Химическая энциклопедия - 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 К. а. 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 К. а. для определения подлинности благородных металлов. В дальнейшем он стал методом приближенного количеств, анализа. Одновременно развивались разл. варианты пирохим. К. а. 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 СО 2 и Н 2 О. Далее этот метод был развит др. учеными на основе тех же пирохим. процессов и газового анализа, причем К. а. тесно слился с количественным. После открытия изомерии в К. а. было включено изучение хим. структуры орг. соединений. Классический орг. анализ родоначальник микрохим. методов анализа и автоматич. анализаторов. Параллельно с хим. методами К. а. 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 К. а. 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 К. а. совершенствование количеств. анализа. При этом К. а. 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 К. а. 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 (МН 4)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. К. а. К ним относятся методы с применением заменителей H2S, дающих ион S^2- в водных р-рах (тиомочевина, тиоацетамид, тиосульфат), и наиб, распространенные методы без иона S^2-: 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. К. а. 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. К. а. 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

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

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 К. а. катионов и анионов. Техника проведения К. а. 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; микрои ультрамикроанализ при исследовании биол. объектов, а также в электронной технике, особенно полупроводниковой, и радиохимии. Количеств, характеристика методик К. а. 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 С x, min или обратная ей величина предельного разбавления D х (предельный объем р-ра, к-рый приходится на 1 мкг определяемого компонента). Предел обнаружения и С х, min связаны друг с другом выражением: