Органические аналитические реагенты и их применение в качественном анализе

Органические реагенты (ОР) – это органические соединения, вступающие в реакции с веществами неорганической или органической природы с образованием продуктов, обладающих аналитическими свойствами.

ОР широко используют в аналитической химии благодаря ряду их преимуществ перед неорганическими реагентами:

1. высокая избирательность действия. По этой причине многие ОР являются специфическими реагентами на неорганические ионы. Например, реактив Грисса является специфическим ОР на нитрит-ионы NO₂^–;

2. высокая чувствительность реакций с участием ОР, что позволяет обнаружить вещество в очень малых концентрациях.

Высокая чувствительность и селективность органических реагентов обусловлены их высокой молярной массой, низкой растворимостью в воде комплексов органических реагентов с ионами металлов, а также интенсивной окраской таких комплексов.

В качественном анализе органические реагенты применяют для:

• обнаружения с использованием реакций осаждения и реакций, протекающих с образованием окрашенных продуктов;

• маскирования мешающих ионов с целью подавления побочных реакций аналитического реагента с посторонними ионами, присутствующими в анализируемом растворе.

Обнаружение катионов и анионов осуществляется с помощью органических реагентов, образующих с открываемыми ионами комплексные соединения с интенсивной характерной окраской. Наиболее часто для этой цели используют ализарин (реагент на ион Al³⁺), дифенилкарбазид (реагент на ион Cr³⁺), диметилглиоксим (реагент на ион Ni²⁺), дитизон (реагент на ион Zn²⁺), дифениламин (реагент на ион NO₃^-) и др.

Маскирование проводят, используя органические комплексообразующие реагенты. Например, Fe³⁺ мешает определению никеля с диметилглиоксимом в аммиачных растворах из-за осаждения гидроксида Fe(ОН)₃. Для маскирования ионов Fe³⁺ к анализируемому раствору добавляют винную, щавелевую или лимонную кислоту, которые связывают их в бесцветные растворимые комплексы.

Кроме органических реагентов, в качественном анализе применяют также органические растворители. Их используют для приготовления растворов органических реагентов и проведения экстракции. Например, раствор дитизона для обнаружения ионов Zn²⁺ готовят на хлороформе или четырёххлористом углероде. При экстракции вещество переходит из одной жидкой фазы (чаще всего – водного раствора) в другую (органическую), которая не смешивается с ней. Примером использования экстракции в качественном анализе является реакция обнаружения иодид-ионов:

2I^– + Cl₂ = I₂ + Cl^–.

Образовавшийся продукт реакции I₂ плохо растворяется в воде, поэтому аналитический эффект реакции – появление жёлто-бурой окраски раствора выражен очень слабо. Однако если провести последующую экстракцию I₂ в органическую фазу (хлороформ, бензол), то слой органического растворителя приобретает характерную для I₂ интенсивную фиолетово-розовую окраску. Причина заключается в том, что неполярное вещество I₂ лучше растворяется в неполярном органическом растворителе, чем в полярном (воде).

Систематический и дробный качественный анализ

Дробный анализ – это анализ, проводимый с помощью специфических реакций. Обнаружение ионов ведут из отдельных порций анализируемого раствора. При этом последовательность их обнаружения не имеет значения. В среднем на обнаружение 1 иона затрачивается 1–10 мин. При необходимости можно предварительно замаскировать или отделить мешающие ионы. Дробный анализ применяют, если состав образца ориентировочно известен, а также для анализа простых по составу образцов, которые содержат не более 5 ионов.

Систематический анализ – это система последовательных операций по:

• разделению ионов на группы;

• отделению мешающих ионов внутри группы;

• обнаружению каждого иона с помощью характерных реакций.

При проведении качественного анализа систематическим методом всегда используют групповые реагенты. Ими действуют последовательно и в строго определённом порядке. Систематический анализ всегда основан на применении одной из аналитических классификаций. Его применяют при полном качественном анализе объектов, включающих большое количество ионов.