И.П. Алимарин, В.Н. Архангельская - Качественный полумикроанализ (практическое руководство к лабораторным работам) (1108631), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Так как это количество вещества обычно очень мало, то за единицу измерения в этом случае принимается не грамм или миллиграмм, а одна миллионная доля грамма, которая обозначается греческой буквой т гамма (1 7 = !О-' г). Открываемый минимум во многих случаях равен десятым, сотым и даже тысячным долям гаммы. Например, в определенных условиях при помощи АдНОа можно еще обнаружить 0,05 т иона С! в растворе по образованию малорастворимого соединения АдС1, а реакцлей окрашивания пламени горелки парами натрия в желтый цвет возможно обнаружить не меньше 0,0001 т натрия.
Если количество определяемого элемента будет меньше указа1йных величин, то обнаружить их вышеприведенными реакциями не удастся. Следовательно, открываемый минимум реакции обнаружения иона С! при помощи Ад~т!Оа будет равен 0,5 7, а для реакции окрашивания пламени натрием — 0,000! 7.
2 Зтк. тата. Лттвтраи, 17 Открываемый минимум, однако, не может полностью характеризовать чувствительность реакции. Совершенно очевидно, что для определения минимального количества элемента, которое еще может быть обнаружено в растворе при помощи применяемой для этого реакции, не безразлично, будет ли, например, 1 мг определяемого элемента находиться в 10 мл или в 1000 мл растворителя. Иначе говоря, при характеристике чувствительтюсти реакций нужно учитывать еще и концентрацию анализируемого раствора.
Поэтому чувствительность реакции выражается также минимальяой концентрацией, которая показывает, при каком разбавлении раствора реакция еще дает положительный результат. Минимальную концентрацию принято выражать отношением единицы веса обнаруживаемого в растворе ве4цества к весу иль объему )У растворителя (1: )У).
Например, в растворе [ЧаС! реакцией с Ад[ЧОа можно обнаружить ион С! лишь в том случае, если не менее 1 г С! будет находиться в !000 л воды, или, иначе говоря, минимальная концентрация иона С! будет равна 1: 1 000 000 (т. е, 0,000!о!о С! ). При более низкой концентрации ион хлора уже не может быть обнаружен в 'растворе при помощи Ад)ЧОа. В тех случаях, когда в результате реакции выпадает осадок, минимальная концентрация теоретически определяется величиной растворимости продукта реакции в воде, но практически для отчетливого обнаружения в растворе небольшого осадка или помутнения необходима несколько большая концентрация определяемого иона.
Так, например, в 100 мл воды при 20' растворяется 1,5 ° 10 'г Аа.С1, что соответствует 3,7 10 б г С!, или 1: 3220000, тогда как минимальная концентрация в этом случае равна 1: 1 000 000. Если в результате реакции обнаружения какого-либо иона образуется окрашенное комплексное соединение, то минимальная концентрация обнаруживаемого иона зависит от константы устойчивости окрашенного комплексного иона. Реакция тем чувствительнее, чем меньше открываемый минимум и чем меньше минимальная концентрация.
Объем и раствора, в котором производится обнаружение определяемого вещества, имеет существенное значение для характеристики чувствительности реакции. Небезразлично, наблюдаем ли мы продукты реакции в капле 0,03 мл или в 10 мл раствора. Зная объем р рве~вора, взятый для выполнения реакции, и открываемый минимум данной реакции, можно вычислить минимальную концентрацию, или, наоборот, вычислить открываемый минимум, зная минимальную концентрацию.
Для этой цели пользуются следующими формулами: С=!:; т=С ° о ° 10б, с ° 104, ти !8 где С вЂ” минимальная концентрация; гп — открываемый минимум в т; р — объем раствора в мл, взятый для выполнения реакции Так, например, экспериментальным путем было найдено, что в капле раствора объемом 0,03 мл можно обнаружить не менее 0,15 Т РЬ+" в виде малорастворимого соединения РЬСг04. Отсюда следует, что открываемый минимум данной реакции равен О,!5 ,, а минимальная концентрация равна С=1: ' =1:200000. 0,03 ° !Ов О,!5 Чувствительность реакций обнаружения какого-либо иона в растворе различными реактивами будет, конечно, различной. Это можно наглядно видеть из следующих примеров обнаружения иона Си+" в капле раствора (объемом 0,05 мл) различными реактивами.
Таблица П Чувствительность реакций нонн меди с различнымн реактивами Минимальнаа концентрации Обраауюшееса соединение и сто окраска Отнрываемыц минимум 7 Н[сцс4н[, аеленое окрашнвание раствора [Сц(Р! На)41 С (т, синее окрашиаанне раствора СиКт!ге(Ср')в[ норикневыц осадок 1: 50 000 1: 250 000 0,2 0,02 Ка[Рс(См) а! 1: 2 500 000 В качественном анализе применяются реакции, открываемый минимум которых не больше 50 Т, а минимальная концентрация меньше 1: 1000. Если концентрация определяемого иона в растворе будет ниже минимальной концентрации, обнаруживаемой данным реактивом, то ион не может быть обнаружен этой реакцией.
Если все же необходимо обнаружить этот ион (в том случае, когда концентрация его в анализируемом растворе ниже минимальной), 2: !9 Если же экспериментальным путем было найдено, что реакция образования РЬСг04 дает положительный результат только в том случае, когда в 200 000 мл раствора содержится не менее 1 г РЬ+', то можно вычислить открываемый минимул! для данной реакции. Он будет равен 0 03 .
10в 0 15 Т то предварительно повышают концентрацию раствора посредством упаривання илн же применяют более чувствительную реакцию. Иногда чувствительность реакции можно повысить, извлекая продукты реакции небольшим количеством органических растворителей (эфир, бензол), в которых эти продукты растворяются лучше, чем в воде. Прн исследовании состава различного рода веществ часто необходимо бы. вает знать количество А (в процентах) элемента, которое можно еще обнаружить в данном веществе, прииеияя реакцию определенной чувствительности.
Это можно рассчитать, если известны; вес 6 (в граммах) пробы, взятой длэ анализа, обьем У (в мнллилнтрах) конечного раствора, полученного в результате выполнения всех операций в процессе анализа, и чувствительность реакции С, выраженная в виде минимальной концентрации, применяя следующую фо!змулу: — . 100 = Ае)о У' С 0 Например, требуется узнать, какое минимальное количество желаза в алюминиевом сплаве можно еще обнаружить, применяя реакцию образования синего осадка с К4,'Ге!СМ)э], если чувствительность этой реакции равна 1: ! ЮООСЮО.
Допустнм, что взятая для анализа навеска'сплава равна 0,01 г, а объем раствора, полученный после растворения сплава в кислоте, равен 2 лл, тогда 00!' 10э 100=002'/О. 2 ° 1 Следовательно, в данных условиях железо может быть обнаружено при со- держании его в сплаве в количестве не менее 0,02%. Факторы, влияющие на чувствительность реакций Открываемый минимум или минимальная концентрация определяемого элемента (иона) не являются постоянными величинами для каждой реакции; они могут в ряде случаев в зависимости от условий изменяться в довольно широких пределах, Так, например, на величину чувствительности реакции оказывают влияние: толщина рассматриваемого слоя раствора, интенсивность освещения, температура, рН, концентрация реактива в растворе, последовательность прибавления реактивов, Чувствительность реакции может быть повышена или пони- жена посредством изменения концентрации применяемых реактивов.
С увеличением концентрации иона, вызывающего образование осадка, понижается концентрация в растворе определяемого иона, т. е. происходит более полное осаждение продукта реакции; следовательно, реакция становится более чувствительной. Слишком большой избыток реактива может привести к вторичной реакции образования комплексного иона, в результате чего чувствительность реакции осаждения уменьшится. 20 Так, например, при добавлении к находящемуся в растворе иону Нд+' иона Л- образуется красный кристаллический осадок НдЛз Нд' -(- 2Л- НдЛ,.
При дальнейшем прибавлении нодида осадок НдЛз начинает растворяться вследствие образования комплексного аннона (НйЛэ) = НцЛя+ 2Л . (Нфа1=. Большое влияние на чувствительность реакции оказывает реакция среды, т. е. концентрация ионов водорода в растворе.
Если не соблюдается требуемая концентрация ионов водорода, то реакция может вообще не пойти в нужном направлении. Например, обнаружение иона Ре+"+ при помощи иона ВС)х( в виде комплексного аниона (ге(ЯСН)э)= красного цвета возможно лишь в слабокислой среде. Чувствительность этой реакции повышается с увеличением концентрации ионов водорода до известного предела, после чего она уменьшается. В щелочной среде образования окрашенного комплексного иона вообще не происходит. Оксалат кальция СаСз04 выпадает из раствора в слабо- кислой, нейтральной нли щелочной среде, а при высокой концентрации в растворе минеральных кислот осаждения этой соли не происходит. Некоторые реакции протекают в нужном направлении только при соблюдении определенной последовательности добавления реактивов.
Прн изменении порядка смешения исследуемого раствора н реактива чувствительность реакции может резко измениться. Наличие в растворе посторонних ионов в ряде случаев также оказывает влияние на чувствительность реакции вследствие изменения растворимости вещества или степени диссоциацнн комплексного иона, Кроме того, определяемый ион может давать с посторонним ионом комплексное соединение.
Например, ионы Сг"+' нлн Ре'ь" склонны образовывать с ионами Ю=.' хомплексные соединения, поэтому при высокой концентрации указанных катионов чувствительность реакции обнаружения сульфат-иона посредством осаждения его в виде ВаБОэ заметно понижается. Точно так же чувствительность реакции на ион Нйчч сильно понижается в присутствии ионов С1, С)х(, образующих с ионом Нд++ малодиссоциирующие соединения. Если концентрация ионов Л в растворе высокая, то при пропускании сероводорода не происходит образования осадка НяЯ вследствие образования устойчивого комплексного аниона. 21 Иабирательиое действие реактивов $ й) Чувствительность реакций изменяется с повышением илн понижением температуры раствора, а такжЕ в зависимости от способа наблюдения продуктов реакции. Окраску или помутнение раствора легче наблюдать в более толстом слое жидкости; следовательно, результат определения чувствительности реакции будет зависеть и от толщины слоя окрашенного или мутного раствора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
