Розчинення

У найкращому випадку розчинник повинен розчиняти пробу швидко, у достатньо м’яких умовах і не заважати на слідуючих стадіях аналізу.

Найкращий розчинник ¾ вода. Багато неорганічних солей та деякі органічні сполуки (нижчі та багатоатомні спирти, амінокислоти, гідрохлориди амінів, солі лужних металів органічних кислот, сечовина) легко розчиняються у воді. Іноді у воду додають невелику кількість кислоти для запобігання гідролізу та часткового осадження деяких катіонів металів. У окремих випадках для розчинення органічних речовин використовують суміш води та органічного розчинника, що змішується з нею (наприклад, суміш води та етанолу).

Для розчинення органічних сполук застосовують органічні розчинники. Як правило, це спирти, хлоровані вуглеводні, кетони. Так, для розчинення полімерних матеріалів різного типу використовують диметилформамід, диметил ацетамід, метилізобутилкетон, метанол.

Під час “мокрого” способу розкладання проби часто застосовують різні кислоти та їх суміші за умов нагрівання. При цьому в пробу не вводять сторонні катіони; а самі кислоти порівняно легко видаляються з сфери реакції за умов нагрівання. Кислоти в залежності від їх природи та концентрації можуть проявляти окисні (конц. HNO₃ та H₂SO₄) чи комплексоутворюючі властивості (HF та H₃PO₄). Кислоти та їх суміші, які найбільш часто використовують для розчинення представлені у таблиці 7.

Таблиця 7

Кислоти та їх суміші, які використовують під час розчинення

Кислота	Об’єкт, що розчиняють	Примітка
HCl	Метали, оксиди металів, залізні руди, карбонати, органічні аміни	Кислота злетючивається під час нагрівання
HNO3(конц.)	Метали (крім Au, Pt, Cr, Al), сплави, сульфіди, органічні сполуки	Окисник
H2SO4(конц.)	Метали (сурьма, олово), оксиди металів, органічні сполуки	Окисник, можливе руйнування посуду
HNO3+H2SO4	Більшість неорганічних речовин, органічні сполуки	Використовують суміш HNO3+H2SO4 змінного складу
HCl+HNO3 (3:1, царська горілка)	Метали (крім Au, Pt, Pd), сплави, органічні сполуки	Сильні окисні властивості

Причиною забрудення під час розчинення можуть бути домішки у реагентах, що використовують, чи часткове розчинення матеріала посуду. Тому для розчинення застосовують кислоти високого ступеня чистоти та підбирають сосуди із відповідного матеріалу (стаканчики з платини, фторопласту, скловуглецю).

Розчинення проб часто проводять у автоклавах, що має певні переваги. Для прискорення розкладання кислотами часто використовують каталізатори. У окремих випадках для розчинення використовують ферменти.

Вибір “сухого” способу розкладання (сплавлення, зпікання, термічне розкладання) визначається задачею аналізу та природою об’єкту. “Сухий” спосіб використовують тоді, коли “мокрий” спосіб не дає задовільних результатів. Під час виконання розкладання “сухим” способом збільшується імовірність та величина похибок, особливо під час сплавлення. Це пов’язано із високою температурою обробки зразку та звідси, із більшими утратами летючих речовин та руйнуванням матеріалу посуду, а значить, із забрудненням проби. Крім того, можуть виникнути помилки внаслідок використання великого надлишку розкладаючих агентів. При цьому відбувається забрудення досліджуваного матеріалу, а розчини після обробки сплаву містять багато солей, які можуть заважати визначенню компонентів на послідуючих стадіях аналізу.

Методи розкладання окисненням і відновленням

Найпростіший метод розкладання проб з окисненням ¾ прокалювання на повітрі у відкритих чашах чи тиглях за температури 500-600°С. Такий спосіб використовують під час визначення неорганічних компонентів у органічних матеріалах, наприклад, домішок металів у біомасах та харчових продуктах. Під час визначення елементів у вигляді летучих продуктів окиснення, особливо під час елементного аналізу органічних сполук, зжигають пробу у струмі кисню чи повітря. Сухий кисень змішують при цьому з інертним газом-носієм (нітроген, гелій).

Окиснення досліджуваних речовин можна проводити у закритих скляних чи кварцевих сосудах за умов нормального та високого тиску. У цьому способі сухого озолення процес окиснення відбувається швидше та повніше.

Іноді проводять термічне розкладання проб із використанням відновлення воднем чи амоніаком. На реакції відновлення воднем у безперервному потоці суміші водню з інертним газом базується визначення кисню у металах. Цей метод розкладання використовують і в органічному аналізі під час визначення галогенів, сірки та азоту.

Таблиця 8

Термічне розкладання деяких матеріалів

Проби	Спосіб розкладання	Температура, °С	Компонент, що визначають
Сульфати	Піроліз із виділенням O2 та SO2		Сірка
Фенолформальдегідні смоли	Піроліз	300-800	Феноли
Мука	Сухе озолення у відкритому сосуді		Метали
Ткані тварин	Сухе озолення у відкритому сосуді з додаванням Li2CO3		Бор
Тваринні жири	Сухе озолення у відкритому сосуді з додаванням MgO		Фосфор
Скло	Окиснення у тоці кисню		Сірка
Органічні сполуки	Сухе озолення у тоці повітря у присутності SiO2	600-700	Галогени
Органічні сполуки	Сухе озолення у запаяній трубці, що заповнена киснем ти містить мідь		Елементний аналіз, визначення CO2, H2O, N2.

Аналіз сумішей катіонів і аніонів (якісний хімічний аналіз речовини)

Аналіз невідомої речовини дає можливість виявити, які катіони та аніони входять до її складу, та встановити хімічну формулу цієї речовини.

Виявлення катіонів

0,5-1 г досліджуваної речовини розчиняють у 20 мл води, якщо потрібно ¾ за умов нагрівання. Із окремих проб розчину за допомогою групових реактивів визначають, катіони яких аналітичних груп відсутні.

Дослідження на катіони першої аналітичної групи

До 0,5 мл досліджуваного розчину приливають 2 н. розчин хлоридної кислоти. Якщо утворюється осад, то в розчині були присутні катіони першої аналітичної групи.

Дослідження на катіони другої аналітичної групи.

До 0,5 мл досліджуваного розчину приливають 2 н. розчин сульфатної кислоти і нагрівають. Якщо утворюється осад, то в розчині були присутні катіони другої аналітичної групи.

Дослідження на катіони третьої аналітичної групи.

До 0,5 мл досліджуваного розчину додають надлишок натрій гідроксиду. Розчинення осаду, що утворився під час додавання перших крапель лугу, в надлишку лугу свідчить про присутність катіонів третьої аналітичної групи.

Дослідження на катіони четвертої аналітичної групи.

Якщо під час дії натрій гідроксиду на досліджуваний розчин утворюється осад, який не розчиняється у надлишку лугу, то це свідчить про наявність катіонів четвертої аналітичної групи.

Дослідження на катіони п'ятої аналітичної групи.

До 0,5 мл досліджуваного розчину додають краплями розчин амоніаку. Якщо утворюється осад, який розчиняється у надлишку амоніаку, то це свідчить про присутність катіонів п'ятої аналітичної групи

Дослідження на катіони шостої аналітичної групи.

Якщо під час проведення попередніх досліджень осад не випадав, то це свідчить про присутність катіонів шостої аналітичної групи.

Виявлення аніонів

Дослідження на аніони першої аналітичної групи.

До 0,5 мл нейтрального або слаболужного розчину добавляють 0,5 мл барій хлориду. Якщо осад випадає, то це свідчить про присутність аніонів першої аналітичної групи.

Дослідження на аніони другої аналітичної групи.

До 0,5 мл нейтрального досліджуваного розчину приливають 0,5 мл 2 н. розчину нітратної кислоти та краплями додають розчин аргентум нітрату. Випадіння осаду свідчить про наявність аніонів другої аналітичної групи.

Дослідження на аніони третьої аналітичної групи.

Якщо від дії барій хлориду та аргентум нітрату осади не випали, то, можливо, присутні аніони третьої аналітичної групи, які виявляють характерними реакціями.

Література: [9] с.550-566; [15]

МЕТОДИ РОЗПОДІЛУ І КОНЦЕНТРУВАННЯ

Лекція №16 (2 години)

План

1. Маскування.

2. Розділення і концентрування.

3. Екстракція.

4. Інші методи розділення і концентрування.

5. Хроматографія як метод розподілу і концентрування.