Canvis

[[Archiu:Widmo1HNMR.png|thumb|Determinació de la composició d'una mostra per [[resonància magnètica nuclear]] ]]

[[Archiu:Widmo1HNMR.png|thumb|Determinació de la composició d'una mostra per [[resonància magnètica nuclear]] ]]

La '''química analítica''' és la branca de la [[química]] que consistix en l'[[Anàlisis química|anàlisis]] de mostres de substàncies diverses per determinar-ne la seua composició química; així com l'estudi de les tècniques per fer anàlisis i estudiar les dades ([[quimiometria]]). Hi ha dos tipos principals d'anàlisis química:

La '''química analítica''' és la branca de la [[química]] que consistix en l'[[Anàlisis química|anàlisis]] de mostres de substàncies diverses per determinar-ne la seua composició química; així com l'estudi de les tècniques per fer anàlisis i estudiar les dades ([[quimiometria]]). Hi ha dos tipos principals d'anàlisis química:

Les substàncies inorgàniques són unes 30.000 i estan compostes per la quasi totalitat dels [[element químic|elements químics]].  

Les substàncies inorgàniques són unes 30.000 i estan compostes per la quasi totalitat dels [[element químic|elements químics]].  

El reconeixement d'una substància es basa en algunes de les seues propietats químiques, consistents en la formació d'altres noves substàncies fàcilment recognoscibles que, en general, són de naturalesa insoluble o gasosa i posseeixen un color i una olor característica. Tanmateix, no és possible pensar que cada substància, de les desenes de mils existents, puga reconèixer-se mitjançant una reacció diferencial característica d'ella, i encara que els compostos minerals es troben o passen en dissolució en forma [[Ió (àtom) |iònica]] i el nombre d'espècies iòniques és enormement més xicotet, ni tan sols per a aquests, ni tampoc per als ions més corrents que normalment pot estar presents en una dissolució, es tenen assajos específics de reconeixement, sense que interferisca la possible presència dels altres. Així, per exemple, si existira un únic [[clorur]] insoluble blanc o un únic [[cromat]] insoluble groc, es comprendria que en agregar a la dissolució objecte de l'assaig, un clorur o un cromat soluble, la formació d'un [[Precipitació química|precipitat]] blanc en el primer cas i groc en el segon seria prova concloent de l'existència en la dissolució investigada del [[catió]] en qüestió; però en ser diversos els clorurs insolubles blancs i diversos els cromats insolubles grocs, la formació o no d'un precipitat serà tan sols la prova que en la dissolució objecte de l'anàlisi existixen o no hi ha els ions metàl·lics corresponents al grup d'aquests compostos insolubles. Si un només assaig no pot resoldre respecte a la possible presència d'un ió determinat, ens permet en canvi decidir sobre l'existència en la dissolució investigada d'un grup particular d'ions i quasi sempre en un nombre molt reduït. Per aquest motiu, és necessari establir un mètode sistemàtic de reconeixement dels ions que poden existir en dissolució, després d'haver portat el producte que es desitja analitzar a l'estat de dissolució.  

El reconeiximent d'una substància es basa en algunes de les seues propietats químiques, consistents en la formació d'atres noves substàncies fàcilment recognoscibles que, en general, són de naturalea insoluble o gasosa i posseeixen un color i una olor característica. Tanmateix, no és possible pensar que cada substància, de les desenes de mils existents, puga reconèixer-se mitjançant una reacció diferencial característica d'ella, i encara que els composts minerals es troben o passen en dissolució en forma [[Ió (àtom) |iònica]] i el nombre d'espècies iòniques és enormement més xicotet, ni tan sols per a aquests, ni tampoc per als ions més corrents que normalment pot estar presents en una dissolució, es tenen assajos específics de reconeixement, sense que interferisca la possible presència dels altres. Així, per exemple, si existira un únic [[clorur]] insoluble blanc o un únic [[cromat]] insoluble groc, es comprendria que en agregar a la dissolució objecte de l'assaig, un clorur o un cromat soluble, la formació d'un [[Precipitació química|precipitat]] blanc en el primer cas i groc en el segon seria prova concloent de l'existència en la dissolució investigada del [[catió]] en qüestió; però en ser diversos els clorurs insolubles blancs i diversos els cromats insolubles grocs, la formació o no d'un precipitat serà tan sols la prova que en la dissolució objecte de l'anàlisi existixen o no hi ha els ions metàl·lics corresponents al grup d'aquests compostos insolubles. Si un només assaig no pot resoldre respecte a la possible presència d'un ió determinat, ens permet en canvi decidir sobre l'existència en la dissolució investigada d'un grup particular d'ions i quasi sempre en un nombre molt reduït. Per aquest motiu, és necessari establir un mètode sistemàtic de reconeixement dels ions que poden existir en dissolució, després d'haver portat el producte que es desitja analitzar a l'estat de dissolució.  

Tots els mètodes de l'anàlisi qualitativa es basen en la formació de compostos insolubles mitjançant diversos reactius, agregats successivament a la dissolució, després de separar per filtració el precipitat format en cada cas. Cada precipitat, que conté un grup reduït d'ions, es dissol després, totalment o parcialment en els [[reactiu]]s apropiats; s'agreguen nous reactius per a formar precipitats amb un nombre cada vegada menor d'ions fins a arribar a un únic compost insoluble que caracteritza un particular ió. La formació de compostos insolubles i la redissolució de precipitats (per formació d'un compost molecular o iònic, poc ionitzat) constitueixen els processos químics analítics. L'aplicació sistemàtica del principi del [[producte de solubilitat]] constitueix la base teòrica de tota química analítica qualitativa.

Tots els mètodes de l'anàlisi qualitativa es basen en la formació de composts insolubles mitjançant diversos reactius, agregats successivament a la dissolució, després de separar per filtració el precipitat format en cada cas. Cada precipitat, que conté un grup reduït d'ions, es dissol després, totalment o parcialment en els [[reactiu]]s apropiats; s'agreguen nous reactius per a formar precipitats en un número cada vegada menor d'ions fins a arribar a un únic compost insoluble que caracterisa un particular ió. La formació de compostos insolubles i la redissolució de precipitats (per formació d'un compost molecular o iònic, poc ionisat) constitueixen els processos químics analítics. L'aplicació sistemàtica del principi del [[producte de solubilitat]] constitueix la base teòrica de tota química analítica qualitativa.

Com els mètodes de reconeixement sistemàtic de [[cations]] són relativament més senzills que els d'[[anions]], s'assaja primer la presència de cations i després la d'anions. Tanmateix, la possible presència o absència de molts anions pot ja decidir-se de la de cations existents en la dissolució. Així, per exemple, si en la dissolució hi ha l'ió [[bari (element)|bari]] o l'ió [[plom]], no hi hi ha dubte que no pot estar present l'ió [[sulfat]], l'[[ió (àtom)|ió]] [[carbonat]], ni tots els altres anions que formen sals bàriques o sals de plom insolubles.

Com els mètodos de reconeiximent sistemàtic de [[cations]] són relativament més senzills que els d'[[anions]], s'assaja primer la presència de cations i després la d'anions. Tanmateix, la possible presència o absència de molts anions pot ya decidir-se de la de cations existents en la dissolució. Així, per exemple, si en la dissolució hi ha l'ió [[bari (element)|bari]] o l'ió [[plom]], no hi hi ha dubte que no pot estar present l'ió [[sulfat]], l'[[ió (àtom)|ió]] [[carbonat]], ni tots els altres anions que formen sals bàriques o sals de plom insolubles.

=== Reconeixement de cations ===

=== Reconeixement de cations ===

Hi ha diversos mètodes de reconeixement de cations, que es diferencien en algun dels reactius agregats a la dissolució per a la precipitació successiva dels grups de compostos insolubles corresponents. La majoria d'ells utilitzen el gas sulfhídric per a la precipitació d'un cert nombre de cations com a [[sulfur]]s insolubles. L'assaig sistemàtic de cations es coneix correntment com a marxa analítica de cations. La més senzilla i utilitzada ve esquematisada a continuació, indicant-se en ella tan sols els metals més corrents. Compren tradicionalment 5 grups, si be el tercer està dividit en dos subgrups:

Hi ha diversos mètodos de reconeiximent de cations, que es diferencien en algun dels reactius agregats a la dissolució per a la precipitació successiva dels grups de composts insolubles corresponents. La majoria d'ells utilisen el gas sulfhídric per a la precipitació d'un cert número de cations com a [[sulfur]]s insolubles. L'ensaig sistemàtic de cations es coneix correntment com a marcha analítica de cations. La més senzilla i utilisada ve esquematisada a continuació, indicant-se en ella tan sols els metals més corrents. Compren tradicionalment 5 grups, si be el tercer està dividit en dos subgrups:

* '''Grup 1''': Reactiu HCl. Precipiten els clorurs de: <math>Ag^+</math>, <math>Pb^{++}</math>, i <math>Hg_2^{++}</math>.  

* '''Grup 1''': Reactiu HCl. Precipiten els clorurs de: <math>Ag^+</math>, <math>Pb^{++}</math>, i <math>Hg_2^{++}</math>.  

* '''Grup 5''': Reactius distints per al: <math>Mg^{++}</math>, <math>K^+</math>, <math>Na^+</math>, i <math>Li^+</math>.

* '''Grup 5''': Reactius distints per al: <math>Mg^{++}</math>, <math>K^+</math>, <math>Na^+</math>, i <math>Li^+</math>.

El desenvolupament de la marxa analítica és la següent:

El desenroll de la marcha analítica és la següent:

Grup 1: la dissolució original, que pot contenir tots els cations, alguns d'ells possiblement en forma d'anió (CrO4-, MnO4-, etc.), es tracta en calent amb [[àcid clorhídric]] en excés, es deixa refredar i es filtra. El líquid filtrat (líquid I) passa a la investigació del grup 2. El precipitat blanc que ha pogut formar-se pot consistir dels clorurs d'argent, plom i mercurós, tots o algun d'ells. Una part es tracta amb aigua bullent i es filtra en calent. El [[clorur de plom]], relativament soluble, es dissol i en el filtrat pot reconèixer-se aquest catió mitjançant un iodur o un cromat soluble, que formen iodur o cromat de plom, grocs, molt més insolubles. El residu insoluble en aigua calenta es tracta amb [[amoníac]] diluït; si s'ennegreix és que existia en ell [[clorur mercurós]] i es forma [[mercuri (element)|mercuri]] metàl·lic finament dividit. El líquid amoniacal, filtrat, podrà contenir l'argent en forma d'ió complex, Ag(NH₃)²⁺, si en acidificar novament amb àcid clorhídric es forma un precipitat blanc coagulós, és que existia efectivament ió argent.

Grup 1: la dissolució original, que pot contindre tots els cations, alguns d'ells possiblement en forma d'anió (CrO4-, MnO4-, etc.), es tracta en calent en [[àcit clorhídric]] en excés, es deixa refredar i es filtra. El líquit filtrat (líquit I) passa a la investigació del grup 2. El precipitat blanc que ha pogut formar-se pot consistir dels clorurs d'argent, plom i mercuriós, tots o algun d'ells. Una part es tracta en aigua bullent i es filtra en calent. El [[clorur de plom]], relativament soluble, es dissol i en el filtrat pot reconéixer-se este catió mitjançant un yodur o un cromat soluble, que formen yodur o cromat de plom, grocs, molt més insolubles. El residu insoluble en aigua calenta es tracta en [[amoníac]] diluït; si s'ennegrix és que existia en ell [[clorur mercuriós]] i es forma [[mercuri (element)|mercuri]] metàlics finament dividit. El líquit amoniacal, filtrat, podrà contenir l'argent en forma d'ió complex, Ag(NH₃)²⁺, si en acidificar novament amb àcid clorhídric es forma un precipitat blanc coagulós, és que existia efectivament ió argent.

Grup 2: es calfa el líquit I i es fa passar a través d'ell, durant uns minuts, un corrent de [[sulfur d'hidrogen]]. S'obté un precipitat, generalment negre, dels sulfurs d'[[arsènic]], [[antimoni]], [[Estany (element)|estany]], [[Mercuri (element)|mercúric]], [[plom]] (pel fet que el clorur de plom és relativament soluble), [[coure]], [[cadmi]] i [[bismut]]. Estos sulfurs, que precipiten en mig àcit, en el que la concentració d'ions S-2 procedents del sulfur d'hidrogen és enormement baixa, tenen un [[producte de solubilitat]] molt xicotet. El precipitat se separa per filtració i el filtrat (líquit 2) passa a la investigació del grup 3. El precipitat de sulfurs es tracta amb [[polisulfur amònic]], Sx(NH4)2; els sulfurs d'arsènic, [[antimoni]] i estany, i en molt xicoteta extensió els de mercuri i coure, es dissolen per formar ions complexos i es filtren per a separar les [[tiosal]]s solubles dels sulfurs que romanen insolubles (de mercuri, plom, coure, cadmi i [[bismut]]). La separació de cada un dels metalls en el líquid i en el filtrat, per a la seua particular identificació, escapa de l'abast d'aquesta obra.

Grup 2: es calfa el líquit I i es fa passar a través d'ell, durant uns minuts, un corrent de [[sulfur d'hidrogen]]. S'obté un precipitat, generalment negre, dels sulfurs d'[[arsènic]], [[antimoni]], [[Estany (element)|estany]], [[Mercuri (element)|mercúric]], [[plom]] (pel fet que el clorur de plom és relativament soluble), [[coure]], [[cadmi]] i [[bismut]]. Estos sulfurs, que precipiten en mig àcit, en el que la concentració d'ions S-2 procedents del sulfur d'hidrogen és enormement baixa, tenen un [[producte de solubilitat]] molt xicotet. El precipitat se separa per filtració i el filtrat (líquit 2) passa a la investigació del grup 3. El precipitat de sulfurs es tracta amb [[polisulfur amònic]], Sx(NH4)2; els sulfurs d'arsènic, [[antimoni]] i estany, i en molt xicoteta extensió els de mercuri i coure, es dissolen per formar ions complexos i es filtren per a separar les [[tiosal]]s solubles dels sulfurs que romanen insolubles (de mercuri, plom, coure, cadmi i [[bismut]]). La separació de cada un dels metalls en el líquid i en el filtrat, per a la seua particular identificació, escapa de l'abast d'aquesta obra.

   

   

Grup 3: el líquid 2 es bull per a eliminar el SH2 dissolt, s'afig un poc d'àcid nítric o de [[peròxid d'hidrogen]] per a oxidar el ferro que pot existir de l'estat ferrós al fèrric, s'agrega clorur amònic i s'afig en calent amoníac diluït; precipiten els hidròxids de [[ferro]] (fèrric), [[alumini]] i [[crom]], que no són solubles en amoníac. La presència del clorur amònic fa tan xicoteta la concentració dels ions OH-, per efecte de l'ió comú, que els hidròxids dels altres metalls del grup, encara que relativament insolubles, no poden precipitar. El de ferro és terrós, el d'alumini blanc i el de crom verdós, per la qual cosa el color del precipitat pot servir d'orientació respecte als cations presents, i en separar-lo per [[filtració]], pot investigar-se adequadament per al reconeixement de cada un dels ions metàl·lics que poden trobar-se en el mateix. El filtrat obtingut en separar el precipitat dels hidròxids, es bull i s'agrega [[sulfur amònic]] acabat d'obtenir. S'obté un precipitat dels sulfurs de manganès, zinc, cobalt i níquel, que se separa per filtració; el filtrat (líquid 3) passa a la investigació del grup 4. El precipitat, el color del qual permet orientar-se respecte als sulfurs presents (els de cobalt i níquel són negres; el de [[manganès]], rosat; el de zinc, blanc), s'investiga adequadament per al reconeixement particular de cada un dels cations que poden existir. En tractar-lo amb àcid clorhídric diluït es dissolen els sulfurs de manganès i zinc i queden insolubles els de cobalt i níquel, que només es dissolen en [[àcid nítric]] concentrat o millor en [[aigua règia]].

Grup 3: el líquit 2 es bull per a eliminar el SH2 dissolt, s'afig un poc d'àcid nítric o de [[peròxid d'hidrogen]] per a oxidar el ferro que pot existir de l'estat ferrós al fèrric, s'agrega clorur amònic i s'afig en calent amoníac diluït; precipiten els hidròxits de [[ferro]] (fèrric), [[alumini]] i [[crom]], que no són solubles en amoníac. La presència del clorur amònic fa tan chicoteta la concentració dels ions OH-, per efecte de l'ió comú, que els hidròxits dels atres metals del grup, encara que relativament insolubles, no poden precipitar. El de ferro és terrós, el d'alumini blanc i el de crom verdós, per la qual cosa el color del precipitat pot servir d'orientació respecte als cations presents, i en separar-lo per [[filtració]], pot investigar-se adequadament per al reconeiximent de cada un dels ions metàlics que poden trobar-se en el mateix. El filtrat obtingut en separar el precipitat dels hidròxits, es bull i s'agrega [[sulfur amònic]] acabat d'obtenir. S'obté un precipitat dels sulfurs de manganès, zinc, cobalt i níquel, que se separa per filtració; el filtrat (líquit 3) passa a la investigació del grup 4. El precipitat, el color del qual permet orientar-se respecte als sulfurs presents (els de cobalt i níquel són negres; el de [[manganés]], rosat; el de zinc, blanc), s'investiga adequadament per al reconeixement particular de cada un dels cations que poden existir. En tractar-lo amb àcid clorhídric diluït es dissolen els sulfurs de manganès i zinc i queden insolubles els de cobalt i níquel, que només es dissolen en [[àcid nítric]] concentrat o millor en [[aigua règia]].

Grup 4: el líquid 3 conté els [[metalls alcalinoterris]] i els alcalins. S'acidifica amb àcid clorhídric i es bull per a eliminar el SH2; es filtra en el cas que existisca un precipitat de sofre (si el sulfur amònic contenia un poc de [[polisulfur]]) i s'alcalinitza feblement amb amoníac (pel que es forma [[clorur amònic]]), per a després agregar [[carbonat amònic]]. Es calfa i el precipitat dels carbonats de calci, estronci i bari se separa per filtració; el filtrat (líquid 4) passa a la investigació del grup 5. La presència d'un excés d'ions NH4+ impedeix la precipitació del [[carbonat magnèsic]]. El precipitat obtingut es dissol en àcid nítric i s'evapora a sequedat, per a convertir els carbonats en [[nitrat]]s, que s'investiguen per a reconèixer els cations alcalinoterris realment existents.

Grup 4: el líquit 3 conté els [[metalls alcalinoterris]] i els alcalins. S'acidifica amb àcid clorhídric i es bull per a eliminar el SH2; es filtra en el cas que existisca un precipitat de sofre (si el sulfur amònic contenia un poc de [[polisulfur]]) i s'alcalinitza feblement amb amoníac (pel que es forma [[clorur amònic]]), per a després agregar [[carbonat amònic]]. Es calfa i el precipitat dels carbonats de calci, estronci i bari se separa per filtració; el filtrat (líquid 4) passa a la investigació del grup 5. La presència d'un excés d'ions NH4+ impedeix la precipitació del [[carbonat magnèsic]]. El precipitat obtingut es dissol en àcid nítric i s'evapora a sequedat, per a convertir els carbonats en [[nitrat]]s, que s'investiguen per a reconèixer els cations alcalinoterris realment existents.

Grup 5: comprèn el magnesi i els [[metalls alcalins]], normalment [[sodi]] i [[potassi]], junt amb sals amòniques procedents dels reactius afegits. Per açò, la possible presència d'aquestes en la dissolució original s'investiga prèviament, per a la qual cosa s'alcaliniza amb un lleuger excés de [[sosa càustica]] i es calfa; l'existència de sals amòniques es reconeix per l'olor penetrant de l'amoníac. El magnesi s'investiga agregant [[fosfat disòdic]], PO4HNa, al líquid 4; si hi ha present [[magnesi]] es forma un precipitat blanc cristal·lí de [[fosfat amònic magnèsic]], PO4NH4Mg. Els metalls alcalins s'investiguen correntment a la flama.

Grup 5: comprèn el magnesi i els [[metals alcalins]], normalment [[sodi]] i [[potassi]], junt amb sals amòniques procedents dels reactius afegits. Per açò, la possible presència d'aquestes en la dissolució original s'investiga prèviament, per a la qual cosa s'alcalinisa en un lleuger excés de [[sosa càustica]] i es calfa; l'existència de sals amòniques es reconeix per l'olor penetrant de l'amoníac. El magnesi s'investiga agregant [[fosfat disòdic]], PO4HNa, al líquit 4; si hi ha present [[magnesi]] es forma un precipitat blanc cristal·lí de [[fosfat amònic magnèsic]], PO4NH4Mg. Els metalls alcalins s'investiguen correntment a la flama.

=== Reconeixement d'anions ===

=== Reconeixement d'anions ===