Образование соединений, люминесцирующих в растворах.

Иногда проводят аналитические реакции, продукты которых обладают свойствами люминесценции в растворах. Так при взаимодействии катиона [Li⁺] c уранилацетатом цинка наблюдается зелёное свечение раствора, а с уранилацетатом натрия в уксусно-кислой среде даёт жёлто-зелёную люминесценцию.

Для открытия или обнаружения ионов или молекул вещества используют качественные аналитические реакции. Химическую реакцию, сопровождающуюся аналитическим признаком (или аналитическим сигналом), по которому можно судить о наличии определяемого вещества, называют аналитической реакцией. Аналитическая реакция должна обладать низким пределом обнаружения. Предел обнаружения -- наименьшее количество вещества, которое может быть определено данной реакцией с заданной вероятностью Р. Качественные аналитические реакции проводят, добавляя к раствору анализируемого вещества другие вещества, называемые реагентами. Аналитические реакции могут протекать между жидкими, твердыми и газообразными веществами. Химические аналитические реакции классифицируют на реакции общие, групповые, селективные и специфичные. Общие реакции -- реакции, аналитические сигналы которых одинаковы для многих ионов. Применяемый реагент также называют общим. Групповые реакции -- это частный случай общих реакций, используемых в конкретных условиях для выделения определенной группы ионов, обладающих близкими свойствами. Общие и групповые реакции применяют для выделения и разделения ионов сложной смеси. Селективными, или избирательными, называют реакции, позволяющие в смеси ионов обнаруживать ограниченное число катионов или анионов. Так, при действии NH.SCN на смесь катионов только два катиона образуют растворимые окрашенные комплексные соединения: [Fe(SCN)6]3_ и (Co(SCN),]2-. Специфическими называют аналитические реакции, аналитический эффект которых характерен только для одного иона в присутствии других ионов. Селективные и специфические реакции в качественном анализе называют качественными характерными (или частными) реакциями

Аналитическая реакция должна отвечать определенным требованиям. Она должна протекать не слишком медленно и быть достаточно простой по выполнению. Для аналитических реакций важнейшими требованиями являются специфичность и чувствительность. Чем меньшее количество ионов вступает в реакцию с данным реактивом, тем более специфична данная реакция. Чем меньшее количество вещества может быть определено с помощью данного реактива, тем более чувствительна эта реакция. Чувствительность реакции можно охарактеризовать количественно при помощи двух показателей: открываемого минимума и предельного разбавления. Открываемым минимумом называется наименьшее количество вещества или иона, которое может быть открыто данным реактивом при данных условиях. Предельное разбавление характеризует наименьшую концентрацию вещества (или иона), при которой еще возможно открыть его данным реактивом.

3. Характеристика чувствительности аналитических реакций

Аналитические реакции позволяют обнаруживать определяемое вещество в анализируемом растворе только тогда, когда это вещество содержится в растворе при достаточной концентрации, превышающей некоторый минимальный предел.

Если концентрация определяемого вещества ниже этого предела, то и концентрация продуктов аналитической реакции окажется настолько незначительной, что их невозможно будет определить.

Чувствительность аналитической реакции определяет возможность обнаружения вещест-ва (ионов, молекул) в растворе. Она характеризируется предельным разбавлением V_lim; предельной концентрации c_min, c_lim, минимальным объемом предельно разбавленного раствора V_min ; пределом обнаружения (открываемым min) «m» и показателем чувствительности pl_lim

Предельное разбавление V_lim - максимальный объём раствора, в котором может быть однозначно ( > чем в 50 опытах из 100 опытов) обнаружен один грамм данного вещества при помощи данной аналитической реакции. Предельное разбавление выражается в мл/г.

Пример:

При реакции Сu²⁺ с аммиаком в водном растворе:

Cu²⁺ + 4NН₃ = [Сu(NН₃)₄]²⁺

образуется окрашенный ярко-синий аммиачный комплекс меди (II). Предельное разбавление иона Сu²⁺ равно 250 000 мл/г. Ионы Сu²⁺ можно открыть с помощью этой реакции в растворе, содержащем 1г меди (II) в 250 000мл. воды или в растворе, в котором содержится <1г меди (II) в указанном объеме, обнаружить катион невозможно.

Предельная концентрация c_lim(c_min) - это наименьшая концентрация, при которой определяемое вещество может быть обнаружено в растворе данной аналитической реакцией. Она выражается в г/мл.

Предельная концентрация и предельное разбавление связаны соотношением

c_lim = ¹/_Vlim

Пример:

Ион К⁺ в водном растворе открывают аналитической реакцией с гексанитрокобальтатом натрия Nа₃ [Со(NО₂)₆]

2К⁺ + Nа₃ [Со(NО₂)₆] = NаК₂[Со(NО₂)₆]v + 2 Nа⁺

при которой выделяется малорастворимый в воде кристаллический жёлтый осадок. Предельная концентрация ионов К⁺ в этой реакции равна c_lim =10^-5 г/мл, т.е. ион К⁺ нельзя открыть указанной реакцией, если его соединение составляет < 10^-5 г в 1 мл анализируемого раствора.

Минимальный объём предельно разбавленного р-ра V_min - это наименьший объём анализируемого раствора, необходимый для обнаружения открываемого вещества данной аналитической реакцией (выражается в мл.). Так, min объём предельно разбавленного раствора при открытии ионов Cu²⁺ равен V_min = 0,05мл при c_lim = 4 ^. 10^-6 г/мл. Это означает, что в объёме < 0,05мл, нельзя открыть ион Cu²⁺ реакцией с аммиаком (см. выше).

Предел обнаружения (открываемый минимум) m (в мкг) - это наименьшая масса определяемого вещества, однозначно открываемого данной аналитической реакцией в минимальном объёме предельно разбавленного раствора (1мкг = 10^-6 г), иногда обозначается г (гамма): 1мкг = 1г.

m = c_lim ^. V_min ^. 10⁶ = V_min ^. 10⁶/_Vlim

так, предел обнаружения ионов Cu²⁺ , в виде аммиачного комплекса [Сu(NН₃)₄]²⁺ при предельной концентрации ионов Cu²⁺ c_lim = 4 ^. 10^-6 г/мл и минимальном объёме предельно разбавленного раствора V_min = 0,05мл равен:

m = c_lim ^. V_min ^. 10⁶ = 4 ^. 10^{-6 .} 0,05 ^. = 0,2мкг = 0,2 г

Это означает, что если масса ионов меди (II), содержащаяся в 0,05мл предельно разбавленного раствора при концентрации 4 ^. 10^-6 г/мл, меньше 0,2мкг, то невозможно открыть эти ионы указанной реакцией.

Показатель чувствительности определяется как:

p c_lim = - lg c_lim = - lg (¹/_Vlim) = lg V_lim

Аналитическая реакция тем чувствительней, чем меньше её открываемый минимум, минимальный объём предельно разбавленного раствора и чем больше предельное разбавление.

Заключение

Аналитическая химия -- это наука, разрабатывающая теоретические основы и практические методы химического анализа.

В химических методах качественного анализа определяемый элемент или ион переводят в какое-либо соединение химическим путем, обладающее теми или иными свойствами, на основании которых можно установить, что образовалось именно это соединение. Происходящее химическое превращение называется аналитической реакцией, а вещество, его вызывающее, -- реагентом.

Аналитическая химия позволяет решать многие задачи с помощью химических методов:

1. Выяснить природу вещества (органическое или неорганическое).

2. Установить формы нахождения отдельных составляющих (ионы, молекулы, атомы) и степени окисления элементов.

3. Определить состав и содержание главного (основного) компонента и посторонних в нем примесей, а также микропримесей в особо чистых технических объектах.

4. Установить формулу неизвестного соединения.

5. Установить структурные элементы и строение соединения.

Требования к качественным реакциям:

1. Реакция должна протекать быстро, практически мгновенно,

2. Быть необратимой, т. е. протекать преимущественно в одном направлении,

3. Быть по возможности специфической,

4. Отличаться высокой чувствительностью.

Список используемых источников

1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). Книга 1 2003, 615

2. http://www.ftchemistry.dsmu.edu.ua/ana_him/lek_1.html

Размещено на Allbest.ru