Якісний аналіз – це метод, який використовується в аналітичній хімії для визначення іонів всередині речовини. Проаналізуємо його особливості, а також варіанти практичного застосування елементів в аналітичній хімії.
Класифікація
Якісний аналіз – це метод, який передбачає поділ на кілька груп:
- хімічні, які ґрунтуються на якомусь зовнішньому ефекті;
- фізичні, дозволяють визначати склад з допомогою теплових, магнітних, електричних властивостей;
- фізико-хімічні, базуються на аналізі фізичних процесів, що відбуваються в результаті хімічних взаємодій.
При проведенні експериментів вибирається той різновид, яка найбільше підходить в конкретному випадку.
Призначення
Якісний аналіз – це відкриття іонів, хімічних елементів, молекул, груп в аналізованій пробі речовини. Його метою є виявлення певних іонів або елементів, які є в складі з’єднання.
Визначення якісного аналізу пояснює застосування в його рамках фізичних і хімічних властивостей речовини.
Вибірковість
З численних хімічних реакцій застосовують для виявлення іонів елементів тільки ті процеси, які характеризуються зовнішнім результатом. Методи якісного аналізу ефективні при утворенні осаду, виділення газу, зміну забарвлення, виділення енергії. Всі процеси, що лежать в основі методу, називають аналітичними реакціями.
Якісний аналіз – це спосіб, який базується на селективних (специфічних) процесах, які проявляються у конкретного іона (групи елементів).
Вимоги до реакцій
Існують певні вимоги, які пред’являються до взаємодіям в якісному аналізі:
- швидкість і незворотність протікання;
- зовнішні ознаки (осад, газ, колір);
- висока чутливість
Специфічною називають таку реакцію, яка дає можливість виявляти необхідний елемент навіть у разі мінімальних концентрацій, причому при присутності в суміші інших елементів.
Чутливість визначається мінімальною кількістю виявленої елемента, при якій він виявляється без додаткового збагачення розчину. Це важлива характеристика якісного аналізу, що дозволяє вести мову про ефективність проведеного (планованого) експерименту.
Методи проведення
Виділяють наступні методи якісного і кількісного аналізу:
- за кількістю виявлених часток: елементарний, функціональний, фазовий, ізотопний, молекулярний;
- за кількістю з’єднання, взятого для проведення аналізу: макро- (більше 100 мг, 5 мл), мікро- (не більше 0,1 мл, 1 – мг), полумикро (середній діапазон), ультрамикрометоды (речовини береться менше 0,1 мг, 0,05 мл);
- по обумовленому об’єкту: органічний і неорганічний.
Невелика довідка
Коротка характеристика якісного і кількісного аналізу дозволяє зрозуміти їх основні відмінності. При якісному аналізі зразок може бути у вигляді розчину або сухого матеріалу, в якому присутня відразу кілька з’єднань. Аналіз зразка здійснюють дробової методикою, відкриваючи іони з допомогою певних якісних реакцій.
Спочатку виявляють наявність катіона амонію, так як його легше всього вивести за допомогою реагентів з суміші. Далі здійснюється виявлення аніонів, підбиваються підсумки про склад наявної проби.
Як визначити катіон амонію
Для того щоб відкрити дані іони, в якісному аналізі використовуються дві методики. Перший варіант базується на додаванні розчину лугу (гідроксиду активного металу). Кілька крапель досліджуваного розчину або солі амонію обробляють розчином гідроксиду натрію (калію). У результаті якісної реакції спостерігається виділення газоподібного аміаку. Для виявлення застосовують індикаторний папір (фенолфталеїн стає малиновим).
Другий спосіб визначення катіонів амонію в пробі передбачає використання реактиву Несслера. Кількома його краплями обробляють надлишок лугу для осадження кольорових підстав, які заважають спостереженню осаду, що з’являється в результаті взаємодії з реактивом Несслера катіона амонію.
Даний реактив – це комплексна сіль калію і ртуті, що дає з катіоном амонію червоно-бурий осад. Його використовують для визначення в суміші катіонів кальцію.
Визначення катіонів кальцію
Для проведення якісного аналізу допустимо застосування мікроскопічної реакції у вигляді гіпсу. До кількох краплях аналізованого розчину додають одну краплю концентрованої сірчаної кислоти. Через пару хвилин переносять її на предметне скло, випарюють до освіти облямівки. Результат експерименту вивчають під мікроскопом.
Другий варіант виявлення катіонів кальцію в аналізованій пробі ґрунтується на фарбуванні летючими солями кальцію безбарвного полум’я спиртівки в насичений цегляно-червоний колір.
Визначення катіонів заліза
Двовалентне і тривалентне залізо виявляють з початкового розчину, так як під дією деяких хімічних реактивів (перекису водню, луги, сірководню) відбувається зміна ступеня окислення +2 до +3. Для виявлення катіонів заліза зі ступенем окислення +2 необхідно до випробуваного розчину додати суміш гексацианоферрата (3) калію і соляної кислоти. При появі насиченого синього осаду берлінської лазурі можна вести мову про вміст у розчині Fe2+.
Для того щоб визначити тривалентне залізо, треба додати до розчину солі K4[Fe(CN)6] та розчин соляної кислоти. Поява насиченого синього кольору є підтвердженням присутності в розчині Fe3+.
Способи виявлення Co2+, Ni2+, Cr3+
У даних катіонів є специфічні реакції, тому їх можна виявляти в порціях початкового розчину. Для виявлення катіонів кобальту до наявного розчину додають по краплях ацетат натрію до отримання кислого середовища. Потім до розчину додають фторид натрію (або амонію) і NH4NCS, щоб катіон заліза зв’язався комплекс, далі екстрагують ізоаміловим спиртом.
При утворенні комплексної сполуки спостерігається фарбування органічного шару розчинника в синій колір.
Для відкриття в аналізованому розчині катіонів нікелю використовують розчин фториду натрію (прибирають катіони двовалентного заліза та міді), потім додають нашатирний спирт і кілька крапель диметилглиоксима. При наявності катіонів нікелю спостерігається поява осаду насиченого червоного кольору.
Для виявлення катіона тривалентного хрому до розчину додають кілька крапель розчину оцтової кислоти і ацетату натрію, а також надлишок комплексона 3 (ЕДТА). Потім всю суміш нагрівають на водяній бані. Поява фіолетового забарвлення свідчить про наявність в аналізованому розчині катіона тривалентного хрому.
Визначення аніонів
Для виявлення сульфату використовують взаємодія з хлоридом барію. До кількох краплях розчину, в якому є цей аніон, додають кілька крапель хлориду барію. Сульфат барію обробляють розчином азотної або соляної кислоти, з’являється осад не розчиняється.
Карбонат можна виявити в розчині за допомогою специфічної реакції з соляною кислотою. При наявності в розчині карбонату спостерігається виділення вуглекислого газу.
Хлорид можна знайти в аналізованому розчині, скориставшись нітратом срібла. Поява білого сирнистого осаду є підтвердженням присутності хлориду.
