- •18 Химическая идентификация и анализ вещества
- •18.1 Химическая идентификация вещества
- •18.1.1 Общие понятия
- •18.1.2 Чистота веществ
- •18.1.3 Идентификация катионов неорганических веществ
- •18.1.4 Идентификация анионов
- •18.2 Количественный анализ. Химические методы анализа
- •18.3 Инструментальные методы анализа
- •18.4 Вопросы для самоконтроля
- •Общее заключение
18 Химическая идентификация и анализ вещества
В практической деятельности специалистов часто возникает необходимость идентификации (обнаружения) того или иного вещества, а также количественной оценки (измерения) его содержания. Такая потребность может появляться у человека и в его повседневной жизни. Так, многие семьи, имеющие садовые, огородные и дачные участки, заинтересованы в анализе почвы, воды и химикатов. В последние годы возрос интерес к идентификации и анализу тяжелых металлов и некоторых токсичных соединений, находящихся в окружающей среде.
Химические идентификация (качественный анализ) и измерения (количественный анализ) являются предметом специальной химической науки – аналитической химии. В настоящей главе будут рассмотрены некоторые общие принципы химической идентификации и количественного анализа веществ на основе изученных ранее закономерностей химических процессов и свойств неорганических и органических веществ.
18.1 Химическая идентификация вещества
18.1.1 Общие понятия
Химическая идентификация (обнаружение) – это установление вида и состояния фаз, молекул, атомов, ионов и других составных частей вещества на основе сопоставления экспериментальных и соответствующих справочных данных для известных веществ. Идентификация является целью качественного анализа. При идентификации обычно определяется комплекс свойств веществ: цвет, фазовое состояние, плотность, вязкость, температуры плавления, кипения и фазового перехода, растворимость, электродный потенциал, энергия ионизации и (или) др. Для облегчения идентификации созданы банки химических и физико-химических данных. При анализе многокомпонентных веществ все более используются универсальные приборы (спектрометры, спектрофотометры, хроматографы, полярографы и др.), снабженные компьютерами, в памяти которых имеется справочная химико-аналитическая информация. На базе этих универсальных установок создается автоматизированная система анализа и обработки информации.
В зависимости от вида идентифицируемых частиц различают элементный, молекулярный, изотопный и фазовый анализы. В настоящей главе будут рассмотрены в основном элементный и молекулярный анализы.
В зависимости от массы сухого вещества или объема раствора анализируемого вещества различают макрометод (0,5 – 10 г или 10 – 100 мл), микрометод (1 – 5 мг или 0,1 – 0,5 мл, и ультрамикрометод (ниже 1 мг или 0,1 мл) идентификации.
Качественный анализ характеризуется пределом обнаружения (обнаруженным минимумом) сухого вещества, т.е. минимальным количеством надежно идентифицируемого вещества, и предельно концентрацией раствора сх, min. Эти две величины связаны друг с другом соотношением
. (18.1)
В качественном анализе применяются только такие реакции, пределы обнаружения которых не превышают 50 мкг.
Имеются некоторые реакции, которые позволяют обнаружить то или иное вещество или ион в присутствии других веществ или других ионов. Такие реакции называются специфическими. Примером таких реакций могут быть обнаружение ионов действием щелочи или нагреванием
NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl .
реакция иода с крахмалом с темно-синим окрашиванием, обнаружение c помощью реакции со смесью сульфаниловой кислоты Н[SO3C6H4NH2] и-нафтиламина C10H7NH2, в результате которой появляется красное окрашивание.
Однако в большинстве случаев реакции обнаружения вещества не являются специфическими, поэтому мешающие идентификации вещества переводят в осадок, слободиссоциирующее или комплексное соединение. Анализ неизвестного вещества проводят в определенной последовательности, при которой то или иное вещество идентифицируют после обнаружения и удаления, мешающих анализу других веществ, т.е. применяют не только реакции обнаружения веществ, но и реакции отделения их друг от друга.
Так как свойства вещества зависят от его чистоты, необходимо кратко остановиться на этом вопросе.