Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ, идентификация (обнаружение) компонентов анализируемых в-в и приблизительная количеств, оценка их содержания в в-вах и материалах. В качестве компонентов м. б. атомы и ионы, изотопы элементов и отдельные нуклиды, молекулы, функц. группы и радикалы, фазы (см. Элементный анализ, Изотопный анализ. Молекулярный анализ. Органических веществ анализ, Фазовый анализ). Первоначально качественный анализ возник как вид органолептич. восприятия продуктов потребления и произ-ва для оценки их качества. В первую очередь это относилось к лек. в-вам, для анализа к-рых был разработан т. наз. мокрый путь, т. е. анализ жидкостей и р-ров. С переходом к произ-ву и применению металлов возник пробирный анализ, первоначально как качественный анализ для определения подлинности благородных металлов. В дальнейшем он стал методом приближенного количеств, анализа. Одновременно развивались разл. варианты пирохим. качественного анализа для определения цветных металлов, железа, а также для анализа содержащих металлы минералов и руд. Качеств. аналит. сигналом при этом служили внеш. вид королька восстановленного металла, окраска конденсатов выделяющихся летучих продуктов, образование характерно окрашенных стекол ("перлов") при сплавлении анализируемых в-в с содой, бурой или селитрой. В основу анализа орг. соед. еще А. Лавуазье положил процессы сожжения с образованием СО2 и Н2О. Далее этот метод был развит др. учеными на основе тех же пирохим. процессов и газового анализа, причем качественный анализ тесно слился с количественным. После открытия изомерии в качественный анализ было включено изучение хим. структуры орг. соединений. Классический орг. анализ - родоначальник микрохим. методов анализа и автоматич. анализаторов. Параллельно с хим. методами качественного анализа развивались и чисто физические - от метода установления хим. состава бинарного сплава путем измерения уд. веса (метод Архимеда) до спектроскопии, измерения эдс, поверхностного натяжения р-ров и т. д. С сер. 20 в. значение физ. методов качественного анализа неизмеримо возросло. Качеств. и количеств, анализы развивались в тесном взаимод., т. к. только при уточнении количеств. данных возможна полная расшифровка качеств. компонентного состава в-ва, а на основе данных качественного анализа - совершенствование количеств. анализа. При этом качественный анализ строится на основе возрастающей дифференциации св-в компонентов, а количественный - на возможности воспринимать и дифференцировать аналит. сигналы миним. интенсивности. Хим. методы элементного анализа неорг. соединений. Основаны на ионных р-циях и позволяют обнаруживать элементы в форме катионов и анионов. Для качественного анализа катионов используют разл. схемы систематич. анализа с последоват. разделением катионов на группы и подгруппы, внутри к-рых возможна идентификация отдельных элементов. Аналит. группы обычно именуют по групповому реагенту.
1. Группа соляной к-ты; в нее входят Ag, Hg(I), Pb, Tl(I), к-рые образуют хлориды, малорастворимые в воде и кислых р-рах, а также W, Nb, Та, образующие в этих же условиях малорастворимые гидраты оксидов.
2. Группа гидразина; в нее входят Pd, Pt, Au, Se, Те, к-рые восстанавливаются в кислом р-ре; при отсутствии благородных металлов эта группа опускается, a Se и Те переходят в следующую.
3. Группа сероводорода. Подразделяют на три подгруппы: а) меди - Сu, Pb, Hg(II), Bi, Cd; образуют сульфиды, нерастворимые в полисульфиде аммония (NH4)2Sn; б) мышьяка - As, Sb, Sn; образуют тиосоли, р-римые в (NH4)2Sn; в) более редких элементов - Ge, Se, Те, Mo; образуют сульфиды, р-римые в (МН4)2Sn:
4. Группа (NH4)2S - уротропина, элементы к-рой образуют сульфиды или гидроксиды, малорастворимые в аммиачном р-ре (NH4)2S. Подразделяют условно на три подгруппы: а) элементы со степенью окисления +2-Со, Ni, Mn, Zn; б) элементы со степенью окисления + 3 - Fe, A1, Сr; в) др. элементы - Be, Ga, In, Sc, Y, La, Th, U, Ti, Zr, Hf, Nb, Та (при наличии катионов этой подгруппы предварительно отделяют элементы с высокими степенями окисления обработкой уротропином в слабокислой среде). К этой группе относят также V, W, образующие первоначально р-римые тиосоли, разрушающиеся при подкислении.
5. Группа (NH4)2CO3; в нее входят Са, Sr, Ba, к-рые образуют карбонаты, малорастворимые в аммиачной среде, и не образуют осадков с описанными групповыми реагентами.
6. Группа р-римых соед., не образующих осадков со всеми указанными групповыми реагентами, - Li, Na, К, Mg, Rb, Cs. В учебных курсах нумерацию групп часто обращают, начиная ее с группы р-римых соединений. Недостатки описанной схемы: плохое отделение Zn2+ от Cd2+, неточное разделение Sn2+, Рb2+, соосаждение нек-рых сульфидов четвертой группы (Fe и Zn) с CuS, окисление сульфидов в р-римые сульфаты и др., а также высокая токсичность H2S. Имеются бессероводородные методы систематич. качественного анализа. К ним относятся методы с применением заменителей H2S, дающих ион S2- в водных р-рах (тиомочевина, тиоацетамид, тиосульфат), и наиб, распространенные методы без иона S2-: кислотно-щелочной, аммиачно-фосфатный, гидразин-гидроксиламиновый, фторидно-бензоатный и др. Напр., в кислотно-щелочном методе катионы разделяют на группы малорастворимых хлоридов или сульфатов, амфотерных гидроксидов, нерастворимых в щелочах гидроксидов, амминокомплексов, растворимых в воде солей. Полные схемы систематич. качественного анализа осуществляются редко. Обычно их используют частично в соответствии с конкретным набором ионов, для разделения ионов металлов в количеств. анализе, а также в учебных курсах аналит. химии. Качественный анализ смесей неметаллов (исключая анализ орг. в-в) осуществляют путем идентификации анионов в водных и водно-орг. средах. Анионы не имеют общеустановленного разделения на группы, число к-рых значительно варьирует в разных схемах анализа. Обычно анионы классифицируют по признаку растворимости солей (табл. 1) и по признаку окислит.-восстановит. активности (табл. 2). Групповые

Классификация анионов

реагенты в анализе анионов служат только для их обнаружения (в отличие от катионов, где такие реактивы служат и для разделения). Для отделения катионов, мешающих обнаружению анионов, анализируемый р-р предварительно обрабатывают 1 М р-ром соды для осаждения карбонатов, гидроксокарбонатов и гидроксидов тяжелых металлов (на карбонат-ион, возможно имеющийся в пробе, проводят предварит. испытание). При наличии в анализируемом в-ве ионов, для к-рых существуют селективные реагенты, их обнаружение проводят из исходного р-ра с помощью характерных индивидуальных

Классификация анионов

р-ций (дробный метод). При этом обычно сначала изолируют мешающие компоненты осаждением или маскированием, а затем специфич. р-цией идентифицируют искомый ион. Основой для создания дробного анализа послужило получение большого набора реагентов органических на ионы неорг. в-в, а также разработка техники капельного анализа. Разработан дробный метод полного качественного анализа катионов и анионов. Техника проведения качественного анализа развивается в направлении отказа от макрометодов и перехода к полумикро- (100-10 мг), микро- (10-0,1 мг) и ультрамикрометодам (менее 0,1 мг). Полумикроанализ широко применяют в учебной работе; микро- и ультрамикроанализ - при исследовании биол. объектов, а также в электронной технике, особенно полупроводниковой, и радиохимии. Количеств, характеристика методик качественного анализа - предел обнаружения, т.е. миним. кол-во искомого компонента (в мкг или нг), к-рое м. б. надежно идентифицировано: для р-ров используется величина предельной концентрации Сx, min или обратная ей величина предельного разбавления Dх (предельный объем р-ра, к-рый приходится на 1 мкг определяемого компонента). Предел обнаружения и Сх, min связаны друг с другом выражением:

1-53.jpg

Иногда пользуются величиной pDx=-lgDx; для большинства микрохим. р-ций качественного анализа pDx = 4-6. Хим. методы качественного анализа орг. соединений. В составе орг. сосд. обычно идентифицируют С, Н, О, N, S, Р, галогены и др. Углерод - по СО2, образующемуся после сжигания пробы в раскаленной трубке в присут. СuО; водород - по Н2О, конденсирующейся на холодных участках трубки, или по H2S, к-рый образуется после прокаливания пробы с безводными Na2SO3 и Na,S2O3 и обнаруживается бумагой, пропитанной р-ром (СН3СОО)2Рb или нитропруссида натрия. Азот, серу и галогены определяют после разложения в-ва расплавленным К или Na в открытых или запаянных стеклянных трубках по качеств, р-циям в р-ре на образующиеся KCN (или NaCN), сульфиды, тиоцианаты, цианаты и галогениды; одновременно определяют наличие углерода по остатку на фильтре. Кислород обычно идентифицируют по функц. группам (карбонильной, альдегидной и др.); для прямого обнаружения пробу нагревают в токе N2 или Н2 в присут. платинового катализатора и идентифицируют по СО2 и Н2О. Фосфор обнаруживают по р-ции с (МН4)2МоО4, а мышьяк-по р-ции с H2S после оглавления исследуемого в-ва с содой или селитрой и обработки остатка НСl. Металлы идентифицируют в зольном остатке после сожжения пробы. Ряд специфич. и чувствительных р-ций для элементного анализа орг. соед. предложен в системе капельного анализа с помощью цветных р-ций. Приборами для одновременного качеств, и количеств, элементного анализа служат автоматич. анализаторы типов CHN, CHNS, ClBrICHNS, к-рые снабжены специфич. сорбционными или серийными хроматографич. устройствами для разделения продуктов разложения и детекторами для их идентификации. Важный метод исследования орг. соед.-функциональный качественный анализ, т. е. обнаружение атомов или групп атомов, определяющих строение данного класса орг. соед. и их конкретные св-ва. Хим. методы качественного анализа имеют практич. значение при необходимости обнаружения только неск. элементов. Для многоэлементного качественного анализа применяют физ.-хим. методы, такие как хроматография, электрохим. методы, в осн. полярография, и др. и физические методы, напр, атомно-эмиссионную спектрометрию (см. Спектральный анализ)(предел обнаружения 1 мкг на 1 г твердой пробы или 1 мл р-ра), атомно-абсорбционный анализ (предел обнаружения порядка пикограммов), рентгеноэмиссионный и рентгенофлуоресцентный анализ (см. Рентгеновская спектроскопия)(миним. анализируемый объем 1 мкм3, предел обнаружения 10-2-10-3% по массе). Молекулярный и функциональный качественный анализ проводят с помощью инфракрасной спектроскопии, комбинационного рассеяния спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса. Особое место в совр. качественном анализе занимает масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия (ниж. предел обнаружения - 10-7% по массе). В основе фазового качественного анализа лежат процессы выделения отдельных фаз из сплава или руды и установление их состава хим. или физ.-хим. методами. Наиб. значение имеет рентгеновский фазовый анализ и термогравиметрия (особенно при анализе минералов). Качественный анализ и полуколич. анализ фаз в гетерофазной системе возможно также осуществить на шлифе образца посредством электронного микрозонда. Для анализа нуклидов используют активационный анализ. В совр. неорг. качественном анализе ведущая роль принадлежит физ. методам, к-рые позволяют решать задачи идентификации и установления строения хим. соед., определения их локализации в объекте, установления типа хим. связи между атомами и группами атомов; в орг. качественном анализе хим. и физ. методы используются комплексно.
===
Исп. литература для статьи «КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ»: Губен-Вейль, Методы органической химии, т. 2 - Методы анализа, 2 изд., М., 1967; Мурашова В. И., Тананаева А.Н., Ховякова Р.Ф., Качественный химический дробный анализ, М., 1976; Ляликов Ю.С., Клячко Ю.А., Теоретические основы современного качественного анализа, М., 1978; Гельман Н. Э.. Кипаренко Л. М., Автоматический элементный анализ органических соединений, "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева", 1980, т. 25, №6, с. 641-51; Идентификация органических соединений, пер. с англ., М., 1983, с. 100-15: Иоффе Б. В., Костиков Р. Р., Разин В. В., Физические методы определения строения органических соединений, М., 1984; М азор Л.. Методы органического анализа, пер. с англ., М., 1986. Ю.А.Клячко.

Страница «КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

___

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн