3. Классификация методов количественного анализа

Существуют две группы методов, основанные на разном использовании реакции: Х + R > P ;

где (R - реагент, Х - исследуемое вещество).

1. В первой группе измеряют количество продукта реакции Р

(в химическом анализе устанавливают массу продукта –

гравиметрический анализ).

2. Во второй группе методов (основные в объемном анализе) измеряют количество реагента (R), израсходованного на реакцию с исследуемым веществом Х. Раствор реагента добавляют до тех пор, пока не будет достигнуто эквивалентное соотношение между веществами, которые реагируют.

Раствор реагента с известной концентрацией называется титрованным.

Титрованием называется процесс постепенного прибавления титрованного раствора реагента (R) к известного объему титруемого соединения Х.

Реакции, которые используются в количественном анализе, должны подчиняться таким требованиям:

1. Взаимодействие между реагентом и исследуемым веществом должно проходить стехиометрично (соответственно уравнению реакции).

2. Реакция должна протекать практически до конца.

3. Реакция должна протекать достаточно быстро.

4. Реагент не должен вступать в реакцию с посторонними веществами, которые находятся в растворе.

5. Необходимо иметь возможность быстро и легко определить точку эквивалентности.

Для выполнения последнего условия применяют или окрашенные реактивы, которые вблизи точки эквивалентности изменяют цвет, или специальные индикаторы, или физико-химические методы (кондуктометрия, потенциометрия).

Не всегда выполняются 2 и 4 пункт. Это необходимо учитывать.

В гравиметрии допустимо невыполнение 3-его пункта.

4. Качественный анализ

1. Методы качественного анализа

Методы качественного анализа делятся на физические, физико-химические и химические.

Физические: Наличие определенных линий в спектрах; окраска пламени; измерение плотности и т.д.

Физико-химические: бумажная хроматография; спектрофотометрия и т.д.

Химические: реакции, сопровождающиеся осадком (AgAgCl); окрашиванием (Fe⁺³Fe(SCN)₃-красный раствор); запахом (S^-2H₂S ).

По способу проведения реакции химические методы делятся на «сухой» метод и «мокрый метод».

«СУХОЙ» метод делится на пирохимический и метод растирания, а «мокрый метод» представляет собой реакции, которые проходят между растворами.

Пирохимический анализ осуществляется путем нагревания исследуемого вещества до высокой температуры в пламене газовой горелки. Наиболее распространены два приема пирохимического анализа: 1) получение окрашенных перлов; 2) реакции окрашивания пламени.

1. Ряд солей и окислов металлов при растворении в расплавленной фосфорной соли NaNH₄HPO₄*4H₂O или в буре Na₂B₄O₇*10H₂O образуют стекла (перлы), окрашенные в определенный цвет. Наблюдая окраску перлов, можно установить, какие элементы имеются в исследуемом веществе.

Например: соединения хрома дают изумрудно-зеленые перлы;

соединения кобальта – интенсивно-синие;

соединения марганца – фиолетово-аметистовые;

соединения железа – желто – бурые;

соединения никеля – красно-бурые перлы и т.д.

Методика получения перлов довольно проста: берут платиновую проволочку, впаянную в стеклянную трубочку, накаливают в пламени в пламени газовой горелки и погружают в горячем состоянии в соль, например в буру. Приставшую соль сплавляют в пламени газовой горелки в бесцветный перл, а затем этим перлом еще в горячем состоянии прикасаются к исследуемому веществу. Опять раскаляют перл до полного растворения взятого вещества и отмечают цвет. По окраске перла судят о наличии в исследуемом веществе тех или иных ионов.

2. Летучие соли многих металлов при внесении их в несветящееся пламя газовой горелки окрашивают пламя в различные цвета, характерные для этих металлов.

Например, соли натрия – в интенсивно-желтый цвет;

соли калия - в фиолетовый;

соли рубидия и цезия – в розово-фиолетовый;

соли лития и стронция – в карминно-красный;

соли бария – в зеленый;

соли кальция – в кирпично-красный цвет и т.д.

Приемы пирохимического анализа используются в качественном анализе как предварительные испытания при анализе смеси сухих веществ или как проверочные реакции.

В МЕТОДЕ РАСТИРАНИЯ исследуемое твердое вещество помещают в фарфоровую ступку и растирают с примерно равным количеством твердого реагента. В результате реакции обычно образуется окрашенное вещество, по которому судят о наличии определяемого иона.

Например,

1) Для открытия иона кобальта несколько кристалликов СоСl₂ растирают с кристаллами NH₄CNS:

СоСl₂ + 4 NH₄CNS = (NH₄)₂ Со (CNS)₄ + 2 NH₄Cl

Смесь синеет (тетрароданидокобальтат аммония)

2. При открытии иона Fe⁺³ соль трехвалентного железа растирают с NH₄CNS. При этом происходит реакция образования роданида железа темно-красного цвета по уравнению реакции:

FeCl₃ + 3 NH₄CNS = Fe(CNS)₃ + 3 NH₄Cl

2. Для открытия иона хрома соль трехвалентного хрома растирают с перекисью натрия, в результате образуется хромат натрия желтого цвета:

2 CrCl₃ + 3Na₂O₂ + 2H₂O = 2 Na₂CrO₄ + 2 NaCl + 4 HCl

4) Для открытия аниона СН₃СОО^- кристаллик твердой соли уксусной кислоты растирают с небольшим количеством твердого NaHSO₄ или KHSO₄. Выделяющаяся свободная уксусная кислота узнается по запаху:

CH₃COONa + NaHSO₄ = Na₂SO₄ + CH₃COOH.

В качественном анализе реакции сухим путем играют вспомогательную роль; ими пользуются обычно в качестве предварительных испытаний.