≡× МЕНЮ

• Ландшафтный дизайн
• Дом
• Поделки
• Розы
• Цветник

Количественный анализ. Химические методы анализа

Подавляющее большинство сведений о веществах, их свойствах и химических превращениях получено с помощью химических или физико-химических экспериментов. Поэтому основным методом, применяемым химиками, следует считать химический эксперимент.

Традиции экспериментальной химии складывались веками. Еще тогда, когда химия не была точной наукой, в древние времена и в эпоху средневековья, ученые и ремесленники иногда случайно, а иногда и целенаправленно открывали способы получения и очистки многих веществ, находивших применение в хозяйственной деятельности: металлов, кислот, щелочей, красителей и т. д. Накоплению таких сведений немало способствовали алхимики (см. Алхимия).

Благодаря этому уже к началу XIX в. химики хорошо владели основами экспериментального искусства, в особенности методами очистки всевозможных жидкостей и твердых веществ, что позволило им совершить немало важнейших открытий. И все же наукой в современном смысле этого слова, точной наукой химия начала становиться только в XIX в., когда был открыт закон кратных отношений и разрабатывалось атомно-молекулярное учение . С этого времени химический эксперимент стал включать в себя не только изучение превращений веществ и способов их выделения, но и измерения различных количественных характеристик.

Современный химический эксперимент включает множество разнообразных измерений. Изменились и оборудование для постановки опытов, и химическая посуда. В современной лаборатории не встретишь самодельных реторт - на смену им пришло стандартное стеклянное оборудование, производимое промышленностью и приспособленное специально для выполнения той или иной химической процедуры. Стали стандартными и приемы работы, которые в наше время уже не приходится каждому химику изобретать заново. Описание наилучших из них, проверенных многолетним опытом, можно найти в учебниках и руководствах.

Методы изучения вещества сделались не только более универсальными, но и гораздо более разнообразными. Все большую роль в работе химика играют физические и физико-химические методы исследования, предназначенные для выделения и очистки соединений, а также для установления их состава и строения.

Классическая техника очистки веществ отличалась чрезвычайной трудоемкостью. Известны случаи, когда химики тратили на выделение индивидуального соединения из смеси годы труда. Так, соли редкоземельных элементов удавалось выделить в чистом виде лишь после тысяч дробных кристаллизаций. Но и после этого чистоту вещества далеко не всегда можно было гарантировать.

Совершенство техники достигло такого высокого уровня, что стало возможным точное определение скорости даже «мгновенных», как полагали раньше, реакций, например образования молекул воды из катионов водорода H + и анионов OH − . При начальной концентрации обоих ионов, равной 1 моль/л, время этой реакции составляет несколько стомиллиардных долей секунды.

Физико-химические методы исследования специально приспосабливают и для обнаружения короткоживущих промежуточных частиц, образующихся в ходе химических реакций. Для этого приборы снабжают либо быстродействующими регистрирующими устройствами, либо приставками, обеспечивающими работу при очень низких температурах. Такими способами успешно фиксируют спектры частиц, продолжительность жизни которых при обычных условиях измеряется тысячными долями секунды, например свободных радикалов.

Кроме экспериментальных методов в современной химии широко применяются расчеты. Так, термодинамический расчет реагирующей смеси веществ позволяет точно предсказать ее равновесный состав (см.

Химический анализ исследуемых веществ осуществляют с помощью химических, физических и физико-химических методов, а так же биологических.

Химические методы основаны на использовании химических реакций, сопровождающихся наглядным внешним эффектом, например изменением окраски раствора, растворением или выпадением осадка, выделением газа. Это самые простые методы, но не всегда точные, на основании одной реакции нельзя точно установить состав вещества.

Физические и физико-химические методы в отличие от химических называют инструментальными, так как для проведения анализа применяют аналитические приборы и аппараты, регистрирующие физические свойства вещества или изменения этих свойств.

При проведении анализа физическим методом не используют химическую реакцию, а измеряют какое-либо физическое свойство вещества, которое является функцией его состава. Например, в спектральном анализе исследуют спектры излучения вещества и по наличию в спектре линий, характерных для данных элементов, определяют их наличие, а по яркости линий – их количественное содержание. При внесении в пламя газовой горелки сухого вещества можно установить наличие некоторых компонентов, например, ионы калия окрасят бесцветное пламя в фиолетовый цвет, а натрия – в желтый. Эти методы точные, но дорогостоящие.

При проведении анализа физико-химическим методом состав вещества определяют на основании измерения какого-либо физического свойства с помощью химической реакции. Например, в колориметрическом анализе по степени поглощения светового потока, проходящего через окрашенный раствор, определяют концентрацию вещества.

Биологические методы анализа основаны на применении живых организмов в качестве аналитических индикаторов для определения качественного или количественного состава химических соединений. Самым известным биоиндикатором являются лишайники, очень чувствительные к содержанию в окружающей среде сернистого ангидрида. Для этих целей также применяют микроорганизмы, водоросли, высшие растения, беспозвоночные, позвоночные, органы и ткани организмов. Например, микроорганизмы, жизнедеятельность которых может измениться под действием некоторых химических веществ, используют для анализа природных или сточных вод.

Методы химического анализа применяют в различных сферах народного хозяйства: в медицине, сельском хозяйстве, в пищевой промышленности, в металлургии, в производстве строительных материалов (стекла, керамики), нефтехимии, энергетике, криминалистике, археологии и т.д.

Для фельдшеров-лаборантов изучение аналитической химии необходимо, так как большинство биохимических анализов являются аналитическими: определение рН желудочного сока с помощью титрования, уровня гемоглобина, СОЭ, соли кальция и фосфора в крови и моче, исследование спинномозговой жидкости, слюны, ионов натрия и калия в плазме крови и т.д.

2. Основные этапы развития аналитической химии.

1. Наука древних.

Согласно историческим данным, еще император Вавилона (VI век до н.э.) писал об оценке содержания золота. Древнеримский писатель, ученый и государственный деятель Плиний Старший (I век н.э.) упоминает об использовании экстракта дубильных орешков в качестве реактива на железо. Уже тогда были известны несколько способов определения чистоты олова, в одном из них расплавленное олово лили на папирус, если он прогорал, то олово чистое, если нет, значит, в олове есть примеси.

С глубокой древности известен первый аналитический прибор – весы. Вторым по времени появления прибором можно считать ареометр, который был описан в трудах древнегреческих ученых. Многие способы обработки веществ, применяемые в химических ремеслах древних (фильтрование, высушивание, кристаллизация, кипячение), вошли в практику аналитических исследований.

2. Алхимия – реализация химиками стремления общества получить золото из неблагородных металлов (IV – XVI века). В поисках философского камня алхимики установили состав сернистых соединений ртути (1270 г.), хлористый кальций (1380 г.), научились производить ценные химические продукты, такие как эфирное масло (1280 г.), порох (1330 г.).

3. Иатрохимия или медицинская химия – в этот период основным направлением химических знаний было получение лекарств (ХVI-XVII века).

В этот период появились многие химические способы обнаружения веществ, основанные на переводе их в раствор. В частности, была открыта реакция иона серебра с хлорид-ионом. В этот период было открыто большинство химических реакций, составляющих основу качественного анализа. Было введено понятие «осаждение», «осадок».

4. Эпоха флогистона: «флогистон» - особая «субстанция», которая якобы определяет механизм процессов горения (в XVII-XVIII века огонь используется в целом ряде химических ремесел, таких как производство железа, фарфора, стекла, красок). При помощи паяльной лампы был установлен качественный состав многих минералов. Крупнейший аналитик XVIII века Т.Бергман открыл дорогу современной металлургии, определив точное содержание углерода в различных образцах железа, полученного с использованием каменного угля, создал первую схему качественного химического анализа.

Основателем же аналитической химии как науки считается Р.Бойль (1627-1691 гг.), который ввел термин «химический анализ», применил различные реактивы при проведении качественного анализа, например нитрат серебра для определения соляной кислоты, соли меди обнаруживал добавлением избытка аммиака. В качестве индикаторов для определения кислот и гидроксидов он использовал настойки фиалок, васильков.

Работы Ломоносова М.В. также принадлежат этому времени, он отрицал наличие флогистона, впервые ввел в практику химических исследований количественный учет реагентов химических процессов и по праву считается одним из основоположников количественного анализа. Он впервые применил микроскоп при изучении качественных реакций и по форме кристаллов делал выводы о содержании тех или иных ионов в исследуемом веществе.

5. Период научной химии (XIX-XX века) развитие химической промышленности.

В.М.Севергин (1765-1826 гг.) разработал колориметрический анализ.

Французский химик Ж. Гей-Люссак (1778-1850) разработал титриметрический анализ, широко применяемый до сегодняшнего дня.

Немецкий ученый Р.Бунзен (1811-1899) основал газовый анализ и совместно с Г.Кирхгофом (1824-1887) разработали спектральный анализ.

Русский химик Ф.М.Флавицкий (1848-1917) в 1898 г. разработал методику обнаружения ионов реакциями «сухим путем».

Шведский химик А.Вернер (1866-1919 гг.) создал координационную теорию, на основе которой ведется изучение строения комплексных соединений.

В 1903 г. М.С. Цвет разработал хроматографический метод.

6. Современный период.

Если в предыдущий период аналитическая химия развивалась в ответ на социальные запросы промышленности, то на современном этапе развитию аналитической химии движет осознание экологической ситуации современности. Это средства контроля за ОС, сельскохозяйственной продукцией, фармация. Исследования в области космонавтики, морских вод также предполагают дальнейшую разработку АХ.

Современные инструментальные методы АХ, такие как нейтронно-активационный, атомно-адсорбционный, атомно-эмиссионный, инфракрасная спектрометрия позволяют определять предельно низкие значения веществ, применяются для определения высокотоксичных загрязнителей (пестицидов, диоксинов, нитрозаминов и др.).

Таким образом, этапы развития аналитической химии тесно взаимосвязаны с прогрессом общества.

3. Основные классы неорганических соединений: оксиды, классификация, физ. и хим. св-ва, получение.

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из атомов кислорода и элемента (металла или неметалла).

I. Классификация оксидов.

1) cолеобразующие, которые реагируя с кислотами или основаниями, образуют соли (Na 2 O , P 2 O 5 , CaO , SO 3)

2) несолеобразующие, которые с кислотами или основаниями не образуют солей (СО, NO, SiO 2 , N 2 O).

В зависимости от того, с чем реагируют оксиды, их делят на группы:

кислотные, реагирующие со щелочами с образованием соли и воды: Р 2 О 5 , SO 3 , CO 2 , N 2 O 5 , CrO 3 , Mn 2 O 7 и другие. Это оксиды металлов и неметаллов в высокой степени окисления;

основные, реагирующие с кислотами с образованием соли и воды: ВаО, К 2 О, СаО, МgO, Li 2 O, FeO и др. Это оксиды металлов.

амфотерные, реагирующие и с кислотами, и с основаниями с образованием соли и воды: Аl 2 O 3 , ZnO , BeO , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 и др.

II. Физические свойства.

Оксиды бывают твердыми, жидкими и газообразными.

III. Химические свойства оксидов.

А. Химические свойства кислотных оксидов.

Кислотные оксиды.

S +6 O 3 → H 2 SO 4 Mn +7 2 O 7 → HMn +7 O 4

P +5 2 O 5 → H 3 P +5 O 4 P +3 2 O 3 → H 3 P +3 O 3

N +3 2 O 3 → HN +3 O 3 N +5 2 O 5 → HN +5 O 3

Реакция кислотных оксидов с водой:

кислотный оксид + вода = кислота

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Реакция кислотных оксидов с основаниями:

оксид + основание = соль + вода

CO 2 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

При реакциях кислотных оксидов со щелочами возможно и образование кислых солей при избытке кислотного оксида.

СО 2 + Са(ОН) 2 = Са(НСО 3) 2

Реакция кислотных оксидов с основными оксидами:

оксид кислотный + основной оксид = соль

CO 2 + Na 2 O = Na 2 CO 3

В. Химические свойства основных оксидов.

Этим оксидам металлов соответствуют основания. Существует следующая генетическая взаимосвязь:

Na → Na 2 O → NaOH

Реакция основных оксидов с водой:

основной оксид + вода = основание

К 2 О + Н 2 О = 2КОН

С водой реагируют оксиды только некоторых металлов (литий, натрий, калий, рубидий, стронций, барий)

Реакция основных оксидов с кислотами:

оксид + кислота = соль + вода

MgO + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O

Если в такой реакции кислота взята в избытке, то, конечно, получится кислая соль.

Na 2 O + H 3 PO 4 = Na 2 HPO 4 + H 2 O

Реакция основных оксидов с кислотными оксидами:

основной оксид + кислотный оксид = соль

CaO + CO 2 = CaCO 3

В. Химические свойства амфотерных оксидов.

Это оксиды, которые в зависимости от условий проявляют свойства основных и кислотных оксидов.

Реакция с основаниями:

амфотерный оксид + основание = соль + вода

ZnO + KOH = K 2 ZnO 2 + H 2 O

Реакция с кислотами:

амфотерный оксид + кислота = соль + вода

ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O

3. Реакции с кислотными оксидами: t

амфотерный оксид + основной оксид = соль

ZnO + CO 2 = ZnCO 3

4. Реакции с основными оксидами: t

амфотерный оксид + кислотный оксид = соль

ZnO + Na 2 O = Na 2 ZnO 2

IV. Получение оксидов.

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:

металл или неметалл + O 2 = оксид

2. Разложение некоторых кислородсодержащих кислот:

Оксокислота = кислотный оксид + вода t

H 2 SO 3 = SO 2 + H 2 O

3. Разложение нерастворимых оснований:

Нерастворимое основание = основной оксид + вода t

Сu(OH) 2 = CuO + H 2 O

4. Разложение некоторых солей:

соль = основной оксид + кислотный оксид t

CaCO 3 = CaO + CO 2

4.Основные классы неорганических соединений: кислоты, классификация, физ. и хим. св-ва, получение.

Кислота – это сложное соединение, содержащее ионы водорода и кислотного остатка.

кислота = nН + + кислотный остаток - n

I. Классификация

Кислоты бывают неорганические (минеральные) и органические.

бескислородные (НСl, HCN)

По числу ионов Н + , образующихся при диссоциации, определяется основность кислот:

одноосновные (НСl, HNO 3)

двухосновные (H 2 SO 4 , H 2 CO 3)

трехосновные (H 3 PO 4)

II. Физические свойства.

Кислоты бывают:

растворимые в воде

нерастворимые в воде

Почти все кислоты кислые на вкус. Некоторые из кислот имеют запах: уксусная, азотная.

III. Химические свойства.

1. Изменяют окраску индикаторов: лакмус окрашивается в красный цвет;

метиловый оранжевый – красный; фенолфталеин – бесцветный.

2. Реакция с металлами:

Отношение металлов к разбавленным кислотам зависит от их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов. Металлы, стоящие левее водорода Н в этом ряду, вытесняют его из кислот. Исключение: при взаимодействии азотной кислоты с металлами водород не выделяется.

кислота + металл = соль + Н 2

H 2 SO 4 + Zn = ZnSO 4 + Н 2

3. Реакция с основаниями (нейтрализация):

кислота + основание = соль + вода

2НСl + Cu(OH) 2 = CuCl 2 + H 2 O

В реакциях с многоосновными кислотами или многокислотными основаниями могут быть не только средние соли, но и кислые или основные:

НСl + Cu(OH) 2 = CuОНCl + H 2 O

4. Реакция с основными и амфотерными оксидами:

кислота + основной оксид = соль + вода

2НСl + СаО = СаСl 2 + H 2 O

5. Реакция с солями:

Эти реакции возможны в том случае, если в результате их образуется нерастворимая соль или более сильная кислота, чем исходная.

Сильная кислота всегда вытесняет более слабую:

HCl > Н 2 SO 4 > HNO 3 > H 3 PO 4 > H 2 CO 3

кислота 1 + соль 1 = кислота 2 + соль 2

НСl + AgNO 3 = AgCl↓ + HNO 3

6. Реакция разложения: t

кислота = оксид + вода

Н 2 CO 3 = CO 2 + H 2 O

IV. Получение.

1. Бескислородные кислоты получают путем синетза их из простых веществ и последующим растворением полученного продукта в воде.

Н 2 + Cl 2 = НСl

2. Кислородсодержащие кислоты получают взаимодействием кислотных оксидов с водой:

SO 3 + H 2 O = Н 2 SO 4

3. Большинство кислот можно получить взаимодействием солей с кислотами.

2Na 2 CO 3 + НСl = H 2 CO 3 + NaСl

5.Основные классы неорганических соединений: соли, классификация, физ. и хим. св-ва, получение.

Соли – сложные вещества, продукты полного или частичного замещения водорода в кислотах на атомы металла или гидроксогрупп в основаниях на кислотный остаток.

Иными словами, в простейшем случае соль состоит из атомов металла (катионов) и кислотного остатка (аниона).

Классификация солей.

В зависимости от состава соли бывают:

средние (FeSO 4 , Na 2 SO 4)

кислые (KH 2 PO 4 – дигидрофосфат калия)

основные (FeOH(NO 3) 2 – гидроксонитрат железа)

двойные (Na 2 ZnO 2 – цинкат натрия)

комплексные (Na 2 – тетрагидроксоцинкат натрия)

I. Физические свойства:

Большинство солей – твердые вещества белого цвета (Na 2 SO 4 , KNO 3). Некоторые соли имеют окраску. Например, NiSO 4 - зеленого, CuS - черного, CoCl 3 – розового).

По растворимости в воде соли бывают растворимые, нерастворимые и малорастворимые.

II. Химические свойства.

1. Соли в растворах реагируют с металлами:

соль 1 + металл 1 = соль 2 + металл 2

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu

Соли могут вступать во взаимодействие с металлами, если металл, которому соответствует катион соли, находится в ряду напряжений правее реагирующего свободного металла.

2. Реакция солей с кислотами:

соль 1 + кислота 1 = соль 2 + кислота 2

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

С кислотами реагируют соли:

а) катионы которых образуют с анионами кислоты нерастворимую соль;

б) анионы которых соответствуют неустойчивым или летучим кислотам;

в) анионы которых соответствуют малорастворимым кислотам.

3. Реакция солей с растворами оснований:

соль 1 + основание 1 = соль 2 + основание 2

FeCl 3 + 3KOH = Fe(OH) 3 + 3KCl

Со щелочами реагируют только соли:

а) катионам металлов которых соответствуют нерастворимые основания;

б) анионам которых соответствуют нерастворимые соли.

4. Реакция солей с солями:

соль 1 + соль 2 = соль 3 +соль 4

AgNO 3 + KCl = AgCl↓ + KNO 3

Соли взаимодействуют между собой, если одна из полученных солей нерастворима или разлагается с выделением газа или осадка.

5. Многие соли разлагаются при нагревании:

MgCO 3 = CO 2 + MgO

6. Основные соли взаимодействуют с кислотами с образованием средних солей и воды:

Основная соль + кислота = средняя соль + Н 2 О

CuOHCl + HCl = CuCl 2 + Н 2 О

7. Кислые соли взаимодействуют с растворимыми основаниями (щелочами) с образованием средних солей и воды:

Кислая соль + кислота = средняя соль + Н 2 О

NaHSO 3 + NaOH = Na 2 SO 3 + Н 2 О

III. Способы получения солей.

Способы получения солей основаны на химических свойствах основных классов неорганических веществ – оксидов, кислот, оснований.

6.Основные классы неорганических соединений: основания, классификация, физ. и хим. св-ва, получение

Основания – это сложные вещества, содержащие ионы металла и одну или несколько гидроксогрупп (ОН -).

Число гидроксогрупп соответствует степени окисления металла.

По числу гидроксильных групп основания делят:

однокислотные (NaOH)

двукислотные (Сa(OH) 2)

многокислотные (Al(OH) 3)

По растворимости в воде:

растворимые (LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH) 2 и др.)

нерастворимые (Cu(OH) 2 , Fe(OH) 3 и др.)

I . Физические свойства:

Все основания представляют собой твердые кристаллические вещества.

Особенностью щелочей является их мыльность на ощупь.

II. Химические свойства.

1. Реакция с индикаторами.

основание + фенолфталеин = малиновое окрашивание

основание + метиловый оранжевый = желтое окрашивание

основание + лакмус = синее окрашивание

Нерастворимые основания окраску индикаторов не изменяют.

2. Реакция с кислотами (реакция нейтрализации):

основание + кислота = соль + вода

КОН + НСl = КСl + H 2 O

3. Реакция с кислотными оксидами:

основание + кислотный оксид = соль + вода

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 + H 2 O

4. Реакция оснований с амфотерными оксидами:

основание + амфотерный оксид = соль + вода

5. Реакция оснований (щелочей) с солями:

основание 1 + соль 1 = основание 2 + соль 2

КОН + CuSO 4 = Сu(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4

Для протекания реакции необходимо, чтобы реагирующие основание и соль были растворимы, а полученное основание или (и) соль выпадали бы в осадок.

6. Реакция разложения оснований при нагревании: t

основание = оксид + вода

Сu(OH) 2 = СuO + H 2 O

Гидроксиды щелочных металлов устойчивы к нагреванию (исключение – литий).

7. Реакция амфотерных оснований с кислотами и щелочами.

8. Реакция щелочей с металлами:

Растворы щелочей взаимодействуют с металлами, которые образуют амфотерные оксиды и гидроксиды (Zn, Al, Cr)

Zn + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2

Zn + 2NaOH + H 2 O = Na 2 + H 2

IV. Получение.

1. Получить растворимое основание можно взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

К + H 2 O = КОН + H 2

2. Получить растворимое основание можно взаимодействием оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой.

Согласно «Правилам ветеринарного осмотра животных и ветеринарно-санитарной экспертизы мяса и мясных продуктов», кроме патологоанатомического, органолептического и бактериологического анализа мясо вынужденного убоя, а также при подозрении, что животное перед убоем находилось в состоянии агонии или было павшим должно быть подвергнуто физико-химическом исследованиям.

Бактериоскопия . Бактериоскопическое исследование мазков отпечатков из глубоких слоев мышц, внутренних органов и лимфатических узлов имеет целью предварительного (до получения результатов бактериологического исследования) обнаружения возбудителей инфекционных заболеваний (сибирская язва, эмфизематозный карбункул и др.) и обсеменения мяса условно-патогенной микрофлорой (кишечная палочка, протей и др.).

Методика бактериоскопического исследования заключается в следующем. Кусочки мышц, внутренних органов или лимфоузлов прижигают шпателем или двукратно погружают в спирт и поджигают, затем при помощи стерильных пинцета, скальпеля или ножниц из середины вырезают кусочек ткани и делают мазки-отпечатки на предметном стекле. Сушат на воздухе, фламбируют над пламенем горелки и окрашивают по Граму. Препарат окрашивают через фильтровальную бумагу раствором карболового генцианвиолета – 2 мин., фильтровальную бумагу снимают, краску сливают и не промывая препарата обрабатывают его раствором Люголя – 2 мин., обесцвечивают 95% спиртом – 30 сек., промывают водой, докрашивают фуксином Пфейфера – 1 мин., вновь промывают водой, высушивают и микроскопируют под иммерсией. В мазках-отпечатках из глубоких слоев мяса, внутренних органов и лимфатических узлов здоровых животных микрофлора отсутствует.

При заболеваниях в мазках-отпечатках находят палочки или кокки. Полное определение обнаруженной микрофлоры может быть определено в ветеринарной лаборатории, для чего делают посев на питательные среды, получают чистую культуру и идентифицируют ее.

Определение рН . Величина рН мяса зависит от содержания в нем гликогена в момент убоя животного, а также от активности внутримышечного ферментативного процесса, который называют созреванием мяса.

Сразу после убоя реакция среды в мышцах слабощелочная или нейтральная – равная – 7. Уже через сутки рН мяса от здоровых животных в результате расщепления гликогена до молочной кислоты снижается до 5,6-5,8. В мясе больных или убитых в агональном состоянии животных такого резкого снижения величины рН не происходит, так как в мышцах таких животных содержится меньше гликогена, (расходуется при болезни как энергетическое вещество), а, следовательно, образуется меньше молочной кислоты и рН менее кислая, т.е. более высокая.

Мясо больных и переутомленных животных находится в пределах 6,3-6,5, а агонирующих или павших 6,6 и выше, она приближается к нейтральной – 7. При этом следует подчеркнуть, что мясо перед исследованием должно быть выдержано не менее 24 часов.

Указанные величины рН абсолютного значения не имеют, они носят ориентировочный, вспомогательный характер, так как величина рН зависит не только от количества гликогена в мышцах, но еще и температуры, при которой хранилось мясо и времени, прошедшего после убоя животного.

Определяют рН колометрическим или потенциометрическим методами.

Колометрический метод . Для определения рН используют аппарат Михаэлиса, который состоит из стандартного набора цветных жидкостей в запаянных пробирках, компаратора (штатива) с шестью гнездами для пробирок и набором индикаторов во флаконах.

Вначале готовят водную вытяжку (экстракт) из мышечной ткани в соотношении 1:4 – одна весовая часть мышц и 4 – дистиллированной воды. Для этого взвешивают 20 гр. мышечной ткани (без жира и соединительной ткани) мелко измельчают ее ножницами, растирают пестиком в фарфоровой ступке, в которую добавляют немного воды из общего количества 80 мл. Содержимое ступки переносят в плоскодонную колбу, ступку и пестик промывают оставшимся количеством воды, которую сливают в ту же колбу. Содержимое колбы встряхивают 3 мин., затем в течение 2 мин. отстаивают и вновь 2 мин. встряхивают. Вытяжку фильтруют через 3 слоя марли, а затем через бумажный фильтр.

Вначале ориентировочно определяют рН для выбора нужного индикатора. Для этого в фарфоровую чашечку наливают 1-2 мл, вытяжки и добавляют 1-2 капли универсального индикатора. Цвет жидкости, полученный при добавлении индикатора сравнивают с цветной шкалой имеющейся в наборе. При кислой реакции среды для дальнейшего исследования берут индикатор паранитрофенол, при нейтральной или щелочной - метанитрофенол. В гнезда компаратора вставляют пробирки одинакового диаметра из бесцветного стекла и заполняют их следующим образом: в первую, вторую и третью пробирки первого ряда наливают по 5 мл, в первую и в третью добавляют по 5 мл, дистиллированной воды, во вторую – 4 мл, воды и 1 мл, индикатора, в 5 пробирку (среднюю второго ряда) наливают 7 мл, воды, в четвертое и шестое гнездо вставляют стандартные запаянные пробирки с цветной жидкостью, подбирая их таким образом, чтобы цвет содержимого в одной из них был одинаков с цветом средней пробирки среднего ряда. РН исследуемого экстракта соответствует цифре, указанной на стандартной пробирке. Если оттенок цвета жидкости в пробирке с исследуемым экстрактом занимает промежуточное положение между двумя стандартами, то берут среднее значение между показателями этих двух стандартных пробирок. При пользовании аппаратом микро - Михаэлиса количество компонентов реакции уменьшают в 10 раз.

Потенциометрический метод . Этот метод более точен, но сложен по выполнению тем, что требует постоянной настройки потенциометра по стандартным буферным растворам. Подробное описание определения рН этим способом имеется в инструкции прилагаемой к приборам различной конструкции, при чем величину рН при помощи потенциометров можно определять как в экстрактах, так и непосредственно в мышцах.

Реакция на пероксидазу . Сущность реакции заключается в том, что находящийся в мясе фермент пероксидаза разлагает перекись водорода с образованием атомарного кислорода, который и окисляет бензидин. При этом образуется парахинондиимид, который с неокисленным бензидином дает соединение сине-зеленого цвета, переходящего в бурый. В ходе этой реакции важное значение имеет активность пероксидазы. В мясе здоровых животных она весьма активна, в мясе больных и убитых в агональном состоянии активность ее значительно снижается.

Активность пероксидазы, как и всякого фермента зависит от рН среды, хотя полного соответствия между бензидиновой реакции и рН не наблюдается.

Ход реакции: в пробирку наливают 2 мл вытяжки из мяса (в концентрации 1:4), приливают 5 капель 0,2% спиртового раствора бензидина и добавляют две капли 1% раствора перекиси водорода.

Вытяжка из мяса здоровых животных приобретает сине-зеленый цвет, переходящий через несколько минут в буро-коричневый (положительная реакция). В вытяжке из мяса больного или убитого в агональном состоянии животного сине-зеленый цвет не появляется, и вытяжка приобретает сразу буро-коричневый цвет (отрицательная реакция).

Формольная проба (проба с формалином ). При тяжело протекающих заболеваниях еще при жизни животного в мышцах в значительном количестве накапливаются промежуточные и конечные продукты белкового обмена – полипептиды, пептиды, аминокислоты и др.

Суть данной реакции заключается в осаждении этих продуктов формальдегидом. Для постановки пробы необходима водная вытяжка из мяса в соотношении 1:1.

Для приготовления вытяжки (1:1) пробу мяса освобождают от жира и соединительной ткани и взвешивают 10 гр. Затем навеску помещают с ступку, тщательно измельчают изогнутыми ножницами, приливают 10 мл. физиологического раствора и 10 капель 0,1 н. раствора гидроксида натрия. Мясо растирают пестиком. Полученную кашицу переносят с помощью ножниц или стеклянной палочки в колбу и нагревают до кипения для осаждения белков. Колбу охлаждают под струей холодной воды, после чего ее содержимое нейтрализуют добавлением 5 капель 5% раствора щавелевой кислоты и фильтруют через фильтровальную бумагу. Если вытяжка после фильтрования остается мутной, ее фильтруют вторично или центрифугируют. Если нужно получить большее количество вытяжки берут в 2-3 раза больше мяса и соответственно в 2-3 раза больше и других компонентов.

Выпускаемый промышленностью формалин имеет кислую среду, поэтому его предварительно нейтрализуют 0,1 н. раствором гидроксида натрия по индикатору, состоящему из равной смеси 0,2% водных растворов нейтральрота и метиленового голубого до перехода цвета из фиолетового в зеленый.

Ход реакции: в пробирку наливают 2 мл, вытяжки и добавляют 1 мл, нейтрализованного формалина. Вытяжка, полученная из мяса животного убитого в агонии, тяжело больного или павшего превращается в плотный желеобразный сгусток. В вытяжке из мяса больного животного выпадают хлопья. Вытяжка из мяса здорового животного остается жидкой и прозрачной или слабо мутнеет.

Подавляющее большинство сведений о веществах, их свойствах и химических превращениях получено с помощью химических или физико-химических экспериментов. Поэтому основным методом, применяемым химиками, следует считать химический эксперимент.

Традиции экспериментальной химии складывались веками. Еще тогда, когда химия не была точной наукой, в древние времена и в эпоху средневековья, ученые и ремесленники иногда случайно, а иногда и целенаправленно открывали способы получения и очистки многих веществ, находивших применение в хозяйственной деятельности: металлов, кислот, щелочей, красителей и т. д. Накоплению таких сведений немало способствовали алхимики (см. Алхимия).

Благодаря этому уже к началу XIX в. химики хорошо владели основами экспериментального искусства, в особенности методами очистки всевозможных жидкостей и твердых веществ, что позволило им совершить немало важнейших открытий. И все же наукой в современном смысле этого слова, точной наукой химия начала становиться только в XIX в., когда был открыт закон кратных отношений и разрабатывалось атомно-молекулярное учение. С этого времени химический эксперимент стал включать в себя не только изучение превращений веществ и способов их выделения, но и измерения различных количественных характеристик.

Современный химический эксперимент включает множество разнообразных измерений. Изменились и оборудование для постановки опытов, и химическая посуда. В современной лаборатории не встретишь самодельных реторт - на смену им пришло стандартное стеклянное оборудование, производимое промышленностью и приспособленное специально для выполнения той или иной химической процедуры. Стали стандартными и приемы работы, которые в наше время уже не приходится каждому химику изобретать заново. Описание наилучших из них, проверенных многолетним опытом, можно найти в учебниках и руководствах.

Методы изучения вещества сделались не только более универсальными, но и гораздо более разнообразными. Все большую роль в работе химика играют физические и физико-химические методы исследования, предназначенные для выделения и очистки соединений, а также для установления их состава и строения.

Классическая техника очистки веществ отличалась чрезвычайной трудоемкостью. Известны случаи, когда химики тратили на выделение индивидуального соединения из смеси годы труда. Так, соли редкоземельных элементов удавалось выделить в чистом виде лишь после тысяч дробных кристаллизаций. Но и после этого чистоту вещества далеко не всегда можно было гарантировать.

Современные методы хроматографии позволяют быстро отделить вещество от примесей (препаративная хроматография) и проверить его химическую индивидуальность (аналитическая хроматография). Кроме того, для очистки веществ широко применяются классические, но сильно усовершенствованные приемы перегонки, экстракции и кристаллизации, а также такие эффективные современные методы, как электрофорез, зонная плавка и т. д.

Задача, встающая перед химиком-синтетиком после выделения чистого вещества, - установить состав и строение его молекул - относится в значительной мере к аналитической химии. При традиционной технике работы она также была весьма трудоемкой. Практически в качестве единственного метода измерения применялся до этого элементный анализ, который позволяет установить простейшую формулу соединения.

Для определения истинной молекулярной, а также структурной формулы нередко приходилось изучать реакции вещества с различными реагентами; выделять в индивидуальном виде продукты этих реакций, в свою очередь устанавливая их строение. И так далее - пока на основании этих превращений строение неизвестного вещества не становилось очевидным. Поэтому установление структурной формулы сложного органического соединения нередко отнимало очень много времени, причем полноценной считалась такая работа, которая завершалась встречным синтезом - получением нового вещества в соответствии с установленной для него формулой.

Этот классический метод был чрезвычайно полезен для развития химии в целом. В наше время он применяется редко. Как правило, выделенное неизвестное вещество после элементного анализа подвергается исследованию с помощью масс-спектрометрии, спектрального анализа в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, а также ядерного магнитного резонанса. Для обоснованного вывода структурной формулы требуется применение целого комплекса методов, причем их данные обычно дополняют друг друга. Но в ряде случаев однозначного результата обычные методы не дают, и приходится прибегать к прямым методам установления структуры, например к рентгеноструктурному анализу.

Физико-химические методы находят применение не только в синтетической химии. Не меньшее значение они имеют и при изучении кинетики химических реакций, а также их механизмов. Основная задача любого опыта по изучению скорости реакции - точное измерение изменяющейся во времени, и притом обычно очень небольшой, концентрации реагирующего вещества. Для решения этой задачи в зависимости от природы вещества можно использовать и хроматографические методы, и различные виды спектрального анализа, и методы электрохимии (см. Аналитическая химия).

Совершенство техники достигло такого высокого уровня, что стало возможным точное определение скорости даже «мгновенных», как полагали раньше, реакций, например образования молекул воды из катионов водорода и анионов . При начальной концентрации обоих ионов, равной 1 моль/л, время этой реакции составляет несколько стомиллиардных долей секунды.

Физико-химические методы исследования специально приспосабливают и для обнаружения короткожи-вущих промежуточных частиц, образующихся в ходе химических реакций. Для этого приборы снабжают либо быстродействующими регистрирующими устройствами, либо приставками, обеспечивающими работу при очень низких температурах. Такими способами успешно фиксируют спектры частиц, продолжительность жизни которых при обычных условиях измеряется тысячными долями секунды, например свободных радикалов.

Кроме экспериментальных методов в современной химии широко применяются расчеты. Так, термодинамический расчет реагирующей смеси веществ позволяет точно предсказать ее равновесный состав (см. Равновесие химическое).

Расчеты молекул на основе квантовой механики и квантовой химии стали общепризнанными и во многих случаях незаменимыми. Эти методы опираются на весьма сложный математический аппарат и требуют применения самых совершенных электронных вычислительных машин - ЭВМ. Они позволяют создавать модели электронного строения молекул, которые объясняют наблюдаемые, измеримые свойства малоустойчивых молекул или промежуточных частиц, образующихся в ходе реакций.

Методы исследования веществ, разработанные химиками и физико-химиками, приносят пользу не только в химии, но и в смежных науках: физике, биологии, геологии. Без них уже не могут обойтись ни промышленность, ни сельское хозяйство, ни медицина, ни криминалистика. Физико-химические приборы занимают почетное место на космических аппаратах, с помощью которых исследуются околоземное пространство и соседние планеты.

Поэтому знание основ химии необходимо каждому человеку независимо от его профессии, а дальнейшее развитие ее методов - одно из важнейших направлений научно-технической революции.

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Аналитическая химия. Задачи и этапы химического ана­лиза. Аналитический сигнал. Классификации методов анали­ за. Идентификация веществ. Дробный анализ. Системати­ческий анализ.

Основные задачи аналитической химии

Одной из задач при проведении природоохранных меро­приятий является познание закономерностей причинно-след­ственных связей между различными видами человеческой деятельности и изменениями, происходящими в природной среде. Анализ - это главное средство контроля за загрязнен­ностью окружающей среды. Научной основой химического ана­лиза является аналитическая химия. Аналитическая химия - наука о методах и средствах определения химического состава веществ и материалов. Метод - это достаточно универсаль­ный и теоретически обоснованный способ определения состава.

Основные требования к методам и методикам аналити­ческой химии:

1) правильность и хорошая воспроизводимость;

2) низкий предел обнаружения - это наименьшее содержа­ние, при котором по данной методике можно обнаружить присутствие определяемого компонента с заданной дове­рительной вероятностью;

3) избирательность (селективность) - характеризует ме­шающее влияние различных факторов;

4) диапазон измеряемых содержаний (концентраций) с по­мощью данного метода по данной методике;

5)экспрессность;

6) простота в анализе, возможность автоматизации, экономичность определения.

Химический анализ - это сложный многостадийный про цесс, представляющий собой совокупность готовых приемов и соответствующих служб.

Задачи анализа

1. Идентификация объекта, т.е. установление природы объекта (проверка присутствия тех или иных основных компонентов, примесей).

2. Количественное определение содержания того или иногокомпонента в анализируемом объекте.

Этапы анализа любого объекта

1. Постановка задачи и выбор метода и схемы анализа.

2. Отбор проб (грамотный отбор части пробы позволяет сделать правильный вывод о составе всей пробы). Проба - эточасть анализируемого материала, представительно отра жающая его химический состав. В отдельных случаях в качестве пробы используют весь аналитический материал. Время хранения отобранных проб должно быть минималь ным. Условия и способы хранения должны исключать не контролируемые потери легколетучих соединений и любые другие физические и химические изменения в составе анализируемого образца.

3. Подготовка проб к анализу: переведение пробы в нужное состояние (раствор, пар); разделение компонентов или от­деление мешающих; концентрирование компонентов;

4. Получение аналитического сигнала. Аналитический сиг­нал - это изменение любого физического или физико-химического свойства определяемого компонента, функци­онально связанное с его содержанием (формула, таблица, график).

5. Обработка аналитического сигнала, т.е. разделение сигнала и шумов. Шумы - побочные сигналы, возникающие в из­мерительных приборах, усилителях и других аппаратах.

6. Применение результатов анализа. В зависимости от свой­ства вещества, положенного в основу определения, методы анализа подразделяются:

На химические методы анализа, основанные на хими­ческой аналитической реакции, которая сопровожда­ется ярко выраженным эффектом. К ним относятся гравиметрический и титриметрический методы;

- физико-химические методы, основанные на измере­нии каких-либо физических параметров химической системы, зависящих от природы компонентов системы и изменяющихся в процессе химической реакции (на­пример, фотометрия основана на изменении оптиче­ской плотности раствора в результате реакции);

- физические методы анализа, не связанные с исполь­зованием химических реакций. Состав веществ уста­навливается по измерению характерных физических свойств объекта (например, плотность, вязкость).

В зависимости от измеряемой величины все методы делятся на следующие виды.

Методы измерения физических величин

Измеряемая физическая величина	Название метода
	Гравиметрия
	Титриметрия
Равновесный потенциал электрода	Потенциометрия
Поляризационное сопротивление электрода	Полярография
Количество электричества	Кулонометрия
Электропроводность раствора	Кондуктометрия
Поглощение фотонов	Фотометрия
Испускание фотонов	Эмиссионный спектральный анализ

Идентификация веществ основывается на методах качественного распознавания элементарных объектов (атомом, молекул, ионов и др.), из которых состоят вещества и материалы.

Очень часто анализируемую пробу вещества переводят в форму, удобную для анализа, путем растворения в подходящем растворителе (обычно это вода или водные растворы кислот) или сплавления с каким-либо химическим соединением с последующим растворением.

Химические методы качественного анализа основаны на использовании реакций идентифицируемых ионов с опреде­ленными веществами - аналитическими реагентами. Такие реакции должны сопровождаться выпадением или растворением осадка; возникновением, изменением или исчезновением окраски раствора; выделением газа с характерным запахом; образованием кристаллов определенной формы.

Реакции, протекающие в растворах, по способу выполнения классифицируются на пробирочные, микрокристаллоскопичсеские и капельные. Микрокристаллоскопические реакции проводят на предметном стекле. Наблюдают образование кристаллов характерной формы. Капельные реакции выполняют на фильтровальной бумаге.

Аналитические реакции, применяемые в качественном анализе, по области применения делятся:

1.) на групповые реакции - это реакции для осаждения целой группы ионов (применяется один реагент, который называется групповым);

2;) характерные реакции:

а) селективные (избирательные) - дают одинаковые или сходные аналитические реакции с ограниченным числом ионов (2~5 шт.);

б) специфичные (высокоселективные) - избирательны по отношению к одному компоненту.

Селективных и специфичных реакций немного, поэтому их применяют в сочетании с групповыми реакциями и со специальными приемами для устранения мешающего влиянии компонентов, присутствующих в системе наряду с определяемым веществом.

Несложные смеси ионов анализируют дробным методом, без предварительного отделения мешающих ионов с помощью характерных реакций определяют отдельные ионы. Мешающий ион - это ион, который в условиях обнаружения искомого дает сходный аналитический эффект с тем же реак­тивом либо аналитический эффект, маскирующий нужную ре­акцию. Обнаружение разных ионов в дробном анализе проводят в отдельных порциях раствора. При необходимости устранения мешающих ионов пользуются следующими способами отделе­ния и маскировки.

1. Перевод мешающих ионов в осадок. В основе лежит раз­личие в величине произведения растворимости получаю­щихся осадков. При этом ПР соединения определяемого иона с реагентом должно быть больше, чем ПР соединения мешающего иона.

2. Связывание мешающих ионов в прочное комплексное соединение. Получаемый комплекс должен обладать необ­ходимой устойчивостью, чтобы осуществить полное связы­вание мешающего иона, а искомый ион - совсем не реаги­ровать с вводимым реагентом либо его комплекс должен быть непрочным.

3. Изменение степени окисления мешающих ионов.

4. Использование экстракции. Метод основан на извлечении из водных растворов мешающих ионов органическими растворителями и разделении системы на составные части (фазы), чтобы мешающий и определяемый компоненты были в разных фазах.

Преимущества дробного анализа:

Быстрота выполнения, так как сокращается время на дли­тельные операции последовательного отделения одних ионов от других;

Дробные реакции легко воспроизводимы, т.е. их можно повторять несколько раз. Однако в случае трудности под­бора селективных (специфических) реакций обнаружения ионов, маскирующих реагентов, расчета полноты

удаления ионов и других причин (сложность смеси) прибегают к выполнению систематического анализа.

Систематический анализ - это полный (подробный) анализ исследуемого объекта, который проводится путем разделения всех компонентов в пробе на несколько групп в определенной последовательности. Деление на группы идет на основе сходства (внутри группы) и различия (между группами) аналитических свойств компонентов. В выделенной группе анализа применяется ряд последовательных реакций разделения, пока в одной фазе останутся лишь компоненты, дающие характер­ные реакции с селективными реагентами (рис. 23.1).

Разработано несколько аналитических классификаций ка тионов и анионов на аналитические группы, в основе которых лежит применение групповых реагентов (т.е. реагентов для выделения в конкретных условиях целой группы ионов). Группповые реагенты в анализе катионов служат как для обнаружения, так и для разделения, а в анализе анионов - только для обнаружения (рис. 23.2).

Анализ смесей катионов

Групповыми реагентами в качественном анализе катионов являются кислоты, сильные основания, аммиак, карбонаты, фосфаты, сульфаты щелочных металлов, окислители и восстановители. Объединение веществ в аналитические группы осно­вано на использовании сходства и различий в их химических свойствах. К наиболее важным аналитическим свойствам отно­сятся способность элемента образовывать различные типы ионов, цвет и растворимость соединений, способность вступать в те или иные реакции.

Групповые реагенты выбирают из общих реактивов, по­скольку необходимо, чтобы групповой реагент выделял относи­тельно большое число ионов. Основной способ разделения - осаждение, т.е. деление на группы, основано на различной раст­воримости осадков катионов в определенных средах. При рас­смотрении действия групповых реагентов можно выделить следующие группы (табл. 23.2).

Кроме того, остаются три катиона (Na + , К + , NH4), не обра­зующие осадков с указанными групповыми реагентами. Их так­же можно выделить в отдельную группу.

Группы катионов

Помимо указанного общего подхода, при выборе групповых реагентов исходят из значений произведений растворимости осадков, так как, варьируя условия осаждения, можно разделить вещества из группы действием одного и того же реагента.

Наибольшее распространение получила кислотно-ocновная классификация катионов. Достоинства кислотно-основного метода систематического анализа:

а) используются основные свойства элементов - их отношение к кислотам, щелочам;

б) аналитические группы катионов в большей степени со ответствуют группам периодической системы элементов Д.И. Менделеева;

в) значительно сокращается время проведения анализа посравнению с сероводородным методом. Исследование начинают с предварительных испытаний, в которых устанавливают рН раствора по универсальному индикатору и обнаруживают ионы NH 4 , Fe 3+ , Fe 2+ специфическими и селективными реакциями.

Разделение на группы. Общая схема деления на группы дана в табл. 23.3. В анализируемом растворе прежде всего отделяют катионы I и II групп. Для этого 10-15 капель раствора помещают в пробирку и добавляют по каплям смесь 2М HCl и 1М H 2 S0 4 . Оставляют осадок на 10 мин, затем его центрифугируют и промывают водой, подкисленной НС1. В осадке остается смесь хлоридов и сульфатов Ag + , Pb 2+ , Ва 2+ , Са 2+ . Возможно присутствие основных солей сурьмы. В растворе - катионы III-vi групп.

Из раствора отделяют III группу прибавлением несколь­ких капель 3%-ного Н 2 0 2 и избытка NaOH при нагревании и пе­ремешивании. Избыток пероксида водорода удаляют кипяче­нием. В осадке - гидроксиды катионов IV-V групп, в раство­ре - катионы III и VI групп и частично Са 2+ , который может неполностью осадиться в виде CaS0 4 при отделении I и II групп.

Из осадка отделяют катионы V группы. Осадок обрабаты­вают 2н Na 2 CO 3 и затем избытком NH 3 при нагревании. КатионыV группы переходят в раствор в виде аммиакатов, в осадке - карбонаты и основные соли катионов IV группы.

Достоинство систематического анализа - получение достаточно полной информации о составе объекта. Недостаток - громоздкость, длительность, трудоемкость. Полностью схемы систематического качественного анализа осуществляются редко. Обычно их используют частично, если есть сведения о происхождении, приблизительном составе образца, a так же в учебных курсах аналитической химии.

Гидроксид магния растворяется в смеси NH 3 + NH 4 C1. Таким образом, по­сле разделения катионов на группы получили четыре пробирки, содержа­щие а) осадок хлоридов и сульфатов катионов I-П групп; б) раствор смеси катионов III и VI групп; в) раствор аммиакатов катионов V группы; г) осадок карбонатов и основных солей катионов IV группы. Каждый из этих объек­тов анализируют отдельно.

Анализ смесей анионов

Общая характеристика изучаемых анионов. Aнионы образуются в основном элементами групп IV, V, VI и VII периодической системы. Один и тот же элемент может образовывать несколько анионов, отличающихся своими свойствами. Haпример, сера образует анионы S 2 -, S0 3 2 ~, S0 4 2 ~, S 2 0 3 2 ~ и др.

Все анионы является составной частью кислот и соот ветствующих солей. В зависимости от того, в состав какого вещества входит анион, свойства его существенно меняются. Например, для иона SO 4 2 " в составе концентрированной cepной кислоты свойственны реакции окисления-восстановления, а в составе солей - реакции осаждения.

Состояние анионов в растворе зависит от среды раствора. Некоторые анионы разлагаются при действии концентрированных кислот с выделением соответствующих газов: С0 2 (анион СО 2- 3), H 2 S (анион S 2 "), N0 2 (анион N0 3) и др. При действии разбавленных кислот анионы МоО 4 2- , W0 4 2 ~, SiO 3 2 " образуют не растворимые в воде кислоты (H 2 Mo0 4 , H 2 W0 4 * H 2 0, H 2 Si О 3 ). Анионы слабых кислот (С0 3 2 ~, Р0 4 ", Si0 3 2 ~, S 2 ") в водных растворах частично или полностью гидролизуются, например:

S 2 " + H 2 0 →HS" + OH _ .

Большинство элементов, образующих анионы, обладают переменной валентностью и при действии окислителей или восстановителей изменяют степень окисления, при этом меняется состав аниона. Хлорид-ион, например, можно окислить до С1 2 , СlО", СlO 3 , СlO 4 . Иодид-ионы, например, окисляются до I 2 , IO 4 ; сульфид-ион S 2 ~ - до S0 2 , SO 4 2- ; анионы N0 3 можно восстано-вить до N0 2 , NO, N 2 , NH 3 .

Анионы-восстановители (S 2 ~, I - , CI -) восстанавливают в кислой среде ионы Мп0 4 - , вызывая их обесцвечивание. Ионы-окислители (NO 3 , CrO 4 2 ", V0 3 - , Mn0 4 ~) окисляют иодид-ионы в кислой среде до свободного иона, окрашивают дифениламин в синий цвет.Эти свойства используются для качественного анализа, окислительно-восстановительные свойства хромат-, нитрат-, йодид-, ванадат-, молибдат-, вольфрамат-ионов лежат в основе их характерных реакций.

Групповые реакции анионов. Реагенты по своему действию па анионы разделяют на следующие группы:

1) реактивы, разлагающие вещества с выделением газов. К таким реактивам относятся разбавленные минеральные кислоты (НС1, H 2 S0 4);

2) реактивы, выделяющие анионы из растворов в виде мало-растворенных осадков (табл. 23.4):

а) ВаС1 2 в нейтральной среде или в присутствии Ва(ОН) 2 осаждает: SO 2- , SO, 2 ", S 2 0 3 2 ~, СО 3 2 ", РО 4 2 ", В 4 0 7 2 ~, As0 3 4 ", SiO 3 2 ";

б) AgNO 3 в 2н HNO 3 осаждает: СГ, Br - , I - , S 2- (SO 4 2 только в концентрированных растворах);

3) реактивы-восстановители (KI) (табл. 23.5);

4) реактивы-окислители (КМп0 4 , раствор I 2 в KI, НNО 3(конц) , H 2 S0 4).

Анионы при анализе в основном не мешают обнаружению друг друга, поэтому групповые реакции применяют не для раз­деления, а для предварительной проверки наличия или отсут­ствия той или иной группы анионов.

Систематические методы анализа смеси анионов, основан­ные на делении их на группы, используются редко, главным обра­зом для исследования несложных смесей. Чем сложнее смесь анионов, тем более громоздкими становятся схемы анализа.

Дробный анализ позволяет обнаружить анионы, не мешаю­щие друг другу, в отдельных порциях раствора.

В полусистематических методах имеет место разделение анионов на группы с помощью групповых реактивов и последующее дробное обнаружение анионов. Это приводит к сокра­щению числа необходимых последовательных аналитических операций и в конечном итоге упрощает схему анализа смеси анионов.

Современное состояние качественного анализа не ограни­чивается классической схемой. В анализе как неорганических, так и органических веществ часто используются инструмен­тальные методы, такие как люминесцентный, абсорбционно-спектроскопический, различные электрохимические методы, «которые варианты хроматографии и т.д. Однако в ряде слу­чаев (полевые, заводские экспресс-лаборатории и др.) класси­ческий анализ ввиду простоты, доступности, дешевизны не утратил своего значения.