Примеры аналитических реакций

Реакции, процесс	Примеры уравнений реакции	Аналитический эффект	Примеры открываемых ионов и веществ
Осаждения	Ва2+ + SО42- = ВаSО4↓	Образование белого осадка	Ва2+, SО42-
Кислотно-основные	СО32- + 2Н3О+ = СО2↑ +3Н2О	Выделение пузырьков газа	СО32-
Окислительно восстановительно	Mn2+ + 2H2O2 = MnO2↓ + 2H2O	Образование темно-коричневого осадка	Мn2+
Комплексо образования	Fe3+ + 3SCN- =Fe(SCN)3	Появление красной окраски раствора	Fe3+
Этерификации	СН3СООН + С2Н5ОН= = СН3СООС2Н5 + Н2О	Появление запаха груши	СН3СООН
Экстракции	I (водн.) + С6Н6 = I2 (орг).	Фиолетовый экстракт	I2

 

Реактивы, позволяющие в определенных условиях разделять ионы на аналитические группы, называются групповыми реагентами (реактивами).

Реактивы, используемые для открытия отдельных ионов - характерные.

На практике используют оба способа (дробный и систематический) и по отдельности, и в сочетании. Для определения катионов обычно предпочитают проводить систематический анализ, а для определения ионов – дробный.

 

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИХ

РЕАКЦИЙ

Концентрация открываемого иона и реактива имеет большое значение. Чем чувствительнее реакция, тем меньше открываемый минимум вещества.Если реакция малочувствительна, проводить ее можно только в достаточно концентрированных растворах. Открытие ионов Ňа⁺ с помощью реактива K[Sb(OH)₆ можно проводить в растворах не слабее 0,5 моль∕л. Обычно при выполнении качественной реакции добавляют избыток реактива. Однако слишком большого количества реактива надо избегать, так как в некоторых случаях может пойти вторичная реакция и осадок растворится. Так, например, при добавлении к находящемуся в растворе иону Hg²⁺ иона J^- (реактив KJ) образуется красный осадок HgJ₂.

Hg²⁺ + 2J^- = HgJ₂

При дальнейшем прибавлении иодида осадок HgJ₂ начинает растворяться вследствии образования комплексного иона [HgJ₄]²

HgJ₂ + 2J^- = [HgJ₄]^2-

Другим важным фактором является реакция среды (кислая, щелочная, нейтральная). Например, оксалат кальция СаС₂О₄ выпадает из раствора в слабокислой, нейтральной или слабощелочной среде, а при высокой концентрации в растворе минеральных кислот осаждения этой соли не происходит.

Большое значение имеет температура проведения реакции. Некоторые труднорастворимые соли, образующиеся в результате реакции, выпадают в осадок только при охлаждении Na[Sb(OH0₆]₄ и KHC₄H₄O₆. Многие реакции протекают на “холоду”

Необходимость соблюдения определенных условий справедлива и для реакций, проводимых не в растворах. Так, окрашивание пламени в характерный для данного иона цвет удается лишь при нагревании в определенной части пламени достаточно летучего соединения.

 

ИНДИКАТОРЫ

 

Индикатор – средство, позволяющее путем визуального наблюдения установить достижение системой определенного состояния (определенной концентрации анализируемого вещества).

Основные типы индикаторов по визуальным признакам: 1. По химической природе, типу реакции взаимодействия индикатора с соответствующим веществом титриметрической системы. В соответствии с типом реакции взаимодействия выделяют индикаторы присоединения или отдачи ионов электронов.

Все индикаторы присоединения ионов имеют сходные признаки. Они отдают или присоединяют какую-либо частицу: Н₃О⁺ или ОН^- - кислотно-основные рН-Jnq; Ме-Jnq;осадкообразующие, адсорбционные Jnq. Необходимо поддерживать постоянной концентрацию Н₃О⁺, используя избыток сильной кислоты, основания или добавляя буферные смеси.

Jnq присоединения электронов принимают участие в реакциях О – В –редоксJnq. Окраска Jnq изменяется замедленно,а химические реакции с их участием протекают с образованием фазы промежуточных соединений. 2. По характеру обратимости Jnq реакции: обратимыми являются те Jnq, для которых наблюдаемые изменения около точки перехода окраски происходят любое число раз в одну или другую сторону при изменении концентрации соответствующего компонента титриметрической системы. Например, фенолфталеин окрашивает раствор в розовый цвет при добавлении щелочи и обесцвечивается при избытке кислоты (неограниченно). Большинство Ме Jnq и раствор Jnq- обратимы.

Необратимые Jnq-изменения вблизи Т перехода можно наблюдать только в одном направлении вследствие необратимых химических превращений, которые применяют их структуру и реакционную способность.Это многие рН-Jnq, которые относятся к присоединениям и сульфофталеинам, если их использовать при редоксиметрических титрованиях. 3.по способу применения: внутренний Jnq- введенный в анализируемый раствор;

Внешний Jnq – 1-2 капли раствора и помещают на специальную бумагу, пропитанную Jnq или смешивают с раствором Jnq на белой фарфоровой пластинке или на обычной фильтровальной бумаге. 4.по наблюдательному эффекту. а).Jnq свечения - хемилюминесцентные и флуоресцентные; б). Jnq – образование гетерофазы и изменения ее свойств – осадкообразующие, помутнения и адсорбционные. в). Jnq цвета – цветные у одноцветных Jnq окрашена только одна форма, другая бесцветна. Это нитрофенол (бесцветный при рН > 7.6 желтая), фталеин (фенолфталеин бесцветный рН>9,6

→

←

красно-фиолетовый рН<8.2

 

У двуцветных Jnq окрашены обе формы. Их основные характеристики (интервал перехода окраски и показатель титрования) не зависит практически от концентрации в растворе.

П. Метиловый оранжевый – красный рН>4,4 желтый

→

←

рН < 3,0

Смешанные индикаторы – смесь индивидуальных индикаторов или какого-либо индикатора с инертным красителем.

 

Состав Jnq Окраска форм Jnq (кислотно-щелочная)

I. Метиловый красный Красная-желтая

П. Метиленовый голубой Синяя-синяя

(инертный краситель)

Ш. Смесь 1 и П (1:1) Красно-фиолетовая-зеленая

IV. Бромкрезоловый зеленый Желтая-синяя

V. Смесь 1 и 1V (1:3) Винно-красная- зеленая

 

Формы компонентов смешанных индикаторов имеют взаимодополняющие цвета, при наложении которых раствор приобретает нейтральный серо-белый цвет, существующий в очень узком интервале концентраций определяемого компонента. Смешанные Jnq имеют контрастный переход. С этими Jnq удобно работать в условиях искусственного освещения, в слабо окрашенных и мутных растворах.

 

В некоторых случаях целесообразно использовать специфические индикаторы. Они реагируют только со строго определенным веществом с четко выражененым аналитическим эффектом. Например, в J-метрии – крахмал

синяя окраска;

на Fe³⁺ -роданид-ион NCS^- FeNCS²⁺

кармино-красный цвет

 

По характеру окраски

Основные характеристики индикаторов:

Jnq характеризуются такими параметрами, как интервал перехода эффекта (окраски, свечения, помутнения раствора) и показатель титрования.

Под интервалом перехода понимают интервал концентраций (рХ) фиксируемого вещества, в пределах которого происходит заметное изменение аналитического эффекта. Его обозначают ∆рХ_Jnq.

Значение рХ, при котором наиболее резко заметно изменение аналитического эффекта, называют показателем фильтрования (точкой перехода) Jnq и обозначают рТ_Jnq.

 

Выбор индикатора

Учитывают.

1. Величину соответствующей фиксируемой характеристики раствора, в частности в точке эквивалентности или в области резкого ее изменения (скачка свойства).

 

2. Величину интервала перехода или показателя титрования Jnq; предпочтение отдают Jnq с узким интервалом перехода;

 

3. Цвет и интенсивность разно окрашенных форм индикатора.

 

6. Возможность участия Jnq в каких-либо реакциях, кроме индикаторной.

Если Jnq выбран правильно, то его рТ_Jnq (показатель титрования) почти совпадает с фиксируемым рХ (интервал концентрации) в точке эквивалентности, окраски разно окрашенных форм достаточно хорошо различаются, не происходит взаимодействия ни одной из форм с компонентами раствора, кроме фиксируемой частицы.

 

СХЕМЫ

Таблица 1.