Qualitativo l'analisi è progettata per la scoperta qualitativa di singoli elementi chimici, ioni e gruppi funzionali. La presenza di singole sostanze, elementi, ioni e gruppi funzionali nella miscela analizzata viene solitamente rilevata mediante reazioni chimico-qualitative o sulla base di determinati Proprietà fisiche sostanze - spettri nelle regioni visibili e ultraviolette della luce, radiazione radioattiva, capacità A assorbimento.

Quantitativo l'analisi viene effettuata in vari modi. Sono molto diffusi i metodi chimici in cui la quantità di una sostanza è determinata dalla quantità di reagente utilizzato per l'analisi, dalla quantità di sedimento, ecc. Spesso, per la determinazione quantitativa delle sostanze, vengono utilizzate le loro proprietà fisiche: la grandezza di l'angolo di rifrazione delle soluzioni di sostanze, l'intensità del colore, corrente elettrica che scorre attraverso la soluzione.

METODI DI ANALISI

L'analisi può essere eseguita con metodi chimici, strumentali (fisici e fisico-chimici).

Chimico i metodi di analisi implicano l'interazione chimica delle sostanze. I risultati sono importanti qui reazione chimica tra una sostanza e un reagente. I metodi chimici di analisi sono ampiamente utilizzati per effettuare analisi qualitative, poiché dalla natura del precipitato, dal cambiamento nel colore della soluzione e dalla formazione di un determinato gas, è possibile determinare quale sostanza è presente nella soluzione .

Con quantitativo analisi chimica Il precipitato risultante viene pesato, viene aggiunta una soluzione reagente fino a quando il colore della soluzione o altre caratteristiche fisiche della sostanza non cambiano e la quantità della sostanza viene determinata dalla quantità di reagente utilizzato per l'analisi.

I metodi di analisi strumentali (fisici, fisico-chimici) utilizzano le proprietà fisiche delle sostanze. L'analisi qualitativa quando si utilizzano metodi fisici viene effettuata dal cambiamento del colore della fiamma che si verifica quando una sostanza viene introdotta al suo interno, dagli spettri di assorbimento ed emissione della sostanza, dal punto di fusione, dal punto di ebollizione e da altre proprietà caratteristiche delle sostanze . L'analisi quantitativa con metodi fisici viene effettuata osservando i cambiamenti nelle proprietà fisiche di una sostanza quando cambia la sua quantità. Tipicamente, l'intensità del colore, l'angolo di rifrazione della soluzione e la quantità di corrente elettrica che passa attraverso la soluzione dipendono dalla quantità della sostanza e questa dipendenza può essere utilizzata per determinare la quantità della sostanza.

I metodi di analisi fisico-chimici combinano metodi fisici e chimici. Quando si eseguono metodi fisico-chimici, il risultato di una reazione chimica viene osservato dai cambiamenti nelle proprietà fisiche di una sostanza o della sua soluzione. I metodi fisico-chimici si sono diffusi e vengono sviluppati intensamente.

L'analisi di una sostanza può essere effettuata per stabilirne la composizione qualitativa o quantitativa. In base a ciò, viene fatta una distinzione tra analisi qualitativa e quantitativa.

L'analisi qualitativa consente di stabilire da quali elementi chimici è composta la sostanza analizzata e quali ioni, gruppi di atomi o molecole sono inclusi nella sua composizione. Quando si studia la composizione di una sostanza sconosciuta, un'analisi qualitativa precede sempre quella quantitativa, poiché si sceglie un metodo di determinazione quantitativa componenti dell'analita dipende dai dati ottenuti dalla sua analisi qualitativa.

L'analisi chimica qualitativa si basa principalmente sulla trasformazione dell'analita in un nuovo composto che ha proprietà caratteristiche: colore, un certo stato fisico, struttura cristallina o amorfa, odore specifico, ecc. La trasformazione chimica che avviene in questo caso è chiamata qualitativa reazione analitica e le sostanze che provocano questa trasformazione sono chiamate reagenti (reagenti).

Ad esempio, per scoprire gli ioni Fe +++ in una soluzione, la soluzione analizzata viene prima acidificata con acido cloridrico, quindi viene aggiunta una soluzione di potassio esacianoferrato (II) K4. In presenza di Fe +++, un precipitato blu di ferro ( II) precipita l'esacianoferrato Fe43. (Blu di Prussia):

Un altro esempio di analisi chimica qualitativa è la rilevazione dei sali di ammonio riscaldando l'analita con una soluzione acquosa di idrossido di sodio. Gli ioni ammonio in presenza di ioni OH formano l'ammoniaca, che si riconosce dal suo odore o dall'azzurro della cartina di tornasole rossa bagnata:

Negli esempi forniti, le soluzioni di esacianoferrato di potassio (II) e idrossido di sodio sono reagenti rispettivamente per gli ioni Fe+++ e NH4+.

Quando si analizza una miscela di più sostanze simili in proprietà chimiche, vengono prima separati e solo successivamente vengono eseguite reazioni caratteristiche per singole sostanze (o ioni), pertanto l'analisi qualitativa copre non solo le reazioni individuali per il rilevamento degli ioni, ma anche i metodi per la loro separazione.

L'analisi quantitativa consente di stabilire relazioni quantitative tra le parti costitutive di un determinato composto o miscela di sostanze. A differenza dell'analisi qualitativa, l'analisi quantitativa consente di determinare il contenuto dei singoli componenti dell'analita o il contenuto totale dell'analita nel prodotto in esame.

I metodi di analisi qualitativa e quantitativa che consentono di determinare il contenuto dei singoli elementi nella sostanza analizzata sono chiamati analisi elementare; gruppi funzionali - analisi funzionale; individuale composti chimici, caratterizzato da un certo peso molecolare - analisi molecolare.

Una serie di vari metodi chimici, fisici e fisico-chimici per separare e determinare i singoli componenti strutturali (fase) di eterogenei! i sistemi che differiscono per proprietà e struttura fisica e sono limitati l'uno dall'altro da interfacce sono chiamati analisi di fase.

L'obiettivo analisi cromatografica qualitativaè la decodifica dei cromatogrammi o, in altre parole, l'identificazione dei picchi nel cromatogramma. A tale scopo vengono utilizzati i seguenti metodi.

Metodo di aggiunta di sostanze si basa sull'introduzione sequenziale nella miscela analizzata di sostanze di cui si prevede la presenza in essa. Se successivamente uno dei picchi del cromatogramma aumenta (il tempo di ritenzione coincide), allora il picco della miscela analizzata può essere identificato con il composto introdotto. Tuttavia questa condizione è solo necessaria, ma non sufficiente per l'identificazione: più sostanze, non una sola, possono avere lo stesso tempo di ritenzione (o molto vicino). Per garantire l'affidabilità dell'analisi, tali studi vengono effettuati utilizzando colonne con fasi stazionarie di diversa natura (polari e non polari).

Metodo di confronto con dati tabellari comporta la determinazione della composizione qualitativa della miscela analizzata confrontando i volumi di ritenzione relativa delle sostanze determinati sperimentalmente (in normali condizioni di analisi rispetto alle sostanze standard) con valori tabulati simili. Per aumentare l'affidabilità dell'identificazione cromatografica, l'analisi viene effettuata utilizzando dati ottenuti con fasi di natura diversa.

Metodi di calcolo e relazioni di correlazione vengono utilizzati nei casi in cui le tabelle dei relativi volumi di ritenzione non contengono dati relativi ai composti oggetto di studio. Vengono utilizzate relazioni di correlazione tra il logaritmo dei valori di ritenzione e le proprietà dei composti analizzati (ad esempio il numero di atomi di carbonio, il punto di ebollizione, ecc.). Quindi, ad esempio, per i valori dei volumi trattenuti degli alcani vale la seguente equazione:

dove Г,у è l'incremento del logaritmo del valore di ritenzione, corrispondente ad una determinata combinazione di legami (elemento strutturale); n, j- numero di elementi strutturali della tipologia ij in una molecola composta. Ottenuto in questo modo VR vengono confrontati con valori sperimentali: se sono vicini, c'è motivo di credere che il picco identificato corrisponda al composto desiderato.

Anche usato identificazione mediante indici di Kovacs. Come risultato degli esperimenti, si è scoperto che all'interno di una serie omologa di varie classi di composti organici (alcani, alcoli, aldeidi, ecc.) In coordinate:

Dove P- il numero di atomi di carbonio nell'omologo, si ottengono dipendenze lineari (Fig. 5.12).

Queste dipendenze possono essere utilizzate per l'analisi qualitativa di vari derivati ​​​​di idrocarburi. Pertanto, E. Kovacs ha proposto di caratterizzare la ritenzione in base al numero di atomi di carbonio (moltiplicato per 100) di cui dispone un n-alcano, in modo che il suo volume trattenuto coincida con il volume trattenuto della sostanza in esame.

Riso. 5.12.

Y - linea per n-alcani;2 - linea per gli omologhi

Il numero di atomi di carbonio di un n-alcano (solitamente una frazione moltiplicata per 100) è chiamato Indice di Kovacs di questa sostanza - J. Gli indici di Kovacs per varie fasi stazionarie sono ben riproducibili e tabulati.

Misurare J di qualsiasi composto per una data fase stazionaria può essere determinato graficamente, come mostrato in Fig. 5.12. A questo scopo si ottiene la dipendenza dalla fase stazionaria selezionata GV R da P per un certo numero di n-alcani (pentano, esano, eptano, ecc.).

I dati ottenuti vengono tracciati su un grafico di logK fl a partire da 100. Successivamente, misurare UK tutte le sostanze della miscela in esame e determinarle secondo il programma J, nella fig. 5.12 Indice di Kovacs Ud-pari a 598.

Per i membri di qualsiasi serie omologa di derivati ​​alcani (acidi carbossilici, aldeidi, ecc.), si può ottenere una relazione lineare simile a quella per gli alcani (linea 2 nella fig. 5.12). Lo spostamento orizzontale di queste due linee rette l'una rispetto all'altra contribuisce all'indice di Kovacs del gruppo funzionale (carbossile, carbonile, ecc.) o del legame multiplo. Questo contributo si chiama fattore omomorfico il suo valore per molti composti è stato determinato e tabulato

La somma di questi fattori omomorfici sommati al numero psx 100 dell'alcano base, consente di calcolare l'indice di Kovacs per il composto proposto (secondo dati) da fonti scientifiche e confrontarlo con il valore sperimentale. La vicinanza di questi valori ci permette di concludere che il picco nel cromatogramma corrisponde alla sostanza attesa.

Un passo importante nell'analisi cromatografica è interpretazione quantitativa dei cromatogrammi, a seguito del quale viene determinato il contenuto dei componenti nella miscela analizzata. L'accuratezza dei risultati ottenuti dipende da una serie di fattori, in particolare dal metodo di analisi scelto, dalle caratteristiche del rilevatore utilizzato, dal metodo di calibrazione e calcolo e dalla natura dei componenti analizzati.

La quantità di sostanza nella zona cromatografica è proporzionale all'area del picco cromatografico nel cromatogramma. Esistono diversi metodi per determinare l'area dei picchi cromatografici, basati sul presupposto che la forma del picco corrisponda ad una curva gaussiana. Molto spesso è definito come il prodotto dell'altezza del picco e della sua larghezza a metà altezza: vedere la formula (5.8). Le ultime generazioni di cromatografi sono controllate da computer; in questo caso, l'area del picco viene calcolata dal software e visualizzata sullo schermo del monitor.

L'area del picco nel cromatogramma dipende non solo dalla quantità di sostanza nella zona cromatografica, ma è anche determinata dalle caratteristiche del rivelatore e dalle condizioni di analisi. Sì, per varie sostanze anche a parità di concentrazione nella miscela analizzata, sul cromatogramma si ottengono picchi con aree disuguali. Pertanto, per effettuare analisi quantitative non è sufficiente determinare soltanto l’area dei picchi cromatografici. È necessario stabilire per ciascuna sostanza presente nel campione un coefficiente di proporzionalità tra l'area del picco e il suo contenuto (concentrazione) nella miscela analizzata. In altre parole, il rilevatore dovrebbe essere calibrato nelle condizioni di analisi selezionate. Vengono comunemente utilizzati i seguenti metodi di calibrazione.

Metodo di calibrazione assoluta La dipendenza dell'area del picco cromatografico dalla sua quantità assoluta nel campione viene determinata sperimentalmente per ciascun componente della miscela analizzata. Questa relazione viene solitamente presentata sotto forma di grafico o di equazione empirica. La sensibilità del rilevatore può cambiare nel tempo, pertanto la calibrazione assoluta deve essere controllata e regolata periodicamente. Quando si ripetono le calibrazioni è possibile limitarsi a controllare alcuni punti sulla curva di calibrazione.

Con il metodo standard interno nella miscela da analizzare viene introdotta una sostanza (standard interno) con concentrazione nota Cc t. Innanzitutto, per ciascuna sostanza presente nella miscela, si ottiene un grafico (o equazione) di calibrazione che mette in relazione SfJSct da St/Co, dove SB e 5 St - aree del picco dell'analita e dello standard interno, St - concentrazione dell'analita nella miscela di calibrazione. Quando si conduce uno studio, sul cromatogramma si determinano le aree dei picchi delle sostanze analizzate e dello standard interno, si calcola il loro rapporto e si ricava St/Q dal grafico di calibrazione; t. Successivamente, utilizzando il noto Cc t, concentrazioni sconosciute di sostanze St.

L'utilizzo del metodo dello standard interno può aumentare significativamente la precisione delle misurazioni e rende superflua la correzione periodica della curva di calibrazione. Infatti, un cambiamento nelle condizioni sperimentali influisce ugualmente sul cambiamento dei parametri del cromatogramma della sostanza standard e dei componenti del campione.

Un altro vantaggio del metodo è che non è più necessario mantenere l'esatto volume di campione fornito alla colonna. In questo caso è anche facoltativo separare tutti i picchi nel cromatogramma: è sufficiente che i picchi delle sostanze di interesse e dello standard appaiano separatamente.

Per aumentare la precisione dell'analisi, è auspicabile che la sostanza utilizzata come standard sia vicina ai componenti da determinare in termini di ritenzione e contenuto nella miscela analizzata.

Anche usato calibrazione con fattori di correzione. Area di picco del /"esimo componente S, sul cromatogramma è proporzionale alla sua quantità D, nella miscela introdotta in colonna:

Qui A,- fattore di correzione della sostanza. Nel caso in cui tutte le sostanze della miscela analizzata forniscano picchi separati (separati) nel cromatogramma, è possibile calcolare la frazione del /"-esimo componente utilizzando il metodo di normalizzazione interna:

quindi la somma viene eseguita su tutti i picchi. Se il numeratore e il denominatore sul lato destro dell'equazione vengono divisi per il fattore di correzione di qualsiasi sostanza presa come standard (? st), otteniamo l'equazione:

Dove k, tn = k,/k„ - relativo fattore di correzione. Può essere facilmente determinato sperimentalmente realizzando miscele di una certa composizione di ciascuna sostanza accoppiata con una standard, oppure una miscela di tutte le sostanze di composizione nota, inclusa la sostanza standard. Dopo aver ottenuto cromatogrammi con una tale composizione di sostanze e determinato le aree dei picchi di tutti i componenti, è possibile trovare A: ota per tutte le sostanze dal rapporto:

Dove qjqci- corrisponde al rapporto tra le quantità dell'i-esimo componente e dello standard nella miscela originale. Le quantità Q può essere determinato dalla massa (g) o dalla quantità (mol), da cui vengono calcolati rispettivamente i fattori di correzione relativa della massa o molare. Di conseguenza, le frazioni di massa vengono determinate con coefficienti di massa e le frazioni molari di sostanze in una miscela vengono determinate con coefficienti molari.

I metodi di analisi qualitativa (non formalizzata) si basano sulla descrizione delle procedure analitiche a livello logico, piuttosto che su strette dipendenze analitiche. Questi includono metodi: valutazioni di esperti, scenari, morfologici, confronto di sistemi di indicatori, ecc. L'uso di questi metodi è caratterizzato da una certa soggettività, poiché Grande importanza avere l'intuizione, l'esperienza e la conoscenza di un analista.

Le valutazioni degli esperti sono valutazioni quantitative o ordinali di processi o fenomeni che non possono essere misurati direttamente. Si basano sui giudizi di specialisti e quindi non possono essere considerati del tutto oggettivi. Si stanno sviluppando metodi scientifici per elaborare le valutazioni individuali degli esperti in modo che diano collettivamente risposte più o meno obiettive (utilizzando forme ponderate di domande e risposte, che vengono successivamente elaborate da un computer).

Scenario - descrizione possibili opzioni sviluppo dell'oggetto in studio in varie combinazioni di determinate condizioni (preselezionate) ai fini di un'ulteriore analisi e selezione di quella più realistica.

L'analisi morfologica viene utilizzata per prevedere processi complessi. Questo è un metodo esperto per una revisione sistematica di tutte le possibili combinazioni di sviluppo dei singoli elementi del sistema in esame. Si basa su classificazioni complete e rigorose di oggetti, fenomeni, proprietà e parametri del sistema, che consentono di costruire e valutare possibili scenari per il suo sviluppo nel suo insieme.

I metodi di analisi quantitativa (formalizzata) si basano su dipendenze analitiche formalizzate abbastanza rigide. Li elenchiamo:

Metodi classici di analisi: metodo delle sostituzioni a catena, bilancio, numeri percentuali, differenziale, integrale, attualizzazione, ecc.;

Metodi della statistica economica - valori medi e relativi, raggruppamenti, grafici, indici, metodi elementari di elaborazione delle serie dinamiche;

Metodi matematici e statistici per lo studio delle relazioni: analisi di correlazione, analisi di regressione, analisi della varianza, analisi fattoriale, metodo delle componenti principali, analisi della covarianza, ecc.;

Metodi econometrici – metodi matriciali, analisi armonica, analisi spettrale, metodi della teoria delle funzioni di produzione, metodi della teoria del bilancio degli input;

Metodi di cibernetica economica e programmazione ottimale - metodi di analisi dei sistemi, programmazione lineare, programmazione non lineare, programmazione dinamica, ecc.;

Metodi di ricerca operativa e teoria delle decisioni - metodi di teoria dei grafi, teoria dei giochi, metodo degli alberi, analisi bayesiana, teoria delle code, metodi di pianificazione e gestione delle reti.

I metodi matematici consentono di sostituire calcoli approssimativi con calcoli esatti ed eseguire analisi comparative multidimensionali, cosa quasi impossibile manualmente.

3. Metodi analisi finanziaria: analisi orizzontale, verticale e di trend

Metodo di analisi orizzontale– utilizzato per valutare i cambiamenti degli indicatori nel tempo. Per determinare la variazione assoluta dell’indicatore si calcola un valore pari a:

∆З = З 1 – З 0,

dove Z 1 è il valore dell'indicatore nel periodo di riferimento;

Z 0 - il valore dell'indicatore nel periodo base.

Per stimare il tasso di crescita dell’indicatore si calcola il valore:

Tr(Z) = Z1: Z0.

Il valore dell'indicatore mostra quante volte il valore dell'indicatore è cambiato durante il periodo di riferimento rispetto al periodo base.

Per valutare la variazione relativa, il tasso di crescita viene calcolato utilizzando la formula:

T pr (Z) = (Z 1: Z 0 – 1) x 100% = ∆Z: Z 0 x 100%.

Il tasso di crescita di T pr (Z) mostra in quale percentuale il valore dell'indicatore è cambiato nel periodo di riferimento rispetto al periodo base.

Metodo di analisi verticale– utilizzato per analizzare indicatori economici complessi, consente di determinare la quota di ciascuna componente di un indicatore complesso nell’aggregato totale.

Per valutare la struttura si utilizza la formula:

dove Di- i-esima condivisione componente;

Зi – assoluto i-esimo valore componente inclusa in un indicatore complesso;

Z – il valore di questo indicatore complesso.

Per valutare la dinamica della struttura di un indicatore economico complesso, viene utilizzato un metodo orizzontale, sulla base del quale viene determinata la variazione assoluta e relativa di ciascuna componente:

∆Di = Di 1 – Di 0 ;T pr (Di) = ∆Di: Di ​​​​0 x 100%.

L’analisi verticale del valore contabile di un’organizzazione ci consente di determinare la qualità di utilizzo di un tipo specifico di risorsa in attività economica, condurre un'analisi comparativa dell'organizzazione, tenendo conto delle specifiche del settore e di altre caratteristiche. Gli indicatori relativi di tipo Di, a differenza di quelli assoluti, sono più convenienti quando si analizzano le attività di un’organizzazione in condizioni di inflazione e consentono una valutazione oggettiva dei cambiamenti delle componenti nel tempo.

Metodo di analisi delle tendenze– si basa sull'uso di dati provenienti da serie temporali dei fattori studiati, ad esempio, valuta del bilancio, struttura delle attività e delle passività dell'organizzazione. Utilizzo questo metodo consente di valutare le principali direzioni di sviluppo dell'organizzazione sia nel momento attuale che nei periodi successivi.

Per ciascun indicatore principale che caratterizza le attività dell'organizzazione, viene effettuata un'analisi delle variazioni dei tassi di crescita, dei tassi di crescita medi per i periodi in esame (mese, trimestre, semestre, anno) e le principali direzioni di cambiamento in questi vengono individuati gli indicatori I risultati dei calcoli dei valori medi dei tassi di crescita (tasso di crescita), tenendo conto delle relazioni tra i principali indicatori, consentono di calcolare il valore previsto dell'indicatore studiato per il futuro. Una previsione basata su modelli di tendenza consente di calcolare il valore del fattore previsto con un certo grado di affidabilità, selezionare le decisioni gestionali più razionali e valutare le conseguenze di tali decisioni per le attività finanziarie ed economiche dell'organizzazione.

ISTITUTO AUTOMOBILE E STRADALE DI MOSCA (UNIVERSITÀ TECNICA STATALE)

Dipartimento di Chimica

Approvo il Capo. professore presso il dipartimento

IM Papisov "___" ____________ 2007

AA. LITMANOVICH, O.E. LITMANOVICH

CHIMICA ANALITICA Parte 1. Analisi chimica qualitativa

Kit di strumenti

per gli studenti del secondo anno della specialità “Ingegneria Protezione Ambientale”

MOSCA 2007

Litmanovich A.A., Litmanovich O.E. Chimica analitica: Parte 1: Analisi chimica qualitativa: Manuale metodologico/MADI

(GTU) - M., 2007. 32 p.

Vengono prese in considerazione le leggi chimiche di base dell'analisi qualitativa dei composti inorganici e la loro applicabilità per determinare la composizione degli oggetti ambientali. Il manuale è destinato agli studenti della specialità "Ingegneria della protezione ambientale".

© Istituto automobilistico e autostradale di Mosca (stato Università Tecnica), 2008

CAPITOLO 1. ARGOMENTO E COMPITI DELLA CHIMICA ANALITICA. REAZIONI ANALITICHE

1.1. Oggetto e compiti della chimica analitica

Chimica analitica– la scienza dei metodi per lo studio della composizione delle sostanze. Utilizzando questi metodi si stabilisce quali elementi chimici, in quale forma e in quali quantità sono contenuti nell'oggetto studiato. Nella chimica analitica ci sono due grandi sezioni: analisi qualitativa e quantitativa. La chimica analitica risolve i problemi assegnati utilizzando metodi chimici e strumentali (fisici, fisico-chimici).

Nei metodi chimici di analisi l'elemento da determinare viene convertito in un composto che possiede proprietà che possono essere utilizzate per stabilire la presenza di questo elemento o misurarne la quantità. Uno dei modi principali per misurare la quantità di un composto formato è determinare la massa della sostanza pesando su una bilancia analitica: il metodo di analisi gravimetrico. I metodi di analisi chimica quantitativa e i metodi di analisi strumentale saranno discussi nella parte 2 manuale metodologico nella chimica analitica.

Una direzione attuale nello sviluppo della moderna chimica analitica è lo sviluppo di metodi per analizzare oggetti ambientali, rifiuti e acque reflue, emissioni di gas imprese industriali e trasporto stradale. Il controllo analitico consente di rilevare il contenuto in eccesso di componenti particolarmente dannosi negli scarichi e nelle emissioni e aiuta a identificare le fonti di inquinamento ambientale.

L'analisi chimica si basa sulle leggi fondamentali della chimica generale e inorganica, che già conosci. I fondamenti teorici dell'analisi chimica comprendono: conoscenza delle proprietà delle soluzioni acquose; Equilibrio acido-base in acqua

soluzioni; equilibri redox e proprietà delle sostanze; modelli di reazioni di formazione complessa; condizioni per la formazione e la dissoluzione della fase solida (precipitati).

1.2. Reazioni analitiche. Condizioni e modalità della loro attuazione

L'analisi chimica qualitativa viene effettuata utilizzando reazioni analitiche, accompagnato da notevole cambiamenti esterni: ad esempio, il rilascio di gas, un cambiamento di colore, la formazione o la dissoluzione di un precipitato, in alcuni casi la comparsa di un odore specifico.

Requisiti di base per le reazioni analitiche:

1) Alta sensibilità, caratterizzato dal valore del limite di rilevamento (Cmin) - la concentrazione più bassa di un componente in un campione di soluzione alla quale questa tecnica di analisi consente di rilevare in modo affidabile questo componente. Il valore minimo assoluto della massa di una sostanza che può essere rilevato mediante reazioni analitiche va da 50 a 0,001 μg (1 μg = 10–6 g).

2) Selettività– caratterizzato dalla capacità di un reagente di reagire con il minor numero possibile di componenti (elementi). In pratica, cercano di rilevare gli ioni in condizioni in cui la reazione selettiva diventa specifica, cioè consente di rilevare un dato ione in presenza di altri ioni. COME esempi di reazioni specifiche(di cui ce ne sono pochi) si può citare quanto segue.

a) Interazione dei sali di ammonio con alcali in eccesso quando riscaldati:

NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H2O. (1)

L'ammoniaca rilasciata può essere facilmente riconosciuta dal suo odore caratteristico (“ammoniaca”) oppure dal cambiamento di colore della cartina indicatrice bagnata portata al collo della provetta. Reazione

permette di rilevare la presenza di ioni ammonio NH4+ nella soluzione analizzata.

b) Interazione dei sali ferrosi di ferro con l'esacianoferrato di potassio (III) K3 con formazione di un precipitato di colore blu (blu di Turnbull o blu di Prussia). Reazione (che ti è ben familiare sull'argomento "Corrosione dei metalli" nel corso

Queste reazioni permettono di rilevare gli ioni Fe2+ e Fe3+ nella soluzione analizzata.

Le reazioni specifiche sono convenienti perché la presenza di ioni sconosciuti può essere determinata con un metodo frazionario - in campioni separati della soluzione analizzata contenente altri ioni.

3) La velocità della reazione ( ad alta velocità) e facilità di implementazione.

L'elevata velocità di reazione garantisce che l'equilibrio termodinamico venga raggiunto nel sistema in breve tempo (quasi alla velocità di miscelazione dei componenti durante le reazioni in soluzione).

Quando si eseguono reazioni analitiche, è necessario ricordare cosa determina lo spostamento dell'equilibrio della reazione nella direzione desiderata e il suo verificarsi ad una grande profondità di trasformazione. Per le reazioni che avvengono in soluzioni acquose di elettroliti, lo spostamento dell'equilibrio termodinamico è influenzato dalla concentrazione degli ioni con lo stesso nome, dal pH del mezzo e dalla temperatura. In particolare, dipende dalla temperatura il valore delle costanti di equilibrio – costanti

dissociazione per elettroliti deboli e prodotto di solubilità (SP) per sali e basi scarsamente solubili

Questi fattori determinano la profondità della reazione, la resa del prodotto e l'accuratezza della determinazione dell'analita (o la possibilità stessa di rilevare uno ione specifico in una piccola quantità e concentrazione dell'analita).

La sensibilità di alcune reazioni aumenta in una soluzione organica acquosa, ad esempio quando a una soluzione acquosa si aggiunge acetone o etanolo. Ad esempio, in una soluzione acquosa-etanolo, la solubilità di CaSO4 è significativamente inferiore rispetto a quella acquosa (il valore PR è inferiore), il che consente di rilevare inequivocabilmente la presenza di ioni Ca2+ nella soluzione analizzata a concentrazioni molto inferiori che in una soluzione acquosa, ed anche liberare quasi completamente la soluzione da questi ioni (precipitazione con H2 SO4) per continuare ad analizzare la soluzione.

Nell'analisi chimica qualitativa viene sviluppata una sequenza razionale nella separazione e nel rilevamento degli ioni: un flusso (schema) sistematico di analisi. In questo caso, gli ioni vengono isolati dalla miscela in gruppi, in base alla loro identica relazione con l'azione di determinati reagenti del gruppo.

Viene utilizzata una parte della soluzione analizzata, dalla quale vengono successivamente isolati gruppi di ioni sotto forma di precipitati e soluzioni, in cui vengono poi rilevati i singoli ioni . L'uso di reagenti di gruppo consente di scomporre il complesso compito dell'analisi qualitativa in una serie di compiti più semplici. Il rapporto tra gli ioni e l'azione di alcuni

i reagenti del gruppo sono la base classificazione analitica degli ioni.

1.3. Analisi preliminare di una soluzione acquosa contenente una miscela di sali per colore, odore, valore di pH

La presenza di colore in una soluzione trasparente proposta per l'analisi può indicare la presenza di uno o più ioni contemporaneamente (Tabella 1). L'intensità del colore dipende dalla concentrazione dello ione nel campione e il colore stesso può cambiare se

I cationi metallici formano ioni complessi più stabili rispetto ai cationi complessi con molecole di H2O come ligandi, per i quali il colore della soluzione è indicato in Tabella. 1 .

		Tabella 1
Colore della soluzione	Possibili cationi	Possibile
Turchese	Cu2+
	Cr3+
	Ni2+	MnO42-
	Fe3+ (a causa dell'idrolisi)	CrO4 2- , Cr2 O7 2-
	Co2+	MnO4 -

Misurazione del pH della soluzione proposta ( se la soluzione è preparata in acqua, e non in una soluzione di alcali o acidi).

dà aggiuntivo		informazioni su			composizione possibile
						Tavolo 2
Possedere				Possibile		Possibile
pH dell'acqua
nogo sol-
	Idrolisi			Na+, K+, Ba2+,		SO32-, S2-, CO32-,
	educato			Ca2+		CH3 COO-
				metalli s-		(corrispondente
	base			elettronico		acidi – deboli
	acido debole			famiglie)		elettroliti)
	Idrolisi			NH4+		Cl-, SO4 2-, NO3 -, Br-
	educato					(corrispondente
				in pratica
	acido
				metalli		elettroliti)
	base
	Idrolisi			Al3+, Fe3+
	motivi

Le soluzioni acquose di alcuni sali possono avere odori specifici a seconda del pH della soluzione a causa della formazione di composti instabili (in decomposizione) o volatili. Aggiungendo soluzioni di NaOH o

acido forte (HCl, H2 SO4), è possibile annusare delicatamente la soluzione (Tabella 3).

Tabella 3

pH della soluzione campione			Ione corrispondente
dopo aver aggiunto
			in soluzione
	Ammoniaca		NH4+
	(odore di ammoniaca)
		sgradevole	SO32-
	odore (SO2)
	"Aceto"	(acetico	CH3 COO-
	acido CH3COOH)
	(idrogeno solforato H2 S)

Il motivo della comparsa dell'odore (vedi Tabella 3) è la nota proprietà delle reazioni nelle soluzioni elettrolitiche: lo spostamento di acidi o basi deboli (spesso soluzioni acquose di sostanze gassose) dai loro sali acidi forti e motivarsi di conseguenza.

CAPITOLO 2. ANALISI CHIMICA QUALITATIVA DEI CATIONI

2.1. Metodo acido-base per classificare i cationi in gruppi analitici

Il metodo acido-base (base) più semplice e meno "dannoso" di analisi qualitativa si basa sul rapporto tra cationi e acidi e basi. I cationi sono classificati secondo i seguenti criteri:

a) solubilità di cloruri, solfati e idrossidi; b) natura basica o anfotera degli idrossidi;

c) la capacità di formarsi stabile composti complessi con ammoniaca (NH3) - ammoniaca (cioè complessi amminici).

Tutti i cationi sono divisi in sei gruppi analitici utilizzando 4 reagenti: soluzione 2M HCl, soluzione 1M H2SO4, soluzione 2M NaOH e soluzione acquosa concentrata di ammoniaca

NH4OH (15-17%) (Tabella 4).

Tabella 4 Classificazione dei cationi per gruppi analitici

	Gruppo		Risultato
			azioni di gruppo
			reagente
		Ag+, Pb2+	Precipitato: AgCl, PbCl2
	1M H2SO4	(Pb2+), Ca2+,	Precipitato (bianco): BaSO4,
		Ba2+	(PbSO4), CaSO4
		Al3+, Cr3+, Zn2+	Soluzione: [Àl(OH)4 ]– ,
	(eccesso)		– , 2–
	NH4OH (concentrato)	Fe2+, Fe3+, Mg2+,	Precipitato: Fe(OH)2,
		Mn2+	Fe(OH)3, Mg(OH)2,
			Mn(OH)2
	NH4OH (concentrato)	Cu2+, Ni2+, Co2+	Soluzione (colorata):
			2+, blu
			2+, blu
			2+, giallo (on
			l'aria diventa blu a causa di
			ossidazione a Co3+)
	Assente	NH4+, Na+, K+

Ovviamente, l'elenco dei cationi fornito è lungi dall'essere completo e comprende i cationi più frequentemente riscontrati nella pratica nei campioni analizzati. Inoltre, esistono altri principi di classificazione per gruppi analitici.

2.2. Analisi intragruppo di cationi e reazioni analitiche per la loro rilevazione

2.2.1. Primo gruppo (Ag+, Pb2+)

Soluzione test contenente i cationi Ag+, Pb2+

↓ + soluzione 2M di HCl + C 2 H5 OH (per ridurre la solubilità di PbCl2)

Se PC > PR, precipitati bianchi di una miscela di cloruri,

che vengono separati dalla soluzione (la soluzione non viene analizzata):

Ag+ + Cl– ↔ AgCl↓ e Pb2+ + 2Cl– ↔ PbCl2 ↓ (3)

È ovvio che a basse concentrazioni di cationi precipitati, la concentrazione di anioni Cl– dovrebbe essere relativamente alta

↓ A parte del sedimento + H2 O (distillata) + bollente

Va parzialmente in soluzione	Il sedimento contiene tutto AgCl e
Ioni Pb 2+ (spostamento dell'equilibrio	parzialmente PbCl2
(3) a sinistra, perché computer< ПР для PbCl2 )
	↓ + NH4OH (concentrato)
Rilevazione in soluzione,
	1. Dissoluzione di AgCl dovuta a
separato dal sedimento:	complessazione:
1. Con il reagente KI (dopo	AgCl↓+ 2NH4OH(g) →
raffreddamento):	→+ +Cl– +2H2O
Pb2+ + 2I– → PbI2 ↓ (dorato
cristalli) (4)
	↓+ Soluzione 2M HNO3
	↓ al pH<3
	2. Precipitazione di AgCl dovuta a
	decadimento di uno ione complesso:
	Cl– + 2HNO3
	→AgCl↓+ 2NH4 + + 2NO3

↓ Alla 2a parte del sedimento di una miscela di cloruri + 30%