatlı, sol sebepli analizlar joqarı quwatlı morılı shkaflarda orınlanıwı kerek.
Kationlardıń kislota -tıyanaqlı usılda gruppalanıwı Kislota -tıyanaqlı usıl - kationlarni kislota tiykar tásirinde payda etetuǵın qıyın eriwsheń hloridlar, sulfailar, gidroksidlar hám eriwsheń ammiakli kompleks birikpelerine tiykarlanǵan bo'lab, altı analitik gruppaǵa bólinedi:
I gruppa : Ag,[Hg]2+, Pb kationlari, gruppa reagenti 2 n HCI.
II gruppa: Ba2+, Sr2+, Ca2+ kationlari, gruppa reagenti 2 n _H2SO4
III gruppa : AI3+, Sn2+, Sn4+, Cr3+, Zn2+, As+3, As+5 kationlari, gruppa reagent
2 n NaOH eritpesi. 19
Iv gruppa : Mg2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+, Sb3+, Sb5+ kationlari, gruppa reagenti 25 % NH4OH. v gruppa: Cu2+, Cd2+, Ni2+, Co2+, Hg2+ kationlari, gruppa reagenti 2 n NaOH bolıp, payda bolǵan shókpe artıqsha 25 % NH4 OH de eriydi (ammiakli kompleks birikpeler payda etedi).
VI gruppa : K+, Na+, NH4+ kationlari, gruppa reagentiga iye emes. Analitik gruppa kationlarınıń hususiy reakciyaları qosımsha daǵı 1, 2, 3, 4, 5, 6 - kestelerde keltirilgen.
Usıldıń abzallıǵı Kislota -tıyanaqlı analiz usılı basqa usıllarǵa salıstırǵanda bir qatar artıqmashılıqlarǵa iye:
1. Ápiwayı, qımbat baha reaktivler talap etińmeydi, studenttiń ózlestiriwi ańsat;
2. vodorod sulfidli usıldan ayrıqsha záharli zatlı vodorod sulfid isletilmaydi bul usılda tiykarǵı reagentlar: vojdorod hlorid hám sulfat kislota, silti, ammiakli suw isletiledi;
3. Stilistik tárepden júdá qolay bolıp, analiz dawamında student tiykarǵı birikpelerden: hloridlar, sulfatlar, gidroksidlar hám ammiakli suwning hossalarini úyrenedi. Usıldıń kemshilikleri Kislota -tıyanaqlı usılda ayırım qıyınshılıqlar sebepli geyde analiz jolların ózgertiwge tuwrı keledi. Birinshi gruppa daǵı qorǵasın (II) ionı vodorod hlorid menen AgCI hám Hg2 CI2 birgelikte suwda bólekan eriwsheń PbCI2 kóriniste sho'ktiriladi. SHuning ushın ol bólekan basqa gruppa kationlari ótip qaladı. Ayırım vakt III gruppa daǵı Cu2+ ionın gidroksidi málim muǵdarda artıqsha NaOH de eriydi. Sb3+ hám Sb5+ dıń NaOH yamasa KOH ga munasábetınıń hár túrliligi, Mg(OH)₂ dıń artıqsha ammiakda hám ammoniy duzlarında eriwi, CaSO₄ dıń 20 susvda eriwsheńligi hám boshkalar kationlarni anıq gruppalarǵa ajıratıwǵa alıp kelmeydi. Analiz dawamında BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄ larni karbonatlarǵa aylandırıw qıyın. Eger analiz etiletuǵın qospada fosfat ionı bolsa, analizni kislotaasosli usıl menen alıp barıp bolmaydı. Bunday jaǵdaylarda irkinish beretuǵın anionlar joytıladı yamasa analiz ammiakfosfatli usıl menen alıp barıladı.

Topar	Kationlar	Topar reagenti	Shókpe quramı	Birikpelerdiń eriwshenligi
I topar	Li^+, Na^+, K^+, NH4^+, Mg^2+	Joq	Joq	S^2–, Cl^–, CO3^2–, OH^–
II topar	Ca^2+, Sr^2+, Ba^2+	(NH4)2CO3	CaCO3, SrCO3, BaCO3	S^2–, Cl^– lar suwda eriydi
III topar	Al^3+, Cr^3+, Fe^2+, Fe^3+, Zn^2+, Co^2+, Mn^2+, Ni^2+	(NH4)2S	Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe2S3, ZnS, CoS	S^2– suyultirilgan kislotalarda, Cl^– lar suwda eriydi
IV A topar	Cu^2+, Cd^2+, Hg^2+, Bi^3+	H2S	CuS, CdS, HgS, Bi2S3	S^2– suyultirilgan kislotalarda erimeydi
IV B topar	Sn^2+, Sn^4+, Sb^3+, Sb^5+	Na2S yoki (NH4)2S	Joq	S^2– suyultirilgan kislotalarda erimeydi
V topar	Ag^+, Pb^2+, Hg2^2+	HCl	AgCl, PbCl2, Hg2Cl2	Cl^– lar suwda erimeydi, suyultirilgan kislotalarda eriydi

Vodorod -sulfidli usıl boyınsha kationlar toparlari.

3-topar kationlari sapa reaksiyaları :

a) CaCl₂ + (NH₄)₂ C₂O₄ = CaC₂O₄↓ (aq) + 2NH₄Cl
b) Sr (NO₃)₂ + H₂SO₄ = SrSO₄↓ (aq) + 2HNO₃
c) BaCl₂ + K₂CrO = BaCrO₄↓ (sarı ) + 2KCl

Cistamali vodorod sulfidli usıl menen analiz qılıw sxeması.

Kationlardıń úshinshi analitik topari basqa topar kationlaridan topar reagenti járdeminde ajratıladı. Kúshsiz siltiiy ortalıqta, yaǵnıy pH=9,2 ge teń bolǵanda ammoniyli bufer aralasm NH₄OH+NH₄CI qatnasıwında úshinshi analitik topar kationlariga ammoniy sulfid tásir ettirilse, kationlar sulfidlar hám gidroksidlar jaǵdayında shókpege túsedi. Kolloid payda bolishini aldın alıw ushın sho'ktirish qızdırıw menen alıp barıladı. Analiz tómendegi sxema boyınsha atqarıladı.
Tórtinshi analitik topar kationlariga Cu²⁺, Bi³⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺ ionları kiredi.
Bul kationlar kislotalı ortalıqta (rN=0,5) vodorod sulfid tásirinde sulfidlar jaǵdayında sho'kadi. Payda bolǵan sulfidlar, elementler ózınıń dáwirli sistema daǵı jaylasıwına qaramay, túrli hossaga iye boladı. Sol sebepli olar eki toparga ajratıladı:
1 - mıs toparshasi Cu²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Pb²⁺, Bi³⁺, Sn²⁺ hám basqalar (bul toparga kationlardıń sulfidlari quram daǵı elementlerdiń tıyanaqlı hossalari talay joqarı bolǵanı ushın sıltılarda erimeydi).
2 - mish'yak toparshasi Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺ bul topar ionlarınıń sulfidlari sıltılarda eriydi. Sn²⁺ kationi Sn⁴⁺ ga salıstırǵanda tıyanaqlı qásiyeti talay joqarı bolǵanı sebepli basqalardan ajralıp turadı. Onıń sulfidlari sıltılarda Na₂S hám (NH4)₂S de erimeydi.
SnS tek ammoniy polisulfidda eriydi, sebebi bunda Sn²⁺ ionı Sn⁴⁺ ge shekem oksidlenedi. Sol sebepli Sn⁴⁺ ge shekem oksidlenedi. Sol sebepli Sn²⁺ ge shekem oksidlab alıw múmkin. Bul topar kationlarini payda etiwshi elementler D. I. Mendeleev dáwirli sistemasınıń 4, 5 hám 6 úlken dáwirlerınıń ekinshi yarımında I, II, Iv, v toparlarda jaylasqan. Bul metallardıń ionları pıtken 18 elektronlı sırtqı qabıqqa yamasa sırtqı qabatında 18+2 elektron bolǵan qabıqqa iye boladı.

Bul topardıń topar reagenti kislotalı ortalıqta vodorod sulfid bolıp tabıladı. vodorod sulfid rN=0,5 ke teń bolǵanda IV hám V analitik toparınıń hámme kationlarini sho'ktiradi. Sol sebepli v analitik topar kationlarini aldınan eriymadigan hloridlar jaǵdayında ajıratıp alınadı. Biraq hár eki topar kationlarınıń sulfidlari hossalari menen bir waqıtta tanısıw maqsetke muwapıq. Tiyisli duz eritpelerınıń birinen 1-2 tamshı alıp, probirkada 5-6 tamshı suw qosıp suyultiriladi hám 2 n HCl eritpesinen bir tamshı qosıp, alınǵan eritpeden H₂S ótkeriledi.

Hár bir tájiriybeden keyin eritpege vodorod sulfid jiberiletuǵın shıyshe nayni tazalap juwıw kerek gúmis, qorǵasın, mıs, vis'mut hám sınap (I hám II) duzları eritpesinde H₂S ótkerilgende Ag₂ S, PbS, CuS, Bi₂ S₃, HgS dıń qara tusli shókpeleri payda boladı.