Основи якісного аналізу

У першій частині курсу розглядаються хімічні методи аналізу.

Наприклад, для виявлен­ня іона Nа⁺ невелику кількість сухої речовини вносять на платиновій дротинці у безбарвне полум'я. Якщо в дос­ліджуваній речовині міститься іон Nа⁺, то полум'я забар­влюється в жовтий колір. Калій забарвлює полум'я у фіо­летовий колір тощо. Такий метод аналізу називають «су­хим методом».

Найбільше значення мають реакції «мокрим» шляхом або методом. Для проведення їх досліджувану речовину необхідно розчинити. В якісному аналізі знаходять застосування тільки ті реакції, які супроводжуються якимись примітними для спостеригача зовнішніми ефектами: зміною кольору розчину; випадінням або розчиненням омаду; виділенням газоподібних речовин, що мають характерний колір або запах.

Особливо часто застосовуються реакції, що супроводжуються утворенням осадів та зміною кольору розчину. Такі реакції називають реакціями “відкриття”, тому що з їх допомогою виявляються іони, які присутні в розчині. Застосовуються реакції осадження, за допомогою яких відокремлюється одна група іонів від інших іонів.

Під час аналізу речовини користуються реакціями, харак­терними для того чи іншого іона за наявності сторонніх іонів. У тих випадках, коли для якогось іона немає відпо­відних характерних реакцій, застосовують попереднє розді­лення іонів.

Для якісного хімічного аналізу речовин беруть різні кількості досліджуваного розчину і відповідно до цього — різну кіль­кість реактивів. Метод аналізу, для якого беруть 0,1 — 1г речовини, називається макрометодом, якщо використову­ють менше 0,01г речовини — мікрометодом. Проміжний метод аналізу називається напівмікрометодом. У більшості випадків користуються напівмікрометодом. Існує і ультрамікрометод, коли для аналізу беруть дуже малу кількість речовини, а зовнішній ефект реакції спостерігають під мік­роскопом.

Для проведення реакції можна використати одну або кілька крапель розчинів досліджуваної речовини на смуж­ках фільтрувального паперу або на годинниковому скельці. Такий метод називається краплинним.

Для відкриття того чи іншого іона можна використову­вати реакції, в результаті яких утворюються кристали пев­ної форми. Такий метод називається мікрокристалоскопічним. Спостерігають за формулою кристалів за допомогою мікроскопа або лупи. Щоб проаналізувати металеві вироби, з них виготовляють стружку (вироби стають непридатними для використання). Але можна взяти пробу і без псування виробу. Для цього наносять краплю розчинника на дослід­жуваний матеріал, а коли реакція розчинення відбудеться, утворений розчин змивають і роблять його аналіз. Такий метод називається безстружковим.

При виконанні різних досліджень велике значення має чутливість реакції. Чим меншу кількість речовини можна виявити за тією чи іншою реакцією, тим вона чутливіша. Кількісно чутливість реакцій характеризується відкриваним мінімумом і граничним розведенням. Ці характеристики взаємно пов'язані між собою. Найменша кількість речови­ни, яку можна виявити за допомогою тієї чи іншої реакції в певних умовах, дуже мала, її виражають у мікрограмах (мільйонних частках грама) мкг.

Чутливість реакції не можна характеризувати лише аб­солютною кількістю речовини — має значення і концент­рація іона або речовини у розчині. Найменша концентра­ція речовини, при якій її ще можна виявити за даною ре­акцією, називається граничним розведенням.

На чутливість реакцій впливає також наявність сторон­ніх іонів. Реакції, проведенню яких не заважають сторонні іони, називаються специфічними.

Специфічною реакцією є реакція якісного виявлення іона амонію за допомогою лугу, їй не заважають ніякі інші іони. На жаль, таких високоспецифічних реакцій дуже мало. Ось чому при розробці методів виявлення різних іонів передбачається відокремлення та зв'язування сторонніх іонів.

Якісний аналіз мокрим способом зводиться до виявлен­ня катіонів і аніонів у розчинах солей, основ і кислот. Якіс­не виявлення іонів у розчині можна виконувати дробним (кожний іони виявляють характерними реакціями за наяв­ності інших іонів) і систематичним (складну суміш іонів розділяють на окремі групи, в межах яких виявляють ок­ремі іони) методами аналізу.

Застосування систематичного методу аналізу передбачає розділення іонів на групи і виявлення їх у кожній групі в цілком певній послідовності. Розділення іонів на групи в систематичному ході аналізу застосовується тільки при виявленні катіонів. Аналіз аніонів проводиться за іншою схемою.

2.1.1 Розподіл катіонів на аналітичні групи за кислотно-лужною класифікацією

Для зручності проведення аналізу катіони поділяють на окремі аналітичні групи. Аналітична група — це група каті­онів, яка з певним реактивом (за певних умов) дає подібні аналітичні реакції. Існує декілька класифікацій.