Тема 2 Якісний хімічний аналіз

Предметом якісного аналізу є розвиток теоретичних основ, вдосконалення існуючих і розробка нових методів визначення якісного складу речовини. Завдання якісного аналізу полягає у визначенні “якості” речовини, виявленні та ідентифікації елементів, атомів, іонів, функціональних груп, які входять до складу досліджуваної сполуки. Якісний аналіз включає фізичні, хімічні та фізико-хімічні методи аналізу. Останні класифікують за агрегатним станом об’єкту дослідження (методи “сухої” та “мокрої” хімії), а також за технікою виконання самого аналізу (пробірковий та безпробірковий методи).

Методи сухої хімії включають:

• перевірку на забарвлення полум’я. При цьому іони Na⁺ дають жовтий колір, K⁺ – фіолетовий, Li⁺ та Sr²⁺ – карміново-червоний, Ca²⁺ – цегляно-червоний колір, солі B та Cu – зелений, а As, Sb та Pb – блакитний;

• одержання забарвлених перлин при сплавленні досліджуваної речовини з бурою (Na₂B₄O₇10H₂O) або NaNH₄HPO₄4H₂O;

• термічний розклад: Сu₂(OH)₂CO₃ 2CuО + CO₂ + H₂O;

• механо-хімічний (метод розтирання):

2NH₄Cl_(к) + Ca(OH)_{2 (к)} 2NH_{3 (г)} + CaCl_{2 (к)} + 2H₂O_(г).

Аналіз методом мокрої хімії: речовину, яку аналізують, розчиняють у воді, кислотах, лугах, амоніаку, органічних розчинниках чи сплавляють з різними плавнями з подальшим розчиненням у воді, кислотах або лугах:

Cr₂O_{3 (к)} + 2KOH_(к) K₂Cr₂O_{4 (к)} + H₂O_(г)

Cr₂O_{3 (к)} + 3K₂S₂O_{7 (к)} Cr₂(SO₄)_{3 (к)} + 3K₂SO_{4 (к)}

Залежно від маси досліджуваної речовини виділяють наступні методи аналізу: макроаналіз (1–10 г або 50–100 мл); напівмікроаналіз (0,05–0,5 г або 1–10 мл); мікроаналіз (10^–3–10^–6 г або 10^–1–10^–4 мл); ультрамікроаналіз (10^–6–10^–9 г або 10^–4–10^–6 мл). Аналіз речовин мікро- або напівмікрометодом дозволяє зменшити витрати реагентів у кілька разів.

Аналітична реакція

Аналітичною реакцією може бути будь-яка хімічна реакція, яка супроводжується аналітичним сигналом – зовнішнім ефектом, наприклад утворенням осаду (додаток 1), появою забарвлення (додаток 2), газу (додаток 3) тощо. Всі аналітичні реакції поділяють на три групи: реакції відкриття (додатки 4, 5), перевірки або ідентифікації (наприклад, органічних сполук – додаток 6) та розділення. Основними вимогами до аналітичних реакцій є відносно велика швидкість їх протікання, стехіометричність, стійкість до дії зовнішніх факторів; характерність, специфічність, вибірковість (або селективність), чутливість реакції.

Чутливість аналітичної реакції – це найменша маса речовини або іона, яка може бути відкрита даним реактивом. Умови, які впливають на чутливість аналітичної реакції: достатня концентрація розчинів реактиву та аналізованої речовини; наявність відповідного рН середовища; температура; об’єм аліквоти (розчину), взятої для аналізу; послідовність додавання реактивів; товщина шару розчину; метод виконання реакції і спостереження результатів її перебігу; ефект реакції; наявність домішок; наявність специфічного та селективного реактиву.

Специфічні реакції дозволяють відкривати даний іон у присутності інших іонів, тоді як селективні (вибіркові) реакції описують взаємодію з обмеженим числом іонів.