Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Аналитическая химия

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ: КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Качественный химический анализ (идентификация) — анализ, целью которого является установление факта наличия или отсутствия в пробе того или иного компонента. Такой анализ можно провести как «мокрым» (в растворе), так и «сухим» (без переведения анализируемой пробы в раствор) способами. Но оба способа основаны на проведении аналитической реакции. Следует заметить, что наиболее часто аналитические реакции проводятся в растворах, где соли диссоциируют на ионы: катион и анион, которые являются более реакционно-способными частицами и вступают в химическую реакцию с аналитическими реагентами. В основу качественного химического анализа положено проведение аналитической реакции.

Аналитическая реакция — химическая реакция, сопровождающаяся внешним эффектом или визуальным аналитическим сигналом в виде выпадения или растворения осадка, выделения газа или изменения цвета раствора (осадка или плава).

Примеры аналитических реакций, протекающих в растворах:

По способу проведения качественные аналитические реакции можно подразделить на пробирочные, капельные, микрокристалло- скопические, твердофазные и пирохимические.

Пробирочные реакции проводят в пробирках, приливая раствор соответствующего реагента к раствору анализируемого образца, и наблюдают визуальные признаки протекания химической реакции.

Капельные реакции — осуществляют на пластинках или фильтровальной бумаге: на полоску бумаги наносят каплю анализируемого вещества, затем — каплю реагента и наблюдают аналитический сигнал в виде пятна характерной окраски.

Твердофазные реакции проводят путем растирания в ступке твердой анализируемой пробы с солью соответствующего реагента и фиксируют происходящие при этом визуальные изменения.

Например, при растирании кристаллической пробы, содержащей в своем составе соль кобальта (II), с твердым роданидом калия происходит окрашивание порошка в синий цвет. Наблюдаемый эффект связан с образованием роданида кобальта в результате протекания реакции

Метод растирания был разработан Флавианом Михайловичем Флавицким, преподававшим с 1873 г. в Казанском университете. В 1901 г. им была изобретена карманная лаборатория, запатентованная во многих странах мира. Портативный прибор содержал 36 неорганических солей и позволял, работая с очень малыми количествами веществ, определять не только 13 катионов и 19 анионов, но и выполнять качественный анализ многих веществ.

В основу микрокристаллоскопических реакций положено изучение формы кристаллов, которые образуются в результате проведения аналитической реакции.

Достаточно часто для иллюстрации микрокристаллоскопических реакций используют реакцию взаимодействия серной кислоты с солями кальция, что приводит к образованию кристаллов 2-водного сульфата кальция, формирующегося в виде собранных в пучки игл белого цвета. Форму кристаллов наблюдают с помощью микроскопа.

Пирохимические реакции основаны на наблюдении окраски пламени или на получении окрашенных перлов или стекол при сплавлении порошкового образца с бурой (Na2B402 • 10Н2О) или силикатом натрия. Следует уточнить, что, несмотря на свое название и достаточно широкое применение таких реакций в практике качественного химического анализа, происхождение аналитического сигнала в данном случае связано не с химическими превращениями, а с физическими явлениями.

В общем случае к аналитической реакции предъявляются следующие требования.

  • • практическая необратимость;
  • • быстрота протекания реакции (1—2 секунды);
  • • наличие внешнего визуального эффекта;
  • • достаточно высокая селективность и чувствительность.

Из двух аналитических реакций при определении одного компонента (иона) в пробе выбирают ту, которая имеет более низкий предел обнаружения.

Например, обнаружить ионы меди (II) в растворе можно с помощью:

а) водного раствора аммиака по появлению характерной синефиолетовой окраски раствора аммиаката меди:

б) с помощью раствора гексацианоферрата (II) калия, который образует с ионами меди осадок коричневого цвета:

Исходя из значений НПО для определения ионов меди следует предпочесть вторую реакцию.

Вещество, при действии которого происходит химическое превращение определяемого компонента, называют аналитическим реагентом. По своей избирательности все реагенты, которые используются в качественном химическом анализе, подразделяют на групповые, селективные и специфические.

Групповые реагенты реагенты, которые дают одинаковые (сходные) аналитические признаки (эффекты) с группой ионов. Такие реагенты используют для отделения одних групп ионов от других. Эти группы называют аналитическими.

Например, если при действии хлороводородной кислоты на водный раствор анализируемого вещества выпадает осадок белого цвета, то в составе пробы могут присутствовать ионы серебра (I), ртути (I) и свинца (II), т.е. катионы первой аналитической группы в соответствии с кислотно-основной классификацией (табл. 3.1).

Специфические реагенты — реагенты, которые дают характерный аналитический эффект только с одним ионом независимо от наличия других ионов в составе пробы.

Примером специфической реакции может служить реакция роданида калия (аммония) на присутствие в пробе ионов железа (III), которая сопровождается образованием Fe(CNS)3 кроваво-красного цвета. Ни один другой катион подобного аналитического сигнала не дает.

Селективные реагенты реагенты, которые дают одинаковый эффект с ограниченным количеством ионов. Селективные реагенты занимают пограничное положение между групповыми и специфическими и способны проявлять свою специфичность только в определенных условиях.

Например, диметилглиоксим (реактив Чугаева), являясь селективным реагентом, образует с ионами никеля (II) и железа (II) интенсивно окрашенные комплексные соединения, которые обладают

Кислотно-основная классификация катионов

Таблица 3.1

группы

Название

аналитической

группы

Групповой

реагент

Катионы

Аналитический

сигнал

Уравнение химической реакции с групповым реагентом

1

2

3

4

5

6

I

Хлоридная

2М НС1

РЬ2+

(Ag+, Hg2+)

Образование осадка труднорастворимых хлоридов

Pb2+ + 2НС1 = РЬС121 + 2Н+

осадок белого цвета, растворимый в изб. NaOH

AgCli и Hg2Cl-,sl — осадки белого цвета

II

Сульфатная

1М h2so4

Ва2+, Sr2+, Са2+

Образование осадка труднорастворимых сульфатов

Ва2+ + H2S04 = BaS04sl + 2Н+

осадок белого цвета

SrS04i и CaS04sl — осадки белого цвета

III

Амфотерная

  • 2М NaOH
  • 1) сначала в недостатке,
  • 2) затем в избытке

А13+, Сг3+, Zn2+

Выпадение осадка труднорастворимых гидроксидов, растворимых в избытке NaOH с образованием гидрокомплексов

1) А13+ + 3NaOH = Al(OH)3-i + 3Na+

осадок белого цвета

Zn(OH)2sl — бел. цв., Сг(ОН)3ч1 — серо-зел. цв.

2) Al(OH)3sl +3NaOH = [А1(ОН)6]3++3Na+

б/цв. раствор

[Zn(OH)4]2- - б./цв„ а [Сг(ОН)6]3" - бл.-серый р-р

IV

Гидроксидная

2М NaOH

Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mg2+

Образование осадка труднорастворимых гидроксидов, которые не растворяются ни в избытке NaOH, ни в избытке

nh4oh

Fe3+ + 3NaOH = Fe(OH)3i + 3Na+

осадок бурого цвета

Mg(OH)-,sl — осадок белого цвета,

Mn(OH)2i — осадок грязно-белого цвета, при стоянии переходит в темно-коричневый, Fe(OH)2sl — зеленого цвета (в отсутствие

1

2

3

4

5

6

кислорода — белый), буреющий при стоянии во времени

V

Аммиакатная

  • 2MNH4OH
  • 1) сначала в недостатке,
  • 2) затем в избытке

Cu2+, Ni2+

Выпавший при действии (в недостаточном количестве) NaOH или NH4OH осадок труднорастворимых гидроксидов растворяется в избытке NH4OH с образованием аммиа- катных комплексов

1) Cu2+ + 2NH4OH = Cu(OH)2sl + 2nh;

осадок голубого ив.

  • (Ni(OH)?sl — осадок цвета незрелого яблока)
  • 2) Cu(0H)21 + 4NH3-H20 =

= [Cu(NH3)4]2+ +20Н +4Н20

р-р сине-фиолет. цвета

([Ni(NH3)4]2+ — растворимое соединение бледно-голубого цвета)

VI

Растворимая

NH+ К+,

Na+

Отсутствие аналитического сигнала при действии групповых реагентов предшествующих аналитических групп

сравнительно малой растворимостью. Однако при отсутствии в растворе ионов железа (II), которые относятся к другой аналитической группе катионов по кислотно-основной классификации, диметил- глиоксим становится специфическим реагентом при идентификации ионов Ni (II) в пределах аммиакатной группы катионов (табл. 3.1), поскольку другие ионы этой аналитической группы с реактивом не дают визуального эффекта.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы