Химические методы анализа Качественный химический анализ.

Классификация реакций в качественном анализе.

Групповые (применяются групповые реагенты) реакции, идущие с определенной группой элементов или веществ.

Применяются:

- для обнаружения присутствия элементов определенной аналитической группы;

- в систематическом ходе анализа для полного отделения аналитической группы от других групп;

- для концентрирования групп веществ;

- для отделения групп веществ мешающих обнаружению искомых соединений.

Характерные реакции различают по селективности

- селективные (избирательные) – для открытия ограниченного числа ионов (от 2 до 5) – дают с ними одинаковые или сходные аналитические реакции;

- специфичные – высокоселективные – для открытия 1 компонента.

Избирательность реакций может быть повышена путем применения приемов маскирования, регулирования условий проведения (рН, температуры), выделения и разделения обнаруживаемых компонентов.

Важной характеристикой аналитических реакций, применяемых для обнаружения веществ, является предел обнаружения – наименьшее содержание, которое сложно обнаружить в присутствии определяемого компонента с заданной доверительной вероятностью.

Основные принципы качественного анализа.

Селективных и специфичных реакций известно немного, поэтому на практике применяют специальные приемы устранения мешающего влияния компонентов, присутствующих в системе наряду с интересующими веществами.

Устранить помехи можно двумя основными способами:

- разделить систему на составные части (подсистемы) и исследовать затем каждую в отдельности (обычно осуществляется делением на фазы).

- подавлением мешающего влияния внутри анализируемой системы (маскирование).

В соответствии с этим различают систематический и дробный анализ. Выбор того или иного определяется задачей анализа. Систематическим называют полный анализ исследуемого объекта, осуществляемый путем разделения исходной системы (пробы) на несколько групп в определенной последовательности на основе сходства и различий их аналитических свойств. Аналитические группы разделяют, переводя их в различные фазы. Анализ выделенной группы заключается в том, что последовательно проводят реакции разделения до тех пор, пока в одной фазе останутся лишь компоненты, которые можно однозначно идентифицировать характерными реакциями со специфическими реагентами.

В настоящее время используют несколько схем систематического анализа.

Классическим методом анализа катионов является сероводородный (сульфидный).

Деление катионов на группы по сероводородному методу.

Группы	1	2	3	4	5
Катионы	Na+ K+ Mg2+ NH+4	Ca2+ Sr2+ Ba2+	Al3+ Fe2+ Fe3+ Cr3+ Zn 2+ Ni2+ Co2+ Mn2+	Pb2+ Ag+ Hg2+2 Cu2+ Cd2+ Bi3+	Sn2+ Sn4+ As3+ As5+ Hg2+ Sb3+ Sb5+
Групповой реагент		(NH4)2CO3	(NH4)2S	H2S+ HCl	Na2S

Сущность дробного анализа заключается в проведении избирательных реакций на отдельные (обнаруживаемые) компоненты в отдельных порциях анализируемой системы (пробы).

Таблица 1. Качественные реакции на катионы

№ п/п	Катион	Реактив, условия	Продукт реакции, наблюдения	Цвет пламени
1.	NH4+	1. NaOH, нагревание 2.KOH + K2[HgI4] – реактив Несслера	1. NH3, выделение газа с резким запахом 2.[Hg2NH2]I↓, красно-бурый	-
2.	Na+	KH2SbO4	NaH2SbO4↓, белый	желтый
3.	К+	HClO4	KClO4↓, белый	фиолетовый
4.	Ag+	HCl и ее соли	AgCl ↓, белый	-
5.	[Hg2]2+	H2S или Na2S	HgS + Hg↓, черный	-
6.	Pb2+	1. K2CrO4 2. H2S или Na2S 3. KI	1. PbCrO4↓, желтый 2. PbS↓, черный 3. PbI2↓, желтый, растворим в горячей воде	-
7.	Ba2+	H2SO4 и ее соли	BaSO4↓, белый	желто-зеленый
8.	Sr2+	H2SO4 и ее соли	SrSO4↓, белый	карминово-красный (яркий)
9.	Са2+	H2SO4 и ее соли	СаSO4↓, белый	кирпично-красный
10.	Zn2+	1. NaOH, NH4OH 2. NaOH в избытке	1. Zn(OH)2, белый 2. [Zn(OH)4]2-, бесцветный	-
11.	Al3+	1. NaOH, NH4OH 2. NaOH в избытке	1. Al(OH)3, ↓белый 2. [Al(OH)4]-, бесцветный	-
12.	Cr3+	1. NaOH, NH4OH 2. NaOH в избытке	1. Cr(OH)3, ↓ серо-зеленый 2. [Сr(OH)6]3-, зеленый	-
13.	Sn2+	1. NaOH, NH4OH 2. NaOH в избытке	1. Sn(OH)2, ↓белый 2. [Sn(OH)4]2-, бесцветный	-
14.	Fe2+	K3[Fe(CN)6]	Fe3[Fe(CN)6]2↓, синий	-
15.	Fe3+	1. K4[Fe(CN)6] 2. NH4CNS	1. Fe4[Fe(CN)6]3↓, синий 2. Fe(NCS)3, кроваво-крас-ный	-
16.	Mg2+	Na2HPO4	MgNH4PO4↓белые кристаллы	-
17.	Mn2+	1. NaOH 2. PbO2+H2SO4	1. Mn(OH)2↓белый, буреет 2. Окисляется до MnO4-, малиновый раствор	-
18.	Bi3+	SnCl2+NaOH	Bi↓, черный	-
19.	Sb3+	H2S или (NH4)2S	Sb2S3↓, оранжево-красный	-
20.	Hg2+	1. NaOH 2. H2S 3. KI	1. HgO↓, желтый 2. HgS↓, черный 3. HgI2↓, ярко-оранжевый, растворим в избытке	-
21.	Cd2+	H2S	CdS↓, ярко-желтый	-
22.	Сu2+	1. H2S 2. NH4OH в избытке	1. CuS↓, черный 2. [Cu(NH3)4]2+, васильково-синий	-
23.	Co2+	H2S	CoS↓, черный	-
24.	Ni2+	1. H2S 2. NH4OH в избытке	1. NiS↓, черный 2. [Ni(NH3)6]2+, голубой	-

Таблица 2. Качественные реакции на анионы.

№ п/п	Анион	Реактив, условия	Продукт реакции, наблюдения
1.	Сl-	AgNO3	AgCl↓белый, нерастворимый в кислотах
2.	Br-	AgNO3	AgBr↓светло-желтый, нерастворимый в кислотах
3.	I-	AgNO3	AgI↓желтый, нерастворимый в кислотах
4.	S2-	AgNO3	Ag2S↓черный, нерастворимый в кислотах
5.	SO42-	BaCl2	BaSO4↓белый, нерастворимый в кислотах
6.	SO32-	KMnO4+H2SO4	MnSO4, обесцвечивание раствора
7.	PO43-	1. AgNO3 2. (NH4)2MoO4+HNO3,конц., нагревание	Ag3PO4↓желтый, растворимый в азотной кислоте 2. (NH4)3[PMo12O40] ↓ желтый
8.	СO32-	HCl, раствор	CO2↑, газ без запаха
9.	SiO32-	HCl, раствор	H2SiO3↓ белый, студенистый
10.	СН3СОО-	H2SO4, конц., нагревание	CH3COOH↑, запах уксусной кислоты
11.	NO3-	H2SO4, конц., Cu, нагревание	NO2↑, бурый
12.	NO2-	KMnO4+H2SO4	MnSO4, обесцвечивание раствора

Преимуществами дробного анализа перед систематическим являются:

1. Искомые вещества можно обнаруживать в любой последовательности.

2. Быстрота выполнения (часто отсутствуют операции фильтрования, центрифугирования, промывания осадков, необходимые в систематическом анализе).

3. Небольшие объемы пробы.

Недостатки дробного анализа:

1. Применяется для обнаружения ограниченного (заданного) числа компонентов.

2. Не дает полной картины присутствия веществ в пробе.

3. Требуется большое число специфичных, дефицитных реагентов.

Одним из разновидностей дробного анализа является капельный анализ. Он заключается в выполнении аналитических качественных реакций на фильтровальной бумаге, пластинках из стекла и фарфора в объеме 2-3 капель. Образование пятна на бумаге - результат сложного взаимодействия капиллярного распределения, диффузии, разбухания, адсорбции и химического взаимодействия. Капиллярный анализ - это разновидность бумажной хроматографии.