Méthodologie pour effectuer une analyse qualitative. Analyse chimique qualitative

L'analyse d'une substance peut être effectuée afin d'établir sa composition qualitative ou quantitative. Par conséquent, une distinction est faite entre l'analyse qualitative et l'analyse quantitative.

Analyse qualitative permet de déterminer quel éléments chimiques la substance analysée est constituée et quels ions, groupes d'atomes ou molécules sont inclus dans sa composition. Lors de l'étude de la composition d'une substance inconnue, une analyse qualitative précède toujours une analyse quantitative, puisque le choix de la méthode quantification la composition de l'analyte dépend des données obtenues lors de son analyse qualitative.

L'analyse chimique qualitative est principalement basée sur la transformation de l'analyte en un nouveau composé « possédant propriétés caractéristiques: couleur définie condition physique, une structure cristalline ou amorphe, une odeur spécifique, etc. La transformation chimique qui se produit dans ce cas est appelée réaction analytique qualitative, et les substances qui provoquent cette transformation sont appelées réactifs (réactifs).

Par exemple, pour ouvrir une solution d'ions -, la solution analysée est d'abord acidifiée avec de l'acide chlorhydrique, puis une solution d'hexacyanoferrate de potassium (II) est ajoutée. En présence d'un précipité bleu d'hexacyanoferrate de fer (II) (bleu de Prusse) :

Un autre exemple d'analyse chimique qualitative est la détection de sels d'ammonium en chauffant l'analyte avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium. Les ions ammonium en présence d'ions - forment de l'ammoniac, qui se reconnaît à l'odeur ou à la couleur bleue du papier de tournesol rouge humide :

Dans les exemples donnés, les solutions d'hexacyanoferrate (II) de potassium et d'hydroxyde de sodium sont, respectivement, des réactifs pour les ions et -.

Lors de l'analyse d'un mélange de plusieurs substances ayant des propriétés chimiques similaires, elles sont d'abord séparées et ensuite seulement réalisées. réactions caractéristiques en substances individuelles (ou ions), par conséquent, l'analyse qualitative couvre non seulement les réactions individuelles de détection des ions, mais également les méthodes de leur séparation.

L'analyse quantitative vous permet d'établir le rapport quantitatif des parties constitutives d'un composé ou d'un mélange de substances donné. Contrairement à l'analyse qualitative, l'analyse quantitative permet de déterminer la teneur en composants individuels de l'analyte ou la teneur totale de l'analyte dans le produit à tester.

Méthodes d'analyse qualitative et quantitative, permettant de déterminer la teneur dans la substance analysée éléments individuels, est appelée analyse élémentaire ; groupes fonctionnels - analyse fonctionnelle; composés chimiques individuels caractérisés par un certain poids moléculaire - analyse moléculaire.

Un ensemble de diverses méthodes chimiques, physiques et physico-chimiques pour séparer et déterminer les composants structurels (phase) individuels de hétérogènes! systèmes qui diffèrent par leurs propriétés et structure physique et délimités les uns des autres par des interfaces, s'appelle l'analyse de phase.

ANALYSE CHIMIQUE QUALITATIVE, obtenir des informations sur la composition qualitative d'une substance, sur la nature de ses composants; l'un des principaux types d'analyses chimiques. Les objectifs de l'analyse chimique qualitative sont la détection et l'identification des composants d'un échantillon analytique et/ou son identification en tant qu'objet intégral. En fonction de la nature des composants, il existe des analyses isotopiques, élémentaires, moléculaires, de phase, de groupe structurel (fonctionnelles) et d'autres types d'analyses chimiques qualitatives. Typiquement, une analyse chimique qualitative précède une analyse chimique quantitative.

L'analyse chimique qualitative est effectuée par des méthodes d'analyse chimiques, des méthodes d'analyse physiques, des méthodes d'analyse physico-chimiques et des méthodes d'analyse biochimiques ; utiliser aussi méthode biologique une analyse. Les propriétés de l'échantillon sont comparées à celles d'une référence dont la composition est connue. Généralement, la référence est le composant prévu dans forme pure ou sa solution. Les propriétés de la norme peuvent être étudiées à l'avance et présentées dans des tableaux, des ouvrages de référence et d'autres bases de données. La coïncidence de toute propriété de l'échantillon et du standard est un signe unique de la présence d'un composant ; dans ce cas, le composant est considéré comme identifié si un certain nombre de ses caractéristiques indépendantes sont révélées lors du test de l'échantillon. Plus ces caractéristiques sont nombreuses et plus elles sont spécifiques à ce composant particulier, plus la fiabilité de l'identification est élevée. Des caractéristiques non spécifiques peuvent conduire à une fausse identification. La conclusion « le composant est absent » peut également être erronée si l'échantillon contient des substances qui masquent le composant reconnaissable (par exemple, en le transformant en une autre forme), ou si la concentration du composant dans l'échantillon est inférieure à une certaine valeur (limite de détection) , en fonction de la nature de ce composant et de la méthode d'analyse qualitative.analyse chimique. Limite de détection (C min) - la teneur minimale du composant requise pour sa détection par cette méthode avec une fiabilité donnée. Un résultat négatif signifie généralement que la teneur du composant dans l'échantillon est inférieure à C min .

Jusqu'au milieu du XVIIe siècle, l'analyse chimique qualitative se réduisait à la reconnaissance des substances pures par leur couleur, leur odeur, leur goût, leur densité, etc. ; on tient également compte de l'évolution des propriétés de l'échantillon lors de la calcination, de la coloration de la flamme lorsqu'on y introduit une substance… A partir des travaux de R. Boyle, l'analyse chimique qualitative élémentaire se généralise. La principale méthode d'analyse a été la conduite d'études qualitatives réactions chimiques: un réactif chimique est ajouté à la solution d'échantillon qui interagit avec le composant souhaité, et la présence de ce composant dans l'échantillon est jugée par la formation ou la disparition d'un précipité, un changement de couleur de la solution, un dégagement de gaz, etc. Lorsqu'un précipité cristallin se forme, sa composition est jugée principalement par la couleur, la solubilité et la forme des cristaux (la microcristalloscopie est basée sur l'étude des précipités cristallins). Des réactions qualitatives spécifiques permettent de détecter un composant sans son isolement de l'échantillon - l'analyse dite fractionnée (par exemple, lorsque l'iode interagit avec l'amidon, la couleur bleue de la solution indique clairement la présence d'iode). La non-spécificité de nombreuses réactions qualitatives a nécessité le développement schémas complexes analyse chimique qualitative systématique, y compris l'isolement séquentiel de groupes d'ions ayant des propriétés similaires de l'échantillon à l'aide de divers précipitants - réactifs de groupe. Au 18ème siècle, le chimiste suédois T. Bergman a proposé et au 19ème siècle les chimistes allemands G. Rose et K. Fresenius ont amélioré le schéma du sulfure d'hydrogène pour la séparation et la détection systématiques des éléments chimiques, basé sur l'utilisation de H 2 S en tant que réactif de groupe Dans l'analyse des minéraux et des alliages, ce schéma a été utilisé avec succès jusqu'aux années 1970.

A la fin du 19e siècle, W. Ostwald propose de considérer les réactions de séparation et de détection des éléments en solution comme réactions ioniques. Des réactifs organiques sélectifs et hautement sensibles pour divers cations et anions ont été proposés, par exemple, le diméthylglyoxime - réactif de Chugaev (LA Chugaev, 1905) pour la détection spécifique des ions Ni 2+. L'utilisation de réactifs organiques et d'agents masquants dans l'analyse chimique qualitative a contribué à la création de méthodes fiables pour l'analyse des gouttes de substances inorganiques (chimiste russe N. A. Tananaev, chimiste autrichien F. Feigl). L'analyse chimique qualitative des substances organiques a été développée avec succès. Les éléments entrant dans leur composition (C, H, N, O, S, P, halogènes) ont été reconnus par des réactions qualitatives après la décomposition thermique de l'échantillon et la transformation des éléments en formes réactives. Établir la composition et la structure composés organiques utilisé méthodes chimiques analyse fonctionnelle.

Dans la seconde moitié du XXe siècle, les méthodes physiques et physico-chimiques d'analyse chimique qualitative ont commencé à être utilisées plus souvent, présentant un certain nombre d'avantages par rapport aux méthodes chimiques. En règle générale, les méthodes physiques sont plus sélectives, rapides, plus faciles à automatiser et donnent des résultats plus fiables. Si pour les méthodes chimiques C min est d'environ 10ˉ 4 -10ˉ 6 mol/dm 3 , alors certaines méthodes physiques permettent de détecter des impuretés au niveau de 10ˉ 8 -10ˉ 12 mol/dm 3 . Les méthodes physiques sont basées sur la mesure des propriétés de l'échantillon et de l'étalon, qui dépendent de la nature, mais pas du contenu du composant. Ainsi, lors de l'analyse spectrale d'émission atomique, le spectre de l'échantillon est enregistré, les longueurs d'onde des raies spectrales sont mesurées et la présence de raies caractéristiques de l'élément souhaité et ne dépendant pas de la présence d'autres éléments est vérifiée. La coïncidence de nombreuses lignes, jusqu'à l'erreur de mesure de la longueur d'onde, prouve de manière fiable la présence de l'élément souhaité dans l'échantillon. D'autres méthodes physiques importantes d'analyse chimique qualitative sont l'analyse spectrale aux rayons X, la spectroscopie IR, la spectrométrie de masse, la spectrométrie de masse chromato. Moins couramment utilisées sont les méthodes d'analyse cinétiques et électrochimiques (par exemple, la polarographie), l'analyse luminescente. Les méthodes de résonance (spectrométrie RMN et RPE) sont utilisées pour identifier et établir la structure des substances pures, ainsi que pour analyser les mélanges. L'analyse chimique qualitative des mélanges de substances organiques (produits pétroliers, médicaments, protéines, etc.) comprend généralement le fractionnement ou séparation complèteéchantillons par chromatographie, extraction, électrophorèse, etc. Les caractéristiques de rétention des composants dans une colonne chromatographique sont également utilisées pour leur identification. Orientation moderne dans le développement de l'analyse chimique qualitative - la création de systèmes d'identification informatique utilisant des bases de données ou des algorithmes de reconnaissance de formes.

Voir la littérature sous les articles Chimie analytique, Analyse chimique.

. Cible, méthodes possibles. Analyse chimique qualitative des substances inorganiques et organiques

L'analyse qualitative a ses propres objectif détection de certaines substances ou de leurs composants dans l'objet analysé. La détection est effectuée par identification substances, c'est-à-dire établir l'identité (similitude) de l'AS de l'objet analysé et de l'AS connue des substances déterminées dans les conditions de la méthode d'analyse appliquée. Pour ce faire, cette méthode examine au préalable des substances de référence (section 2.1), dans lesquelles la présence des substances à déterminer est connue. Par exemple, il a été constaté que la présence d'une raie spectrale d'une longueur d'onde de 350,11 nm dans le spectre d'émission de l'alliage, lorsque le spectre est excité arc électrique, indique la présence de baryum dans l'alliage ; le bleu d'une solution aqueuse lorsqu'on y ajoute de l'amidon est un AC pour la présence d'I 2 dans celle-ci et vice versa.

L'analyse qualitative précède toujours la quantitative.

À l'heure actuelle, l'analyse qualitative est réalisée par des méthodes instrumentales : spectrale, chromatographique, électrochimique, etc. Les méthodes chimiques sont utilisées à certaines étapes instrumentales (ouverture de l'échantillon, séparation et concentration, etc.), mais parfois en utilisant l'analyse chimique, vous pouvez obtenir des résultats plus simplement et rapidement, par exemple, pour établir la présence de doubles et triples liaisons dans des hydrocarbures insaturés en les faisant passer dans de l'eau bromée ou une solution aqueuse de KMnO 4 . Dans ce cas, les solutions perdent leur couleur.

Une analyse chimique qualitative détaillée vous permet de déterminer les éléments élémentaires (atomiques), ioniques, moléculaires (matériaux), fonctionnels, structurels et composition des phases substances inorganiques et organiques.

Dans l'analyse des substances inorganiques, les analyses élémentaires et ioniques sont d'une importance primordiale, car la connaissance de la composition élémentaire et ionique est suffisante pour établir la composition matérielle des substances inorganiques. Les propriétés des substances organiques sont déterminées par leur composition élémentaire, mais aussi par leur structure, la présence de divers groupes fonctionnels. Par conséquent, l'analyse des substances organiques a ses propres spécificités.

Analyse chimique qualitative repose sur un système de réactions chimiques caractéristiques d'une substance donnée - séparation, séparation et détection.

Les exigences suivantes s'appliquent aux réactions chimiques dans l'analyse qualitative.

1. La réaction devrait se dérouler presque instantanément.

2. La réaction doit être irréversible.

3. La réaction doit s'accompagner d'un effet externe (AS) :

a) un changement de couleur de la solution ;

b) la formation ou la dissolution d'un précipité ;

c) libération de substances gazeuses ;

d) coloration à la flamme, etc.

4. La réaction doit être sensible et, si possible, spécifique.

Réactions à obtenir effet externe avec la substance à déterminer s'appelle analytique , et la substance ajoutée pour cela - réactif . Les réactions analytiques réalisées entre solides sont appelées " voie sèche ", et dans les solutions -" voie humide ».

Les réactions "sèches" comprennent les réactions réalisées en broyant une substance d'essai solide avec un réactif solide, ainsi qu'en obtenant des verres colorés (perles) en fusionnant certains éléments avec du borax.

Bien plus souvent, l'analyse est réalisée "voie humide", pour laquelle l'analyte est transféré en solution. Des réactions avec des solutions peuvent être effectuées tube à essai, goutte à goutte et microcristallin méthodes. Dans la semi-microanalyse en éprouvette, elle est réalisée dans des éprouvettes d'une capacité de 2 à 5 cm 3 . Pour séparer les précipités, la centrifugation est utilisée et l'évaporation est effectuée dans des tasses ou des creusets en porcelaine. L'analyse des gouttes (N.A. Tananaev, 1920) est effectuée sur des plaques de porcelaine ou des bandes de papier filtré, obtenant des réactions colorées en ajoutant une goutte d'une solution de réactif à une goutte d'une solution d'une substance. L'analyse microcristalline est basée sur la détection de composants par des réactions qui forment des composés avec une couleur et une forme caractéristiques de cristaux observés au microscope.

Pour l'analyse chimique qualitative, tous types connus réactions : acide-base, redox, précipitation, formation de complexes et autres.

L'analyse qualitative des solutions de substances inorganiques est réduite à la détection des cations et des anions. Pour cette utilisation général et privé réactions. Les réactions générales donnent un effet externe similaire (AC) avec de nombreux ions (par exemple, la formation de précipités de sulfates, de carbonates, de phosphates, etc. par des cations) et des réactions privées avec 2 à 5 ions. Comment moins de nombre les ions donnent un AS similaire, plus la réaction est considérée comme sélective (sélective). La réaction est appelée spécifique lorsqu'il permet de détecter un ion en présence de tous les autres. Spécifique, par exemple, à l'ion ammonium est la réaction :

NH 4 Cl + KOH  NH 3  + KCl + H 2 O

L'ammoniac est détecté par l'odeur ou par la couleur bleue d'un papier de tournesol rouge imbibé d'eau et placé sur un tube à essai.

La sélectivité des réactions peut être augmentée en modifiant leurs conditions (pH) ou en appliquant un masquage. masquage est de réduire la concentration des ions interférents dans la solution en dessous de la limite de leur détection, par exemple en les liant en complexes incolores.

Si la composition de la solution analysée est simple, alors elle est analysée après masquage fractionnaire façon. Elle consiste en la détection dans n'importe quelle séquence d'un ion en présence de tous les autres à l'aide de réactions spécifiques qui sont réalisées dans des portions séparées de la solution analysée. Comme il y a peu de réactions spécifiques, lors de l'analyse d'un mélange ionique complexe, on utilise systématique façon. Cette méthode est basée sur la séparation d'un mélange en groupes d'ions ayant des propriétés chimiques similaires en les convertissant en précipités à l'aide de réactifs de groupe, et les réactifs de groupe agissent sur la même partie de la solution analysée selon un certain système, dans une séquence strictement définie. Les précipités sont séparés les uns des autres (par exemple par centrifugation), puis dissous d'une certaine manière et une série de solutions est obtenue, ce qui permet de détecter un ion individuel dans chacune par une réaction spécifique à celui-ci.

Il existe plusieurs méthodes systématiques d'analyse, nommées d'après les réactifs du groupe utilisés : sulfure d'hydrogène, acide-base, phosphate d'ammoniaque et d'autres. La méthode classique au sulfure d'hydrogène est basée sur la séparation des cations en 5 groupes en obtenant leurs sulfures ou composés soufrés lorsqu'ils sont exposés à H 2 S, (NH 4) 2 S, NaS dans diverses conditions.

Plus largement utilisée, accessible et sûre est la méthode acide-base, dans laquelle les cations sont divisés en 6 groupes (tableau 1.3.1.). Le numéro de groupe indique la séquence d'exposition au réactif.

Tableau 1.3.1

Classification des cations selon la méthode acide-base

Numéro de groupe	Cation	Groupe réactif	Solubilité des composés
je	Ag + , Pb 2+ , Hg 2 2+	2MHCl	Les chlorures sont insolubles dans l'eau
II	Ca2+, Sr2+, Ba2+	1MH2SO4	Les sulfates sont insolubles dans l'eau
III	Zn 2+ , Al 3+ , Cr 3+ , Sn 2+ , Si 4+ , As	4MNaOH	Les hydroxydes sont amphotères, solubles dans un excès d'alcali
IV	Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Bi 3+ , Sb 3+ , Sb 5+	25% NH3	Les hydroxydes sont insolubles dans un excès de NaOH ou NH 3
Numéro de groupe	Cation	Groupe réactif	Solubilité des composés
V	Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Hg 2+	25% NH3	Les hydroxydes se dissolvent dans l'excès de NH 3 avec formation de composés complexes
VI	Na + , K + , NH 4 +	Pas	Les chlorures, les sulfates, les hydroxydes sont solubles dans l'eau

Les anions dans l'analyse n'interfèrent pas les uns avec les autres, par conséquent, les réactifs de groupe ne sont pas utilisés pour la séparation, mais pour vérifier la présence ou l'absence d'un groupe particulier d'anions. Il n'y a pas de classification cohérente des anions en groupes.

De la manière la plus simple, ils peuvent être divisés en deux groupes par rapport à l'ion Ba 2+ :

a) donnant des composés très solubles dans l'eau : Cl - , Br - , I - , CN - , SCN - , S 2- , NO 2 2- , NO 3 3- , MnO 4- , CH 3 COO - , ClO 4 - , ClO 3 - , ClO - ;

b) donnant des composés peu solubles dans l'eau : F-, CO 3 2-, CsO 4 2-, SO 3 2-, S 2 O 3 2-, SO 4 2-, S 2 O 8 2-, SiO 3 2- , CrO 4 2-, PO 4 3-, AsO 4 3-, AsO 3 3-.

L'analyse chimique qualitative des substances organiques est divisée en élémentaire , fonctionnel , de construction et moléculaire .

L'analyse commence par des tests préliminaires de matière organique. Pour les solides, mesurer t fondre. , pour liquide - t kip ou , indice de réfraction. La masse molaire est déterminée en diminuant t congelé ou en augmentant t balle, c'est-à-dire par des méthodes cryoscopiques ou ébullioscopiques. Une caractéristique importante est la solubilité, sur la base de laquelle il existe des schémas de classification des substances organiques. Par exemple, si une substance ne se dissout pas dans H 2 O, mais se dissout dans une solution à 5% de NaOH ou NaHCO 3, elle appartient alors à un groupe de substances comprenant des acides organiques forts, des acides carboxyliques à plus de six atomes de carbone, des phénols avec des substituants en positions ortho et para, -dicétones.

Tableau 1.3.2

Réactions pour l'identification des composés organiques

Type de connexion	Groupe fonctionnel impliqué dans la réaction	Réactif
Aldéhyde	C = O	a) 2,4 - dinitrophénylhydrozide b) chlorhydrate d'hydroxylamine c) hydrogénosulfate de sodium
Amine	- NH2	a) acide nitreux b) chlorure de benzènesulfonyle
hydrocarbure aromatique	Azoxybenzène et chlorure d'aluminium
Cétone	C = O	Voir aldéhyde
hydrocarbure insaturé	- C \u003d C - - C ≡ C -	a) Solution de KMnO 4 b) Solution de Br 2 dans CCL 4
Composé nitré	- NON 2	a) Fe (OH) 2 (sel de Mohr + KOH) b) poudre de zinc + NH 4 Cl c) solution de NaOH à 20 %
De l'alcool	(R)-OH	a) (NH 4) 2 b) solution de ZnCl 2 dans HCl c) acide iodique
Phénol	(Ar)-OH	a) FeCl 3 dans la pyridine b) eau bromée
L'éther est simple	(R΄)- OU	a) acide iodhydrique b) eau bromée
Complexe d'éther	(R΄) - COOR	a) solution de NaOH (ou KOH) b) chlorhydrate d'hydroxylamine

L'analyse élémentaire détecte les éléments inclus dans les molécules de substances organiques (C, H, O, N, S, P, Cl, etc.). Dans la plupart des cas matière organique se décomposer, les produits de décomposition sont dissous et les éléments de la solution résultante sont déterminés comme dans substances inorganiques. Par exemple, lorsque de l'azote est détecté, l'échantillon est fusionné avec du potassium métallique pour former KCN, qui est traité avec FeSO 4 et converti en K 4 . En ajoutant à ce dernier une solution d'ions Fe 3+ , on obtient du bleu de Prusse Fe 4 3 - (AC pour la présence de N).

L'analyse qualitative vous permet d'établir de quels éléments chimiques la substance analysée est constituée et quels ions, groupes d'atomes ou molécules sont inclus dans sa composition. Lors de l'étude de la composition d'une substance inconnue, une analyse qualitative précède toujours une analyse quantitative, puisque le choix de la méthode de détermination quantitative des parties constitutives de la substance analysée dépend des données obtenues lors de son analyse qualitative.

L'analyse chimique qualitative est principalement basée sur la transformation de l'analyte en un nouveau composé aux propriétés caractéristiques : couleur, état physique particulier, structure cristalline ou amorphe, odeur spécifique, etc. La transformation chimique qui se produit dans ce cas est appelée réaction analytique qualitative et les substances qui provoquent cette transformation sont appelées réactifs (réactifs).

Lors de l'analyse d'un mélange de plusieurs substances ayant des propriétés chimiques similaires, elles sont d'abord séparées et ce n'est qu'ensuite que des réactions caractéristiques sont effectuées pour des substances individuelles (ou des ions). Par conséquent, l'analyse qualitative couvre non seulement les réactions individuelles de détection des ions, mais également les méthodes de leur séparation.

L'analyse quantitative vous permet d'établir le rapport quantitatif des parties d'un composé ou d'un mélange de substances donné. Contrairement à l'analyse qualitative, l'analyse quantitative permet de déterminer la teneur en composants individuels de l'analyte ou la teneur totale de l'analyte dans le produit à tester.

Les méthodes d'analyse qualitative et quantitative, permettant de déterminer le contenu d'éléments individuels dans la substance analysée, sont appelées éléments d'analyse; groupes fonctionnels - analyse fonctionnelle; composés chimiques individuels caractérisés par un certain poids moléculaire - analyse moléculaire.

Un ensemble de diverses méthodes chimiques, physiques et physico-chimiques pour séparer et déterminer les composants structurels individuels (phase) de systèmes hétérogènes qui diffèrent par leurs propriétés et leur structure physique et sont limités les uns des autres par des interfaces est appelé analyse de phase.

Méthodes d'analyse qualitative

L'analyse qualitative utilise les propriétés chimiques ou physiques caractéristiques de la substance pour établir la composition de la substance à l'étude. Il n'est absolument pas nécessaire d'isoler les éléments découverts sous leur forme pure pour détecter leur présence dans la substance analysée. Cependant, l'isolement des métaux, des non-métaux et de leurs composés sous forme pure est parfois utilisé dans l'analyse qualitative pour leur identification, bien que cette méthode d'analyse soit très difficile. Pour détecter des éléments individuels, des méthodes d'analyse plus simples et plus pratiques sont utilisées, basées sur des réactions chimiques caractéristiques des ions de ces éléments et se produisant dans des conditions strictement définies.

Un signe analytique de la présence de l'élément recherché dans le composé analysé est le dégagement d'un gaz qui a une odeur spécifique ; dans l'autre - la précipitation, caractérisée par une certaine couleur.

Réactions entre solides et gaz. Les réactions analytiques peuvent avoir lieu non seulement dans des solutions, mais également entre des substances solides et gazeuses.

Un exemple de réaction entre solides est la réaction de libération de mercure métallique lorsque des sels secs de celui-ci sont chauffés avec du carbonate de sodium. La formation de fumée blanche à partir de l'interaction de l'ammoniac gazeux avec le chlorure d'hydrogène peut servir d'exemple de réaction analytique impliquant des substances gazeuses.

Les réactions utilisées dans l'analyse qualitative peuvent être réparties dans les groupes suivants.

1. Réactions de précipitation, accompagnées de la formation de précipités de différentes couleurs. Par exemple:

CaC2O4 - blanc

Fe43 - bleu,

CuS - marron - jaune

HgI2 - rouge

MnS - chair - rose

PbI2 - doré

Les précipités résultants peuvent différer par une certaine structure cristalline, une solubilité dans les acides, les alcalis, l'ammoniac, etc.

2. Réactions accompagnées de la formation de gaz d'odeur, de solubilité, etc. connues.

3. Réactions accompagnées de la formation d'électrolytes faibles. Parmi ces réactions, qui aboutissent à la formation de : CH3COOH, H2F2, NH4OH, HgCl2, Hg(CN)2, Fe(SCN)3, etc. Les réactions du même type peuvent être considérées comme des réactions d'interaction acide-base, accompagnées de la formation de molécules d'eau neutres, des réactions de formation de gaz et de précipités peu solubles dans l'eau et des réactions de formation de complexes.

4. Réactions d'interaction acide-base, accompagnées de la transition de protons.

5. Réactions de complexation accompagnées de l'ajout de diverses légendes - ions et molécules - aux atomes de l'agent complexant.

6. Réactions de complexation associées à l'interaction acide-base

7. Réactions d'oxydation - réductions, accompagnées de la transition des électrons.

8. Réactions d'oxydation - réductions associées à l'interaction acide - base.

9. Réactions d'oxydoréduction associées à la formation de complexes.

10. Réactions d'oxydation - réductions, accompagnées de la formation de précipitations.

11. Réactions d'échange d'ions se produisant sur des échangeurs de cations ou des échangeurs d'anions.

12. Réactions catalytiques utilisées dans les méthodes d'analyse cinétiques

Analyse humide et sèche

Les réactions utilisées en analyse chimique qualitative sont le plus souvent réalisées en solution. L'analyte est d'abord dissous, puis la solution résultante est traitée avec des réactifs appropriés.

Pour dissoudre l'analyte, on utilise de l'eau distillée, des acides acétiques et minéraux, de l'eau régale, de l'ammoniaque aqueuse, des solvants organiques, etc. La pureté des solvants utilisés est condition importante pour obtenir des résultats corrects.

La substance transférée en solution est soumise à une analyse chimique systématique. Une analyse systématique consiste en une série de tests préliminaires et de réactions effectuées séquentiellement.

L'analyse chimique des substances d'essai dans les solutions est appelée analyse par voie humide.

Dans certains cas, les substances sont analysées sèches, sans les mettre en solution. Le plus souvent, une telle analyse revient à tester la capacité d'une substance à colorer une flamme de brûleur incolore dans une couleur caractéristique ou à conférer une certaine couleur à une masse fondue (dite perle) obtenue en chauffant une substance avec du tétraborate de sodium ( borax) ou de phosphate de sodium ("sel de phosphore") dans un fil de platine.

Méthode chimique et physique d'analyse qualitative.

Méthodes chimiques d'analyse. Méthodes de détermination de la composition des substances en fonction de leur utilisation propriétés chimiques sont appelées méthodes chimiques d'analyse.

Les méthodes chimiques d'analyse sont largement utilisées dans la pratique. Cependant, ils présentent un certain nombre d'inconvénients. Ainsi, pour déterminer la composition d'une substance donnée, il est parfois nécessaire de séparer d'abord l'analyte partie constituante des impuretés étrangères et l'isoler sous sa forme pure. L'isolement de substances sous forme pure est souvent une tâche très difficile et parfois impossible. De plus, pour doser de petites quantités d'impuretés (moins de 10-4%) contenues dans l'analyte, il est parfois nécessaire de prélever de grands échantillons.

Méthodes physiques d'analyse. La présence d'un élément chimique particulier dans un échantillon peut être détectée sans recourir à des réactions chimiques, basées directement sur l'étude propriétés physiques de la substance à l'étude, par exemple, la coloration d'une flamme de brûleur incolore en couleurs caractéristiques par des composés volatils de certains éléments chimiques.

Les méthodes d'analyse, par lesquelles il est possible de déterminer la composition de la substance étudiée, sans recourir à l'utilisation de réactions chimiques, sont appelées méthodes d'analyse physiques. Les méthodes physiques d'analyse comprennent des méthodes basées sur l'étude des propriétés physiques optiques, électriques, magnétiques, thermiques et autres des substances analysées.

Parmi les méthodes physiques d'analyse les plus largement utilisées, on trouve les suivantes.

Analyse qualitative spectrale. L'analyse spectrale est basée sur l'observation des spectres d'émission (spectres d'émission, ou rayonnement) des éléments qui composent l'analyte.

Analyse qualitative luminescente (fluorescente). L'analyse luminescente est basée sur l'observation de la luminescence (émission de lumière) des analytes provoquée par l'action des rayons ultraviolets. La méthode est utilisée pour analyser les composés organiques naturels, les minéraux, les médicaments, un certain nombre d'éléments, etc.

Pour exciter la lueur, la substance d'essai ou sa solution est irradiée rayons ultraviolets. Dans ce cas, les atomes de matière, ayant absorbé une certaine quantité d'énergie, passent dans un état excité. Cet état est caractérisé par un apport d'énergie plus important que l'état normal de la matière. Lorsqu'une substance passe d'excitée à état normal la luminescence se produit en raison d'un excès d'énergie.

La luminescence qui décroît très rapidement après l'arrêt de l'irradiation est appelée fluorescence.

En observant la nature de la lueur luminescente et en mesurant l'intensité ou la luminosité de la luminescence d'un composé ou de ses solutions, on peut juger de la composition de la substance étudiée.

Dans certains cas, les définitions sont basées sur l'étude de la fluorescence résultant de l'interaction de l'analyte avec certains réactifs. On connaît également des indicateurs fluorescents qui sont utilisés pour déterminer la réaction du milieu en modifiant la fluorescence de la solution. Les indicateurs luminescents sont utilisés dans l'étude des milieux colorés.

Analyse par diffraction des rayons X. Les rayons X peuvent être utilisés pour déterminer la taille des atomes (ou des ions) et leur arrangement mutuel dans les molécules de l'échantillon à l'étude, c'est-à-dire qu'il est possible de déterminer la structure du réseau cristallin, la composition de la substance et parfois la présence d'impuretés dans celle-ci. La méthode ne nécessite pas traitement chimique substance et de grandes quantités.

Analyse par spectrométrie de masse. La méthode est basée sur la détermination des particules ionisées individuelles déviées Champ électromagnétique dans une mesure plus ou moins importante, selon le rapport de leur masse à leur charge (pour plus de détails, voir livre 2).

Les méthodes d'analyse physiques, présentant un certain nombre d'avantages par rapport aux méthodes chimiques, permettent dans certains cas de résoudre des problèmes qui ne peuvent être résolus par des méthodes d'analyse chimique; en utilisant des méthodes physiques, il est possible de séparer des éléments difficiles à séparer par des méthodes chimiques, ainsi que d'effectuer un enregistrement continu et automatique des lectures. Très souvent, des méthodes d'analyse physiques sont utilisées avec des méthodes chimiques, ce qui permet d'utiliser les avantages des deux méthodes. La combinaison des méthodes est particulièrement importante lors de la détermination de quantités négligeables (traces) d'impuretés dans les objets analysés.

Méthodes macro, semi-micro et micro

Analyse de grandes et petites quantités de la substance d'essai. Autrefois, les chimistes utilisaient de grandes quantités de la substance à analyser. Afin de déterminer la composition d'une substance, des échantillons de plusieurs dizaines de grammes ont été prélevés et dissous dans un grand volume de liquide. Cela nécessitait également une verrerie chimique de capacité appropriée.

Actuellement, les chimistes se débrouillent dans la pratique analytique avec de petites quantités de substances. En fonction de la quantité d'analyte, du volume de solutions utilisées pour l'analyse et principalement de la technique utilisée pour réaliser l'expérience, les méthodes d'analyse sont divisées en macro-, semi-micro- et micro-méthodes.

Lors d'une macro-analyse, quelques millilitres d'une solution contenant au moins 0,1 g de la substance sont prélevés pour effectuer la réaction, et au moins 1 ml de la solution de réactif est ajouté à la solution à tester. Les réactions sont réalisées dans des éprouvettes. Lors de la précipitation, des précipités volumineux sont obtenus, qui sont séparés par filtration à travers des entonnoirs avec des filtres en papier.

Analyse des gouttes

Technique de réalisation de réactions en analyse de gouttes. L'analyse dite de goutte, introduite dans la pratique analytique par N. A. Tananaev, a acquis une grande importance en chimie analytique.

Lors de l'utilisation de cette méthode grande importance ont les phénomènes de capillarité et d'adsorption, à l'aide desquels il est possible d'ouvrir et de séparer divers ions en leur présence conjointe. Dans l'analyse des gouttes, les réactions individuelles sont effectuées sur des plaques de porcelaine ou de verre ou sur du papier filtre. Dans ce cas, une goutte de la solution à tester et une goutte d'un réactif provoquant une coloration caractéristique ou la formation de cristaux sont appliquées sur la plaque ou le papier.

Lors de la réalisation de la réaction sur du papier filtre, les propriétés d'adsorption capillaire du papier sont utilisées. Le liquide est absorbé par le papier et le composé coloré résultant est adsorbé sur petite zone papier, augmentant ainsi la sensibilité de la réaction.

Analyse microcristalloscopique

La méthode d'analyse microcristalloscopique est basée sur la détection de cations et d'anions au moyen d'une réaction, à la suite de laquelle se forment des composés qui ont une forme cristalline caractéristique.

Auparavant, cette méthode était utilisée dans l'analyse microchimique qualitative. Actuellement, il est également utilisé dans l'analyse de goutte à goutte.

Pour examiner les cristaux résultants dans une analyse microcristalloscopique, un microscope est utilisé.

cristaux forme caractéristique sont utilisés lorsque l'on travaille avec des substances pures en introduisant une goutte d'une solution ou un cristal d'un réactif dans une goutte de la substance d'essai placée sur une lame de verre. Après un certain temps, des cristaux clairement visibles apparaissent. certaine forme et couleurs.

Méthode de broyage de poudre

Pour détecter certains éléments, la méthode de broyage d'un analyte en poudre avec un réactif solide dans une plaque de porcelaine est parfois utilisée. L'élément à découvrir est détecté par la formation de composés caractéristiques qui diffèrent par leur couleur ou leur odeur.

Méthodes d'analyse basées sur le chauffage et la fusion d'une substance

analyse pyrochimique. Pour l'analyse des substances, des méthodes basées sur le chauffage du sujet de test sont également utilisées. solide ou sa fusion avec des réactifs appropriés. Certaines substances, lorsqu'elles sont chauffées, fondent à une certaine température, d'autres se subliment, et des précipitations caractéristiques de chaque substance apparaissent sur les parois froides de l'appareil ; certains composés, lorsqu'ils sont chauffés, se décomposent avec dégagement de produits gazeux, etc.

Lorsque l'analyte est chauffé en mélange avec les réactifs appropriés, des réactions se produisent, accompagnées d'un changement de couleur, de la libération de produits gazeux et de la formation de métaux.

Analyse qualitative spectrale

Outre la méthode décrite ci-dessus d'observation à l'œil nu de la coloration d'une flamme incolore lorsqu'un fil de platine avec un analyte y est introduit, d'autres méthodes d'étude de la lumière émise par des vapeurs ou des gaz incandescents sont actuellement largement utilisées. Ces méthodes reposent sur l'utilisation de dispositifs optiques particuliers dont la description est donnée dans le cours de physique. Dans de tels dispositifs spectraux, il se produit la décomposition en un spectre de lumière de différentes longueurs d'onde, émise par un échantillon d'une substance chauffée dans une flamme.

Selon la méthode d'observation du spectre, les instruments spectraux sont appelés spectroscopes, qui sont utilisés pour observer visuellement le spectre, ou spectrographes, dans lesquels les spectres sont photographiés.

Méthode d'analyse chromatographique

La méthode est basée sur l'absorption sélective (adsorption) des composants individuels du mélange analysé par divers adsorbants. Les adsorbants sont appelés corps solidesà la surface duquel la substance adsorbée est absorbée.

L'essence de la méthode d'analyse chromatographique est brièvement la suivante. Une solution d'un mélange de substances à séparer est passée à travers un tube en verre (colonne d'adsorption) rempli d'un adsorbant.

Méthodes cinétiques d'analyse

Les méthodes d'analyse basées sur la mesure de la vitesse de réaction et l'utilisation de son amplitude pour déterminer la concentration sont combinées sous le nom général de méthodes d'analyse cinétiques (K. B. Yatsimirsky).

La détection qualitative des cations et des anions par des méthodes cinétiques est réalisée assez rapidement et relativement simplement, sans l'utilisation d'instruments complexes.

UNIVERSITÉ MÉDICALE D'ÉTAT DE NOVOSSIBIRSK

MINISTÈRES DE LA SANTÉ ET

DÉVELOPPEMENT SOCIAL DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

(GBOU VPO NSMU Ministère de la santé et du développement social de Russie)

Faculté de pharmacie

département chimie pharmaceutique

CHIMIE ANALYTIQUE. ANALYSE QUALITATIVE.

Boîte à outils pour les étudiants service de correspondance Faculté de pharmacie.

INTRODUCTION

SECTION 1 ANALYSE QUALITATIVE.

§ 1. Réactions qualitatives aux cations selon la classification acido-basique.

1.1. Cations du groupe I

1.2. Cations du groupe II

1.3. Cations du groupe III

1.4. Cations du groupe IV

1.5. Cations du groupe V

1.6. Cations du groupe VI

§2. Analyse systématique des cations des six groupes selon la classification acide-base.

§3. Réactions qualitatives aux anions.

3.1. Anions du premier groupe

3.2. Anions du deuxième groupe

3.3. Anions du troisième groupe et quelques anions organiques

INTRODUCTION

La chimie analytique est la science des principes, des méthodes et des moyens de déterminer la composition d'une substance et, dans une certaine mesure, sa structure chimique, qui comprend l'analyse chimique qualitative et quantitative.

Holding diverses sortes l'analyse est une composante obligatoire de la pharmacie moderne et de l'industrie pharmaceutique. Les méthodes d'analyse chimiques et instrumentales sont largement utilisées en pharmacie dans l'analyse des matières premières médicinales, médicaments et médicaments. La chimie analytique est fondation nécessaire pour l'approfondissement de disciplines particulières : chimie pharmaceutique, chimie toxicologique, pharmacognosie.

L'analyse chimique qualitative est la détermination des éléments chimiques, ions, atomes, groupes atomiques, molécules et groupes fonctionnels (par exemple : carboxyle - COOH, etc.) dans la substance analysée.

L'analyse qualitative est la base de l'étude de l'analyse pharmacopée réalisée dans le cadre de l'analyse pharmaceutique. L'analyse pharmacopée vous permet d'établir l'authenticité des substances médicinales, sa bonne qualité, qui font partie des médicaments; il s'agit d'un ensemble de méthodes et d'exigences pour l'étude des substances médicinales énoncées dans la Pharmacopée d'État ou d'autres documents réglementaires. Si vous vous écartez de ces exigences médicaments non autorisé à l'utilisation. À l'avenir, des méthodes analytiques soigneusement élaborées, testées par des experts (en Russie - la Pharmacopée comité d'état, aux États-Unis - la Pharmacopée Convention) et inclus dans la Pharmacopée d'État sera appelé dans ce manuel pharmacopée *.

Lors de la réalisation d'une analyse qualitative et quantitative, des signes analytiques et des réactions analytiques sont utilisés.

Caractéristiques analytiques - de telles propriétés de la substance analysée ou des produits de sa transformation, qui permettent de juger de la présence ou de l'absence de certains composants.

caractéristique caractéristiques analytiques - couleur, odeur, sédiment, angle de rotation du plan de polarisation, spectre d'absorption dans le domaine infrarouge ou ultraviolet de la lumière, etc.

Réaction analytique - une telle transformation chimique de l'analyte sous l'action d'un réactif analytique avec formation d'un produit aux traits analytiques caractéristiques.

L'analyse chimique qualitative comprend fractionnaire et systématique une analyse.

Analyse fractionnaire – détection d'un ion dans l'échantillon analysé à l'aide d'un réactif spécifique en présence de tous les composants de l'échantillon.

Systématique une analyse prévoit la séparation du mélange d'ions analysés en groupes analytiques, suivie de la détection de chaque ion. Il existe différentes classifications analytiques des cations et des anions par groupe ; Ce manuel répertorie les plus couramment utilisés dans l'analyse pharmaceutique.

SECTION 1. ANALYSE QUALITATIVE.

La tâche principale de l'analyse chimique qualitative des cations et des anions est l'identification de l'un ou l'autre ion, c'est-à-dire preuve de sa présence ou de son absence dans l'objet analysé.

Dans le cadre de l'utilisation de divers réactifs de groupe, diverses classifications analytiques des cations par groupes ou diverses méthodes chimiques d'analyse qualitative des cations ont été formées: sulfure d'hydrogène, phosphate d'ammoniac, acide-base, carbonate, sulfure-base, thiocétamide.

Les plus courantes sont trois classifications analytiques par groupes : sulfure d'hydrogène, phosphate d'ammonium et acide-base.

Le manuel fournit une classification acido-basique des cations. Cette classification des cations par groupes est basée sur l'utilisation comme réactifs de groupe solutions aqueuses acides et bases - acide chlorhydrique, acide sulfurique, hydroxydes de sodium ou de potassium et ammoniac. Les cations découverts dans le cadre de la classification acido-basique sont répartis en six groupes analytiques, qui seront considérés au cours des travaux de laboratoire.

Classification acido-basique des cations par groupes.