Ответы по аналитике. Основные положения качественного анализа
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
Ответы по аналитике
Условия выполнения реакций Проводя ту или иную аналитическую реакцию, необходимо соблюдать определённые условия для её протекания, т.к. иначе результат реакции окажется недостоверным. Таким образом, условия протекания реакций следующие: Определённое значение рН раствора; Определённое значение температуры: с повышением температуры одни реакции ускоряются, другие замедляются; Определённые концентрации исследуемого вещества и реагента; Отсутствие мешающих ионов или присутствие их в дозволенном количестве. Способы выполнения аналитических реакций. Аналитические реакции могут выполняться «сухим» и «мокрым» путём. В первом случае исследуемое вещество и реагенты берут в твёрдом состоянии и обычно осуществляют реакцию, нагревая их до высокой температуры К данным реакциям относят, например, реакцию окрашивания пламени солями некоторых металлов; реакцию образования окрашенных перлов (стёкол) тетрабората натрия, либо гидрофосфота натрия (аммония) с солями некоторых металлов; метод растирания исследуемого твёрдого вещества с каким-либо твёрдым реагентом. Данные реакции возможно выполнять с очень малыми количествами вещества, поэтому их применяют в полумикро- и микроанализе. Реакции, проводимые «сухим» путём играют вспомогательную роль и используются в предварительных испытаниях. Чаще всего в качественном анализе применяют реакции, выполняемые «мокрым» путём. Мокрый путь предполагает перевод вещества в раствор и выполняется анализ либо в пробирке либо капельно (на предметном стекле). Данные реакции чаще используются в полумикроанализе. Реакции «мокрым» путём происходят обычно между простыми или сложными ионами, и, применяя эти реакции, обнаруживают непосредственно не элементы, а образуемые ими ионы. Систематический и дробный анализ Обнаружение элементов при совместном присутствии можно проводить дробным и систематическим методами анализа. Систематическим называется метод качественного анализа, основанный на разделении смеси ионов с помощью групповых реагентов на группы и подгруппы и последующем обнаружение ионов в пределах этих подгрупп с помощью селективных реакций. Название систематических методов определяется применяемыми групповыми реагентами. Известны следующие систематические методы анализа: сероводородный кислотно-основной аммиачно-фосфатный. О системах группового разделения ионов говорилось выше. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Так основным недостатком сероводородной классификации является необходимость работы с сероводородом, что требует хорошей вентиляции. Метод довольно длителен в исполнении. В кислотно-основной системе при разделении групп можно встретиться с затруднениями, особенно если концентрации разделяемых катионов сильно различаются. С подобными же затруднениями можно встретиться и в других системах. Наиболее широко применяемой в данное время является кислотно-основная классификация. Согласно кислотно-основной классификации катионы в зависимости от их отношения к растворам HCl, H2SO4, NaOH (или KOH) и NH3 разделяют на 6 групп. Каждая из групп, за исключением первой, имеет свой групповой реагент. Каждый систематический метод анализа имеет свою групповую аналитическую классификацию. Недостатком всех систематических методов анализа является необходимость проведения большого числа операций, длительность, громоздкость, значительные потери обнаруживаемых ионов и т.д. Дробным называется метод качественного анализа, предполагающий обнаружения каждого иона в присутствии других с использованием специфических реакций либо проведение реакций в условиях, исключающих влияние других ионов. Обычно дробное определение проводят по следующей схеме – вначале устраняют влияние мешающих ионов, затем обнаруживают искомый ион с помощью селективной реакции. Анионы обычно обнаруживают дробным методом и групповые реагенты используют только для установления наличия или отсутствия анионов той или иной группы. Реакции обнаружения анионов могут быть основаны на их окислительно-восстановительных свойствах, способности образовывать малорастворимые соединения, а также на взаимодействии с кислотами с образованием газообразных продуктов. Классификации анионов не являются строго установленными. Например, в зависимости от растворимости солей бария и серебра анионы разделяют на: 1-я группа образуют осадки с Ba2+ в нейтральной среде 2-я группа образуют осадки с Ag+ в присутствии HNO3 АНИОНЫ 3-я группа не образуют осадков с Ba2+ и Ag+ По окислительно-восстановительным свойствам анионы можно разделить на следующие группы: Типичные окислители Типичные восстановители АНИОНЫ Проявляющие как окислительные, так и восстановительные свойства не склонные вступать в ОВР в разбавленных водных растворах. Реакции «сухим путем»: Анализ «сухим» способом проводят без переведения исследуемого твердого вещества в раствор. Этот способ анализа играет вспомогательную роль и применяется для предварительных испытаний. Его осуществляют с помощью таких приемов, как проба на окрашивание пламени и получение окрашенных перлов. 1. Растирание исследуемого твердого вещества с определенным твердым реактивом (предложен русским химиком Ф.М.Флавицкаим) Так для обнаружения тиоцианат-иона NCS- несколько кристаллов исследуемого твердого вещества, например KNCS, растирают на фарфоровой пластинке с твердым нитратом железа Fe(NO3)3 . Смесь приобретает красную окраску. Fe3+ + 3NCS- = [Fe(NCS)3] красный цвет При растирании солей аммония с известью образуется аммиак, который легко определить по характерному запаху или с помощью смоченной лакмусовой бумажки. 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O 2. Пирохимические реакции – реакции окрашивания пламени. Некоторые элементы, входящие в состав исследуемого вещества окрашивают пламя в характерный для них цвет. Для выполнения реакции на очищенной платиновой или нихромовой проволоке вносят вещество в основание пламени горелки, а затем переводят в часть с наивысшей температурой и по окрашиванию пламени делают вывод о наличии определенного иона. Натрий окрашивает пламя в желтый цвет, калий - в фиолетовый, барий – в желто-зеленый, кальций – в кирпично-красный. Вместо проволоки можно применять грифель. 3. Образование окрашенных перлов (стекол) тетрабората натрия Na2B4O7 · 10H2O (бура) или карбоната натрия (сода) Na2CO3.Соединения отдельных элементов, сплавленные с бурой или содой, образуют стекловидные шарики – «перлы», окрашенные в характерный для данного иона цвет. Например, соединения хрома – в зеленый, кобальта – в синий. Реакции «мокрым путем»: При этом анализируемое вещество сначала растворяют, затем проводят исследование. В качестве растворителя применяют дистиллированную воду, растворы минеральных кислот (НCl, HNO3 , H2SO4), щелочей, «царскую водку» (смесь из 3 объемов концентрированной соляной кислоты и 1 объема концентрированной азотной кислоты). В зависимости от того, с каким количеством вещества проводят аналитические реакции, различают следующие методы качественного анализа: макро-, полумикро-, микро-, ультро-, субмикро-, субультромикрометоды. В учебной практике аналитической химии применяют макро-, полумикро- и микроанализы. Для проведения ультромикро-, субмикро-, субультромикроанализа необходимы специальные условия и аппаратура. 1) макрометод – обычно для анализа берется проба от 0,1 до 1 г, которая растворяется в 30-50 мл растворителя. Реакции проводят в пробирках с 2-3 мл полученного раствора; 2) микрометод – масса анализируемого вещества колеблется от 0,001 до 0,01 г. Реакции проводят капельным методом или микрокристаллоскопическим методом, о присутствии определяемого иона судят по форме кристаллов, которые рассматриваются в микроскоп; 3) полумикрометод– анализ проводят с количеством вещества от 0,01 до 0,1 г. Объем раствора пробы составляет 0,1–2 мл. Принципиально ход анализа макро- и полумикрометодом не различается, но при выполнении анализа полумикрометодом для быстрого отделения малых количеств осадка необходимы центрифуга и посуда меньших размеров. В зависимости от массы или объема раствора исследуемого вещества реакции выполняют пробирочным, капельным и микрокристаллоскопическим методами. Пробирочный анализ. При выполнении анализа реакции проводят в пробирках объемом 2-5 см3. Для отделения осадков от растворов применяют центрифугирование, выпаривание ведут в тиглях. Капельный анализ. Метод разработан в 1920 г. Н.А.Тананаевым, осуществляется на фарфоровых или стеклянных пластинках, а также на полосках фильтровальной бумаги нанесением 1 капли исследуемого раствора и 1 капли реактива. Появление осадка удобно наблюдать на стеклянной пластинке, появление окраски – на белой пластинке или на полоске бумаги. Капельный анализ отличается высокой чувствительностью, экономичностью и специфичностью. Микрокристаллоскопический анализ. Этот метод основан на обнаружении компонентов при помощи реакций, в результате которых образуются соединения с характерной формой кристаллов. При этом используют микроскоп. Реакции проводят на предметных стеклах, куда помещают 1 каплю исследуемого раствора и 1 каплю характерного реактива на определенный ион. Через некоторое время появляются определенной формы и цвета кристаллы соединения искомого иона. Таким образом, можно обнаружить катионы натрия, магния, кальция.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||