Типы аналитических реакций и реагентов

Аналитические реакции и аналитические реагенты часто (обычно) подразделяют на специфические (специфичные, характерные), селективные (избирательные) и групповые.

Специфические реагенты и реакции позволяют обнаруживать данное вещество или данный ион в присутствии других веществ или ионов.

Так, например, если в растворе присутствует молекулярный иод I₂ , (точнее, более сложное соединение – трииодид-ион I₃^–), то при прибавлении свежеприготовленного водного раствора крахмала исходный раствор окрашивается в синий цвет. Процесс – обратимый; при исчезновении в растворе молекулярного иода (например, при его восстановлении до иодид-ионов I^–) синяя окраска также исчезает и раствор обесцвечивается. Эта реакция широко используется в качественном и количественном химическом анализе. Впервые ее описал в 1815 г. немецкий химик Ф. Штромейер.

Синее окрашивание раствора крахмала в присутствии иода (именно трииодид-ионов, т.к. чистый молекулярный иод I₂ даже в отсутствии иодид-ионов I^– не окрашивает крахмал) объясняют образованием адсорбционного комплекса между коллоидными макромолекулами крахмала (фракциями неразветвленной амилозы) и трииодид-ионами.

Специфическим реагентом на нитрит-ионы NO₂, является реактив Грисса – Илошвая (Илосвая), представляющий собой смесь α-нафтиламина С₁₀H₇NH₂ и сульфаниловой кислоты НО₃SC₆Н₄NH₂), с которым нитрит-ион (обычно в присутствии уксусной кислоты) образует азокраситель НО₃SС₆Н₄N = NС₁₀Н₆NН₂ красного цвета:

НО₃SC₆Н₄NH₂ + HNO₂ + С₁₀H₇NH₂ → НО₃SС₆Н₄N=NС₁₀Н₆NН₂ + 2H₂0

Смесь α-нафтиламина с сульфаниловой кислотой в качестве специфического реагента на нитриты была впервые предложена в 1879 г. немецким химиком П.Гриссом. Позднее эта реакция изучалась венгерским химиком Л. Илошваем (Илосваем). В современной аналитической химии указанную смесь обычно называют «реактив (реагент) Грисса – Илосвая» или просто «реактив Грисса», а соответствующую реакцию – «реакцией Грисса – Илосвая» или «реакцией Грисса». Вместо α-нафтиламина применяют также нафтолы.

В качестве специфического реагента на ионы никеля Ni²⁺ часто используют реактив Чугаева – диметилглиоксим, который в присутствии катионов Ni²⁺ в аммиачной среде образует малорастворимый в воде комплекс красного цвета – бисдиметилглиоксимат никеля(П), который традиционно называют никельдиметилглиоксимом:

↓

Диметилглиоксим как специфический и очень чувствительный реагент на ионы никеля Ni²⁺ был впервые предложен русским химиком Л.А. Чугаевым в 1905 г. и назван впоследствии его именем («реактив Чугаева»).

Специфических аналитических реагентов и реакций известно довольно мало.

Селективные реагенты и реакции позволяют обнаруживать (одновременно!) несколько веществ или ионов (например, кристаллографические реакции, когда под микроскопом одновременно видны несколько типов кристаллов). Таких реагентов и реакций известно значительно больше, чем специфических.

Групповые реагенты и реакции (частный случай селективных) позволяют обнаруживать все ионы определенной аналитической группы (но при этом их аналитические эффекты суммируются).

Так, например, хлороводородная кислота НСl и растворимые в воде хлориды (NaСl, KСl, NH₄Сl и т. д.) являются групповыми реагентами на группу катионов, состоящую из ионов одновалентного серебра Ag⁺, «одновалентной» ртути Hg₂²⁺ и двухвалентного свинца Рb²⁺ Точнее говоря, в роли группового реагента здесь выступают хлорид-ионы Сl^--, образующие с указанными катионами металлов малорастворимые в воде белые осадки хлоридов этих катионов:

Ag⁺ + Сl^-- → AgCl ↓

Hg₂²⁺ + 2Сl^-- → Hg₂Cl₂ ↓

Рb²⁺ +2Сl^-- → РbCl₂ ↓

Аналогично серная кислота H₂SO₄ и растворимые сульфаты (Na₂SO₄, K₂SO₄, (NH₄)₂SO₄ и т.д.) являются групповыми реагентами на группу двухвалентных катионов кальция Са²⁺, стронция Sr²⁺ и бария Ва²⁺. С указанными катионами сульфат-анион SO₄^2-- (собственно групповой реагент) дает малорастворимые в воде сульфаты, выпадающие в виде белых осадков:

Ca²⁺ + SO₄^2-- → CaSO₄ ↓

Sr²⁺ + SO₄^2-- → SrSO₄ ↓

Ba²⁺ + SO₄^2-- → BaSO₄ ↓

Существуют групповые реагенты и для других групп катионов и анионов, а также органических соединений, имеющих в своей структуре одну и ту же функциональную группу (например, амино-группу, гидрокси-группу и др.).