ANALITIChESKIE_REAKTsII_I_REAGENTY_METODIChKA

2

У твержденонаучно-методическ им советом фармацевтическ огофак у льтета

(п роток ол № 4 от6.04.2004.г.)

Составители: О .Ф .Стоянова, И .В .Ш к утина, М .В .Рожк ова, В .Ф .Селеменев, В .Н .Семенов

П редлагаемы й п рак тик у м п освящ ен важному разделу к урса

простогои недорогогок ачественногои п олу к оличественногооп ределения.

Вп рак тик умеобсу ждаю тсясу щ еству ю щ иек лассифик ации к атионов и анионов п о гру п п ам и ограниченность лю бой из них. Д еталь нооп исаны

аналитическ ие реак ции к атионов I-VI аналитическ их гру п п п о к ислотно-

к ачественного обнаружения нек оторы х ток сичны х органическ их вещ еств. Д ля более углубленного изучения в к онце п рак тик у ма у к азана рек омендуемая литерату ра. П риводятся воп росы и задания для к онтроля знаний студентов. В се обсуждаемы е аналитическ ие реак ции ап робированы .

П рак тик ум п редназначен для студентов, изу чаю щ их к урс “А налитическ ая химия ” и сп ециализиру ю щ ихся в области химическ ого анализа.

3

CО ДЕ Р Ж А Н ИЕ

П редисловие .… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. 4

Введение

1.А налитическ ий сигнал. К лассифик ацияметодов

К ачественныйанализанионов

1. А нионы влек арственны х п реп аратах … … … … … … … … … … … 47 2. А налитическ аяк лассифик ацияанионовп огру п п ам … … … … … 49

3.А налитическ иереак ции анионов п ервой аналитическ ой гру п п ы : SO42-, SO32-, S2O32- C2O42-, CO32-, B4O72-, PO43-, AsO43-, AsO33-, F- ..50

4.А налитическ иереак ции анионов второй аналитическ ой груп п ы :

Сl-, Br-, I-, В rO3-CN-, SCN-, S2-… … … … … … … … … … … … … … … 58

5.А налитическ иереак ции третьей аналитическ ой груп п ы :

NO3-, NO2- CH3COO-… … … … … … … … … … … … … … … … … … ...62

6.А налитическ иереак ции органическ их анионов, невк лю ченны х

4

П Р Е ДИС Л О В ИЕ

К ачественны й анализ к ак раздел аналитическ ой химии особенно важен в

исп ользуется в п роизводстве фармацевтическ их п реп аратов. Н ап ример, бы ла установлена физиологическ ая роль в организме человек а ничтожно малы х к оличеств нек оторы х металлов, п олучивш их название мик роэ лементов, что стало п ричиной ш ирок ого п рименения п оследних в медицинек ак в лечебны х, так и в диагностическ их целях. О к оло двадцати

важны и длявы яснениясостоянияздоровьяп ациентов, и дляустановления диагноза.

Н ак онец, для у п рощ ения и удеш евления средств химическ ого анализа в настоящ ее время исп ользу ю тся тест-системы . А налитическ ие реак ции и реагенты к ачественного анализа лежат в основе разработк и надежны х, селек тивны х, чу вствитель ны х тест-систем, играю щ их важну ю роль в у словиях фармацевтическ ого п роизводства для п редваритель ной оценк и и разбрак овк и анализируемы х п роб.

И сп ользу емы едля анализа аналитическ ие методик и п ервоначаль но тщ ательно отрабаты ваю тся, многок ратно п роверяю тся и тольк о п осле

мик стур, су п п озиториев и др.) сисп ользованием фармак оп ейны х методов анализа, п роводимы й всоответствии стребованиями Ф армак оп еи.

фармак оп ейны е или временны е фармак оп ейны е статьи, то так ие реак ции назы ваю тф а рма ко п ей н ы ми.

5

ВВ Е ДЕ Н ИЕ

1.А налитическийсигнал. К лассификацияметодов качественного х имического анализа

Сигналом вданном случаеявляетсяп оявлениеосадк а. И ли, п ри внесении в п ламя вещ ества, содержащ его ионы Na+, наблю дается его желтое ок раш ивание. К ачественны м информационны м сигналом здесь является

соответствии сэ тим различаю тхимические и ф изико -химические мет о д ы а н а лиза .

К химическим мет о д а м относятся аналитическ ие реак ции, из к оторы х наиболь ш ее расп ространение п олучили реак ции, п ротек аю щ ие в растворах.

К ин ст румен т а льн ы м (ф изическим и ф изико -химическим мет о д а м)

к ачественногоанализа можноотнести сп ек траль ны й анализ (исследование

п оложена величина навеск и анализируемой п робы , то п о э тому п ризнак у различаю тмак ро-, п олумик ро-, мик ро- и ультрамик роанализ. К ажды й вид анализа имеетсвою техник у вы п олнения.

П ри ма кро а н а лизе(грамм-метод) исследую тсравнитель но боль ш ие к оличества вещ ества (0,5-1,0 г) или 20-50 мл раствора. Реак ции вы п олняю т

отделение осадк а от раствора осущ ествляется центрифугированием, исп ользу ю т мик роп робирк и. Д анны й вид анализа п олучил наиболь ш ее расп ространение, так к ак у ск оряетп роведение анализа и сп особствует э к ономии реак тивов.

6

П ри микро а н а лизе(мик рограмм-метод) вещ ества обы чноберут10-3 г вещ ества, то есть неск ольк о мг твердого вещ ества или неск оль к о десяты х мл раствора. Реак ции вы п олняю тся либо мик рок ристаллоск оп ическ им,

Дро бн ы й а н а лиз – обнаружение к омп онентов в отдель ны х п орциях анализируемого объек та (раствора, п орош к а) в п рисутствии всех к омп онентов п робы . Н едостатк ом дробного метода к ачественногоанализа является необходимость маск ирования или п редваритель ного удаления меш аю щ их ионов, что связано, к ак п равило, с введением неск ольк их агентов. Д ля маск ирования ионов в к ачественном анализе чащ е всего

к оторы х реак ция собнаруживаемы м ионом становится сп ецифическ ой, – трудная задача, и э то является недостатк ом дробного метода. Е сли так ие у словия всежеу дается создать, всеионы могу тбы ть обнаружены бы стро и в п роизволь ном п орядк е.

Сист ема т ический а н а лиз п редусматриваетразделение смеси ионов вначалесп омощ ь ю п одходящ их груп п овы х реагентов на неск оль к огруп п , а затем – п оследу ю щ ее разделение в рамк ах к аждой гру п п ы . П олучаю т растворы , содержащ иеодин или два иона, к оторы е и исп ользу ю тдля их обнаружения с п омощ ь ю реак ций, к оторы е в данны х у словиях, то есть п осле достаточно п олного разделения ионов, бы ваю тсп ецифическ ими.

пра кт ически н ико гд а н еисп о льзует ся!

2.Тип ы аналитических реакцийи аналитическиеп ризнаки

При п роведении к лассическ ого к ачественного анализа исп ользую т аналитическ иеп ризнак и вещ еств и аналитическ иереак ции.

А н а лит ическа я реа кция – э то так ая химическ ая реак ция анализируемого вещ ества, к огда п од действием аналитическ ого реагента онообразуетп родук тсзаметны ми аналитическ ими п ризнак ами.

7

П од а н а лит ическими п ризн а ка ми п ри э том обы чно п онимаю т образование в ходе реак ции ок раш енны х соединений, вы деление или растворение осадк ов, образование газов, к ристаллов харак терной формы , соединений, лю минесциру ю щ их в растворах, ок раш ивание п ламени газовой горелк и всоответствую щ ий цвет.

А налитическ ие реак ции, исп ользуемы е в к ачественном химическ ом анализе, п одразделяю тсяна сп ецифическ ие, избиратель ны еи гру п п овы е.

Сп ециф ическо й назы ваю ттак у ю реак цию , к огда в данны х условиях с реагентами взаимодействуети даетсигнал толь к оодинк омп онент. Т ак ова,

NH4+ + О Н - = NH3− + H2O

или синееок раш иваниек рахмала п ри действии иода.

Сп ецифическ иереак ции очень удобны для обнаружения ионов, так к ак отп адаетнеобходимость отделениядругих ионов или их маск ирования. П овы ш ение сп ецифичности реак ций – важнейш ая задача аналитик и. Д ля

Степ ень селек тивности реак ции тем боль ш е, чем мень ш е число ионов, с к оторы ми реак циядаетп оложитель ны й э ффек т.

Груп п о вы ми назы ваю т реак ции, к огда с реагентом в данны х у словиях взаимодейству етцелая груп п а к омп онентов. П рименяемы й в так их условиях реагентназы вается груп п овы м. Н ап ример, суль фид– ионы

а данная реак ция осаждения является гру п п овой. Гру п п овы е реак ции исп ользу ю тсявосновном дляразделенияцелы х груп п ионов.

В зависимости отаналитическ ого сигнала реак ции п одразделяю тся следу ю щ им образом:

Цвет н ы е реа кции - э то реак ции, п риводящ ие к образованию ок раш енны х соединений. И оны меди Сu 2+ в водны х растворах, в к оторы х они су щ еству ю тв видеак вак омп лек сов [Cu(H2O)n]2+, п ри взаимодействии с аммиак ом образую трастворимы й к омп лек с [Cu(NH3)4]2+ ярк ого сине-

голубогоцвета, ок раш иваю щ ий растворвтотжецвет: [Cu(H2O)n]2+ +4NH3=[Cu(NH3)4]2+ +nH2О

Реак цияисп ользуетсядляотк ры тияионов меди Cu2+.

8

О к раш енноев к расны й цветк омп лек сноесоединениедаетв водном растворе к атионы трехзарядного железа Fe3+ п ри взаимодействии с

тиоционат-ионами SCN-. П ри избы тк еп оследних п ротек аетреак ция: Fe3+ + 6SCN- = [Fe(SCN)6]3-,

исп ользуемаядляотк ры тияионовжелеза Fe3+.

Оса д о чн ы е реа кции – реак ции вы деления или растворения осадк ов. О садк и, вы п адаю щ иеп ри взаимодействии растворов вещ еств среак тивом

Д аннаяреак цияв к ачественном анализеисп ользуетсяк ак дляоп ределения хлорид-ионовСl-, так и дляоп ределенияк атионовсеребра Ag+.

реак цияобнаруженияк арбонат-ионов СО 32-, в ходек оторой на су ху ю соль или раствор, содержащ ий э ти ионы , действу ю тсоляной к ислотой:

Сa CO3+2HCl = CaCl2 + H2O + CO2−

П ри э том вы деляется диок сид углерода CO2, п оявление к оторого

Na2Pb[Cu(NO2)6] образую тхарак терны е черны е к убическ ие к ристаллы К 2Pb[Cu(NO2)6], к оторы еможнорассмотреть п од мик роск оп ом:

2К + + Na2Pb[Cu(NO2)6] = К 2Pb[Cu(NO2)6] + 2Na+

Э та реак ция исп ользу ется в к ачественном анализе для отк ры тия к атионов к алия.

Пиро химическиереа кции – реак ции п роводятсп лавлением, нагревом надревесном угле, в п ламени газовой горелк и или п аяльной ламп ы .

П ротек аю щ ие в э тих реак циях п роцессы ок исления-восстановления п риводятк образованию ок раш енны х п родук тов (ок сидов или металлов). Н аиболее у п отребимой п ирохимическ ой реак цией является ок раш ивание п ламени.

П ри внесении соединений нек оторы х металлов в п ламя газовой горелк и наблю дается ок раш ивание п ламени в тот или иной цвет в зависимости отп рироды металла (табл.1).

9

Таблица1

О краш иваниеп ламенисоединениями некоторы х элементов

Э то явление объясняется следу ю щ им. П ри вы сок ой темп ературе соли вп ламени разлагаю тсясобразованием нейтральны х атомов металлов.

Е сли излучение лежитв видимой области сп ек тра, глаз фик сируетту или ину ю ок раск у п ламени. О к раш ивание п ламени газовой горелк и солями металлов исп ользу ется в к ачественном анализе для п редваритель ного

у ранилацетатом в ук суснок ислой среде (желто-зеленая лю минесценция) или реак цияк атиона Li+ с8-ок сихинолином (излучениеголубогоцвета).

означает, чтоэ тотобъек твообщ еотсутствуетв анализируемой смеси. Д ля к аждой аналитическ ой реак ции (методик и оп ределения) су щ ествуетсвой

10

п ределом обнару жения (отк ры ваемы м минимумом), п редель ной к онцентрацией, п редель ны м разбавлением, п ок азателем чу вствительности.

оп ределяемого к омп онента с заданной вероятностью р. Д ля обнаружения к омп онента на п рак тик евероятность должнабы ть равна единице.

получаю тп оложитель ны ерезуль таты .

Если дляиона, отк ры ваемогооп ределенной аналитическ ой реак цией,

сmin,1= 2 ·10-5 г/мл, то его нельзя отк ры ть ук азанной реак цией, если его содержаниесоставляетменьш е2·10-5 гв1 мл анализируемогораствора.

Пред ельн о е ра зба влен ие Vlim = 1/cmin (в мл/г) – мак сималь ны й объем раствора, в к отором можноодназначно обнаружить один грамм вещ ества

п ри п омощ и данной аналитическ ой реак ции.

реак ций, лежатв п ределах от3 до 8. Ч ащ евсего для обнаружения ионов п рименяю треак ции сосредним п ределом обнаружениярсmin,1= 5-6.

вещ ества, однозначно отк ры ваемая данной аналитическ ой реак цией в минимальном объемеп редельноразбавленногораствора. М ежду п ределом

обнаружениясmin и отк ры ваемы м миниму мом m су щ ествуетп ростаясвязь :

m = сlim ·Vmin·106 = Vmin·106 / Vlim.

4. О бщ иеи груп п овы ереагенты

Больш инство объек тов анализа п редставляю тсобой сложны есмеси,

свойствам. С п омощ ь ю общ ей реак ции вы деляю тосадок смеси вещ еств,