Классификация методов анализа в зависимости от количества исследуемого вещества

Вид анализа	Масса пробы, г	Объем раствора, мл
Макроанализ	> 0,5	10 – 1000
Полумикроанализ	0,05 - 0,5	0,1 – 10
Микроанализ	< 0,01	0,01 – 1
Субмикроанализ	10-4 - 10-3	< 10-2
Ультрамикроанализ	< 10-4	< 10-3

В макрометодах для проведения химических реакций используют колбы, химические стаканы, большие пробирки. При использовании большого количества анализируемого вещества данный метод малочувствителен, длителен при выполнении и неэкономичен. Противоположностью является ультрамикроанализ, характеризующийся высокой чувствительностью. Однако реакций, обладающих столь низким пределом обнаружения, на практике очень мало. Поэтому, в основном, в химических лабораториях используют микро- и полумикрометоды анализа.

Методы маскирования, разделения и концентрирования. Для получения надежных результатов в аналитической химии используют методы маскирования, разделения и концентрирования веществ.

Маскирование – это торможение или полное подавление химической качественной реакции с мешающим ионом. При этом не должно происходить образование новой фазы. В качестве маскирующих неорганических веществ применяют цианиды, роданиды, фториды, фосфаты и оксалаты щелочных металлов и аммония. Известна также группа органических веществ, называемых маскирующими комплексообразователями. К ним относятся тиомочевина, винная, лимонная, щавелевая, салициловая кислоты, а также комплексоны. Например, открытию кобальта (2+) в смеси катионов по реакции

Co2+ + 4SCN– = [Co(SCN)4]2–

мешают ионы железа (3+), которые образуют с роданид–ионом окрашенное в красный цвет соединение. Для устранения мешающего эффекта ионы железа «маскируют» ионами фтора, которые с железом образуют очень прочный комплекс, и тогда железо не мешает определению кобальта.

Необходимость разделения и концентрирования может быть обусловлена следующими факторами: проба содержит компоненты, мешающие определению; концентрация определяемого компонента ниже предела обнаружения метода; определяемые компоненты неравномерно распределены в пробе; отсутствуют стандартные образцы для градуировки приборов; проба высокотоксичная, радиоактивная и дорогая.

Разделение – это операция, в результате которой компоненты, составляющие исходную смесь, отделяются один от другого.

Концентрирование - это операция, в результате которой повышается отношение концентрации или количества микрокомпонентов к концентрации или количеству макрокомпонента.

Основные методы разделения и концентрирования и их характеристики представлены в табл. 2.

Таблица 2

Методы разделения и концентрирования

Осаждение	Выделение из раствора твёрдой фазы малорастворимого соединения. Применяют для разделения определяемых и мешающих компонентов
Соосаждение	Захват осадком посторонних ионов, которые сами по себе в данных условиях осадков не образуют; одновременный переход микро- и макрокомпонентов в твёрдую фазу осадка
Экстракция	Избирательное извлечение веществ из водной фазы в несмешивающуюся с ней органическую фазу
Хроматография (бумажная, ионообменная и др.)	Избирательное поглощение компонентов анализируемой смеси различными сорбентами
Электролиз	Выделение определяемых или мешающих элементов на инертном электроде под действием электрического тока
Цементация	Самопроизвольное осаждение элемента на поверхности более электроотрицательного металла
Дистилляция	Выделение веществ из жидкой фазы в газовую в виде летучих соединений

Условия проведения аналитической реакции. Для проведения каждой реакции необходимо соблюдать определенные условия, основные из которых:

- рН среды;

- температура;

- концентрации реагентов;

- присутствие определенных веществ;

- отсутствие мешающих ионов или веществ.

Для протекания многих реакций необходима среда с определенным значением рН водного раствора. В таких случаях значение рН контролируют с помощью индикаторов или прибора рН-метра. Для поддержания нужного значения рН при необходимости используют соответствующие буферные растворы.

Повышение температуры полезно для реакций окисления–восстановления, так как при этом увеличивается скорость реакций. Кроме того, нагревание способствует переходу аморфных осадков в кристаллические, предупреждает образование коллоидных растворов. Для реакций осаждения нагревание вредно, так как, как правило, растворимость осадка увеличивается при нагревании.

Концентрация ионов в анализируемой смеси имеет очень большое значение в анализе. Оптимальным диапазоном концентраций для качественного полумикроанализа является 0,5−0,05 моль/л. При больших концентрациях затрудняется обнаружение ионов в смеси, при меньших − возможна “потеря” ионов.

В сомнительных случаях пользуются “свидетелем”, т. е. создают в тех же условиях или положительный, или отрицательный результат и сравнивают с ним эффект, полученный при проведении обнаружения анализируемого объекта. “Свидетель”, содержащий искомый ион на фоне других ионов, находящихся в смеси, представляет собой прототип стандартных образцов или эталонов, широко применяемых при проведении количественного анализа различных объектов.