Способы проведения качественного анализа

(реакции и методы обнаружения)

Существует два способа проведения качественного анализа: «сухой» и «мокрый». К сухим способам относят методы определения ионов без предварительного перевода пробы в раствор. Это такие, как: методы растирания, перлов, возгонов и пирохимическая реакция. Чувствительность их относительно невысока, а точность идентификации во многом зависит от состава пробы и концентрации определяемого компонента, наличия мешающих ионов.

Метод растирания порошков был предложен в 1898 г. Ф. М. Флавицким. Его применяют только для высоко чувствительных реакций с низкой энергией активации, так как для запуска таких реакций обычно достаточно небольшого механического воздействия: растирания или прессования. В настоящее время этот метод находит применение преимущественно в полевых условиях в геологии, а также – для быстрого прикидочного анализа на ионы Fe³⁺.

Выполняют анализ с использованием агатовых или яшмовых, иногда - фарфоровых, ступок. Так, при анализе методом растирания ионов Fe³⁺ роданидным способом их наличие идентифицируют по появлению характерного розового окрашивания порошка. Аналогично можно определять ион Co²⁺ в сульфате. В отличии от водных растворов, при растирании CoSO₄ с роданидными солями сразу же появляется синее окрашивание, так как комплекс не гидратирует.

Метод перлов или плавов (термохимический) представляет собой определение ионов по окраске плава, полученного спеканием определяемого вещества с боратами или фосфатами щелочных металлов: Na₂B₄O₇ – бура; Na₂HPO₄. При охлаждении полученной стекловидной массы в присутствии анализируемого иона появляется характерная окраска. Так ионыхромапридают боратному стеклу (перлу)зеленый цвет, а ионы кобальта в этих же условиях дают при охлаждении перл с розовой или фиолетовой окраской.

Пирохимическая реакция позволяет очень быстро определить катионы по окрашиванию пламени газовой горелки, которое характерно для ионов с низкими значениями энергии ионизации, в первую очередь, это ионы щелочных и щелочноземельных металлов. Данный метод применяют при предварительном испытании пробы, так как точность и чувствительность его не высока, а результаты не всегда однозначны. Для идентификации катионов по окрашиванию пламени пользуются справочными данными (таблица 3.6) или делают контрольный опыт с раствором не содержащим мешающих примесей.

 

Таблица 3.4 – Пирохимическое определение катионов по

окрашивание пламени некоторыми элементами

 

ион	окраска пламени	ион	окраска пламени
Li* литий	кармино-красная,	In* индий	сине-фиолетовая
Na* натрий	желтая, интенсивная	Tl* таллий	изумрудно-зеленая
K* калий	лиловая, слабая	Pb* свинец	красно-фиолетовая
Rb* рубидий	розово-фиолетовый	As* мышьяк	бледно-синий
Cs* цезий	красно-фиолетовая	Sb* сурьма	бледно-синий
Ca* кальций	кирпично-красная, интенсивная	Se* селен	бледно-синий
Sr* стронций	кармино-красная, интенсивная	Te* теллур	изумрудно-зеленый
Ba* барий	бледно-зеленая	Cu* медь	зеленый, голубой
B* бор	зеленый	Mo* молибден	желто-зеленый

 

Для проведения анализа применяют предварительно прокаленную в растворе HCl платиновую или нихромовую петлю, в которую помещают порошок (можно и каплю раствора, но при этом чувствительность реакции уменьшается). Петлю с образцом вносят в среднюю, наиболее горячую, часть пламени и определяют его цвет. Для повышения чувствительности иногда наблюдения ведут через специальные стекла – светофильтры, поглощающие мешающее излучение.

Сущность метода возгонов заключается в образовании некоторыми металлами при нагреве на воздухе летучих окрашенных оксидов или же спеков (корольков). Для получения возгона используют калильную трубку. Иногда нагревание выполняют над раскаленным углем (восстановитель). Идентификацию проводят по цвету налетов в холодной части трубки или по цвету королька. Так свинец при нагревании на воздухе образует налет оксида характерного желтого цвета.

 

К мокрым способам анализа относят все виды определений, при которых анализируемое вещество предварительно переводят в раствор. Это такие методы, как: пробирный анализ, капельный, экстракционный и микрокристаллоскопический. В качестве растворителя чаще всего используют воду, реже – органические растворители (CCl₄, бензол, спирты и эфиры) из-за их летучести и токсичности.

Пробирный анализ выполняют в цилиндрических пробирках объемом 5 – 10 мл, в которые отбирают примерно 0, 5 – 1 мл анализируемого раствора и добавляют по каплям реагент. Так как большинство реакций очень чувствительны и протекают с высокой скоростью, то в среднем добавляют 3 – 5 капель реагента, которых вполне достаточно для появления четкого аналитического признака. При необходимости анализ может выполняться с нагревом на водяной или песочной бане, или на газовой горелке.

Экстракционный анализ используют при определении веществ из разбавленных растворов. Аналитический признак - появление характерного окрашенного кольца органического растворителя (экстрагента) в верхней части раствора или же окрашенных капель внизу пробирки (при большой концентрации вещества). В качестве экстрагентов обычно применяют готовую смесь органического растворителя с реагентом, чаще всего - комплексоном. Таким образом поступают при определении ионов цинка раствором дитизона (реагент) в CCl₄ (экстрагент). Аналитическим признаком ионов Zn²⁺ является появление в верхней части пробирки красного кольца.

Если экстрагент – летуч, а признак – неустойчив, то в водный раствордобавляют сначала реагент, а потом уже экстрагент. Например, при определении ионов Co²⁺: сначала проводят реакцию в водном растворе с роданидом калия, а затем - экстракцию образовавшегося роданидного комплекса амиловым спиртом (образование сине-фиолетового кольца).

Микрокристаллоскопический анализ основан на идентификации ионов по цвету и форме кристаллов. Он предложен академиком Ловиц Т. Е. в 1798 г. Реакцию проводят на предметном стекле, куда наносят каплю исследуемого препарата и реагента. Рост кристаллов и их окраску наблюдают в микроскоп и сравнивают с образцами в определителях (рис. 3.4). При необходимости ускорения роста кристаллов препарат слегка подсушивают.

 

 

Рисунок 3.4 – Сравнительный вид кристаллов различных соединений:

 

а – лимонного цвета уранилацетата натрия (NaUO₂(CH₃COO)₃);

б – черные или коричневые гексанитрокупрата (II) калия-свинца

(Na₂Pb[Cu(NO₂)₆] );

в – белого цвета сульфата кальция дигидрата – гипса (CaSO₄× 2H₂O);

г – бесцветные гексахлоростанната (IV) аммония ((NH₄)₂[SnCl₆]).

.

Форма кристаллов может значительно варьировать в зависимости от концентрации растворов, скорости кристаллизации, температуры и влажности среды (рис. 3.5). Тем не менее, данный вид анализа не потерял своей значимости, так как ряд соединений имеет достаточно характерный цвет и вид кристаллов, что позволяет их надежно интерпретировать (рис. 3.4 и 3.5).

 

 

 

Рисунок 3.5 Кристаллы MgNH₄PO₄× 6H₂O, выделенные при определении ионов Mg²⁺ из а) концентрированного; б) разбавленного раствора.

 

Капельный метод анализа впервые предложен в 1920 г. профессором Тананаевым Н. А. и не потерял своей актуальности до сих пор. Его применяют при малых объемах проб или концентрации вещества, а выполняют на фильтровальной бумаге, часовом стекле или специальных стеклянных пластинках с углублением, что позволяет существенно повысить чувствительность реакций. При проведении капельного анализа на фильтр последовательно наносят с помощью пипетки капли анализируемого раствора и реагента (рис. 3.6). Аналитическим признаком в этом методе является характерная окраска образовавшегося пятна. Например, ионы Mn²⁺ со свежеприготовленным раствором аммиаката серебра дают на фильтре пятно серого цвета. Аналогично можно определить ионы железа с помощью гексацианоферратов калия, алюминия – ализариновой пробой.

Рисунок 3.6. – Прибор для проведение капельной реакции: 1 – капилляр

или пипетка с раствором реагента; 2 – образовавшееся цветное пятно;

3 – край пятна анализируемого раствора; 4 – граница растворителя.

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: