2. Основы качественного анализа

   1. Классификация реакций в качественном анализе

Аналитическими реакциями называют химические реакции, используемые для разделения, обнаружения и количественного определения элементов, ионов, молекул. Для обнаружения применяют реакции, сопровождающиеся аналитическим эффектом (изменение окраски, выпадение осадка, выделение газа и др.)

Вещества, вызывающие химические превращения, называют реагентами или реактивами.

По области применения аналитические реакции в качественном анализе делят на групповые и характерные (индивидуальные).

Групповые реакции служат для выделения из сложной смеси веществ определенных групп, называемых аналитическими. Применяемые при этом реагенты называют групповыми.

Характерными реакциями называют аналитические реакции, свойственные данному веществу. Их различают по селективности.

Селективные (избирательные) реакции дают одинаковые или сходные аналитические эффекты с ограниченным числом ионов (2-5), причем, чем меньше ионов, тем выше селективность.

Высокоселективные реакции называют специфическими.

Специфические реакции – реакции, при помощи которых можно в определенных условиях обнаруживать одни ионы в присутствии других.

Для правильного использования в анализе характерных реакций необходимо учитывать чувствительность реакции. Она определяется наименьшим количеством искомого вещества, которое может быть обнаружено данным реактивом в капле раствора (0,01-0,03 мл).

Чувствительность реакции выражают рядом взаимно связанных величин: открываемым минимумом (предел обнаружения), минимальной (предельной) концентрацией, предельным разбавлением.

Открываемый минимум – наименьшее количество вещества, содержащееся в исследуемом растворе и открываемое данным реактивом при определенных условиях выполнения реакции. Величина открываемого минимума очень мала (1 мкг).

Минимальная (предельная) концентрация показывает, при какой наименьшей концентрации раствора данная реакция позволяет еще однозначно открывать обнаруживаемое вещество в небольшой порции анализируемого раствора. Например, предельная концентрация катиона калия, осаждаемого в виде желтого кристаллического осадка K₂[PtCl₆] из одной капли анализируемого раствора равна 1:10000. Следовательно, ионы калия можно обнаружить в виде K₂ [PtCl₆] в водном растворе, содержащем 1 г ионов калия в 10000 мл, но если предельная концентрация меньше, чем 1:10000, то обнаружить его в одной капле исследуемого раствора невозможно.

Предельное разбавление выражается предельным числом мл водного раствора, содержащего 1 г обнаруживаемого вещества, еще открываемого при помощи данной реакции. Предельное разбавление есть величина, обратная предельной концентрации.

Аналитическая реакция тем чувствительнее, чем меньше открываемый минимум, чем меньше минимальная (предельная) концентрация анализируемого раствора, чем больше предельное разбавление.

2. Систематический анализ. Аналитические группы

Систематическим анализом называют полный анализ исследуемого объекта, осуществляемый путем разделения исходной аналитической системы на несколько подсистем (групп) в определенной последовательности. Аналитические группы разделяют, переводя их в различные фазы.

Анализ выделенной группы веществ заключается в том, что последовательно проводят реакции разделения до тех пор, пока в одной фазе останутся лишь компоненты, которые можно однозначно идентифицировать характерными специфическими реакциями с селективными реагентами.

Разделение веществ на группы осуществляется действием групповых реагентов. Группы ионов подразделяют на подгруппы, а затем в пределах подгруппы разделяют индивидуальные ионы и обнаруживают их с помощью характерных реакций.

Для разделения ионов на группы применяют различные методы:

1. осаждение ионов в виде малорастворимых соединений;

2. восстановление ионов металлами в соответствии с ОВ-потенциалами;

3. избирательную адсорбцию ионов.

Схема 1

Деление на группы

Смесь веществ i, j …m групп

Схема 2

Анализ группы i (х=5)

M_{1i ;} M_2i; M_3i ; M_4i; M_5i

M_{1i ;} M_2i

M_3i ; M_4i; M_5i

M_1i

M_2i

M_3i

M_4i; M_5i

M_4i

M_5i

Главная задача – добиться полноты разделения, поэтому необходимо учитывать все факторы, которые могут оказать мешающее действие. Реакция с каждым групповым реагентом проводится в строго определенных условиях.