khimie.ru

При выполнении аналитических реакций в качественном анализе необходимо сдерживаться таких требований:

—        в ходе реакций необходимо создавать и удерживать определенное значение pH раствора;

—        сдерживаться определенной концентрации реагирующих веществ.

Одним из важных требований к аналитическим реакциям есть их высокая чувствительность. Чувствительностью реакции называют наименьшую концентрацию ионов, которую можно открыть за данной реакцией при определенных условиях ее выполнения.

Чувствительность реакции характеризуют такими параметрами:

− минимальная концентрация С_min — наименьшая концентрация ионов или вещества, при которой вещество может быть определено в растворе данной аналитической реакцией. Определяют в г/см³ (г/мл):

C_min = 1/V_lim

где V_lim − объем растворителя, мл, который приходится на 1 г исследуемых ионов или вещества;

− предельное разведение V_lim − величина, обратная минимальной концентрации; максимального объема раствора, в котором однозначно (больше чем в 50 опытах из 100) может быть определен один грамм этого вещества с помощью данной аналитической реакции. Выражают в см³/г (мл/г);

− предел определения m — наименьшая масса вещества, которая может быть определена за данной реакцией в минимальном объеме предельно разбавленного раствора.

Эта величина очень маленькая, ее выражают в микрограммах, то есть в миллионных частях грамма. Помечают ее греческой буквой γ; 1γ = 10^-6 г.

Чувствительность аналитической реакции тем больше, чем меньший предел определения и предельная концентрация раствора, что анализируют, и чем большее предельное разведение. Взаимосвязь между этими параметрами определяется формулами:

V_lim = 1/C_min

C_min = 1/V_lim = m/V_min∙10⁶

m = V_min∙10⁶/ V_lim = C_min∙V_min∙10⁶

где m − предел определения, мкг;

C_min − предельная концентрация, г/см³;

V_lim − предельное разведение, см³/г;

V_min − минимальный объем раствора, необходимый для определения исследуемых ионов, см³.

Для экспериментального определения чувствительности реакции ее многократно выполняют, постепенно уменьшая концентрацию исследуемого вещества, к получению невоссоздаваемых результатов. Эту область концентраций называют областью ненадежной концентрации. Концентрация, ближайшая к области ненадежной, но которая еще дает позитивный результат, характеризует чувствительность реакции.

Для повышения чувствительности реакций увеличивают концентрацию вещества в растворе, чаще всего испарением, используют химически чистые реактивы, свободные от любых посторонних примесей, или предварительно выделяют или маскируют ионы, которые мешают.

Аналитические реакции, которые используют в качественном анализе, распределяют на специфические и селективные.

Специфической реакцией на определенные ионы называют реакцию, которая позволяет определить эти ионы в условиях опыта в присутствии других ионов без предыдущего их выделения. Например, специфической реакцией на ионы NH₄⁺ является их реакция с растворами лугов при нагревании. Аммиак, который выделяется, определяют за запахом или за изменением цвета влажной красной лакмусовой бумаги:

NH₄⁺ + OH^— ↔ NH₃∙Н₂O → NH₃ + H₂O

Реакцию, которая дает аналитический эффект в присутствии ограниченного числа ионов, называют неспецифической, или селективной.

Специфических реакций в качественном анализе немного, потому чаще всего используют селективные или неспецифические реакции. Эти реакции нуждаются в использовании специальных методов, которые позволяют избавиться от влияния других веществ, присутствующих в пробе. Этого достигают разделением системы на составные части (чаще всего осадок и раствор), чтобы при этом ионы, которые мешают определению определенных ионов, находились в другой фазе. В соответствии с этим различают два метода качественного анализа: дробный и систематический.

В дробном анализе состав вещества определяют специфическими в определенных условиях реакциями, которые позволяют открыть исследуемые ионы в присутствии других ионов. Выполнение дробного анализа проводят двумя этапами: сначала с помощью разных реакций устраняют влияние компонентов, которые мешают, а потом открывают ионы, которые определяются.

Систематический ход анализа заключается в том, что сложную смесь ионов сначала разделяют с помощью, так называемых, групповых реагентов на несколько отдельных групп. После чего в пределах каждой из этих групп обнаруживают отдельные ионы определенными характерными реакциями. Разделяют ионы на группы и обнаруживают их в каждой группе в полностью определенной последовательности. Групповой реагент на определенную аналитическую группу специфически реагирует с ионами этой группы.

Групповые реагенты должны удовлетворять определенные требования:

—        количественно разделять ионы за их аналитическими группами (остаточная концентрация в растворе не должна превышать 10^-6 моль/дм³);

—        излишек группового реагента не должен мешать определению ионов, которые остаются в исследуемой пробе;

—        полученный осадок должен растворятся в определенных реагентах для проведения дальнейшего анализа.