Тема №1.4. Методы анализа различных объектов

Анализ вещества может производиться с целью установления качественного или количественного его состава. В соответствии с этим различают качественный и количественный анализ.

Качественный анализ позволяет установить, из каких химических элементов состоит анализируемое вещество и какие ионы группы атомов или молекулы входят в его состав. При исследовании состава неизвестного вещества качественный анализ всегда предшествует количественному, так как выбор метода количественного определения составных частей анализируемого вещества зависит от данных, полученных при его качественном анализе.

Качественный химический анализ большей частью основывается на превращении анализируемого вещества в какое-нибудь новое соединение, обладающее характерными свойствами: цветом, определенным физическим состоянием, кристаллической или аморфной структурой, специфическим запахом и т. п. Химическое превращение, происходящее при этом, называют качественной аналитической реакцией, а вещества, вызывающие это превращение, называют реактивами (реагентами).

Например, для открытия в растворе Fe⁺⁺⁺- ионов анализируемый раствор сначала подкисляют хлористоводородной кислотой, а затем прибавляют раствор гексацианоферрата (||) калия K₄[Fe(CN)₆]₃. В присутствии Fe⁺⁺⁺-ионов выпадает синий осадок гексацианоферрата (||) железа Fe₄[Fe(CN)₆]₃ (берлинская лазурь).

При анализе смеси нескольких веществ, близких по химическим свойствам, их предварительно разделяют и только затем проводят характерные реакции на отдельные вещества (или ионы), поэтому качественный анализ охватывает не только отдельные реакции обнаружения ионов, но и методы их разделения.

Количественный анализ позволяет установить количественные соотношения составных частей данного соединения или смеси веществ. В отличие от качественного анализа количественный анализ дает возможность определить содержание отдельных компонентов анализируемого вещества или общее содержание определяемого вещества в исследуемом продукте.

Методы качественного и количественного анализа, позволяющие определять в анализируемом веществе содержание отдельных элементов, называют элементным анализом; функциональных групп – функциональным анализом; индивидуальных химических соединений, характеризующихся определенным молекулярным весом – молекулярным анализом.

Совокупность разнообразных химических, физических и физико-химических методов разделения и определения отдельных структурных (фазовых) составляющих гетерогенных систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела, называют фазовым анализом.

Химический анализ минералов, почв, удобрений, золы растений и костей животных, природных и сточных вод.

Минералы

Существует много способов для качественного определения элементов. Но при исследовании минералов вначале используют простейшие приемы. Так, если минералом провести по не глазурованной фарфоровой пластинке, получится черта, имеющая цвет, характерный для взятого минерала.

Одним из приемов качественного анализа минералов является анализ на угле при помощи паяльной трубки. Минерал измельчают, берут немного полученного порошка, смешивают с прокаленной содой и помещают смесь в небольшое углубление, сделанное в угольной пластинке (лучше всего брать березовый уголь). Если теперь на эту смесь направить пламя паяльной трубки, то по получающимся налетам или королькам металлов определяют, какой элемент или металл содержится в руде или минерале. Корольками называют кусочки восстановленного металла, имеющие почти шаровидную форму.

И геологи и минералоги очень часто прибегают к помощи качественного анализа. Так, если взять такие минералы как пирит и халькопирит, то состав их определить легко, начав исследование вначале по черте, а потом проделав качественный химический анализ. Что нужно для этого? Как приступить к нему? На руды и минералы обычно действуют какими-либо кислотами, например концентрированной азотной, соляной или серной, или смесью кислот. На пирит и халькопирит лучше всего воздействовать концентрированной азотной кислотой и полученный раствор проверить на содержание в нем меди и железа. Если на каплю раствора, полученного после растворения пирита и имеющего заметную желтую окраску, подействовать раствором железистосинеродистого калия, должна появиться интенсивная, густая синяя окраска, которая будет служить доказательством присутствия в пирите железа.

Вода

Анализ воды – это наиболее эффективный метод исследования воды, позволяющий с большой точностью определить общие и органолептические показатели, минеральный состав, содержание биогенных элементов, металлов и т.д.

По нормативам качества, определяющим наличие и допустимые концентрации примесей воды, различают питьевую воду, природные воды (морская вода, вода водоемов суши, водоемов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения) и сточные воды (нормативно-очищенные, стоки неизвестного происхождения, ливневые). Химический анализ воды дает возможность определить качество воды и пригодность ее использования человеком для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также в сельском хозяйстве и всех видах промышленности.