С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Реакция должна протекать достаточно быстро. 3. Реакция должна быть практически необратимой. 4. Для открытия 'ионов наиболее желательны те реакции, которые не дают другие ионы, присутствующие в растворе. 5. Для отделения одних групп ионов от других желательны те.реакции, при которых происходит четкое разделение групп. 6. Реакции должны обладать достаточной чувствительностью.
Чувствительность реакции может быть охарактеризована количественно, вне зависимости от того, каким внешним, эффектом она сопровождается. Чувствительность аналитических реакций характеризуют открываемый минимум, минимальная (предельная) концентрация и предельное разбавление. Открываемый минимум указывает на наименьшую массу вещества, которая может быть открыта с помощью данного реактива при определенных условиях.
Открываемый минимум выражают числом микрограммов (1 мкг=10 6 г). Но так как в этом случае имеет значение и концентрация вещества, то одновременно указывают предельное разбавление 1: т,,где т — число единиц массы растворителя, приходящееся на единицу массы открываемого вещества. Например, открываемый минимум кальция в виде оксалата составляет 1 мкг при предельном разбавлении 1: 5 104. Минимальная предельная концентрация показывает, при какой минимальной концентрапли вещества в растворе с помощью данной реакции еще можно открьпь данное вещество в определенном объеме 1например, одна капля). Аналитическая реакция тем чувствительнее, чем меньше открываемый минимум и предельная концентрация и чем больше предельное разбавление.
В качественном анализе главным образом используют пзеакцни при предельном разбавлении 1 г вещества в объеме 10 — 5 10' мл. $ 3. ХАРАКТЕРИСТИКА АНАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И РЕАКТИВОВ Если реакции обнаружения иона проводят в растворе его чистой соли, то их называют индивидуальными реакциями. Число обычно изучаемых индивидуальных реакций колеблется от 3 до !2. В' свою очередь, индивидуальные реакции делят на общие и характерные. К общим реакциям относят те, в которых участвуют реактивы, взаимодействующие со многими ионами. Например, реакции взаимодействия со щелочами, растворами аммиака, растворимыми карбонатами, сульфидами, фосфатами.
К характерным реакциям относят те, в которых участвуют реактивы, взаимодействующие с небольшим числом ионов или даже с одним ионом. Например, характерной реакцией Саз+.-иона бе является реакция с оксалатом аммония. Многие характерные реакции дают органические реактивы. Строгой границы между общими и характерными реакциями не существует. Например, многие сульфиды металлов имеют черную окраску. Однако сульфид цинка окрашен в белый цвет, а сульфид кадмия--- в желтый цвет.
Поэтому для цинка и кадмия общая реакция совпадает с характерной. Реактивы,,дающие общие реакции, могут бь1ть грузовыми и служизь "для отделения одной группы ионов от другой. Групповыми реактивами являются карбонат аммония, сульфид аммония, сероводород. Групповой реактив должен удовлетворять трем требованиям: 1) практически осаждать все катионы данной группы; 2) полученный осадок должен легко растворяться в кислотах для продолжения анализа, 3) избыток добавленного реактива не должен мешать дальнейшему анализу. Сеяективными реактивами являются такие реактивы, которые .взаимодействуют с небольшим числом ионов. Специфическими реактивами являются такие реактивы, которые взаимодействуют с одним ионом. Такие реактивы позволяют обнаружить искомый ион в присутствии любых других ионов.
Специфических реактивов очень немного. Примером может служить щелочь, применяемая для обнаружения ионов аммония, а также крахмал, позволяющий открывать нод. К специфическим можно отнести н реактив Грисса — Илосвая для обнаружения нитрнт-иона. 44. МЕТОДЫ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА Качественный анализ характеризуется большим разнообразием методов. Некоторые из них разрабатывали в течение длительного времени, другие только появляются. В зависимости от применяемых реактивов различают: 1) сероводородный метод; 2) бессероводородные методы.
Серояодородный менюд основан на широком использовании в качестве реактива как сероводорода, так и сульфидов. Для него характерны большая четкость разделения н высокая чувствительность используемых реакций. Недостаток этого метода состоит в том, что Нзб сильно ядовит и имеет неприятный запах.
Этот метод неоднократно пытались усовершенствовать, используя заменители сероводорода, например тиоацетамид. Предложены методы, исключающие использование Нзб и его солей. Из ннх наиболее известны аммиачно-фосфатный н кислотно-основной. Аммиачно-фасфатный метод основан на использовании различной растворимости фосфатов в воде, кислотах, щелочах и водном растворе аммиака. В кислотно-основном методе в основу разделения катионов на отдельные группы положено отношение их к важнейшим минеральным кислотам и щелочам. 61 Предложено значительное число методик, основанных на использовании .методов бумажной и тонкослойной хроматографии.
Например, разработана простая методика качественного анализа обычных катионов на основе радиальной хроматографии. В этом случае использовались бумажные фильтры с белой лентой диаметром 11 см. Предложены схемы качественного анализа катионов с использованием ионообменников. При этом в ряде случаев применялись обычные реактивы. В зависимости от количества исследуемого вещества и,техники выполнения операций среди аналитических методов были выделены макро-, микро- и полумикрометоды. В практику наших отечественных лабораторий пол умюсро метод был введен И. П. Алимариным в 1944 г. В 1955 г, секция аналитической химии Международного Союза по чистой и прикладной химии приняла новую классификацию этих методов (табл.
1). Таблица 1. Клвссвфвввцвв истовое ввчествеввого вввлвзв Резкой границы между этими методами нет, все они основаны на одних и тех же теоретических положениях. В 1920 — 1922 гг. Н. А. Тананаев разработал капельный метод анализа, в котором берут несколько капель реагентов. Реакции выполняют на фильтрованной бумаге или капельной пластинке.
Этот метод занимает промежуточное положение между сантиграмм- и миллиграмм-методами. Он очень удобен для полевого анализа руд и минералов, его широко применя1от в техническом, биохимическом анализе н исследовательских работах нз-за простоты и экспрессности. Анализ сложных смесей ионов осуществляют систематическим . или дробным методом.
Прн систематическом ходе анализа соблюдают определенную последовательность выполнения аналитических операций. Каждый ион обнаруживают после того, как удалены другие ионы, мешающие своим присутствием. Реакции обнаружения отдельных ионов чередуются с реакциями отделения нх друг от друга. Недостатки систематических методов заключаются в громоздкости, длительности выполнения анализа, 62 в потерях обнаруживаемых ионов, если они находятся в малых количествах. По настоящее время наиболее широко применяемым методом систематического анализа является сероводородный. Дробный метод в принципе отличается от систематических методов.
Он исходит из многообразия химических свойств как самих ионов, так и используемых реактивов. В дробном методе используют специфические реактивы, которые позволяют обнаружить любой ион в присутствии других ионов. Обнаружение иона дробным методом состоит из двух стадий. Сначала выпопняи5т 9аоие реакции, которые устраняют влияние мешающих ионов, а потом, используя характерную реакцию, обнаруживают определи емьш ион. Для дробного метода характерны такие особенности: 1) искомый ион обнаруживают в любой последовательности в отдельных пробах; 2) исключаются процессы выпаривания и прокалнвания; 3) исключается промывание осадка, так как обычно анализируют фильтрат. Принцип дробного метода был выдвинут Н. А. Тананаевым.
Систематический и дробный анализ взаимно дополняют друг друга. Если нельзя устранить мешающее действие ионов, то дробный анализ невозможен. В этом случае необходимо перейти к систематическому ходу анализа. Среди современных методов аналнш ионов одним из наиболее простых и эффективных является хроманюграфия. В ней разделение осуществляется в результате неодинакового распределения ионов между двумя фазами — подвижной и неподвижной.
Так как преимущественно используют водные растворы, то в основном наибольшее значение имеет жидкостная хроматография в виде ее таких вариантов, как колоночная ионообменная, тонкослойная распределительная и бумажная распределительная хроматография. Была изучена возможность качественного анализа катионов с использованием неводных растворителей, в частности, в среде безводной уксусной кислоты или смеси уксусной кислоты с уксусным ангидридом.
В этом случае многие цветные реакции и отделения происходят иначе. Например, кроме обычных для водной среды хлоридов РЪ, Ая и Нй в уксусной среде добавляются еще хлорнды Сп, Ы1, Се). Никель образует диметилглиоксимат и в отличие от водных растворов этой реакции не мешают Рее+-ноны Техника работы в микрограмм-методе, а тем более в нанограмм- и пикограмм-методах является уникальной, сложной, требующей большого напряжения, терпения и опьпа. Поэтому она не получила широкого распространения. Аналитик в этом случае работает на предметном столике микроскопа, так как объект исследования подчас невидим простым глазом. Этими методами исследуют микрочастнцы, мельчайшие включения, тончайшие пленки. 6 5.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КАТИОНОВ В каждом методе систематического анализа используют небольшое число групповых реакгивов. Групповой реактив может перевести в осадок или выделить определенную группу ионов. Применение групповых реактивов упрощает анализ сложных многокомпонентных .
смесей. При отсутствии осадка под дейсзвием группового реактива делают вывод об отсутствии всей группы целиком. Наличие обильного осадка указывает на значительное количество одного или многих ионов. В классическом сероводородном методе групповымн реактивами являются 1Ь1Н~)1СОз, (Ь1Н~)28, Н~$ и НС1. Классификация катионов в этом методе основывается на растворимосги образуемых катионами хлоридов, сульфидов, сернистых соединений, пщроксидов и карбонатов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
