Классификация аналитических реакций. Дробный и систематический анализ

Проводя аналитические реакции, необходимо создавать определенные условия для их протекания. Например, осадки, растворимые в кислотах, не могут выпадать из раствора при наличии в нем избытка свободной кислоты. Подобных примеров много. Основные условия выполнения аналитических реакций следующие:

1. Определенная кислотность среды, контроль рН.

2. Температура. Некоторые реакции протекают только при нагревании. Если растворимость осадка растет при повышении температуры, реакцию надо выполнять на холоду.

3. Достаточно большая концентрация обнаруживаемого иона в растворе. Реагент обычно вводят в раствор в известном избытке, но при этом в одном и том же диапазоне концентраций могут одновременно протекать несколько реакций, причем они могут мешать друг другу.

По числу компонентов, взаимодействующих в данных условиях с применяемым реагентом, реакции подразделяют на групповые, избирательные и специфические.

Специфической называют такую реакцию, когда в данных условиях с реагентом взаимодействует только один компонент. С помощью такой реакции можно обнаружить ион, находящийся в смеси с другими ионами. Например, реакция обнаружения иона аммония действием щелочи при нагревании (появляется запах аммиака) – это специфическая реакция. Но их известно не так много.

Избирательными (селективными) называют реакции, в которых с реагентом взаимодействует ограниченное число ионов, дающих сходный или одинаковый эффект. Чем меньше число ионов, с которыми взаимодействует реагент, тем больше степень селективности.

Групповыми называют реакции, когда с реагентом в данных условиях взаимодействует целая группа ионов. В этом случае применяемый реагент называется групповым. Например, при рН=0,5 сульфид-ион является групповым реагентом на ионы Ag, Pb, Bi, Cd, Zn, Sn (II, IV) и ряд других (во всех случаях образуются осадки).

Необходимо отметить большое значение условий, в которых осуществляется аналитическая реакция. Например, если в раствор, содержащий смесь упомянутых ионов, ввести цианид-ион CN^-, то большинство ионов металлов образуют с ним прочные цианидные комплексы, и с сульфид - ионом осадки дадут только ионы кадмия и цинка. Таким образом, в этих условиях групповой реагент становится избирательным.

Применяя специфические реакции, можно обнаруживать соответствующие ионы так называемым дробным методом, т.е. непосредственно в отдельных порциях исследуемого раствора, не считаясь с тем, какие другие ионы содержатся в нем. При дробном анализе порядок обнаружения ионов не имеет значения.

Когда специфические реакции отсутствуют, обнаружение ионов дробным методом невозможно. Для этих случаев необходимо разрабатывать определенную последовательность реакций обнаружения ионов; эта последовательность представляет собой систематический ход анализа. Он состоит в том, что к обнаружению каждого иона приступают лишь после того, как другие ионы, мешающие его обнаружению, будут предварительно обнаружены и удалены из раствора.

Например, имеется раствор, содержащий ионы Са²⁺ и Ва²⁺. Самой чувствительной реакцией на ион кальция является действие солей щавелевой кислоты – образуется осадок оксалата кальция:

Ca²⁺ + C₂O₄^2- → CaC₂O₄ ↓

Но эта реакция не является специфической – подобный же осадок с этим реагентом дает и барий. Значит, сначала надо выяснить, есть ли барий, и удалить его из раствора, например, действием хромата калия (образуется желтый осадок):

Ba²⁺ + CrO₄^2- → BaCrO₄ ↓

Хромат кальция в воде растворим, поэтому так можно разделить ионы кальция и бария.

Итак, при систематическом ходе анализа наряду с реакциями обнаружения отдельных ионов, необходимо прибегать и к реакциям разделения. При систематическом ходе анализа ионы выделяют из сложной смеси не поодиночке, а группами под действием групповых реагентов. Групповым реагентом может служить реагент, удовлетворяющий определенным требованиям:

1. он должен осаждать катионы количественно, т.е. концентрация катиона в растворе после осаждения должна быть мала;

2. полученный осадок должен растворяться в кислотах;

3. избыток реагента не должен мешать обнаружению тех ионов, которые остались в растворе.