Химические методы анализа

Химические методы анализа основаны на проведении химической реакции.

На определённый компонент пробы Х воздействуют реагентом R, в результате чего образуется продукт реакции Р:

Х + R = Р

Все химические методы анализа можно разделить на три группы:

1. В первой группе методов измеряют количество образовавшегося продукта реакции Р:

• устанавливают массу продукта реакции путём взвешивания (гравиметрический анализ) ;

• измеряют интенсивность поглощения света раствором Р, она при некоторых условиях пропорциональна массе этого вещества (фотометрический анализ).

Например, для определения железа гравиметрическим методом ионы осаждаются раствором аммиака:

Fe³⁺ + 3 NH₃ + 3H₂O = Fе(OH)₃ + 3 NH₄⁺

Гидроксид железа затем переводят в оксид железа, который взвешивают.

Для определения железа фотометрическим методом его можно перевести в роданид железа, окрашенный в красный цвет:

Fe³⁺ + 3SCN ^- = Fe(SCN)₃

Затем измеряют интенсивность окраски роданида железа.

2. Вторая группа методов основана на измерении количества реагента R, израсходованного на реакцию с определяемым веществом Х..

Обычно измеряют объём раствора реагента, концентрация которого точно известна. Раствор реагента прибавляют до тех пор, пока не будет достигнуто эквивалентное соотношение между реагирующими веществами. Эти методы относятся к титрометрическим методам анализа.

Например, определенияе железа (II) титрованием перманганатом:

5Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ = 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

Небольшой избыток перманганата окрашивает раствор в розовый цвет.

3. В третьей группе методов фиксируют изменения, происходящие с самим определяющим веществом Х в процессе взаимодействия с реагентом R. К этой группе относят в частности, некоторые методы газового анализа.

Например, содержание СО₂ в сложной газовой смеси можно определить, измерив его объём до и после пропускания через раствор гидроксида натрия. Последний поглощает СО₂ и уменьшение объёма смеси пропорционально содержанию СО₂ в ней:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

Другая классификация методов химического анализа основана на типе химической реакции. Различают

1. кислотно-основные реакции,

2. реакции образования комплексных соединений

3. реакции окисления-восстановления.

1. Кислотно-основные реакции используют главным образом для прямого количественного определения сильных и слабых кислот и оснований или их солей. На таких реакциях основан метод кислотно-основного титрования (метод нейтрализации).

В этом методе применяют в качестве реагентов растворы сильных кислот или оснований. Например, определение соляной кислоты титрованием раствором едкого натра:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

2. Реакции образования комплексных соединений. Определяемые вещества действием реагентов переводят в комплексные ионы или соединения.

Так, при действии аммиака на ионы меди образуется комплексный аммиакат меди синего цвета.

На реакциях комплексообразования основаны следующие методы разделения и определения.

Разделение посредством осаждения. Многие комплексные соединения, в частности те, которые образуются при действии органических реагентов, нерастворимы в воде. Это даёт возможность использовать комплексные соединения для разделения ионов на определённые группы.

Например, ионы калия осаждают в виде комплексного соединения К₃[Со(NO₂)₆], отделяя их от ионов натрия, магния, бария, стронция и др.

Метод экстракции. Нерастворимые в воде комплексные соединения нередко хорошо растворяются в органических растворителях – хлороформе, бензоле, диэтиловом эфире и др.

Например, железо экстрагируется диэтиловым эфиром в виде комплексного соединения Н[FеСl₄]­­­­­. Комплексные соединения определяют фотометрическими, титриметрическими и гравиметрическими методами.

3.Реакции окисления – восстановления. На реакциях этого типа основаны многие методы определения различных элементов, к ним относятся:

• титриметрические,

• электрохимические,

• полярографические и

• кулонометрические методы анализа.