Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кузнецов В.В. Применение органических аналитических реагентов в анализе неорганических веществ учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.94 Mб
Скачать

 

 

 

-

51

-

 

 

 

 

 

тронную

систему

молекулы водородоподобному

атому.

Это

д а е т

в о з ­

можность описать

поведение

каждого

з(-электрона.

 

 

 

Полная электронная энергия молекулы, равная сумм^ значений

энергий

электронов

на в с е х

занятых

молекулярных орбиталях,

должна

быть минимальной.

Основываясь на этом, находят значения парамет ­

р о в , определяющих

энергию одного э л е к т р о н а .

Это -

кулоновский и н ­

т е г р а л

( di ) , равный энергии одного электрона в поле

к а к о г о - л и б о

одного

ядра (атома

у г л е р о д а ) ,

и резонансный

и н т е г р а л

(

) , о п р е ­

деляющий энергию электрона, движущегося в поле различных атомов .

Зная величины

 

и

ßij

, наѵодят собственные

значения

энергий

 

различных

уровней .

Расчеты

проводятся

на

 

ЭЦВМ. Значения

di

 

и

удобнее въести

в

р а с ч е т

в к а ч е с т в е

полуэмпирических

параметров .

Выбирая различные модели строения молекулы

 

и с о п о с т а в л я я

вы ­

численные

характеристики

с

экспериментально

найденными

(например,

Я м а к с

) ,

делают

выводы

о

наиболее

близкой

к

реальной

структуре

исследуемого

соединения.

Кроме

того, могут

 

быть

получены

такие

 

сведения,

как порядок с в я з е й ,

з н а ч е н и я 3t-электронных

плотностей

на атомах

и

индексы

свободной

валентности

 

( т а к

называемая

м о л е к у ­

л я р н а я д и а г р а м м а ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При комплексообразовании ионов металлов с

реагентами

п р о и с ­

ходит

смещение

уровней

at - электронной

энергии молекулы

р е а г е н т а .

Поэтому в

методе

ЛКАО

МО

влияние ионов

металлов р а с с м а т р и в а е т с я

к а к возмущение сопряженной хромофорной системы

молекулы

р е а г е н т а .

Количественно возмущение сопряженной системы моделируется

и з м е н е ­

нием величины кулоновских интегралов донорных атомов,

н е п о с р е д ­

ственно взаимодействующих

о

ионом

м е т а л л а .

 

Эта

модель

применима

только

д л я ионов

металлов,

 

обладающих

изоэлек^ронной

с

инертными

газами

внешней

электронной

 

оболочкой

( N a + ,

В а 2

+ ,

АГ^",

ТЛ(ІУ),

Zr(IY)

и

д р . ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подобные

расчеты

были

 

проведены,

например,

д л я р е а г е н т о в

типа а р с е н а з о

I

и а р с е н а з о

 

I I I . Было

п о к а з а н о ,

ч т о р е а г е н т

а р с е -

пазо I в слабокислых средах находится в таутомерном равновесии

между

азоидной

 

и хинонгидразонной формами,

причем

р а в н о в е с и е

значительно

сдвинуто в

сторону азоидной

формы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НО

ОН

 

 

 

 

 

/ - <

 

'

 

О

ОН

 

 

 

Квантовохимические

расчеты

позволили

и з

д в у х предполагаемых

. структур

комплекса

а р с е н а з о

I

с

ионами

ѴОІ?

и

Т(і(ІУ)

,

Б / :

- 52 -

-0,5 " ^ ^ s o i

" V v

v

s q f

 

A

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

^макс

Р а с ч е т н -

5 4 9 ш

 

 

Л макс.

Р а с ч е т н ' 59°

н

м

 

 

 

 

 

 

 

^макс.

экоперим.

595

пм

 

выбрать более обоснованную, так как только для нее

расчетные

д а н ­

ные совпали о экспериментальными -

( Б ) .

 

 

 

 

 

Расчеты по методу

{ДО ЛКАО были выполнены и для

некоторых

других реагентов - аэосоѳдинений, оксиантрахинонов,

реагентов

трифѳнилметанового. рада

и

их

когдлексов.

 

 

 

 

М е т о д

с в о

б о

д

н о г

о

э л е к т р

о

н

а .

Дело-

кализация

зГ-электронов

в системе сопряженных связей молекулы мо­

жет быть представлена как перемещение каждого электрона

вдоль ц е ­

пи сопряжения от

одного

концевого

атома

до другого .

На

границах

цепи сопряжения потенциальная энергия принимается бесконечно боль­

шой.

Это

позволяет .рассмотреть

движение

электрона в одномерном

потенциальном ящике и решить для него уравнение Шредингера.

 

 

 

Такая модель дает : квантовомеханическое объяснение

эффекта

сопряжения

и может

использоваться для

более

простого,

чем.в слу­

чае

ЖАО

МО,

расчета

^^акс

длинноволновой

полосы поглощения

окрашенного соединения. Для этого нужно

знать число

X-электронов

X

и длину

одного

звена сопряжения € . Разность энергий между выс­

шим заполненным уровнем и ближайшим вакантным:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8m

L

 

 

 

 

 

откуда:

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л

 

8 m c

 

J—

,

 

 

 

 

 

 

 

 

о и і ц .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

Z J

C + I

 

 

 

 

г д е

L -

длина цепи сопряжения

L = Ж і .

 

 

 

 

 

 

При

ионизации

молекулы р е а г е н т а

2

р - э л е к т р о н а (О - и - Й

-

атомов в

группах

-ОН,

-NH-) включаются

в общую

цепь

сопряжения

и

е е

протяженность

у в е л и ч и в а е т с я

на одно

з в е н о .

Это приводит

к

смещению

максимума

поглощения

в

сторону

более длинных

в о л н .

Можно

предположить,

что

т а к о е

же влияние оказывают

и- другие

заместители,

но

по - другому .

Поскольку р - электроны

атоіѵюв

заместителей' (fO-,-N=,-S~)

- 53 -

не участвуют в сопряжении,

их влияние на протяженность цепи сопря­

жения учитывают, рассматривая их проникновение через

потенциаль­

ный б а р ь е р , разделяющий р-электроны и лГ-электропную

систему, бла ­

г о д а р я туннельному

эффекту.

Коэффициент прозрачности

потенциаль­

ного б а р ь е р а ' з а м е н

я е т с я на

известную величину степени

ионности

связи атома заместителя с сопряженной системой. Длину соответству ­ ющей цепи сопрачіения вычисляют с определенной осторожностью ввиду возможности ее изменения вследствие нарушения копланарности моле­

кулы,

прерывания

сопряжения и д р .

( с т р .

46) .

 

 

 

 

Механизм смещения іс - электронов при образовании внутриком-

плексного соединения может быть

описан

как нарушение

установивше­

г о с я равновесия

диффузии р - электронов в

сопр~женную

систему

моле­

кулы,

потому что

ион водорода замещается на ион металла . Зная

степень ионности

образовавшейся

с в я з и ,

можно

учесть

изменение д л и ­

ны сопряженной системы р е а г е н т а

и

рассчитать

значение

 

 

 

 

 

 

 

 

manu •

внутрикомллексного соединения.

Отметим

з д е с ь ,

что на

основе

этих

теоретических оасомотрений окраска

внутрикомшіексного соединения

промежуточная между окрасками молекулярной и полностью ионизован­

ной формами

р е а г е н т а ( с т р . 4 8 ) .

 

 

 

Просчитывая длину сопряженных систем различных структур и

сопоставляя

расчетные значения

их максимумов

поглощения

-Я.„,.„„

с найденными

экспериментально,

делают выводы

о наиболее

близком

к действительному состоянии молекулы реагента и его комплексов.

Так,

например, для

люмогаллиона можно

представить два в а р и ­

анта строения комплекса

с ионами г а л л и я :

 

 

" ( U

( К _ + „

"OjS

O s

-

С£ W

Cf

W

 

 

A

 

 

Б

 

 

Расчетное

значение

^ м а к с для

формы

Б совпало с

эксперименталь­

ным,

следовательно, структура Б

может

быть признана

более

близкой

к действительной .

 

 

^

^

 

 

Таким

же образом было най -

 

* " ч . / \ ^ А /

, x k L ^

 

д е н о ,

что

строение

комплекса

HOOC-HjCfaY' j l

С

CUzC0OH

Q a ( I I I )

с ксиленоловым

оранже-

.

fj-cÇ

C ^ " V C H 2 N

 

вым наиболее правильно

переда -

"OOG-cli,

f ^ Y ^ 3

гС00~

ет

приведенная •"•'опмула,

посколь -

 

 

К^)

 

ку

для

т&коіі структуры

значения

 

 

 

 

 

-

54

-

 

X

= 550 им и

Я , п

к г

л а с е ™ ' = 5 4 4 н м с о в п ш ш

Ллакс.

эксперим.

 

макс, расчетн .

лучше,

ч^.л дл я других структур .

 

 

 

 

 

Некоторые

распространенные

окрашенные

 

 

 

 

 

 

 

 

органические

аналитические

реагенты

 

 

 

 

 

 

А л и з а р и н

 

С (І,2 - диоксиантрахинон - 3 - сульфокислота) .

Оранжево-желтое порошкообразное вещество, хорошо

растворимое в в о -

 

Q

 

о

н

 

де

(в отличие от

а л и з а р и н а ) .

Реагент

обра -

 

 

 

 

 

зует

окрашенные в

красный

цвет

соединения

 

 

 

 

 

•Нг0 с ионами

А І ( Ш ) ,

F e ( I I I ) , РЗЭ,

Z r ( I Y ) ,

 

 

и

 

 

SOJNQ

Т К ( І У ) ,

Т І ( І У ) ,

и(УІ )

и многих

других

а л е -

 

0

 

 

 

 

ментов при pH 5 -

7.

Чувствительность

р е а к ­

ций ~ 2 - 10 мкг/мл . Для обеспечения

 

избирательности част о

и с п о л ь ­

з у е т с я

маскирование. В присутствии

 

С а + +

чувствительность

реакции

на А І ( І І І )

увеличивается

до 0,65

мкг/мл .

Реагент применяют для

фотометрического

опред

ления многих

 

элементов.

 

 

 

 

 

 

А л ю м и н о н

(триашонийная

 

соль ауринтрикарбоновой

к и с ­

л о т ы ) .

Красно-коричневый

порошок,

 

хорошо растворимый в воде ,

раст -

Н 0 _ .

 

 

 

0

 

вор - оранжево-красный. Цветные реакции

JT

 

l

Г

Т

 

Д а е ?

о теми

же ионами,

что и ализарин

С.

H 4 N Û 0 C / ^ " ' j £

COONfy

Преимуществом р е а г е н т а перед ализарином

 

 

 

 

 

 

 

являетс я

 

слабая

окраска несвязанного

в °

 

І

 

 

ч С0(Ш

' к

о м ш

і е к

с

р е а г е н т а

при.рН.4

-

7.

Сбразую-

 

 

 

 

 

 

щиеся

комплексные

соединения

часто не

НО

*3

і^ * 0

 

д

а ю т

истинных растворов .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Триметильное

производное

ауринтри-

,

^

 

b ^

>лпиіі

карбоновой

 

кислоты - реагент алюмокре-

4

 

 

 

 

 

4

зон - не

имеет

этого недостатка,

что поэ-

 

 

 

 

J L 1

 

 

 

воляет

определять

А І ( І І І )

о ч у в с т в и -

 

Н3С

 

COONH4 .

т е л ь н о с т ь ю ~ 0 , 0 3

мкг/мл .

 

 

 

 

 

П и

 

р о к а т е

х

и н

о в

ы

й

 

 

ф и о л е т о в ы й

(3,3 (

 

ОН

 

ОН

 

 

4^триоксифуксон - 2" - сульфокислота) . По-

4

^

 

 

 

 

 

рошок от краснс-кор.ічневого до

з е л е н о -

 

 

 

 

•J^^J I

 

 

коричневого ц в е т а ,

растворимый

в в о д е ,

 

 

 

 

 

JQ-

 

 

нерастворимый

в

а ц е т о н э . При pH 5 -

7

 

 

 

 

 

 

 

 

раствор

р е а г е н т а имеет желтую

окраску,

 

 

 

 

 

 

 

 

а его комплексы

с

г г ( І У ) ,

ТИ(ІУ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

55

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q e ( i y ) ,

Y ( I I I ) ,

A K I I I ) ,

І м ( І І І ) ,

B i ( I I I )

и

д р .

 

-

синюю.

Чувстви ­

тельность реакции

на цирконий

 

0 , 1 мкг/мл . Применяется

также

в

 

к а ч е с т в е комплексонометрического

 

индикатора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф

е н

и

л ф

л

у о

р о

н

 

(9-фенил-2,3,7-триЬкси-6-іТшуорон).

 

 

^

 

 

 

 

 

 

Крарно-коричневый

порошок,

нераствори -

 

 

Vj^äfN^-Ov^sv^O

 

т ^

в

з 0 д 8 і

.растворимый

в

органических

 

до/Ч^Чс-Л^ч0Н

 

 

 

растворителях .

 

С

Се(ІУ),

Мо(УІ),

S f t ( I I I ) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

S n ( i y ) .

 

G a ( I I I ) ,

Z r ( i y )

 

и

д р .

при

pH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 - 4

 

образует

 

малорастворимые

в

воде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

красные комплексы. При фото.летрировании

их суспензии стабилизируют добавлением желатины.

Чувствительность

реакции

на

германий ~0,02

мкг/мл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С т и л ь б а з о

/ 4 , 4 - б и с ( 3 , 4 - д и о к с и ф е н и л а э о ) с т и л ь б е н - 2 , 2 - .

дисульфокислота,

диаммонийная

 

с о л ь ) .

Темнс-кори1 .левое

вещество-,

 

ц UQ S

 

/

 

^

 

хорошо

растворимое в

воде .

При pH

5

-

6

4

 

 

 

 

 

Ѵ-ОН

раствор

 

р е а г е н т а

желтый,

а его

комплексы

С Н ~ Л = /

N ^

W

 

с

A K I I I ) ,

I n ( I I I ) , Z n ( I I ) , Z r ( i y ) ,

 

I

 

 

 

 

 

 

 

F e ( I I I )

 

- оранжево-розовые.

Влияние

ж е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

л е з а

при

определении

алюминия

у с т р а н я ­

HjN03S

 

 

 

 

 

 

ется

восстановлением

F e ( I I I )

аскорби - .'

 

 

 

 

 

ОН

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р е а к ­

4 3

 

 

 

 

 

 

новой

ішслотой. Чувствительность

 

ции

на

алюминий ~0,04

мкг/мл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А з о - а з ' о к с и

Б Н

 

(2 - /2 * - о к с и н а ф т а л и н - ( і " - а з о - 2 Ѵ фе -

нилокси/ - 4 - метплфенол) . Оранжево-красное

 

кристаллическое

вещество,

 

 

 

 

 

 

 

 

нерастворимое в воде, но растворимое в

 

 

 

 

 

 

 

 

органических

растворителях .

При

в з б а л ­

 

 

 

 

 

 

 

 

тывании

 

красного

раствора

р е а г е н т а

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ССІ4

с

раствором, содержащим

Са**+

( с р е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

д а

I

M НаОН),

наблюдается

ослабление

и н -

 

 

 

 

 

 

с н з

 

тенсивности окраски. Другие щелочнозе­

мельные элементы не мешают определению

 

С а 2 + .

Чувствительность

 

реакции

0 , 2

мкг/мл .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І - Н

и

т р

о

з о

- 2 - н а

ф

т

о

л .

 

Оранжево-бурое

мелко­

 

 

 

 

 

го

 

кристаллическое

 

вещество,

плохо

р а с т в о -

 

 

 

 

 

 

,0Н

римое

в ' в о д о ,

но

хорошо

-

в

растворах

 

 

 

 

 

 

 

 

щелочей

и

в

органических

 

растворителях .

 

 

 

 

 

 

 

При

pH

 

5

образует

интенсивно

окрашенные

внутрикомплексние

соединения

с

 

С о ( І І )

-

 

красное,

 

F e ( I I )

-

з е л е ­

ное,

а

также

с Z r ( І У ) ,

P d ( I I )

 

и

д р . ,

малорастворимые

в

воде,

но

 

- 56 -

 

хорошо экстрагируемые органическими раст ­

ворителями. Реагент

широко применяется

для фотометрического

определения С о ( І І ) ,

 

 

Со

 

причем за счет нитрозогрупп избытка реа -

 

 

з

 

 

гента

Со(ІІ)

окисляется до

 

С о ( І І І ) .

Комплекс

реагента с С о ( I I I )

инертен,

при подкислении

он разруша­

ется медленнее,

чем другие.

Это дает возможность избирательного

 

 

 

 

 

определения

кобальта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

 

 

На практике часто

используют

аналог

 

£ j T j T

 

реагента - нитрозо-Р-соль,

образующую

Na О S ' / ^ ^ ^ ^ S Q

Ma Ра ств °римые

в воде

комплексы.

Чувствитель-

J

 

 

 

 

ность реакции на кобальт ~

0,02

мкг/мл.

К с и л е н о л о в ы й

 

о р а н ж е в ы

й [з,3'-бис/kl,II -

ди(карбоксиметил)-аминометил/-о-крезолсульфофталеин]. Красно-ко-

НООСÇH.

 

 

,СН,С0ОН

ричневый

порошок,

растворимый ь воде .

H00CCHJ|

 

pCHjGOOH

прИ pH I -

5 раствор

реагента имеет

 

СН2

 

CUt

 

желтую окраску. Образуемые реагентом

НО

 

 

 

 

 

внутрикомплексные

соединения

с АІ( Ш Х

XACVVJC

 

Z r t r n .

В і ( Ш ) ,

Т л ( І І І ) ,

РЗЭ и др .

 

 

 

 

 

 

Н|С

f«**V'soHC H 3

 

яьлвт красную окраску. Широко приме-

 

Г

І

1

 

 

няется для фотометрического

опреде­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ления многих элементов (стр . 49). Чувствительность реакции на

цирконий - 0,1 мкг. Реагент часто используется в качестве

комплек-

сонометрического

индикатора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І - ( 2 - П и р и д и л а 8 о ) - 2 - н а ф т о л ,

 

П А Н . 4

 

 

 

 

 

 

Оранжевое мелкокристаллическое в е ­

 

 

 

 

 

 

щество, плохо растворимое в воде,

 

 

 

 

 

 

растворимое в органических раствори­

 

 

 

 

 

 

телях. При pH 2 -

6 раствор

реагента

желтый,

а образуемые им внутрикомплексные

соединения

с

ионами

С о ( І І ) ,

N1(11),

С ц ( І І ) ,

Z n ( I I ) ,

I n ( I I I ) ,

P e ( I I I ) ,

Qa(III), РЗЭ и

др . имеют окраску от красной до фиолетовой. Особенно

устойчив

а« N

/~Д

 

 

комплекс меди. Комплексы хорошо экотра-

/

л

 

 

гируются

оргашческими

растворителя-

 

^

 

 

 

ми- -Чувствительность реакции на кобальт

 

 

 

 

 

 

~0,2

мкг/мл,

на

никель

—0,1

мкг/мл.

К аналитическим овойствам

ШШ близки свойства

4-(2-пиридил-

аS

- ч

T j

V'ОНi

 

аэо)-резорцина /ПАР/, однако вслед -

 

ствие

наличия двух

гидроксильных

 

групп в молекуле

реагент

и его ком-

Н0 •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

57

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плексы

более

растворимы

в

в о д е .

Для комплекса

C u ( I I )

Р К р о с т . С и Е 2 - =

3 6 , 1 .

ПАН и

особенно ПАР ч а с т о

используются

как комплексоно -

2

 

метрические

индикаторы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А р с е н а з о

I / б е н з о л - 2 ' - а р с о н о в а я к и с л о т а - ( І / - а з о - 2 ) -

І.вдиоксинафгалин-З.б-дисзгльЛіокислота,

д в у н а т р и е в а я

соль

/ .

Красно -

ÖASO(OH)2

 

 

 

 

 

 

 

 

коричневый

порошок,

хорошо

 

р а с т в о р и -

 

~ N

 

 

{Jf

 

f

^ с п

ы

мыи в

в о д е .

В кислых

с р е д а х

р а с т в о р

-

 

 

л о ^ ^ ^ ^

 

 

а его внутрикомплексные

соединения

 

 

- 3

l

^

l f

^

i

 

 

р е а г е н т а имеет

красно - розовую

о к р а с к у ,

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

фиолетово-синюю

различных

о т т е н к о в .

Применяется

дл я определения

ІМІУ)

и

 

. Uo| + ,

Т(і(ІУ),

Z r ( i y ) ,

S c ( I I I ) .

L a ( I I I ) ,

C e ( I I I ) ,

 

РЗЭ, А І ( І І Г ) ,

Ы6(У), В е ( Ц ) и д р .

Ч у в с т в и т е л ь ­

ность

реакций

0,05

- 0, 1

мкг/мл .

Избирательность

реакций

д о с т и г а ­

е т с я варьированием

pH. Реагент

ч а с т о

 

и с п о л ь з у е т с я

ка к

ингредиент

органических

соосадителей .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SOjNa

 

 

Более

избирательное

определение

ТК(ІУ)

(\=/Л -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д о с т и г а е т с я

в

более

кислых

 

с р е д а х

 

 

^

J

 

 

 

 

при pH 0,7

- 1,2

с

р е а г е н т о м

торон I .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Торон

I

 

пригоден

также

и д л я о п р е д е -

 

 

 

 

 

 

 

S03Wa

 

 

л е ™ ^ Р и < І

5 Г ) >

N

P d y

) .

РЗЭ,

Z r ( i y ) . . .

А р с е н а . з о

I I I / 2 , 7 - б и с - ( 2 - а р с о н о б е н з о л - І - а з о ) - І , 8 -

диоксинафталин - 3,6 - дисульфокислота,

д в у н а т р и е в а я

с о л ь / .

Темно-

 

 

As03 He

 

 

 

 

 

 

Hg03As

 

 

 

красный порошок,

растворимый

 

 

 

 

н?

 

 

?н

 

и\

 

/

 

в

Б 0 Д - в * в

и н т е р в а л е к и с л о т н о с -

 

 

% H

-

f j

\

 

~

~ H

'

 

 

 

 

т

и

от РН 4

до 10 M HCl о к р а с -

 

 

 

/ ^ " ^ ^ Ч - ф

 

 

 

 

 

ка р е а г е н т а р о з о в о - к р а с н а я .

 

 

N Q 0 Î S

 

 

 

 

і

< х

 

 

 

 

Образуемые

им

в н у т р и к о м п л е к с ­

ные соединения

с

 

Т Я ( І У ) ,

Zr(iy),

% ( І У ) ,

М р ( І У ) , Р и ( І У ) ,

Uo|+

-

зеленые ( 0 , 1 - 10

 

M H C l ) ,

с

P d ( I I ) ,

P Ô ( I I ) ,

 

С а ( І І )

-

 

синие

 

 

(pH 2 - 5 ) ,

со

S c ( I I I )

-

фиолетовое

 

(pH 1 - 4 ) .

Способность

 

р е а г е н т а

д а в а т ь

высокочувствительные

и контрастные

реакции

в с и л ь -

нокислых

средах

я в и л а с ь причиной

его . широкого

р а с п р о с т р а н е н и я .

 

Чувствительность

реакции

на торий

0,02

м к г / м л , на уран

 

0,04 — ^ .

H и т X р о м а з о / 2 , 7 - б и о ( 4 - н и т р о - 2 - с у л ь ф о б е н і о л - І - а а о ) - .

1 , 8 - д и о к с и н а ф т а л и н - 3 , 6 - д и с у л ь ф о к и с л о т а / .

Темно-фиолетовый

порошок,

 

S03 H

 

 

 

 

 

 

 

HOjS

 

 

 

 

растворимый

в в о д е ,

о к р а с к а

, / ~ \

и

 

"?

 

9"

 

и

Î

/ V

ил

 

р а с т в о р о в , фиолетовая

. При

V* \==/

^

«

Y

Y

r

n ^

~^=S

 

2

 

pH 2 -

4, о б р а з у е т

ЕНуТрИ-

 

 

 

 

< ^ S ^ \

 

 

 

 

 

 

 

комплексные

соединения

с

 

 

Щ 5

 

 

 

 

 

b

0 j H

 

 

 

 

 

 

ионами

В&ІЦ\,.

Sr ( I I ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

58

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C u ( I I ) ,

N i ( I I ) ,

L a ( I I I ) ,

имеющие

синие

окраски .

Для

 

увеличения

 

чувствительности

реакций

их

проводят

в

присутствии

органических

 

р а с т в о р и т е л е й

 

-

а ц е т о н а ,

этанола и

д р .

Чувствительность

реакций

 

на

барий

и стронций

— 0,01

мкг/мл .

 

При

определении

стронция

в

при ­

сутствии

бария

влияние

последнего

устраняют

с

помощью

сульфата

 

 

н а т р и я .

Реагент

получил широкое распространение как металлиндика-

т о р на ионы В а 2 +

при

титриметрическом

определении

S O 2 -

(pH

I

-

2,

среда

50

j S - ш г о

а ц е т о н а ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д и

т

и

з

о

н

(дифенилтиокарбазон) .

Игольчатые

кристаллы

с и н е -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

черного

ц в е т а ,

нерастворимые

в в о д е ,

но

 

 

 

 

 

 

/NN

J^J)

растворимые

 

в

органических

р а с т в о р и т е л я х .

 

 

 

N

 

С

 

4 NH

 

 

Образуемые

реагентом

внутрикомплексные

с о е -

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

динения

также

нерастворимы

в

в о д е .

При

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

встряхивании

зеленого

хлороформного

 

р а с т ­

 

в о р а дитизона

 

с

БЕДНЫМИ

растворами

солей

тяжелых

металлов

окраска -

и з м е н я е т с я

д о

 

оранжевой

 

(дитизонаты

 

В і ( І І І ) ,

A u ( I I I ) ,

H g ( I I ) . . . ) ,

красной

(дитизонаты -

C d ( I I ) , І а ( І І І ) . . . ' )

или

красно-фиолетовой

 

 

(дитизонаты

С о ( І І ) ,

Р е ( І І І

A g ( I ) . . . ) .

С учетом

тион-тиольной

 

 

аM*** Ч С** N NH

^.

 

таутомерии строение образующихся соедине -

 

r^J)

 

ний можно представить приведенным образом.

 

 

Аналитические формы . достаточно

устойчивы:

 

 

 

 

 

Wrl/ r i

'

 

£ е«* . Hg(HDr)2

=

 

l'lf'it'

 

 

 

 

 

 

 

Чувствительность

 

 

 

Кнест .

P6(HDz)2

= 2

, 2

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

реакций

~ 0 , 0 5

м к г / м л .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 - ( А1-

 

 

Д и м е т и л а м и н о б е н э и . л и д ѳ н ) -

 

р

о д

а

н

и н .

Красное

кристаллическое

вещество,

нерастворимое

в

 

 

£ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в о д е ,

но

растворимое

в

органических

 

 

J

I

 

 

/~~\ __

/ г и

\

р а с т в о р и т е л я х ,

например,

 

в

ацетоне

-

 

S

% / C =

C

H

\

=

/

N (

3

^

 

желтый

р а с т в о р .

С солями

 

A g ( I ) ,

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H g ( I . I I ) ,

P d ( I I ) , Au(ni), P t ( l l ) ,

 

 

C u ( I )

р е а г е н т

д а е т

красно-фиолетовый

осадок,

экстрагирующийся

 

 

органическими растворителями - В нейтральной

и щелочной

средах

 

 

этим реакциям

 

мешают

многие

другие

 

катионы.

Чувствительность

 

 

экстракционно - фотометрического

определения

золота

может

быть

 

 

д о в е д е н а до - О , 0 0 2 м к г / м л .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

59 -

 

 

 

 

 

 

Флуоресцентные органические

гладитические

реагенты

 

 

іівление

(Тінуоресценции

 

 

 

Явление (Тлуоресцеиции

наблюдается

в том с л у ч а е ,

если молеку ­

л а

пои переходе

из возбужденного

состояния в

невозбужденное

о т д а ­

ет

поглощенную

при возбуждении энергию

в виде

квантов

с в е т а .

Мо­

лекулы люминесцирующего вещества і.юкет переводиться в возбужденное

состояние различными методами. Люминесценция,

возникающая

в р е з у л ь ­

т а т е воздействия

квантов с в е т а ,

называется

фотолюминесценцией

 

(флуоресценцией)

( с т р . 31) , возникающая

з а

счет

энергии

химичес ­

кой

реакции -

хемшшминесценцией,

з а

счет

энергии

рентгеновских

л у ­

чей - рентгенолюминесценцией. Чаще

в с е г о

в

аналитической

практике

и с п о л ь з у е т с я флуоресценция некоторых органических

р е а г е н т о в

и

 

(или) их внутрикомплексных соединений с ионами металлов .

Аналити­

ческими признаками

в этом

случае

ж г у т

 

быть изменение

ц в е т а

флуо ­

ресценции, либо

ее возникновение

или исчезновение

( г а ш е н и е ) ,

п р о ­

порциональное

концентрации

анализируемого

 

вещества .

 

 

 

 

 

 

Э н е р г е

т

и к а

ф л у о р е с ц

е

н

ц

и

и .

 

Эффектив­

ность преобразования энергии возбуждения .Е^

в

 

энергию излучения

Еф

характеризуют

энергетическим, выходом

 

 

В э

:

 

 

 

 

 

 

 

Так

ка к энергия

излучений

к в а н т о в а н а ,

вводят

понятие

о

квантовом

выходе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г д е

Кф - число

излученных к в а н т о в ,

 

j f ß

-

число

поглощенных

к в а н ­

т о в .

Величина энергетического выхода

зависит

от

длины

 

волны

в о з ­

буждающего с в е т а ( з а к о н С . И . Вавилова) .

Интенсивность

флуоресценции

пропорциональна

числу излученных к в а н т о в ,

с л е д о в а т е л ь н о ,

и н т ен с ив ­

ность с в я з а н а с квантовым

выходом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В л и я н и е

р а з л и ч н ы х

 

 

ф а к т о р о в

 

н а

в ы х о д

и

 

и н т е н с и в н о с т ь

 

 

 

ф л у о р е с ­

ц е н ц и и .

Уменьшение выхода

флуоресценции

называют

гашением.

Оно може'" вызываться изменением строения флуоресцирующей

ьюлекулн

(гашение первого рода) или влиянием внешних

факторов,

 

не

з а т р а г и ­

ваниях структуру молекулы (гашение второго

р о д а ) .

С некоторой

г р а ­

ничной концентрации, флуоресцирующего

Еещества в

р а с т в о р е

лаблюда-

 

 

-

60

-

 

 

 

 

 

е т с я

"концентрационное гашение",

однако

до этой

концентрации н а ­

блюдается линейная зависимость флуоресценции от

концентрации.

 

С увеличением температуры выход и

интенсивность

флуоресценции

органических

соединений уменьшаются,

так как в

этом

случае в о з р а с ­

т а е т

к о л е б а т е л ь н а я энергия молекулы

и,

с л е д о в а т е л ь н о ,

в е р о я т н о с т ь

перехода е е

в к а к о е - т о д р у г о е

-

"безызлучательное"

состояние .

 

Гашение

флуоресценции может

наблюдаться под влиянием приме­

с е й ,

находящихся в р а с т в о р е .

Это

может

быть связано

с

потерей

энергии

возбуждения в с л е д с т в и е

соударений-молекул

сТшуоресцирующе-

г о

вещества

и примесей

и с передачей этой энергии молекулам

п о с ­

тороннего

вещества

(гашение

второго

р о д а ) .

Для

химического а н а л и ­

з а п р е д с т а в л я е т

и н т е р е с

гашение

или

возникновение

флуоресценции

к а к

р а з

в

присутствии

этих

постоіонних

веществ .

Ввиду

химического

в з а и м о д е й с т в и я ,

влияющего

на свойства

органической

молекулы,

 

это

явление

-

гашение

первого

рода .

Важно

отметить,

что

т а к о е

в з а и м о ­

д е й с т в и е

не

о б я з а т е л ь н о

должпо приводить к гашению флуоресценции,

может

и з м е н я т ь с я

цвет

флуоресценции,

ее

интенсивность,

либо

в о о б ­

ще

в о з н и к а е т

флуоресценция,

не

свойственная исходным

р е а г е н т а м .

На

этом

последнем

и основаны аналитические

флуоресцентные

реакции

ОргАР.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие

положения

о

влиянии различных факторов на реакции ОргАР

с неорганическими

ионами

(например,

pH, природа

р а с т в о р и т е л е й ) ,

р а з у м е е т с я ,

и в

случае

флуоресцентных

р е а г е н т о в

остаются

теми

же .

 

 

Флуоресценция

и

строение молекул

сТшуоресцируюіцих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

органических

соединении

 

 

 

 

 

 

 

 

П р а в и л о

 

з е р к а л ь н о й

с и м м е т р и и .

При

переходе

молекулы

в

возбужденное состояние

силы

внутримолеку­

л я р н о г о

взаимодействия

и

относительное

расположение

уровней

э н е р ­

гии

нормального

и

возбужденного состояний не изменяются. Это

 

важ­

ное

положение было

установлено

при

сопоставлении

спектров

п о г л о ­

щения и

излучения

флуоресцирующих соединений, пример т а к о г о

рода

приведен

на

р и с . 8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как

видно

из

рисунка,

имеет место

з е р к а л ь н а я

симметрия

спек ­

т р о в поглощения

и

излучения

относительно линии,

перпендикулярной

к оси ч а с т о т

и

проходящей

ч е р е з

точку

пересечения

линий спектров

( правил о

В.Л.Л евши на ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ