1.2 Аналитические признаки веществ и аналитические реакции
Аналитический признак – такое свойство анализируемого вещества или продуктов его превращения, которое позволяет судить о наличии в нем тех или иных компонентов. Характерные аналитические признаки: цвет, запах, угол вращения плоскости поляризации света, радиоактивность, способность к взаимодействию с электромагнитным излучением.
Аналитическая реакция – химическое превращение исследуемого вещества при действии аналитического реагента с образованием продуктов с заметными аналитическими признаками. В качестве аналитических реакций чаще всего используют следующие реакции: образование окрашенных соединений, выпадение или растворение осадков, выделение газообразных веществ, образование кристаллов характерной формы, окрашивание пламени, образование соединений, люминесцирующих в растворах. Рассмотрим несколько примеров.
1.Образование окрашенных соединений. Катионы меди Cu2+ в водных растворах при взаимодействии с аммиаком образуют растворимый комплекс [Cu(NH3)4]2+ яркого сине-голубого цвета. С помощью реакции солей меди (II) с раствором аммиака можно определить катионы Cu2+. Катионы Fe3+ при введении в раствор тиоцианат-ионов (роданид-ионов) NCS− окрашиваются в красный цвет вследствие образования комплекса [Fe(NCS)6]3− красного цвета.
2.Выпадение или растворение осадков. Катионы бария Ba2+, присутствующие в водном растворе, можно осадить при действии сульфат-ионов:
Ba2+ + SO42− → BaSO4↓. (1.1)
Образуется белый малорастворимый осадок сульфата бария.
Катионы кальция Ca2+ можно осадить из раствора при действии карбонат-иона:
Ca2+ + СО32− → СаСО3↓. (1.2)
Белый осадок карбоната кальция растворяется при действии сильных кислот:
СаСО3↓ + 2 HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O. (1.3)
3.Реакции с выделением газообразных веществ. При добавлении к раствору соли аммония щелочи выделяется газообразный аммиак:
t°
NH4+ + OH− → NH3 ∙ H2O → NH3↑ + H2O. (1.4)
Определить выделяющийся аммиак можно по запаху или по изменению цвета влажной лакмусовой бумаги.
При действии на сульфиды щелочных металлов сильных кислот выделяется сероводород:
S2− + 2 H+ → H2S↑. (1.5)
Сероводород легко определяется по запаху.
4.Образование кристаллов характерной формы (микрокристаллоскопические реакции). Катионы К+ при реакции с гексанитрокупратом (II) натрия в присутствии уксусной кислоты и солей свинца образуют черные кристаллы гексанитрокупрата (II) калия:
2 K+ + Na2Pb[Cu(NO2)6] → K2Pb[Cu(NO2)6] ↓ + 2 Na+. (1.6)
Кристаллы имеют характерную кубическую форму и хорошо видны под микроскопом.
5.Окрашивание пламени. При внесении соединений некоторых металлов в пламя газовой горелки наблюдается окрашивание пламени в определенный цвет в зависимости от природы металла. В пламени соли разлагаются, и атомы металлов переходят в возбужденное состояние. При переходе из возбужденного состояния в основное они испускают поглощенную энергию в виде света с определенной длинной волны (табл.1.2).
Таблица 1.2
Окрашивание пламени соединениями некоторых металлов
Элемент-металл |
Цвет пламени |
|
Элемент-металл |
Цвет пламени |
Литий |
Карминово-красный |
|
Индий |
Сине-фиолетовый |
Натрий |
Желтый |
|
Таллий |
Изумрудно-зеленый |
Калий |
Фиолетовый |
|
Свинец |
Синий |
Рубидий |
Розово-фиолетовый |
|
Мышьяк |
Синий |
Цезий |
Розово-фиолетовый |
|
Сурьма |
Синий |
Кальций |
Кирпично-красный |
|
Селен |
Синий |
Стронций |
Карминово-красный |
|
Теллур |
Изумрудно-зеленый |
Барий |
Желто-зеленый |
|
Медь |
Зелено-голубой |
Бор |
Зеленый |
|
Молибден |
Желто-зеленый |
6.Образование соединений, люминесцирующих в растворах. Иногда в ходе анализа проводят реакции, продукты которых обладают свойством люминесценции. При облучении таких растворов светом в ультрафиолетовой или видимой области спектра они испускают световое излучение в видимой области. Визуально это проявляется как окрашенное свечение раствора. При реакции катионов натрия Na+ с уранилацетатом цинка Zn[(UO2)3(CH3COO)8] в уксуснокислой среде протекает реакция:
Na+ + Zn[(UO2)3(CH3COO)8] + CH3COO− + 9 H2O →
→ NaZn(UO2)3(CH3COO)9∙9 H2O . (1.7)
Продукт реакции испускает желто-зеленое свечение. Различные вещества испускают свет в определенной области спектра. По характеру окраски судят о наличии в растворе соответствующего соединения, а по интенсивности делают вывод о количественном содержании вещества в растворе.