Аналитические признаки веществ и аналитические реакции





Аналитическая химия. Введение

Основные понятия аналитической химии

 

Аналитическая химия, или аналитика, - это раздел химической науки, разрабатывающий на основе законов химии и физики методы и приемы качественного и количественного анализа атомного, молекулярного и фазового состава вещества. Наряду с данным определением науки используют другое определение, предложенное в 1993 г на VIII Европейской конференции по аналитической химии: “Аналитическая химия – это научная дисциплина, которая развивает и применяет методы, средства и общую методологию получения информации о составе и природе вещества”.

Анализ вещества – это получение опытным путем данных о химическом составе вещества любыми методами: физическими, химическими, физико-химическими.

Различают метод и методику анализа. Метод анализа вещества – это краткое определение принципов, положенных в основу анализа. Методика анализа– подробное описание всех условий и операций, которые обеспечивают регламентированные характеристики анализа. Характеристики– это, прежде всего, правильность и воспроизводимость результатов анализа. Правильностьанализа отражает близость к нулю систематической погрешности результатов; воспроизводимость показывает степень близости друг к другу результатов отдельных измерений или определений при анализе каждой пробы.

Качественный химический анализ – это определение (открытие) химических элементов, атомов, ионов, атомных групп, молекул в анализируемом веществе. Качественный химический анализ включает в себя дробный и систематический виды анализа. Дробный анализ - обнаружение иона или вещества в анализируемой пробе с помощью специфического реагента в присутствии всех остальных компонентов пробы. Систематический анализ предусматривает разделение анализируемых ионов по аналитическим группам с последующим обнаружением каждого иона в своей группе.

Количественный химический анализ – это определение количественного состава вещества, т.е. установление количества химических элементов, ионов, атомов, атомных групп, молекул в веществе. В качественном анализеиспользуют термин“открытие”, в количественном“определение”.

Физико-химические методы анализа (инструментальные методы) – это методы, основанные на использовании зависимости между измеряемыми физическими свойствами вещества и его качественным и количественным составом. Эти методы основаны на применении физико-химических приборов.

Элементный анализ – это качественный и количественный химический анализ, в результате которого определяют, какие химические элементы и в каком количестве входят в состав вещества.

Функциональный анализ – открытие и определение различных функциональных групп: аминогруппы –NH2, гидроксильной группы –ОН, карбоксильной –СООН и других.

Молекулярный анализ – открытие молекул и определение молекулярного состава, т.е. выяснение того, из каких молекул и в каком количественном соотношении состоит данный анализируемый объект.

Фазовый анализ – открытие и определение различных фаз (твердых, жидких, газообразных), которые входят в данную систему.

По величине навески анализируемой пробы методы анализа подразделяют на следующие: макро-, полумикро-, микро-, ультрамикро- и субмикроанализ (табл.1.1).

 

Таблица 1.1

Характеристика методов анализа по величине навески

 

Метод анализа Масса навески, г Объем пробы, мл
Макроанализ (грамм-метод) 1,0-10,0 10,0-100,0
Полумикроанализ (сантиграмм-метод) 0,05-0,5 1,0-10,0
Микроанализ (миллиграмм-метод) 10−3-10−6 10−1-10−4
Ультрамикроанализ (микрограмм-метод) 10−6-10−9 10−4-10−6
Субмикроанализ (нанограмм-метод) 10−9-10−12 10−7-10−10

 

Капельный анализ – анализ, основанный на изучении продуктов реакции, образующихся при смешивании одной капли реагента с одной каплей исследуемого раствора. Капельный анализ проводят на поверхности стеклянной, фарфоровой пластинки или на фильтровальной бумаге.

 

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.

 





Читайте также:
Своеобразие романтизма К. Н. Батюшкова: Его творчество очень противоречиво и сложно. До сих пор...
Теория по геометрии 7-9 класс: Смежные углы – два угла, у которых одна...
Обучение и проверка знаний по охране труда на ЖД предприятии: Вредный производственный фактор – воздействие, которого...
Основные направления модернизма: главной целью модернизма является создание...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.014 с.