Частные реакции и ход анализа смеси катионов и анионов

Условия выполнения аналитических реакций

Качественный анализ представляет собой раздел аналитической химии, основной задачей которого является обнаружение отдельных элементов, групп элементов или ионов, входящих в состав вещества.

Для качественного анализа пригодны не все реакции, а лишь сопровождающиеся каким-либо внешним эффектом, т. е. легко различимыми изменениями, по которым можно судить о том, что соответствующая реакция действительно происходит. Такими внешними эффектами обычно являются:

• а) изменение окраски раствора;
• б) образование характерного осадка или растворение его;
• в) выделение газов.

При анализе неорганических веществ имеют дело с растворами кислот, оснований или солей, которые в той или иной степени диссоциированы на ионы. Поэтому в качественном анализе химические реакции используются для определения не элементов, а образуемых ими ионов — катионов и анионов, что значительно облегчает задачу анализа.

Проводя ту или иную аналитическую реакцию, необходимо создать определенные условия для ее протекания, иначе результат реакции окажется недостоверным. К важнейшим условиям проведения реакций, подлежащих обязательному контролю, относятся pH среды, температура, отсутствие в растворе ионов, мешающих определению данного компонента. Например, обнаружению Cd²⁺ в виде характерного ярко-желтого осадка CdS мешает присутствие ионов меди, которые дают в этих условиях черный осадок CuS. С этой точки зрения аналитические реакции делятся на специфические, с помощью которых можно обнаруживать данный ион в присутствии других ионов, и селективные, дающие сходный эффект с ограниченным числом ионов. Степень селективности реакции тем выше, чем меньше число ионов, с которыми реакция дает положительный эффект.

Другой важной характеристикой аналитических реакций является их чувствительность, которая количественно характеризуется открываемым минимумом и предельным разбавлением. Открываемый минимум — это наименьшее количество вещества, которое может быть обнаружено посредством данной реакции при определенных условиях ее выполнения. Его обычно выражают в микрограммах. Предельное разбавление — это минимальная концентрация определяемого вещества в растворе, при которой обнаружение его данной реакцией еще возможно. Предельное разбавление выражают отношением 1: g (g — весовое количество растворителя, приходящееся на 1 весовую часть определяемого вещества). Чем меньше определяемый минимум и чем больше предельное разбавление (величина g), тем выше чувствительность реакции.

Применяя специфические реакции, раствор можно анализировать дробным методом, при котором каждый ион определяется независимо от других в отдельных порциях раствора. К сожалению, набор специфических реакций ограничен, поэтому при анализе сложных смесей ионов приходится использовать систематический метод анализа, который заключается в том, что к обнаружению каждого данного иона приступают лишь после того, как все другие ионы, мешающие его обнаружению, будут предварительно определены и удалены из раствора.

При систематическом ходе анализа ионы выделяют из сложной смеси не поодиночке, а целыми аналитическими группами, пользуясь одинаковым отношением их к действию некоторых веществ, называемых групповыми реагентами. Групповым реагентом может служить вещество, удовлетворяющее следующим требованиям:

• 1) он должен осаждать ионы практически количественно (концентрация иона в растворе после осаждения не должна превышать 10 ⁶моль/л);
• 2) полученный осадок должен легко растворяться, чтобы можно было провести дальнейший анализ;
• 3) избыток добавленного реагента не должен мешать обнаружению тех ионов, которые остались в растворе.