Органические аналитические реагенты

План

1.0. Введение.

1.1. Функциональные и аналитико-активные группы.

1.2. Реакции, основанные на использовании органических аналити­ - ческих реагентов.

1.3. Индикаторы.

1.0. Введение.

Органические аналитические реагенты (ОАР), как правило, обла­дают высокой чувствительностью и селективностью. Эти важные для анализа свойства обусловливают широкое применение ОАР в капель­ном, фотометрическим, хроматографическом методах анализа. Хими­ческая реакционная способность органических соединений связана с наличием в молекуле определенных групп атомов: гидроксильной -ОН, гидросульфидной -SH, оксимной >C = NOH, иминной =NH, карбоксильной -СООН, сульфогруппой -S0₃H и др. Такие груп­пы атомов являются реакционными центрами, а атом водорода, вхо­дящий в эти группы, может замещаться ионами металлов. Характер взаимодействия органических реагентов с неорганически­ми ионами зависит от электронной структуры ионов (от положения соответствующих элементов в периодической системе) и строения молекул органических веществ. Так, ОАР, в молекулах которых име­ются кислородсодержащие реакционные центры, такие как карбок­сильная -СООН, карбонильная >СО, гидроксильная -ОН, а также оксихиноидная С₁₄Н₆О₂(ОН)₂ группа атомов или их сочетание, наи­более приемлемы для реакций с неорганическими катионами, элект­ронное строение которых подобно электронной конфигурации инерт­ных газов (Na⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ и т. п).

Например. 1) Родизонат натрия Na₂C₆ О₆ используется в качестве ре­агента на ионы кальция Са²⁺ в щелочных растворах. Мгновенно образу­ется фиолетовый осадок:

2) Магнезон С₁₂H₇N₂(NO₂)(OH)₂:

в присутствии катионов Mg²⁺ тотчас изменяет красно-фиолетовую ок­раску ( при рН 9,8 — 11,2) на синюю, адсорбируется осаждающимся гидроксидом магния и окрашивает осадок в синий цвет.

3) Ализарин С₁₄H₆O₂(OH)₂, являясь реагентом на ионы Al³⁺, образует с гидроксидом алюминия нерастворимое ни в воде, ни в уксусной кислоте «алюминиевый лак» ярко-красного цвета (ализариновые лаки других катионов нерастворимы только в воде):

ОАР, содержащие легко поляризующиеся группировки атомов, такие как -N=N- (азо-), -NH-NH- (гидразо-), -N=O (нитрозо-), >C=N-OH (оксимная группа); первичная -NH₂, вторичная =NH, третичная =N- аминогруппа, образуют более устойчивые окрашенные комплексы в реакциях с катионами переходных металлов с частично за­полненными D-орбиталями (Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Pd²⁺ и т. п.). Присут­ствие поляризующейся группировки атомов типа сульфгидрильной >C-SH, тиогруппы >C=S или сочетание этих группировок с аминог­руппами предпочтительно при обнаружении катионов с заполненны­ми d-орбиталями (Zn²⁺, Cd²⁺, Sn⁴⁺, Bi³⁺ и т. п.).

Например. 1) Диметилглиоксим (реактив Чугаева) (CH₃)₂(C=N-OH)₂ можно использовать не только для обнаружения ионов Ni²⁺ , но и для открытия ионов Fe²⁺ и Pd²⁺, с которыми реактив образует кристаллические ярко окрашенные осадки.

2) 1-Нитрозо-2-нафтол (реактив Ильинского) C₁₀H₆(N=O)(OH), окисляя ионы Со²⁺ в Со³⁺, образует красно-бурый осадок внутрикомплексной соли.

3) Дитизон (дифенилтиокарбазон) C₁₂H₁₀N₂(NH)₂(C=S) применяют для обнаружения ионов Zn²⁺. Образуется внутрикомплексная соль ма­линово-красного цвета (среда щелочная).

В то же время, многие органические реагенты способны вступать в реакцию с катионами, имеющими различную электронную структуру, поскольку степень взаимодействия ОАР с ионами металла зависит от природы донорных групп лиганда в образующемся комплексе. Следует помнить, что специфичность условий реакций (условия осаждения и растворения, температура, рН среды) крайне важна и при использовании ОАР.

Применение ОАР в гравиметрическом анализе в качестве реагентов- осадителей связано с тем, что органический осадитель обладает большой молекулярной массой при относительно небольшом содер­жании осаждаемого иона. Последнее обстоятельство благоприятно для повышения точности гравиметрических определений. Комплексонометрические методы титрования полностью основаны на реакци­ях с участием органических реагентов. Наибольшее количество ОАР используются в качестве индикаторов.