Реакции, обеспечивающие превращение анализируемого

вещества в новое соединение, обладающее характерными свойствами, называется качественной аналитической реакцией.

Реакции в растворах протекают между ионами, поэтому аналитические реакции применяются при обнаружении

катионов и анионов.

2.Типы реакций в качественном анализе

Кислотно-основные реакции.

Примером таких реакций может служить обнаружение ацетат-иона при добавлении сильной кислоты к солям уксусной кислоты, сопровождающееся выделением свободной уксусной кислоты:

СН₃СОО ^- + Н⁺ => CH₃COOH

или обнаружение иона аммония при добавлении к аммонийным солям щелочей, сопровождающееся выделением свободного аммиака :

NH₄ ⁺ + OH^- => NH₄ OH

Реакции комплексообразования:

Cu (H₂O)₄ ²⁺ + 4NH₃ => Cu (NH₃)₄ ²⁺ + 4H₂O

В гидратированнолм ионе меди происходит обмен молекул воды на молекулы аммиака с образованием интенсивно окрашенного синего аммиаката меди.

Реакции осаждения:

Ag⁺ + Cl^- => AgCl

Реакции полимеризации:

К таким реакциям относятся реакции образования в вожных растворах димеров или полимеров различного строения , например димеризация хромат-иона с образованием бихромат-иона, сопровождающая изменением желтой окраски в оранжевую :

2 HCrO₄ ^- <=> Cr₂O₇^2- + H₂O

Окислительно-восстановиительные реакции

Связаны с переносом электронов :

Сu²⁺ + Fe => Сu + Fe²⁺

Реакции с выделением газов:

При обнаружении карбонат-ионов при действии кислот на соответствующие соли протекает реакция с выделением углекислого газа:

СО₃^2- + 2Н⁺ => СО₂ + Н₂O

3.Требования к аналитическим реакциям

Проведение качественного анализа требует соблюдения некоторых условий:

- быстроты протекания химического процесса;

- наличия необходимой среды;

- определенного температурного режима;

- реакции должны обладать достаточным уровнем чувствительности.

Одним из условий обнаружения ряда ионов является поддержание необходимого характера среды. Например,

ион Ca²⁺ обнаруживают действием оксалатом аммония

(NH₄)₂C₂O₄ . При этом выпадает белый мелкокристаллический осадок

оксалата кальция:

Ca²⁺ + C₂O₄ ^2- => Са C₂O₄

Соли щавелевой кислоты растворимы в сильных кислотах, поэтому в их присутствии осадок оксалата кальция растворится.

СаC₂O₄ + 2НCl => CaCl₂ + H₂C₂O₄

Другим условием реакции является поддержание определенного температурного режима. Так, например, обнаружение иона аммония

действием раствора щелочи на анализируемый раствор проводят при нагревании. В этом случае выделяется газообразный аммиак:

NH₄Cl + NaOH => NH₃ + H₂O +NaCl

Не менее важным является чувствительность аналитической реакции. Чувствительность реакции характеризуется понятиями

обнаруживаемый минимум ( предел обнаружения) и предельная концентрация.

Предельная концентрация (ПК) - это минимальная концентрация вещества в растворе (г/мл), при которой вещество может быть обнаружено.

Обнаруживаемый минимум - это наименьшая масса вещества, которое можно обнаружить в одной капле ( 0.05 мл) раствора с помощью данной реакции.

4.Систематический и дробный анализ

Существуют специфические химические реакции, позволяющие обнаружить отдельный ион, не считаясь с присутствием других ионов (не мешающих обнаружению данного ) , при этом последовательность обнаружения может быть произвольной. Такой анализ приводит к тому ,

что анализируемый раствор разбивают на порции и проводят так называемый дробный анализ.

Анализ раствора, проводимый с помощью специфических реакций в отдельных порциях в любой последовательности, называют дробным анализом.

Дробный анализ проводят в тех случаях , когда состав анализируемого вещества известен, необходимо проверить отсутствие примесей, или подтвердить состав.

Если же используемые реакции не специфичны ( т.е. характерны для нескольких ионов) то в этом случае применяют систематический анализ.

Систематический ход анализа - это определенная последовательность выполнения аналитических реакций, при которых каждый ион открывают после того, как будут открыты и удалены все другие ионы, мешающие его обнаружению.

В качестве примера можно привести реакцию обнаружения иона кальция:

СаСl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = CaC₂O₄ + 2NH₄Cl

^{белый крист.осадок}

Эта реакция не специфична, поскольку такой же осадок оксалат аммония дает и с ионом бария:

Ba²⁺ + C₂O₄^2- = BaC₂O₄

поэтому, прежде, чем открывать ион кальция, необходимо проверить наличие иона бария, применяя специфическую

Наличие кальция не мешает открытию бария , так как хромат кальция хорошо растворим и не выпадает в осадок. Если в ходе анализа окажется, что иона бария нет, то далее следует определять ион кальция с помощью оксалата аммония, если же катион бария присутствует, то прежде, чем обнаруживать ион кальция, следует удалить ион бария. С этой целью на весь анализируемый раствор действуют хроматом калия К₂СrO₄,

с которым ион бария дает характерный желтый осадок хромата бария:

BaCl₂ + K₂CrO₄ = BaCrO₄ + 2KCL

осаждают полностью ион бария в виде осадка BaCrO₄

и, отделив осадок, в растворе определяют ион кальция.

Отсюда видно, что в систематическом анализе не только открывают отдельные ионы, но также удаляют ионы, мешающие их обнаружению.