Идентификация химических веществ

ПОИСК

    Новинкой этого издания является спектроскопия ЯМР > С.

Оставшаяся (по педагогическим соображениям) прежней классическая схема химической идентификации веществ дополнена ИК- и ЯМР-спектрами типичных соединений. Тем самым приведенные в разд.

А табличные данные дополнились столь необходимым при обучении наглядным материалом. [c.9]

    ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВА [c.500]

    Таким образом, химическая идентификация вещества базируется в основном на реакциях осаждения, комплексообразования, окисления и восстановления, нейтрализации, при которых происходит вы- [c.504]

    В разделе по выбору освещается химия металлов и неметаллов, органических соединений и полимерных материалов, химия и окружающая среда, элементы ядерной химии, а также химическая идентификация вещества. [c.560]

Обратите внимание

    Чистые кристаллические вещества обладают свойством плавиться при строго определенных температурах, которые являются характеристиками химических соединений. Определение температуры плавления — сравнительно простая операция, применяемая для идентификации веществ и позволяющая также судить о чистоте испытуемых образцов. [c.175]

    Таким образом, основой для идентификации гетероатомных функций могут служить как специфические полосы поглощения, так и смещения последних в зависимости от полярности растворителя и изменения спектра после химической модификации вещества (замещения наиболее подвижных протонов, восстановления карбонильных и других групп и т. д.). [c.29]

    В практике качественного газохроматографического анализа используют следующие способы идентификации компонентов 1) сравнение параметров удерживания неизвестного вещества и эталонного соединения при идентичных условиях хроматографирования 2) применение графических или аналитических зависимостей между характеристиками удерживания и физико-химическими свойствами веществ (молекулярной массой, температурой кипения, числом углеродных атомов или функциональных групп и т. д.) 3) сочетание газовой хроматографии с другими инструментальными методами 4) применение селективных детекторов. [c.190]

    Применение люминесценции для аналитических целей включает широкую область использования ее для идентификации веществ, для обнаружения малых концентраций веществ для контроля изменений, претерпеваемых веществом для определения степени чистоты веществ. Широко применяются измерения люминесценции при изучении кинетики обычных химических реакций.

Высокая чувствительность метода позволяет фиксировать малую степень превращения, а иногда по люминесценции промежуточных соединений становится возможным установить механизм химической реакции. Люминесцентные методы используются в биологии, в частности, для исследования структуры белков методом флуоресцентных зондов и меток. [c.

49]

    Возможности газовой хроматографии существенно расширяются, если хроматографическое разделение и метод идентификации веществ по хроматограммам сочетать с химическим или физическим изменением состава анализируемой смеси. Однако при этом значительно осложняется ход анализа, появляются новые источники ошибок, особенно в количественных расчетах, и возрастает время анализа. [c.197]

    Идентификация веществ. Очищенное вещество должно быть испытано на содержание примесей и соответствие его состава и строения предполагаемой формуле. Для определения содержания отдельных примесей используются различные химико-аналитические методы.

В лабораторных условиях чаще всего бывает необходимо установить содержание в препарате основного вещества. О действительном соответствии полученного препарата ожидаемой формуле судят, сравнивая его физико-химические константы с табличными значениями для соответствующего вещества.

[c.24]

    Аналитическая химия — наука о принципах и методах определения химического состава вещества и его структуры. Включает качественный и количественный анализы. Задача качественного анализа -обнаружение отдельных компонентов (элементов, ионов, соединений) анализируемого образца и идентификация соединений.

Важно

Задача количественного анализа — определение количеств (концентрации или массы) компонентов. Некоторые современные методы анализа (например, эмиссионная спектроскопия) позволяют сразу получить информацию и о качественном составе образца и о количественном содержании отде компонентов. [c.

10]

    Каждое химическое соединение обладает своим индивидуальным спектром. Сравнивая спектр некоторого вещества со спектрами известных соединений, можно опознать, или, как говорят химики, идентифицировать вещество по его спектру поглощения.

В настоящее время в специальных банках данных, записанных в памяти электронно-вычислительных машин, собраны сведения о спектрах сотен тысяч различных соединений, и идентификация вещества по спектрам может быть оперативно проведена с помощью ЭВМ. [c.

174]

    Какие химические свойства соединений железа(VI) проявляются в этих реакциях Все ли реакции сопровождаются выпадением осадка и выделением газа Предложите способы идентификации веществ в продуктах, выпадающих в осадок или выделяющихся в виде газов. [c.145]

    И все же качество — это не просто сумма свойств. Оно выражает целостную характеристику объекта, показывает функциональное единство его свойств, его внешней и внутренней определенности. Если мы просто перечислим свойства белый, сладкий, растворимый в воде, хрупкий, —то такое сочетание свойств еще не означает, что речь идет именно о сахаре.

Подобным набором свойств могут обладать и другие химические вещества. Поэтому для идентификации вещества необходимо знать его индивидуальные свойства. Выделение из многообразия свойств наиболее существенных, общих для какого-то класса объектов, и в то же время отличающих его от других объектов, позволяет без труда установить принадлежность объекта к данному классу.

[c.23]

    Цвет. Окраска —одно из важнейших свойств веществ. Возникновение определенной окраски или ее изменение в результате химической реакции служит аналитическим сигналом, свидетельствующим о присутствии в пробе определяемого компонента три идентификации вещества или об окончании химической реакции в количественном анализе.

Цвета, которые мы воспринимаем, обусловлены прежде всего а) взаимодействием электромагнитных колебаний (световой поток) с молекулами вещества б) избирательным поглощением и отражением веществом световой энергии определенной длины волны в) воздействием светового потока, прошедшего через вещество или отраженного от него, на сетчатку глаза.

[c.25]

Совет

    Обнаружение и идентификация веществ могут быть осуществлены физико-химическими и физическими методами анализа, такими, как спектральный, ИК-спектроскопия, масс-спектрометрия, хроматография. Эмиссионный спектральный анализ относится к методам, которые позволяют одновременно определять и качест- [c.117]

    Колебательный спектр является однозначной физической характеристикой вещества каждому индивидуальному соединению соответствует свой ИК-спектр, и даже близкие по физическим и химическим свойствам вещества, например изомеры, могут давать сильно различающиеся спектры.

Поэтому ИК-спектр более надежен для идентификации индивидуальных соединений, чем традиционные характеристики показатель преломления, температуры плавления или кипения и т. п. Однозначное отнесение спектра возможно только тогда, когда спектры идентифицируемого вещества и эталона не отличаются ни одной из полос, включая и относительные их интенсивности.

Если в спектре вещества обнаруживаются лишние полосы, то это может указывать на содержание в нем примеси, но если лишние полосы наблюдаются в спектре эталона, то исследуемое соединение и эталон — разные вещества.

Наиболее характерные для идентификации полосы находятся в так называемой области отпечатков пальцев (у сравнении неизвестных соединений с известными по их ИК-спект- [c.

211]

    Аналитическое применение люминесценции включает широкую область использования ее для идентификации веществ, для обнаружения малых концентраций веществ, для контроля изменений, претерпеваемых веществом, для определения степени чистоты веществ. Помимо использования люминесценции как метода химического анализа, измерения люминесценции применяются и в других областях науки и техники. [c.55]

    Однако применение для аналитических целей нашли также медленные реакции. Они во многих случаях позволяют без особых затруднений измерять скорость химического превращения веществ. Полученные данные используются как для идентификации, так и для определения реагирующих веществ. Такие методы анализа называют кинетическими. [c.36]

    Химические реакции, применяемые для идентификации веществ в качественном анализе или лежащие в основе количественных методов определения, должны отвечать определенным требованиям. Одним из таких требований (характеристик) является предел обнаружения.

Предел обнаружения — это минимальное количество вещества, которое можно определять с заданной погрешностью.

Обратите внимание

По предложению ИЮПАК — это наименьшее содержание, при котором по данной методике можно обнаружить присутствие определяемого компонента с заданной доверительной погрешностью. Раньше вместо термина предел обнаружения применяли термин чувствительность .

В настоящее время чувствительность относится к приборам, которую принято характеризовать изменением аналитического сигнала с изменением концентрации определяемого вещества. [c.524]

    С разделением веществ приходится сталкиваться при каждом химическом синтезе, и оно является обычной стадией анализа. Как правило, разделение должно предшествовать идентификации вещества. [c.9]

    Для идентификации химических соединений наибольшую роль играют те части спектра, которые находятся за пределами его видимой области, а именно ультрафиолетовая и инфракрасная области.

Принципы идентификации веществ путем их спектрофотометрирования в этих областях ничем не отличаются от описанного выше для видимой области каждое вещество обладает совершенно своеобразным поглощением или пропусканием на различных длинах волн. Более того, инфракрасный анализ позволяет установить наличие отдельных групп атомов в молекулах исследуемого вещества.

Такая возможность особенно ценна в том случае, когда пытаются синтезировать вещество с большими молекулами из веществ с меньшими молекулами, представляющими собой части больших хочется иметь уверенность, что присоединяемые части действительно входят в новые молекулы. На рис. 2.

8 изображен спектр инфракрасного поглощения додекана, молекулы которого подобны молекулам обычного парафина, но меньше их по размеру. В той части инфракрасного спектра, которая обычно используется для указанной цели (в интервале длин волн от 2 до 16 мкм), додекан дает четыре полосы поглощения. Не входя пока что в детали [c.25]

    ИКС является одним из самых распространенных методов структурного анализа и идентификации органических соединений [5, 6].

Важно

Он применим для анализа разнообразных объектов, так как практически любой образец может быть препарирован В виде, пригодном для получения его ИК спектра, при этом не требуется перестройки аппаратуры в зависимости от физической или химической природы вещества.

Если в образце содержатся соединения, не обладающие высокой поглощающей способностью и слабо рассеивающие излучение, в количестве до 5-10 %, то они не искажают основные полосы поглощения спектра полимера. [c.215]

    Третья часть пособия включает описания лабораторных работ, выполняемых при изучении химии элементов и их важнейших соединений. При этом выявляются закономерности изменения свойств неорганических веществ в зависимости от положения химических элементов в группах Периодической системы Д.И. Менделеева.

Детальному изучению свойств элементов способствуют простейшие неорганические синтезы, описания которых приведены в четвертой части Практикума, и практические задачи по качественному анализу (химической идентификации) катионов и анионов в растворах или кристаллических образцах. [c.

3]

    Элементы , обнаруженные в/ исходном веществе с пектраль-НЫ1М методом, необходимо идентифицировать также химическим путем. С другой стороны, осадки, полученные при разделении и химической идентификации веществ,. можно дополнительно исследовать спектральным методом. При исследовании сульфатов, фосфатов или силикатов щелочноземельных метал- [c.41]

    К раствору сульфата хрома(П1)-калия добавляют раствор сульфида аммония до прекращения образования осадка и выделения газа. Укажите окраску конечного раствора, цвет и состав осадка, свойства выделившегося газа. Предлон

Источник: https://www.chem21.info/info/1815218/

Химическая идентификация и анализ вещества химическая идентификация

ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА

Химическая идентификация (обнаружение)- это установление вида и состояния фаз, молекул, атомов, ионов вещества на основе сопоставления экспериментальных и соответствующих справочных данных для известных веществ.

Идентификация является целью качественного анализа.

При идентификации обычно определяется комплекс свойств веществ: цвет, фазовое состояние, плотность, вязкость, температуры плавления, кипения и фазового перехода, растворимость, электродный потенциал, энергия ионизации и (или) др.

В зависимости от вида идентифицируемых частиц различают: элементный, молекулярный, изотопный и фазовый анализы. В зависимости от массы сухого вещества или объёма раствора анализируемого вещества различают: — макрометод (0, 5 -10 г или 10 -100 мл), — полумикрометод (10 -50 мг или 1 -5 мл), — микрометод (1 -5 мг или 0, 1 -0, 5 мл) и — ультрамикрометод (ниже 1 мг или 0, 1 мл) идентификации.

Совет

Качественный анализ характеризуется пределом обнаружения (обнаруженным минимумом) сухого вещества т. е. минимальным количеством надёжно идентифицируемого вещества, и предельной концентрацией раствора сх, min. Эти две величины связаны друг с другом соотношением

Специфические реакции- реакции, которые позволяют обнаружить вещество или ион в присутствии других веществ или ионов. Примеры: обнаружение NH 4+ NH 4 Cl + Na. OH = NH 3↑ + H 2 O + Na.

Cl I 2 ( крахмал: тёмно-синее окрашивание), NO 2 — (смесь сульфаниловой кислоты H[SO 3 C 6 H 4 NH 2] и α-нафтиламина C 10 H 7 NH 2 — красное окрашивание). Чаще реакции обнаружения не специфические. Мешающие идентификации вещества переводят в осадок, комплексное или слабодиссоциирующее соединение.

Анализ проводят в определённой последовательности, при которой то или иное вещество идентифицируют после обнаружения и

удаления мешающих анализу других веществ, т. е. применяют не только реакции обнаружения веществ, но и реакции их отделения. Чистота веществ Элементное вещество или соединение содержит основной компонент и примеси Малые количества примесей называют «следами» .

«следы» — 10 -3 ÷ 10 -1 (молярные доли в %) «микроследы» — 10 -6 ÷ 10 -3, «ультрамикроследы» — 10 -9 ÷ 10 -6, «субмикроследы» — менее 10 -9. Высокочистое вещество содержит примесей не более 10 -4 ÷ 10 -3 % и особо чистое ОСЧ (ультрачистое) — ниже 10 -7% (мол. доли).

Такие примеси называются лимитирующими. Другое определение ОСЧ веществ — рассматриваются примеси в количествах, не влияющих на основные свойства веществ.

ОСЧ редкоземельные металлы содержат примесей не более 10 -1% , в то время как ОСЧ полупроводниковый германий Ge – не более 10 -7% (ат. доли). ОСЧ веществам присваиваются марки, которыми характеризуют число видов и логарифм массовой доли лим. примесей (%).

Марка ОСЧ 8 -6 означает, что вещество особой чистоты содержит 8 лимитирующих видов примесей, причём суммарная их концентрация меньше 10 -6 % (масс. долей).

Обратите внимание

Значение имеет только примесь, оказывающая влияние на свойства чистого вещества. Органические примеси обозначают индексом «ОП» и указывают логарифм их мас. доли (%). Марка ОП-5 -ОСЧ означает, что суммарное содержание органических примесей не превышает 10 -5 % (масс. долей).

Идентификация катионов неорганических веществ. Методы качественного анализа базируются на ионных реакциях, в которых образуются -труднорастворимые соединения, -окрашенные комплексные соединения, -происходит окисление или восстановление с изменением цвета раствора.

При образовании труднорастворимых соединений используют как групповые, так и индивидуальные осадители. Групповыми осадителями для ионов Ag+, Pb 2+, Hg 2+ служит Na. Cl; Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ — (NH 4)2 CO 3, Al 3+, Cr 3+, Fe 3+, Mn 2+, Co 2+, Ni 2+, Zn 2+ и др.

– (NH 4)2 S

При наличии нескольких катионов проводят дробный анализ. Осаждаются все ТР соединения, либо добавляют ступенчато реагент, при этом сначала осаждаются соединения с более высоким значением ПР. Любой катион можно идентифицировать с помощью определённой реакции, если удалить мешающие катионы. Имеется много реагентов, образующих осадки или окрашенные комплексные соединения с катионами

Летучие соединения металлов окрашивают пламя в тот или иной цвет. Если внести изучаемое вещество на платиновой или хромовой проволоке в бесцветное пламя, то происходит окрашивание пламени в цвета: ярко-жёлтый (натрий), фиолетовый (калий), кирпично-красный (кальций), карминово-красный (стронций), жёлто-зелёный (медь или бор), бледно-голубой (свинец или мышьяк).

Некоторые реагенты для идентификации катионов Реагент Катион Продукт Ализарин C 14 H 6 O 2(OH)2 Al 3+ Ярко-красный ↓ Бензидин C 12 H 8(NH 2) Cr+6 Соединение Mn+7 синего цвета K[Sb(OH)6] Na+ Белый ↓ Na 3 Co(NO 2)6 K+ Жёлтый ↓ K 4[Fe(СN)]6 Fe 3+ Тёмно-синий ↓ Cu 2+ Красно-бурый ↓ K 2 Cr 2 O 7 Ca 2+ Оранжевый ↓

Идентификация анионов. Классифицируют по растворимости солей или по ОВ- свойствам. Анионы SO 42 -, CO 32 -, Si. O 32 -, F-, PO 43 -, Cr. O 42 — и др. имеют групповой реагент Ba. Cl 2 Групповым реагентом в растворе HNO 3 на ионы Cl-, Br-, I-, CNS-, CN-, S 2 -, Cl. O-, [Fe(CN)6]4 — и др. служит Ag. NO 3.

Классификация анионов по ОВ свойствам Груп. реагент Анионы Груп. признак Восстановители KMn. O 4 + H 2 SO 4 Cl-, Br-, I-, CNS- , C 2 O 42 -, S 2 -, Обесцвечива. SO 32 -, NO 2 ние раствора I 2, крах.

+ H 2 SO 4 S 2 -, SO 32 -, S 2 O 32 Окислители KI + H 2 SO 4 + Cr. O 42 -, Mn. O 4 -, Cl. O 3 -, Окрашивание (крахмал) NO 2 -, Cl. O 3 раствора Mn. Cl 2 + HCl(конц) NO 3 -, Cr. O 42 -, NO 2 -, Cl. O 3 -, Cl. O — [Fe(CN)6]3 -, Mn.

Важно

O 4 Инертные CO 32 -, SO 42 -, Si. O 32 -, PO 43 -, F-

Некоторые реагенты для идентификации анионов Реагент Формула Антипирин, 5%-най в H 2 SO 4 С 6 H 5 C 3 HON 2(CH 3)2 NO 2 — Ярко-зелёный NO 3 — ярко-красный р-р Дифениламин в H 2 SO 4 (С 6 H 5)2 NH NO 3 — Тёмно-синий р-р Парамолибдад аммония в HNO 3 Родизонат бария (NH 4)6 Mo 7 O 24 • 4 H 2 O ― Ион PO 43 — Продукты реакции Жёлтый осадок SO 42 — Обесцвечивание раствора

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ. ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Определение содержания (концентрации, массы и т. п. ) компонентов в анализируемом веществе называется количественным анализом.

При этом анализе измеряют те или иные химические, физико-химические и физические параметры анализируемого образца, которые зависят от его состава или содержания того или иного компонента. Все методы количественного анализа можно разделить на две большие группы: химические и инструментальные. Чаще количественные методы анализа классифицируют по измеряемым физическим или химическим свойствам.

Измеряемая величина (свойство) Название метода Масса вещества, доступная измерению Гравиметрический От макро- до ультра -микроколичеств Масса Масс- спектрометрический Титриметрический Объём Плотность Газоволюметрический Денсиметрический Микроколичества От макро- до ультрамакроколичества Макро- и микроколичества

Поглощение / испускание инфракрас. лучей Колебания молекул Поглощение / испускание видимых , УФ и рентгеновских лучей. Колебания атомов Рассеяние света Инфракрасная спектроскопия То же Комбинационное рассеяние Спектральный и рентгеноспектр-й Фотометрический (колориметрия, спектрофотометрия) Атомноадсорбционная спектроскопия Люминесцентный То же Полумикро- и микроколичества Микроколичества

Диффузионный ток на электроде Полярогра- Полумикро- и фия и микроколиче вольтампества рометрия Электродный Потенциомет. Макро- и потенциал рический микроколичества Количество Кулонометри. Микро- и электричества ческий ультрамикроколичества Электрическая Кондуктомет. Макро- и проводимость рический микроколичества

Радиоактивность Скорость реакции Радиоактивных От макро- до индикаторов ультрамикроко личеств Кинетический Каталитический Тепловой Термотермия и эффект реакции калориметрия Вязкость Вискозиметриче ский Макро- и микроколичества Макроколичества То же

Химические методы Гравиметрический метод Сущность метода -получение ТР соединения, в которое входит определяемый компонент.

Совет

Навеску вещества растворяют в растворителе, осаждают с помощью реагента, образующего с веществом малорастворимое соединение с низким значением ПР. После фильтрования осадок высушивают, прокаливают и взвешивают.

По массе вещества находят массу определяемого компонента и проводят расчет его массовой доли в анализируемой навеске. Недостатки метода: трудоемкость и продолжительность

Менее трудоёмкий — электрогравиметрический метод. Определяемый металл осаждают на катоде (Pt -сеткa) Cu 2+ + 2 e- = Cu По разности m катода до и после электролиза определяют массу металла в растворе.

Метод пригоден для анализа металлов, на которых не выделяется H 2 (Cu, Ag, Hg) Титриметрический анализ. Сущность метода заключается в измерении объёма раствора того или иного реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым компонентом.

Для этих целей используют так называемые титрованные растворы, концентрация которых (титр раствора) известны.

Титром — масса вещества в 1 мл (1 см 3) титрованного раствора к раствору анализируемого вещества, объём которого точно измерен. Титрование прекращается при достижении точки эквивалентности, т. е.

достижения эквивалентности реагента титрируемого раствора и анализируемого компонента.

Разновидности титриметрического анализа: -Кислотно-основное титрование, — осадительное титрование, -комплексонометрическое титрование — окислительно-восстановительное титрование.

Обратите внимание

Кислотно-основное титрование Основа: H+ + OH- = H 2 O Можно определить С кислоты или катионов, гидролизующихся с образованием Н+ ( титровать щёлочью) или С оснований и анионов, гидролизующихся с образованием ОН-(кислотой). Точка эквивалентности — при помощи индикаторов.

Определение карбонатной жёсткости воды Вода титруется раствором HCl (ин-р метилоранж) HCO 3 — + H+ = H 2 O + CO 2↑ В точке эквивалентности жёлтая окраска в бледно-розовую. Расчёт: Cэк, HCO 3 V 1 = Cэк, HCLV 2 , где V 1 и V 2 – объёмы анал. и титр. р-в; Cэк, HCL – мол. — экв.

конц-я HCl в титрованном растворе, Cэк, HCO 3 –конц-я ионов HCO 3 — в растворе.

Осадительное титрование анализируемый раствор титруется реагентом, образующим с компонентом титрованного раствора малорастворимое соединение.

Точка эквивалентности определяется с помощью индикатора, образующего с реагентом окрашенное соединение, например, красный осадок Ag 2 Cr. O 4 при взаимодействии индикатора K 2 Cr.

O 4 с избытком ионов Ag+ при титровании раствора хлорида раствором нитрата серебра.

Комплексонометрическое титрование.

Определяемый компонент в растворе титруется раствором комплексона, чаще всего этилендиаминтетрауксусной кислоты ЭДТА (комплексона II) или её двунатриевой соли (комплексона III или трилона Б).

Комплексоны являются лигандами и образуют со многими катионами комплексы. Индикаторами точки эквивалентности обычно служат лиганды, образующие с анализируемым ионом окрашенное комплексное соединение.

Окислительно-восстановительное титрование. Данный способ заключается в титровании раствора восстановителя титрованным раствором окислителя или в титровании раствора окислителя титрованным раствором восстановителя.

Важно

При перманганатометрическом титровании в кислой среде Mn (VII) (малиновая окраска) переходит в Mn (II) (бесцветный раствор). Например, этим титрованием можно определить содержание нитритов в растворе: 2 KMn. O 4 + 5 KNO 2 + 3 H 2 SO 4 = 2 Mn.

SO 4 + K 2 SO 4 + 5 KNO 2 + 3 H 2 O .

Йодометрическое титрование используется для анализа растворов окислителей, в этом случае титрованный раствор содержит йодид – ионы. Например: 2 Cu 2+ + 4 I- = 2 Cu. I + I 2 Затем образующийся раствор титруется титрованным раствором тиосульфата натрия Na 2 S 2 O 3 с индикатором крахмалом, добавляемым в конце титрования 2 Na 2 S 2 O 3 + I 2 = 2 Na. I + Na 2 S 4 O 6

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Достоинства: быстрота, высокая чувствительность, возможность одновременного определения нескольких компонентов, сочетание методов, автоматизация и использование ПК. Электрохимические методы.

К наиболее применимым эл/х методам анализа относятся потенциометрический, полярографический и кондуктометрический. Потенциометрический метод — измеряются электродные потенциалы, которые зависят от активности, а в разбавленных растворах — от С ионов.

Потенциалы определяются уравнением Нернста :

По значению потенциала можно судить о концентрации ионов. Измерительная ячейка состоит из измерительного (индикаторного) электрода и электрода сравнения.

Полярографическом методе строят кривые напряжения тока для ячейки, у которой два ртутных электрода. Один — капающий, второй электрод неподвижный с большой площадью поверхности. В ячейку заливается анализируемый раствор.

При прохождении тока анализируемый ион осаждается на капле ртути и растворяется в этой капле: Mn+ + ne- + Hg = M(Hg)

Выражение для тока капающего электрода : Iпр = K 1 D 1/2 m 2/3 t 1/6 c = K 2 c где K 1 и K 2 – константы; D – коэффициент диффузии; m – масса капли Hg; t – время образования капли; c – концентрация анал-го металла в растворе. Потенциал ртутного электрода определяется природой разряжающихся ионов и током, зависящим от концентрации ионов: где E 1/2 – потенциал полуволны, определяемый природой ионов, I – ток, Iпр – предельный ток.

Совет

Если в растворе присутствует один разряжающийся ион, то полярографическая кривая (полярограмма) имеет одну волну, при наличии нескольких ионов – несколько волн. По значению потенциала полуволны определяются вид ионов, а по величине предельного тока – их концентрация.

Кондуктометрия. Электрическая проводимость разбавленных растворов пропорциональна концентрации электролитов. Поэтому, определив электрическую проводимость и сравнив полученное значение со значением на калибровочном графике можно найти концентрацию электролита в растворе. Методом кондуктометрии, например, определяют общее содержание примесей в воде высокой чистоты.

Хроматографических анализ позволяет разделять двух- и многокомпонентные смесей веществ методами сорбции в динамических условиях.

Классифицируется по механизму процесса и природе частиц (молекулярная, ионообменная, осадительная, распределительная хроматография) и по формам применения (колоночная, капиллярная, тонкослойная и бумажная).

Молекулярная хроматография основана на различной адсорбируемости молекул на адсорбентах, ионообменная хроматография – на различной способности к обмену ионов раствора

В осадительной используется различная растворимость осадков, образуемых при взаимодействии с реактивами, нанесёнными на носитель. Распределительная базируется на различном распределении веществ между двумя несмешивающимися жидкостями.

Мол-ная , ионообм-я и осад-ная хроматография проводятся в колонках с адсорбентом, ионообменным материалом или инертным носителем с реагентом. Распределительная хроматография — на бумаге или в тонком слое абсорбента.

Достоинства метода — быстрота и надёжность, определение нескольких компонентов смеси или раствора.

Обратите внимание

Оптические методы анализа. Эти методы основаны на измерении оптических свойств веществ и излучений, взаимодействия электромагнитного излучения с атомами или молекулами анализируемого вещества, вызывающего излучение, поглощение или отражение лучей. Они включают в себя эмиссионные, люминесцентные и абсорбционные спектральные методы.

В методе эмиссионной спектроскопии проба вещества нагревается до очень высоких температур (2000ºC). Вещество, испаряясь, диссоциирует на атомы или ионы, которые дают излучение.

Проходя через спектрограф излучение разлагается на компоненты в виде спектра цветных линий.

Сравнение этого спектра со справочными данными о спектрах элементов позволяет определить вид элемента, а по интенсивности спектральных линий – количество вещества.

Методы, основанные на свечении анализируемого вещества под воздействием УФ (фотолюминесценция), Х-лучей (рентгенолюминесценция) и радиоактивных (радиолюминесценция) лучей называются люминесцентными.

Некоторые вещества обла-дают люминесцентными свойствами, другие вещества могут люминесцировать после обработки специальными реактивами.

Харак-теризуется очень высокой чувствительностью до 10 -10 – 10 -13 г

Абсорбционно-спектральные методы. При прохождении света через раствор свет или его компоненты поглощаются или отражаются. По величине поглощения или отражения лучей судят о природе и концентрации вещества.

По закону Бугера – Ламберта – Бера зависимость изменения интенсивности потока света, прошедшего через раствор, от концентрации окрашенного вещества в растворе с выражается уравнением: lg (I 0/I) = εlc где I 0 и I – интенсивность потока света, падающего и прошедшего; ε – коэффициент поглощения света; l – толщина слоя светопоглощающего раствора.

Если измеряют поглощение лучей атомами вещества, которые получают распылением раствора анализируемого вещества в пламени горелки, то метод называют атомно – абсорбционным.

Метод позволяет анализировать вещества в очень малых количествах. Оптический метод, основанный на отражении света твёрдыми частицами, взвешенными в растворе, называется нефелометрическим.

Анализ проводится с помощью приборов нефелометров.

Источник: https://present5.com/ximicheskaya-identifikaciya-i-analiz-veshhestva-ximicheskaya-identifikaciya/

Химическая идентификация вещества

Общие понятия. Химическая идентификация (обнаружение) — это установление вида и состояния фаз, молекул, атомов, ионов и других составных частей вещества на основе сопоставления экспериментальных и соответствующих справочных данных для известных веществ Идентификация является целью качественного анализа.

При идентификации обычно определяется комплекс свойств веществ: цвет, фазовое состояние, плотность, вязкость, температуры плавления, кипения и фазового перехода, растворимость, электродный потенциал, энергия ионизации и (или) др. Для облегчения идентификации созданы банки химических и физико — химических данных.

При анализе многокомпонентных веществ все более используются универсальные приборы (спектрометры, спектрофотометры, хроматографы, полярографы и др.), снабженные компьютерами, в памяти которых имеется справочная химико-аналитическая информация.

На базе этих универсальных установок создается автоматизированная система анализа и обработки информации.

В зависимости от вида идентифицируемых частиц различают элементный, молекулярный, изотопный и фазовый анализы. В настоящей главе будут рассмотрены в основном элементный и молекулярный анализы.

Важно

В зависимости от массы сухого вещества или объема раствора анализируемого вещества различают макрометод (0,5 — 10 г или 10 — 100 мл), полумикрометод (10 — 50 мг или 1 — 5 мл), микрометод (1 — 5 мг или 0,1 — 0,5 мл) и ультрамикрометод (ниже 1 мг или 0,1 мл) идентификации.

Качественный анализ характеризуется пределом обнаружения (обнаруженным минимумом) сухого вещества, т.е. минимальным количеством надежно идентифицируемого вещества, и предельной концентрацией раствора cx,min .Эти две величины связаны друг с другом соотношением

cx,min =<\p>

В качественном анализе применяются только такие реакции, пределы обнаружения которых не превышают 50 мкг.

Имеются некоторые реакции, которые позволяют обнаружить то или иное вещество или ион в присутствии других веществ или других ионов. Такие реакции называются специфическими. Примером таких реакций могут быть обнаружение ионов NHдействием щелочи или нагреванием,

NH4Cl + NaOH = NH3↑ + Н2O + NaCl

реакция йода с крахмалом с темно-синим окрашиванием, обнаружение NOс помощью реакции со смесью сульфаниловой кислоты H [SO3С6Н4NH2] и- нафтиламина C10H7NH2, в результате которой появляется красное окрашивание и др.

Однако в большинстве случаев реакции обнаружения вещества не являются специфическими, поэтому мешающие идентификации вещества переводят в осадок, слабодиссоциирующее или комплексное соединение.

Анализ неизвестного вещества проводят в определенной последовательности, при которой то или иное вещество идентифицируют после обнаружения и удаления, мешающих анализу других веществ, т.е.

применяют не только реакции обнаружения веществ, но и реакции отделения их друг от друга.

Так как свойства вещества зависят от его чистоты, необходимо кратко остановиться на этом вопросе.

Чистота веществ. Элементное вещество или соединение содержит основной (главный) компонент и примеси (посторонние вещества). Если примеси содержатся в очень малых количествах, то их называют «следами».

Совет

Термины отвечают молярным долям в %: «следы» 10-310-1, «микроследы» — 10-610-3, «ультрамикроследы» — 10-910-6, субмикроследы — менее 10-9. Вещество называется высокочистым при содержании примесей не более 10-410-3 % (мол. доли) и особо чистым (ультрачистым) при содержании примесей ниже 10-7 % (мол. доли).

Имеется и другое определение особо чистых вещества, согласно которому они содержат примеси в таких количествах, кото­рые не влияют на основные специфические свойства веществ. Так со­гласно этому определению особо чистые редкоземельные металлы содержат примесей не более 10-1 % (ат. доли), в то время как особо чистый (полупроводниковый) германий — не более 10-7 % (ат.

доли). Поэтому значение имеет не любая примесь, а примеси, оказывающие влияние на свойства чистого вещества. Такие примеси называются лимитирующими или контролирующими примесями.

Следует отметить, что определение степени чистотьг часто зависит от наименьшей суммарной концентрации примесей, которую уда­ется обнаружить. Например, спектрально чистыми называют вещест­ва, примеси в которых можно определить спектральными методами.

Особо чистым веществам присваиваются определенные марки, которыми характеризуют число видов и логарифм массовой доли лимитирующих примесей (%). Например, марка ОСЧ 8 — 6 означает, что вещества особой чисто

ты содержат 8 лимити­рующих видов примесей, причем суммарная их концентрация не превышает 10-6 % (масс. долей). При наличии органических примесей их обозначают индексом «ОП» и указывают логарифм их массовой доли (%). Например, марка ОП – 5 — ОСЧ означает, что суммарное содержание органических примесей не превышает 10-5 % (массовых долей).

Идентификация катионов неорганических веществ. Методы качественного анализа базируются на ионных реакциях, которые по­зволяют идентифицировать элементы в форме тех или иных ионов. В ходе реакций образуются труднорастворимые соединения, окрашенные комплексные соединения происходит окисление или восстановление с изменением цвета раствора.

Для идентификации с помощью образования труднорастворимых соединений используют как групповые, так и индивидуальные осадители. Групповыми осадителями для ионов Ag+, Pb2+, Hg2+ служит NaCl; для ионов Са2+, Sr2+, Ва2+(NH4)2CO3, для ионов А13+, Сr3+, Fе2+, Fe3+, Mn2+, Со2+, Ni2+, Zn2+ и др. — (NH4)2S

Если присутствует несколько катионов, то проводят дробный анализ, при котором осаждаются все труднорастворимые соединения, а затем обнаруживаются оставшиеся катионы тем или иным методом, либо проводят ступенчатое добавление реагента, при котором снача­ла осаждаются соединения с наименьшим значением ПР, а затем со­единения с более высоким значением ПР.

Любой катион можно идентифицировать с помощью определенной реакции, если удалить другие катионы, мешающие этой идентификации.

Имеется много органических и неорганических реагентов, обра­зующих осадки или окрашенные комплексные соединения с катио­нами (табл. 7).

Обратите внимание

Летучие соединения металлов окрашивают пламя горелки в тот или иной цвет. Поэтому, если внести изучаемое вещество на платиновой или нихромовой проволоке в бесцветное пламя горелки, то про­исходит окрашивание пламени в присутствии в веществе тех или иных элементов, например, в цвета: ярко — желтый (натрий), фиолетовый (калий), кирпично – крас-

ный (кальций), карминово — красный (стронций), желто — зеленый (медь или бор), бледно — голубой (свинец или мышьяк).

Идентификация анионов. Анионы обычно классифицируют по растворимости солей, либо по окислительно — восстановительным свойствам. Так многие анионы (SO, SO, СО, SiO, F -, РО, CrOи др.) имеют групповой реагент ВаСl2 в нейтральной или слабо кислой среде, так как соли бария и этих анионов мало растворимы в воде.

Таблица 14

Некоторые реагенты для идентификации катионов

Реагент Формула Катион Продукт реакции
Ализарин С14H6O2 (OH)2 Аl3+ Ярко — красный осадок
Бензидин C12H8 (NH2)2 Cr (VI); Mn (VII) Соединение синего цвета
Гексагидрооксостибиат калия K [Sb (OH)6] Na+ Белый осадок
Гексанитрокобальтат натрия Na3Co (NO2)6 K+ Желтый осадок
Гексацианоферрат (П) калия K4 [Fe (CN)6] Fe3+ Cu2+ Темно — синий осадок Красно — бурый осадок
— Диметилглиоксим C4N2H8O2 Ni2+, Fe2+, Pd2+ Ярко — красный осадок
Дипикриламин [C6H2 (NO2)3]2 NH K+ Оранжево – красный осадок
Дитизон в хлороформе C13H12N4S Zn2+ Малиново – красный раствор
Дихромат калия K2Cr2O7 Ca2+ Оранжевый осадок
Магнезон ИРЕА C16H10O5N2SClNa Mg2+ Ярко — красная окраска раствора
Мурексид C8H6N6O6 Ca2+ Sr2+, Ba2+ Раствор красного цвета Раствор фиолетового цвета
Родамин Б C24H21O3N2Cl [SbCl6] — Раствор синего цвета
Хромоген черный C20H13O7N3S Mg2+ Раствор винно — красного цвета

Групповым реагентом в растворе HNO3 на ионы Сl — , Вr -, I -, SCN -, CN -, S 2-, ClO -, [Fe (CN)6] 4- и др. служит AgNO3. Классифи­кация анионов по окислительно — восстановительным свойствам при­ведена в табл. 8

Таблица 15

Классификация анионов по

окислительно — восстановительным свойствам

Групповой реагент Анионы Групповой признак
Восстановители Сl — , Вr -, I -, SCN —   Обесцвечивание раствора
КМnO4 + H2SO4 I2, крахмал + H2SO4 C2O, S2-, SO, NOS2-, SO, S2O Обесцвечивание раствора
  КI + H2SO4 + (крахмал) Окислители CrO, MnO, СlO – ClO, NO, BrO   Окрашивание раствора
МnСl2 + HCl (конц) NO, CrO, NO, ClO[Fe (CN)6] 3-, СlO –, MnO Окрашивание раствора
Инертные СО, SO, SiO, PO, F-, BO

Анионы можно обнаружить дробным анализом. Для этого груп­повой реагент ступенчато приливают к анализируемому раствору, первыми выпадают в осадок соединения с наименьшими значениями ПР.

Отдельные ионы могут быть обнаружены с по­мощью тех или иных специфических реакций или реагентов.

Напри­мер, при воздействии на анионы СОс кислотой протекает реакция с выделением пузырьков диоксида углерода:

CO+ 2H+H2CO3H2O + CO2

Как и для катионов, имеются реагенты на те или иные анионы (табл. 9).

Таблица 16

Некоторые реагенты для идентификации анионов

Реагент Формула Ион Продукты реакции
Антипирин, 5 % — ный в H2SO4 C6H5C3HON2 (CH3)2   NO  Раствор ярко – зеленого цвета
NO Раствор ярко — красного цвета
Дифениламин в H2SO4     (С6Н5)2NН NO  Раствор темно — синего цвета
Парамолибдат аммония в HNO3 (NH4)6Mo7O24 ∙ 4H2O     PO Желтый осадок  
Родоизонат бария SO Обесцвечивание раствора

Таким образом, химическая идентификация вещества базируется в основном на реакциях осаждения, комплексообразования, окисле­ния и восстановления, нейтрализации, при которых происходит выпадение белого или окрашенного осадка, изменение цвета раствора или выделение газообразных веществ.

Дата добавления: 2016-12-09; просмотров: 3422;

Источник: https://poznayka.org/s74445t1.html

Ссылка на основную публикацию