| Реагент | Формула | Катион | Продукт реакции |
| Ализарин | C14H6O2(OH)2 | Al3+ | 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 (II) калия | K4[Fe(CN)6] | Fe3+ Cu2+ | Темно-синий осадок Красно-бурый осадок |
| α-Диметилглиоксим | C4N2H8O2 | Ni2+, Fe2+, Pd2+ | Ярко-красный осадок |
| Дипикриламин | [С6H2(N02)3]2NH | K+ | Оранжево-красный садок |
| Дитизон в хлороформе | C13H12N4S | Zn2+ | Малиново-красный раствор |
| Дихромат калия | K2Cr2O7 | Ca2+ | Оранжевый осадок |
| Магнезон ИРЕА | C16H10O5N2SClNа | Mg2+ | Ярко-красная окраска раствора |
| Мурексид | C8H6N6O6 | Ca2+ Sr2+, Ba2+ | Раствор красного цвета Раствор фиолетового цвета |
| Родамин Б | C24H21O1N2Cl | [SbCl6]- | Раствор синего цвета |
| Хромоген черный | C20H13O7N3S | Mg2+ | Раствор винно-красного цвета |
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 CO32- кислотой протекает реакция с выделением пузырьков диоксида углерода:
CO32- + 2H+ D H2CO3 D H2O + CO2
Как и для катионов, имеются реагенты на те или иные анионы (табл. 11).
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.
Таблица 10.
Классификация анионов
по окислительно-восстановительным свойствам
| Групповой реагент | Анионы | Групповой признак |
| Восстановители | ||
| KMnO4 + H2SO4 | Сl-, Br-, I-, SCN- C2O42-, S2-, SO32-, NO2- | Обесцвечивание раствора |
| I2, крахмал + H2SO4 | S2-, SO32-, S2O32- | Обесцвечивание раствора |
| Окислители | ||
| KI + H2SO4 + (крахмал) | CrO42-, MnO4-, ClO- ClO3-, NO2-, BrO3- | Окрашивание раствора |
| MnCl2 + HClконц | NO3-, CrO42-, NO2-, ClO3- [Fe (CN)6]3-, ClO-, MnO4- | Окрашивание раствора |
| Инертные | ||
| СО32-, SO42-, SiO32-, РО43-, F-, BO2- |
Таблица 11.
Некоторые реагенты для идентификации анионов
| Реагент | Формула | Ион | Продукты реакции |
| Антипирин, 5 %-ный в H2SO4 | C6H5C3HON2(CH3)2 | NO2- | Раствор ярко-зеленого цвета |
| Антипирин, 5 %-ный в H2SO4 | C6H5C3HON2(CH3)2 | NO3- | Раствор ярко-красного цвета |
| Дифениламин в H2SO4 | (C6Hs)2NH | NO3- | Раствор темно-синего цвета |
| Парамолибдат аммония в HNO3 | (NH4)6Mо7O24.4H2O | PO43- | Желтый осадок |
| Родоизонат бария | - | SO42- | Обесцвечивание раствора |
11.2. Количественный анализ вещества. Химические методы анализа
Количественным анализом веществаназывается определение содержания (концентрации, массы и т.п.) компонентов в анализируемом веществе. С помощью количественного анализа выявляют массовые соотношения компонентов в анализируемом образце, концентрацию вещества в растворе или в газе. При количественном анализе измеряют те или иные химические, физико-химические и физические параметры анализируемого образца, которые зависят от его состава или содержания того или иного компонента. В большинстве методов полученные при анализе результаты сравнивают со свойствами известных веществ. Результаты анализа обычно выражают в массовых долях, в процентах.
Количественный анализ проводят в определенной последовательности, в которую входит отбор и подготовка проб, проведения анализа, обработка и расчет результатов анализа. Как и в качественном анализе, различают макрометоды, полумикрометоды, микро- и ультрамикрометоды.
Количественный анализ широко используется для изучения состава руд, металлов, неорганических и органических соединений. В последние годы особое внимание обращается на определение содержания токсичных веществ в воздухе, водоемах, почвах, в продуктах питания, различных товарах.
Все методы количественного анализа можно разделить на две большие группы: химические и инструментальные. Это разделение условно, так как многие инструментальные методы также основаны на использовании химических законов и свойств веществ.
Химические методы обнаружения и определения основаны на химических реакциях четырех типов: кислотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексообразования и осаждения. Наибольшее значение среди химических методов анализа имеют гравиметрический и титриметрический методы, они называются классическими.
Гравиметрический метод.Сущность метода заключается в получении труднорастворимого соединения, в которое входит определяемый компонент. Для этого навеску вещества растворяют в том или ином растворителе, обычно в воде, осаждают с помощью реагента, образующего с анализируемым соединением малорастворимое соединение с низким значением ПР. Затем после фильтрования осадок высушивают, прокаливают и взвешивают. По массе вещества находят массу определяемого компонента и проводят расчет его массовой доли в анализируемой навеске. Имеются разновидности гравиметрического метода. Например, в методе отгонки анализируемый компонент выделяют в виде газа, который взаимодействует с реактивом. По изменению массы реактива судят о содержании определяемого компонента в навеске.
Одним из основных недостатков гравиметрического метода является его трудоемкость и относительно большая продолжительность. Менее трудоемким является электрогравиметрический метод, при котором определяемый металл, например медь, осаждают на катоде (платиновой сетке). По разности массы катода до и после электролиза определяют массу металла в анализируемом растворе. Однако этот метод пригоден лишь для анализа металлов, на которых не выделяется водород (медь, серебро, ртуть).
Титриметрический (объемный) анализсостоит в том, что раствор с известной концентрацией (титрант) добавляют небольшими порциями к анализируемому раствору. Этот процесс называют титрованием. Титрование прекращается при достижении точки эквивалентности, т.е. достижения эквивалентности реагента титруемого раствора и анализируемого компонента. Титрометрия по точности уступает гравиметрическому методу, однако отличается высокой экспрессивностью (быстротой).
Существует несколько разновидностей титриметрического анализа: кислотно-основное титрование, осадительное титрование, комплексонометрическое титрование и окислительно-восстановительное титрование.
В основе кислотно-основного титрования (протолитометрии) лежит реакция нейтрализации H+ + OH- " H2O Метод позволяет определить концентрацию кислоты или катионов, гидролизирующихся с образованием ионов водорода, титрованием раствором щелочи (алкалиметрия) или определить концентрацию оснований, в том числе анионов, гидролизирующихся с образованием гидроксид-ионов титрованием растворами кислот (ацидиметрия). Точка эквивалентности устанавливается при помощи кислотно-основных индикаторов, изменяющих окраску в определенном интервале рН.
При осадительном титровании анализируемый раствор титруется реагентом, образующим с компонентом титрованного раствора малорастворимое соединение (М+ + Х- " МХ$). Точка эквивалентности определяется с помощью индикатора, образующего с реагентом окрашенное соединение (осадок). Разновидности осадительного титрования: аргентометрия (титрование проводят раствором нитрата серебра), роданометрия(титрование проводят раствором роданата калия), меркурометрия.
При комплексонометрическом титровании определяемый компонент в растворе титруется раствором комплексона, чаще всего этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЕДТА, комплексона П) или ее 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. Метод комплексонометрического титрования используется, например, для определения общей жесткости воды. Существует две разновидности комплексонометрии: собственно комплексонометрия и меркурометрия.
Окислительно-восстановительное титрованиезаключается в титровании раствора восстановителя титрованным раствором окислителя или в титровании раствора окислителя титрованным раствором восстановителя. В качестве титрованных растворов окислителей нашли применение растворы перманганата калия KMnO4 (перманганатометрия), дихромата калия K2Cr2O7 (дихроматометрия), иода I2 (йодометрия). Из титрованных растворов восстановителей следует отметить растворы гидразина N2HU (гидразинометрия).
При перманганатометрическом титровании в кислой среде Mn (VII) (малиновая окраска) переходит в Mn (II) (бесцветный раствор). Например, перманганатометрическим титрованием можно определить содержание нитритов в растворе
2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5KNO3 + ЗН2О
При дихроматометрическом титровании индикатором служит дифениламин, окрашивающий раствор в синий цвет при избытке дихромат-ионов.
При йодометрическом титровании индикатором служит крахмал. Йодометрическое титрование используется для анализа растворов окислителей, в этом случае титрованный раствор содержит иодид-ион. Например, медь можно определить титрованием ее растворов раствором иодида
2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2
Затем образующийся раствор титруется титрованным раствором тиосульфата натрия Na2S2O3 с индикатором крахмалом, добавляемым в конце титрования
2Na2S2O3 +I2 = 2NaI + Na2S4O6
Итак, существует большое число разновидностей количественного химического анализа, позволяющих определять разнообразные вещества в широких пределах концентраций. Среди химических методов анализа наиболее распространены титриметрические и гравиметрические методы.