1.2 Умови виконання та чутливість аналітичних реакцій

При виконанні аналітичних реакцій в якісному ана­лізі необхідно додержуватися таких вимог:

• у ході реакцій необхідно створювати і утримувати певне значення рН розчину;

• додержуватися певної концентрації реагуючих речовин.

Однією з важливих вимог до аналітичних реакцій є їх висока чутливість. Чутливістю реакції називають найменшу кон­центрацію іонів, яку можна відкрити за даною реакцією при пев­них умовах її виконання.

Чутливість реакції характеризують такими параметрами:

• мінімальна (гранична) концентрація С_мін — найменша кон­центрація іонів або речовини, при якій речовина може бути ви­значена в розчині даною аналітичною реакцією. Визначають у г/см³ (г/мл):

С _мін = 1/ V_lim

де V_lim — об'єм розчинника, см³, який приходиться на 1 г дослі­джуваних іонів або речовини;

• граничне розведення V_lim — величина, зворотна мінімальній концентрації; — максимальний об'єм розчину, в якому однознач­но (більш ніж у 50 дослідах із 100) може бути визначений один грам цієї речовини за допомогою даної аналітичної реакції. Вира­жають в см³/г (мл/г);

• відкриваний мінімум, або межа визначення m - найменша маса речовини, яка може бути визначена за даною реакцією в мінімальному об'ємі гранично розбавленого розчину.

Ця величина дуже мала, її виражають у мікрограмах, тобто в мільйонних частинах грама. Позначають її грецькою буквою γ; 1 γ = 10^-6 г.

Чутливість аналітичної реакції тим більша, чим менший від­криваний мінімум і гранична концентрація розчину, що аналізу­ють, та чим більше граничне розведення.

Чутливість аналітичної реакції залежить від умов її виконання: рН середовища, іонної сили розчину, наявності реакцій, що зава­жають, тощо.

Для експериментального визначення чутливості реакції її бага­торазово виконують, поступово зменшуючи концентрацію дослі­джуваної речовини, до одержання невідтворюваних результатів. Цю область концентрацій називають областю ненадійної концентрації. Концентрація, найближча до області ненадій­ної, але яка ще дає позитивний результат, характеризує чутливість реакції.

Для підвищення чутливості реакцій збільшують концентрацію речовини в розчині, найчастіше випаровуванням, використовують хімічно чисті реактиви, вільні від будь-яких сторонніх домішок, або попередньо виділяють чи маскують іони, що заважають.

Аналітичні реакції, які використовують у якісному аналізі, розподіляють на специфічні та селективні.

Специфічною реакцією на певні іони називають реакцію, яка дозволяє визначити ці іони в умовах досліду в присут­ності інших іонів без попереднього їх виділення. Наприклад, спе­цифічною реакцією на іони NH⁴⁺ є їх реакція з розчинами лугів при нагріванні. Амоніак, що виділяється, визначають за запахом або за зміною кольору вологого червоного лакмусового паперу:

NH⁴⁺ + OH^- = NH₃ · H₂O = NH₃ + H₂O

Реакцію, яка дає аналітичний ефект у присутності обмеженого числа іонів, називають неспецифічною, або селективною.

Специфічних реакцій в якісному аналізі небагато, тому найча­стіше використовують селективні або неспецифічні реакції. Ці реакції потребують використання спеціальних методів, які дозво­ляють позбавитись впливу інших речовин, присутніх у пробі. Цього досягають розділенням системи на складові частини (найчастіше осад і розчин), щоб при цьому іони, що заважають визначенню певних іонів, знаходилися в іншій фазі. Відповідно до цього роз­різняють два методи якісного аналізу: дробний та систематичний.

У дробному аналізі склад речовини визначають специфічними в певних умовах реакціями, які дозволяють відкрити досліджувані іони в присутності інших іонів. Виконання дробного аналізу про­водять двома етапами: спочатку за допомогою різних реакцій усу­вають вплив компонентів, що заважають, а потім відкривають іони, що визначаються.

Систематичний хід аналізу полягає в тому, що складну суміш іонів спочатку розділяють за допомогою так званих групових ре­агентів на декілька окремих груп. Потім у межах кожної з цих груп виявляють окремі іони певними характерними реакціями. Розділяють іони на групи і виявляють їх у кожній групі в цілком певній послідовності. Груповий реагент на певну аналітичну гру­пу специфічно реагує з іонами цієї групи.

Групові реагенти повинні задовольняти певні вимоги:

• кількісно розділяти іони за їх аналітичними групами (за­лишкова концентрація в розчині не повинна перевищувати 10^-6 моль/дм³);

• надлишок групового реагенту не повинен заважати визна­ченню іонів, що залишаються в досліджуваній пробі;

• одержаний осад повинен розчинюватися в певних реагентах для проведення подальшого аналізу.