Капельный анализ (стр. 4 из 5)
Если для выделения газа требуется высокая температура или обугливание, можно использовать термостойкую стеклянную трубку, которую закрепляют в отверстии асбестовой пластинки. Открытый верхний конец трубки покрывают кусочком реагентной бумаги и сверху стеклянным колпачком.
9. Предварительное пропитывание бумаги для капельного анализа
Капельный анализ на бумаге не всегда состоит только в соединении капли анализируемого раствора с каплей раствора реагента. Иногда фильтровальную бумагу пропитывают соответствующим реагентом, затем ее сушат, после чего на нее наносят каплю анализируемого раствора. Эта методика предполагает, конечно, использование устойчивых реагентов и имеет то преимущество, что в таком случае не происходит взаимного разбавления анализируемого раствора и реагента. При этом происходит более четкая локализация и улучшается видимость результатов реакции в зоне пятна по сравнению с результатами, получающимися при слиянии двух капель. Лучший результат получается, когда бумага пропитана труднорастворимым в воде реагентом, который остается полностью в зоне реакции при нанесении капли анализируемого раствора. Органические реагенты, слаборастворимые вводе, но хорошо растворимые в спирте и других органических растворителях, обладают этим преимуществом. С той же целью можно использовать труднорастворимые вещества, которые можно синтезировать в ходе некоторых реакций, осаждая их непосредственно на бумаге, в ее порах и капиллярах.
Капельная реакция на такой предварительно пропитанной бумаге обусловлена взаимодействием растворенного анализируемого вещества с нерастворимым реагентом. Такая методика неприемлема в макроанализе, поскольку твердое вещество обычно реагирует слишком медленно.
Локализация характерных продуктов реакции - не единственное преимущество применения реагентных бумаг, пропитанных нерастворимыми соединениями. Желательная во многих случаях высокая степень гомогенности и устойчивости достигается применением фильтровальной бумаги, пропитанной нерастворимыми соединениями, которые затем реагируют так же, как и растворимые вещества. Так невозможно приготовить достаточно устойчивую реагентную бумагу, пропитанную сульфидом щелочного металла: он быстро окисляется до сульфата и, кроме того, хорошо растворимые сульфиды щелочных металлов вымываются при нанесении капли водного раствора. Рассмотрим типичный пример - обнаружение железа при помощи капельной реакции на бумаге, пропитанной труднорастворимым белым цианоферратом (II) цинка. Анализ, проведенный по этой методике, оказывается много более чувствительным, чем, если бы на бумаге смешивали каплю растворов, содержащих железо (Ш) и цианоферрата (II) калия. Таким образом, когда есть возможность, лучше пропитывать бумагу труднорастворимым реагентом, чем легкорастворимым.
10. Приготовление реагентной бумаги
Фильтровальная бумага легко пропитывается реагентами, растворимыми в воде или в органических растворителях. Соответствующие растворы готовят в стаканах или чашках и полоски фильтровальной бумаги погружают в жидкость. Следует следить за тем, чтобы полоски бумаги не слипались между собой и не прикасались к стенкам сосуда, так как это может привести к неоднородной пропитке. Полоски оставляют в растворе на 20—30 мин, иногда раствор перемешивают или встряхивают сосуд для равномерного распределения раствора.
Вместо погружения в раствор полосы бумаги так же можно опрыскивать соответствующими реагентами.
Гомогенное пропитывание завершается только постепенным равномерным высушиванием обеих сторон бумаги. Если бумагу погружают в раствор реагента и затем высушивают в токе горячего воздуха, то быстрое высушивание и последующая капиллярная диффузия неизменно приводят к концентрированию реагента на той стороне бумаги, которая повернута к потоку горячего воздуха. При применении окрашенных реагентов этот эффект особенно заметен, поскольку окраска на противоположной стороне бумаги оказывается значительно слабее. Однако локализация реагента на одной из сторон имеет свои преимущества, особенно при использовании водорастворимых реагентов, поскольку для полноты и скорости реакции желательна наибольшая концентрация реагента на месте внесения капли.
Для пропитывания бумаги соединениями, которые осаждаются на ней и в ее порах, нет никаких общих правил. Обычно полосы бумаги погружают в раствор с одним реагентом, высушивают и затем погружают в раствор соответствующего осадителя. Избыток реагентов удаляют промыванием и затем бумагу высушивают. Если используют такую методику, следует иметь в виду, что окончательный результат будет зависеть от порядка, в котором применяются реагенты, и от их концентрации. В любом случае фильтровальную бумагу следует погружать в соответствующие растворы быстро и полностью так, чтобы на ней не образовывались зоны различной концентрации. Если необходимо приготовить сильнонасыщенную реагентную бумагу, никогда не следует добиваться осаждения труднорастворимого вещества обработкой очень концентрированным раствором за один прием. Смачивание и осаждение в таком случае надо проводить несколько раз разбавленными растворами, каждый раз высушивая бумагу перед последующим нанесением осадка. Если этими предосторожностями пренебрегают, то вместо однородного пропитывания будет образовываться пленка, которая может отстать от бумаги при промывании или просушивании.
После каждого пропитывания необходимо удалять избыток жидкости; это осуществляют пропусканием бумаги с равномерной скоростью через небольшой пресс. Промывать бумагу лучше, расположив ее на подходящей стеклянной или фарфоровой пластинке. Дистиллированную воду подают через стеклянную трубку с несколькими отверстиями. Если осадок, которым пропитана бумага, имеет не очень низкую растворимость, промывать его следует более осторожно сначала водой, а затем разбавленным спиртом. При высушивании необходимо избегать перегрева: обычно вполне достаточна температура 60—80 0С. Иногда, если это возможно, рекомендуется использовать реагент для осаждения в газообразном состоянии (сероводород для осаждения сульфидов, аммиак для осаждения окислов), а не его растворы. Этим предотвращается опасность вымывания осадка. По этой же причине часто выгоднее сначала нанести удерживающее осадок вещество, которое не может быть вымыто из бумаги, и только потом проводить реакцию, дающую необходимый реагент. Так, очень хорошую сульфидносвинцовую бумагу можно приготовить не пропитыванием ее раствором соли свинца с последующей обработкой газообразным или растворенным сероводородом, а нанесением на бумагу сульфида цинка и превращением его в сульфид свинца погружением бумаги враствор соли свинца.
Заключение
Капельный метод химического анализа занимает важное место среди методов анализа в аналитической химии. Данный метод позволяет быстро и безошибочно определить тот или иной ионов, в независимости от его агрегатного состояния. Конечно, в настоящее время этот метод не получил большого распространения, т.к. существуют более совершенные методы, например хроматография или экстракция. Однако иногда метод капельного анализа бывает не заменим, к примеру, сложно представить в походных лабораториях оборудования для хроматографии или экстракции.
На мой взгляд, каждому химику-аналитику полезно знать основы капельного метода и уметь пользоваться им на практике.
Список литературы
1. Тананаев Н.А. Капельный метод. Качественный анализ неорганических веществ капельным методом: учебник/ Н.А. Тананаев.-6-е изд., перераб. и испр.-М.:Госхимиздат,1954.-274с.
2. Файгль Ф.Капельный анализ неорганических веществ: пер. с англ./Ф. Файгль, В. Ангер.-М.: Мир ,1976.- 394с.1 т.
3. Файгль Ф.Капельный анализ неорганических веществ: пер. с англ./Ф. Файгль, В. Ангер.-М.: Мир ,1976.- 322с.2 т.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рис.1. капиллярные трубочки
Рис.2. капилляр
Рис.3. стеклянная палочка
Рис.4. капельная пробирка
Рис.5. капиллярные склянки
Таблица 1 .Капельные реакции на катионы
| Ион | Реагент | Уравнение реакции | Окраска полученного соединения | Условия проведения реакции |
| Ag+ | Соляная кислота | AgNO3 + HCl→ AgCl + HNO3,AgCl + 2NH4OH→[Ag(NH3)2]Cl +2H2O,[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 →AgCl + 2NH4NO3 | Белый осадок, растворимый с образованием комплексных соединений, при подкислении которого снова выпадает осадок | |
| Hg22+ | Нитрит натрия | Hg2(NO3)2 + 2NaNO2→Hg + Hg(NO2)2 +2NaNO3 | Черный или серый осадок | Отсутствие избытка азотной кислоты |
| Pb2+ | Иодид калия | Pb(NO3)2 + 2KI →PbI2 + KNO3 | Желтый осадок | Отсутствие избытка реагента |
| Ca2+ | Оксалат аммония | CaCl2 + (NH4)2C2O4 → CaC2O4 + 2NH4Cl | Белый осадок | Нейтральная или среда |
| Ba2+ | Дихромат калия | 2BaCl2 + K2Cr2O7 +2CH3COONa + H2O →2 BaCr2O7 + 2KCl + 2CH3COOH + 2NaCl | Желтый осадок | Присутствие ацетата натрия |
| Zn2+ | Дитизон | ZnCl2 + 2C13H12N4S→Zn(C13H11N4S)2 + 2HCl | Малиново-красная окраска | Присутствие органического растворителя |
| Al3+ | Ализарин | 3C14H6O2(OH)2 +Al(OH)3→ Al(C14H6O2(OH)O)3 + 3H2O | Ярко-краснаяокраска | Аммиачная среда, отсутствие Fe3+, Cr3+,SnII, Mn2+ |
| SnII | Иодид калия | SnCl2 + KI→SnI2 +2KCl | Красный осадок | Избыток реагента |
| SnIV | Сероводород | SnCl4 +2HCl → H2[Sn(Cl)6],H2[Sn(Cl)6] + 2H2S → SnS2 + 6 HCl | Золотисто-желтый осадок | Сначала перевести в комплекс |
| Cr3+ | Перманганат калия, перекись водорода | Cr2(SO4)3+2KMnO4+ 5H2O→K2Cr2O7 + 2H2MnO3 + H2SO4;K2Cr2O7 + 4 H2O2 + H2SO4→2H2CrO6 + K2SO4 +3H2O | Оранжевая окраска раствора переходит в синий цвет | Наличие органического растворителя |
| Mg2+ | 8-оксихинолин | MgCl +2C9H6NOH + 2NH4OH→ Mg(C9H6NO)2 + 2NH4Cl | Зеленовато-желтый осадок | Аммиачная среда, pH=9,5-12,7 |
| Fe2+ | Красная кровянаясоль | 3 FeCl2 + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6KCl | Турнбулева синь | pH=2-3, отсутствие окислителей и восстановителей |
| Fe3+ | Желтая кровяная соль | 4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl | Берлинская лазурь | pH=2,отсутствие оксалат-ионов, избытка реактива, окислителей и восстановителей |
| Mn2+ | Висмутат натрия | 2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 → 5 Bi(NO3)3 + 5NaNO3 + 2 HMnO4 + 7 H2O | Розово-фиолетовая окраска | Кислая реакция среды, отсутствие восстановителей, избытка ионов марганца |
| Cd2+ | Сероводород | Cd(NO3)2 + H2S → CdS + 2HNO3 | Желтый осадок | Отсутствие ионов, образующих черные сульфиды |
| Cu2+ | Глицерин | CuSO4 + CH2OH-CHOH- CH2OH + 2NaOH → CH2O(Cu)OCH-CH2OH + 2NaNO3 +2H2O | Темно-синяя окраска | Сильнощелочная среда |
| Hg2+ | Хлорид олова(II) | SnCl2 + 2HgCl2 → Hg2Cl2 + SnCl4 ;Hg2Cl2 + SnCl2 → 2Hg + SnCl4 | Белый осадок переходит в черный | Избыток реактива |
| Ni2+ | Диметилглиоксим | NiCl2 +2NH4OH++C4H8N2O2 → Ni(C4H7O2N2)2 + 2NH4Cl + 2H2О | Ало-красная | pH=8, отсутствие ионов железа(II) |
| Co2+ | Тиоцианат аммония | CoCl2 + NH4SCN → (NH4)2[Co(SCN)4] + 2NH4Cl | В водном растворе – розовая, в органической - синяя | pH=4-5, насыщенный раствор реагента, отсутствие ионов железа(III) |
| K+ | Гексанитрокобальтат натрия | 2KCl + Na3[Co(NO2)6] → K2Na[Co(NO2)6] + 2NaCl | Желтый осадок | Нейтральная реакция среды, отсутствие катиона аммония |
| Na+ | Дигидростильбат калия | NaCl + KH2SbO4 → NaH2SbO4 + KCl | Белый осадок | Нейтральная реакция среды, отсутствие катиона аммония |
| NH4+ | Реактив Несслера | 2NH4Cl + 2K2[Hg I4] + 4KOH →[ (Hg-O-Hg)NH2] + KCl + 7KI + 3H2O | Красно-бурый осадок | Реакция проводится в "газовой камере" |
Таблица 2.Капельные реакции на анионы