ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Основные операции качественного анализа связаны с про¬ведением реакций обнаружения (идентификации) и реакций разделения (отделения). Техника выполнения операций хими¬ческого качественного анализа определяется методом выпол¬нения анализа. В зависимости от массы анализируемого вещества и объема растворов, используемых для выполне¬ния аналитических реакций, различают макро-, полумикро-, микро- и ультрамикрометоды качественного анализа.
При выполнении анализа макрометодом обычно берут пробу анализируемого вещества не менее 0,1 г и применяют объемы растворов от 1 до 100 мл. Реакции в этом случае проводят в пробирках вместимостью 10—20 мл, химических стаканах или колбах, осадки отделяют от растворов путем фильтрования через бумажные фильтры.
При выполнении анализа микрометодом анализируемая проба составляет от 0,001 до 0,01 г, а объем раствора — от 0,01 до 0,1 мл. Применяемая посуда и приборы имеют не¬большие размеры и в некоторых случаях специальную конст¬рукцию.
При выполнении анализа ультрамикрометодом работают с пробами менее 0,001 г и объемами растворов менее 0,001 мл. Посуда, применяемая в ультрамикрометоде, представляет собой капиллярные микрососуды специальной формы. Опера¬ции качественного ультрамикроанализа, как правило, про¬водят под микроскопом.
Полумикрометод анализа занимает промежуточное поло¬жение между макро- и микрометодом. Масса анализируе¬мого вещества составляет в этом методе 0,01—0,1 г, а объем анализируемого раствора — 0,1—3 мл. Поскольку полу¬микрометод качественного химического анализа эксперимен¬тально удобен и экономичен, ниже будут рассмотрены опе¬рации качественного анализа применительно к этому методу.
По способу выполнения качественные аналитические реакции, проводимые в растворах (анализ «мокрым путем»), делят на пробирочные, капельные и микрокристаллоскопи-ческие. Пробирочные и капельные реакции применяют как для идентификации, так и для разделения ионов, микрокри-сталлоскопические — для идентификации.
Посуда. Пробирки. Применяют цилиндрические и конические (центрифужные) пробирки вместимостью 2— 5 мл, изготовленные из различных сортов стекла. Цилиндри¬ческие пробирки используют для проведения качественных реакций. Конические пробирки предназначены для отделения раствора от осадка центрифугированием. Для хранения пробирок, находящихся в работе, применяют специальные штативы.
Пипетки. Для отбора проб анализируемых растворов, отделения растворов от осадков, внесения реактивов и других операций применяют капиллярные пипетки. Капиллярная пипетка представляет собой стеклянную трубку диаметром 4—5 мм, длиной 100—125 мм с оттянутым в виде капилляра концом диаметром 1,5 мм, длиной 25—40 мм. На верхний конец трубки надевают резиновый всасывающий колпачок. Пипетки с длинным капилляром применяют для отделения растворов от осадков, с коротким — для прибавления рас¬творов реактивов. Конец капилляра должен быть ровным и слегка оплавленным. Используют также медицинские пи-петки. Пипетки хранят в специальном штативе в горизонталь¬ном положении, их нельзя класть на стол.
Стеклянные палочки. Для перемешивания при-меняют стеклянные палочки диаметром 3 мм, длиной 60— 70 мм с оттянутым и оплавленным концом, диаметр оттяну¬того конца примерно 1 мм, длина — 30—40 мм, на конце палочек иногда имеется небольшой шарик.
Часовые стекла разных размеров предназначены для проведения реакций обнаружения, в том числе и осаждения.
Предметные стекла применяют для микрокристал-лоскопических реакций. Они представляют собой прямо¬угольные стеклянные пластинки обычно размером 25X75 мм и толщиной не более 0,5 мм.
Капельные п л а с т и и к и — обычно фарфоровые пластинки с углублениями, в которых проводят капельные реакции. Их удобно применять при проведении реакций обнаружения ионов, сопровождающихся изменением или появлением окраски.
Фарфоровая посуда. Для выпаривания растворов, прокаливания и других операций применяют фарфоровые чашки и фарфоровые тигли различных размеров. Упаривание растворов или выпаривание их досуха проводят на песочных банях под тягой.
Шпатели из стекла или стали применяют для добавле¬ния твердых реактивов к анализируемым растворам.
Капельницы с пипетками, необходимые для хране-
125

ния растворов реактивов, а также небольшие склянки с твердыми реактивами обычно располагают в общем штативе в определенном порядке, при каждом штативе должен быть список, соответствующий их расположению в штативе. Раз¬бавленные растворы кислот и оснований находятся в капель¬ницах в отдельном штативе. Концентрированные растворы кислот и аммиака помещают в капельницах под тягу.
Качественные пробирочные реакции. В пробирках про¬водят реакции идентификации веществ, связанные с образо¬ванием осадков, появлением, исчезновением или изменением окраски, а также реакции осаждения для разделения ионов.
В пробирку с помощью капиллярной пипетки вносят 2— 3 капли анализируемого раствора и затем по каплям пипеткой, находящейся в капельнице с раствором реактива, добавляют раствор реактива в нужном количестве. При необходимости реактив может быть внесен в твердом состоянии с помощью шпателя или стеклянной лопаточки. При выполнении реакции нельзя касаться пипеткой из капельницы стенок пробирки, а также класть пипетку на стол во избежание загрязнения реактива. Если же это произошло, пипетку следует тщательно вымыть и поместить в капельницу с реактивом. Для каждого реактива следует применять отдельную пипетку. Растворы перемешивают в пробирке стеклянной палочкой или слегка постукивая указательным пальцем правой руки по нижней части пробирки. Совершенно недопустимо закрывать про¬бирку пальцем и встряхивать ее в таком виде, при этом можно не только внести какое-либо загрязнение в содержимое про¬бирки, но и повредить кожу пальца, получить ожог и т. д.
При проведении качественных реакций большое значение имеет регулирование и поддержание определенных значе¬ний рН. Для определения рН раствора наносят стеклянной палочкой каплю анализируемого раствора на универсаль¬ную индикаторную бумагу и сравнивают появившуюся окраску с цветной шкалой. В зависимости от необходимого значения рН в анализируемый раствор по каплям при пере¬мешивании вносят раствор кислоты, основания, гидролизую-щейся соли, буферный раствор и другие компоненты, контро¬лируя значение рН.
Качественные реакции часто необходимо проводить при повышенной температуре. Нагревание пробирок с растворами или с растворами и осадками нельзя проводить непосред¬ственно в пламени газовой горелки (во избежание «выброса» содержимого пробирки). Для нагревания пробирку с содер¬жимым помещают в водяную баню, снабженную специаль¬ным приспособлением для поддержания в ней постоянного уровня воды. Водяную баню нагревают на асбестовой сетке на небольшом пламени газовой горелки до слабого кипения воды. Водяной баней может служить также химический стакан вместимостью 100—150 мл, на три четверти наполнен¬ный водой.
Капельные реакции. Капельные реакции проводят на фильтровальной или хроматографической бумаге, фарфоро¬вых пластинках с углублениями, стеклянных пластинках нли часовых стеклах.
Для проведения капельных реакций применяют рыхлую, относительно толстую бумагу в виде полосок шириной 1—3 см, которые хранят в закрытых коробках или банках. Конец капиллярной пипетки погружают в анализируемый раствор и дают жидкости подняться в пипетку за счет действия капил¬лярных сил (с кончика капилляра не должна свисать капля жидкости). Держа пипетку вертикально, кончик ее прижи¬мают к полоске бумаги и выжидают, пока на бумаге не образуется влажное пятно. В центр образовавшегося пятна аналогичным образом помещают каплю раствора реактива, при этом образуется окрашенное пятно или осадок. Чтобы не загрязнять реактив в капельнице, прежде чем поместить пипетку обратно в капельницу, нужно прикоснуться ее концом к чистой поверхности бумаги. В некоторых случаях на бумагу сначала помещают каплю реактива, а потом каплю анализируемого раствора, иногда применяют бумагу, заранее пропитанную раствором реактива и высушенную.
Капельные реакции на бумаге можно применять и для проведения реакций отделения с последующим обнаруже¬нием отдельных ионов. Это достигается подбором соответ¬ствующих реактивов и применением некоторых приемов, позволяющих сосредоточить искомые ионы в центре или периферии пятна.
Пример. Для идентификации ионов серебра реакцией с К2СЮ4 в присутствии ряда других ионов [свинца, ртути (I), меди (II), стронция], также образующих цветные осадки с хромат-ионами, на полоску фильтровальной бумаги помещают каплю раствора хромата калия, затем каплю анализируемого раствора — по¬является цветное пятно. При введении в центр пятна капли раствора аммиака хромат серебра растворяется с образованием аммиаката и передвигается к периферии пятна. Нерастворимый в аммиаке хромат свинца задерживается в центре. При смачивании всего пятна уксусной кислотой появляется буро-красное пятно хромата серебра вследствие разрушения аммиаката, а в центре — желтое пятно хромата свинца. Хроматы других элементов (кроме хромата бария) растворимы в уксусной кислоте, поэтому их окраска исчезает.
При выполнение капельных реакций на фарфоровых пластинках каплю анализируемого раствора смешивают с каплей реактива в углублении фарфоровой пластинки, капли растворов наносят при помощи капиллярных пипеток. Чувствительность капельных реакций на бумаге больше, чем при выполнении реакций на пластинках, так как бумага

126