«Качественный анализ»

см. Анализ (химич.).

совокупность химических, физико-химических и физических методов обнаружения и идентификации элементов, радикалов, ионов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. К. а. — один из основных разделов аналитической химии. Важнейшие характеристики методов К. а.: 1) специфичность (селективность), т. е. возможность обнаружения искомого элемента в присутствии другого; 2) чувствительность, определяемая наименьшим количеством элемента, которое может быть обнаружено данным методом в капле раствора (0,01–0,03 мл); в современных методах К. а. чувствительность достигает 1 мкг. Классический К. а. неорганических веществ производят т. н. «сухим» или «мокрым» путем. К. методам К. а. «сухим» путем относят испытания на окрашивание пламени газовой горелки, получение окрашенных перлов (стекловидных сплавов) при нагревании порошка испытуемого вещества (обычно соли или окисла металла) с небольшим количеством буры или «фосфорной соли» (NaNH₄HPO₄^.4H₂O). К. а. «мокрым» путем (в растворах) осуществляют макро-, полумикро-, микро- и ультрамикрометодами. При анализе макрометодом количество вещества составляет > 100 мг, объем раствора > 5 мл; при анализе ультрамикрометодом — соответственно мг и мл (см. также Микрохимический анализ, Ультрамикрохимический анализ, Капельный анализ).

К. а. неорганических соединений в водных растворах основан на ионных реакциях; в соответствии с этим он разделяется на анализ катионов и анализ анионов. Наиболее часто катионы делят на 5 групп по растворимости их сернистых солей. Анионы обычно классифицируют по различной растворимости бариевых или серебряных солей. Если в анализируемом веществе определяют ионы, которые могут быть обнаружены селективными реагентами, то анализ ведут дробным методом (см. Дробный анализ).

Наряду с классическими химическими методами в К. а. широко используют физические и физико-химические (так называемые инструментальные) методы, основанные на изучении оптических, электрических, магнитных, тепловых, каталитических, адсорбционных и др. свойств анализируемых веществ. Эти методы обладают рядом преимуществ перед химическими, т.к. позволяют во многих случаях исключить операцию предварительного химического разделения анализируемой пробы на составные части, а также непрерывно и автоматически регистрировать результаты анализа. Кроме того, при использовании физических и физико-химических методов для определения малых количеств примесей требуется значительно меньшее количество анализируемой пробы. Подробнее см. Спектральный анализ, Люминесцентный анализ, Масс-спектроскопия, Полярография, Хроматография, Активационный анализ, Кинетические методы анализа.

К. а. органических соединений проводят методами элементного анализа (См. Элементный анализ) и функционального анализа (См. Функциональный анализ), а также путем определения основных физико-химических свойств анализируемых веществ.

Лит. см. при ст. Аналитическая химия.

В. В. Краснощеков.

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ - обнаружение (идентификация) химических веществ или их компонентов; раздел аналитической химии. Важнейшие характеристики методов качественного анализа: 1) специфичность, т. е. возможность обнаружения искомого компонента в присутствии примесей;

2) предел обнаружения - наименьшая масса или наименьшая концентрация искомого компонента, которую можно обнаружить данным методом.

хим. qualitative analysis

qualitative analysis, speculative analysis

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ, идентификация химических элементов или ионов в веществе или смеси веществ. см. такжеКОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.

, идентификация (обнаружение) компонентов анализируемых в-в и приблизительная количеств, оценка их содержания в в-вах и материалах. В качестве компонентов м. б. атомы и ионы, изотопы элементов и отдельные нуклиды, молекулы, функц. группы и радикалы, фазы (см. Элементный анализ, Изотопный анализ. Молекулярный анализ. Органических веществ анализ, Фазовый анализ). Первоначально К. а. возник как вид органолептич. восприятия продуктов потребления и произ-ва для оценки их качества. В первую очередь это относилось к лек. в-вам, для анализа к-рых был разработан т. наз. мокрый путь, т. е. анализ жидкостей и р-ров. С переходом к произ-ву и применению металлов возник пробирный анализ, первоначально как К. а. для определения подлинности благородных металлов. В дальнейшем он стал методом приближенного количеств, анализа. Одновременно развивались разл. варианты пирохим. К. а. для определения цветных металлов, железа, а также для анализа содержащих металлы минералов и руд. Качеств. аналит. сигналом при этом служили внеш. вид королька восстановленного металла, окраска конденсатов выделяющихся летучих продуктов, образование характерно окрашенных стекол ("перлов") при сплавлении анализируемых в-в с содой, бурой или селитрой. В основу анализа орг. соед. еще А. Лавуазье положил процессы сожжения с образованием СО ₂ и Н ₂ О. Далее этот метод был развит др. учеными на основе тех же пирохим. процессов и газового анализа, причем К. а. тесно слился с количественным. После открытия изомерии в К. а. было включено изучение хим. структуры орг. соединений. Классический орг. анализ - родоначальник микрохим. методов анализа и автоматич. анализаторов. Параллельно с хим. методами К. а. развивались и чисто физические - от метода установления хим. состава бинарного сплава путем измерения уд. веса (метод Архимеда) до спектроскопии, измерения эдс, поверхностного натяжения р-ров и т. д. С сер. 20 в. значение физ. методов К. а. неизмеримо возросло. Качеств. и количеств, анализы развивались в тесном взаимод., т. к. только при уточнении количеств. данных возможна полная расшифровка качеств. компонентного состава в-ва, а на основе данных К. а. - совершенствование количеств. анализа. При этом К. а. строится на основе возрастающей дифференциации св-в компонентов, а количественный - на возможности воспринимать и дифференцировать аналит. сигналы миним. интенсивности. Хим. методы элементного анализа неорг. соединений. Основаны на ионных р-циях и позволяют обнаруживать элементы в форме катионов и анионов. Для К. а. катионов используют разл. схемы систематич. анализа с последоват. разделением катионов на группы и подгруппы, внутри к-рых возможна идентификация отдельных элементов. Аналит. группы обычно именуют по групповому реагенту.

1. Группа соляной к-ты; в нее входят Ag, Hg(I), Pb, Tl(I), к-рые образуют хлориды, малорастворимые в воде и кислых р-рах, а также W, Nb, Та, образующие в этих же условиях малорастворимые гидраты оксидов.

2. Группа гидразина; в нее входят Pd, Pt, Au, Se, Те, к-рые восстанавливаются в кислом р-ре; при отсутствии благородных металлов эта группа опускается, a Se и Те переходят в следующую.

3. Группа сероводорода. Подразделяют на три подгруппы: а) меди - Сu, Pb, Hg(II), Bi, Cd; образуют сульфиды, нерастворимые в полисульфиде аммония (NH₄)₂S_n; б) мышьяка - As, Sb, Sn; образуют тиосоли, р-римые в (NH₄)₂S_n; в) более редких элементов - Ge, Se, Те, Mo; образуют сульфиды, р-римые в (МН ₄)₂S_n:

4. Группа (NH₄)₂S - уротропина, элементы к-рой образуют сульфиды или гидроксиды, малорастворимые в аммиачном р-ре (NH₄)₂S. Подразделяют условно на три подгруппы: а) элементы со степенью окисления +2-Со, Ni, Mn, Zn; б) элементы со степенью окисления + 3 - Fe, A1, Сr; в) др. элементы - Be, Ga, In, Sc, Y, La, Th, U, Ti, Zr, Hf, Nb, Та (при наличии катионов этой подгруппы предварительно отделяют элементы с высокими степенями окисления обработкой уротропином в слабокислой среде). К этой группе относят также V, W, образующие первоначально р-римые тиосоли, разрушающиеся при подкислении.

5. Группа (NH₄)₂CO₃; в нее входят Са, Sr, Ba, к-рые образуют карбонаты, малорастворимые в аммиачной среде, и не образуют осадков с описанными групповыми реагентами.

6. Группа р-римых соед., не образующих осадков со всеми указанными групповыми реагентами, - Li, Na, К, Mg, Rb, Cs. В учебных курсах нумерацию групп часто обращают, начиная ее с группы р-римых соединений. Недостатки описанной схемы: плохое отделение Zn²⁺ от Cd²⁺, неточное разделение Sn²⁺, Рb²⁺, соосаждение нек-рых сульфидов четвертой группы (Fe и Zn) с CuS, окисление сульфидов в р-римые сульфаты и др., а также высокая токсичность H₂S. Имеются бессероводородные методы систематич. К. а. К ним относятся методы с применением заменителей H₂S, дающих ион S^2- в водных р-рах (тиомочевина, тиоацетамид, тиосульфат), и наиб, распространенные методы без иона S^2-: кислотно-щелочной, аммиачно-фосфатный, гидразин-гидроксиламиновый, фторидно-бензоатный и др. Напр., в кислотно-щелочном методе катионы разделяют на группы малорастворимых хлоридов или сульфатов, амфотерных гидроксидов, нерастворимых в щелочах гидроксидов, амминокомплексов, растворимых в воде солей. Полные схемы систематич. К. а. осуществляются редко. Обычно их используют частично в соответствии с конкретным набором ионов, для разделения ионов металлов в количеств. анализе, а также в учебных курсах аналит. химии. К. а. смесей неметаллов (исключая анализ орг. в-в) осуществляют путем идентификации анионов в водных и водно-орг. средах. Анионы не имеют общеустановленного разделения на группы, число к-рых значительно варьирует в разных схемах анализа. Обычно анионы классифицируют по признаку растворимости солей (табл. 1) и по признаку окислит.-восстановит. активности (табл. 2). Групповые

реагенты в анализе анионов служат только для их обнаружения (в отличие от катионов, где такие реактивы служат и для разделения). Для отделения катионов, мешающих обнаружению анионов, анализируемый р-р предварительно обрабатывают 1 М р-ром соды для осаждения карбонатов, гидроксокарбонатов и гидроксидов тяжелых металлов (на карбонат-ион, возможно имеющийся в пробе, проводят предварит. испытание). При наличии в анализируемом в-ве ионов, для к-рых существуют селективные реагенты, их обнаружение проводят из исходного р-ра с помощью характерных индивидуальных

р-ций (дробный метод). При этом обычно сначала изолируют мешающие компоненты осаждением или маскированием, а затем специфич. р-цией идентифицируют искомый ион. Основой для создания дробного анализа послужило получение большого набора реагентов органических на ионы неорг. в-в, а также разработка техники капельного анализа. Разработан дробный метод полного К. а. катионов и анионов. Техника проведения К. а. развивается в направлении отказа от макрометодов и перехода к полумикро- (100-10 мг), микро- (10-0,1 мг) и ультрамикрометодам (менее 0,1 мг). Полумикроанализ широко применяют в учебной работе; микро- и ультрамикроанализ - при исследовании биол. объектов, а также в электронной технике, особенно полупроводниковой, и радиохимии. Количеств, характеристика методик К. а. - предел обнаружения, т. е. миним. кол-во искомого компонента (в мкг или нг), к-рое м. б. надежно идентифицировано: для р-ров используется величина предельной концентрации С _{x, min} или обратная ей величина предельного разбавления D _х (предельный объем р-ра, к-рый приходится на 1 мкг определяемого компонента). Предел обнаружения и С _{х, min} связаны друг с другом выражением:

Иногда пользуются величиной pD_x=-lgD_x; для большинства микрохим. р-ций К. a. pD_x= 4-6. Хим. методы К. а. орг. соединений. В составе орг. сосд. обычно идентифицируют С, Н, О, N, S, Р, галогены и др. Углерод - по СО ₂, образующемуся после сжигания пробы в раскаленной трубке в присут. СuО; водород - по Н ₂ О, конденсирующейся на холодных участках трубки, или по H₂S, к-рый образуется после прокаливания пробы с безводными Na₂SO₃ и Na,S₂O₃ и обнаруживается бумагой, пропитанной р-ром (СН ₃ СОО)₂ Рb или нитропруссида натрия. Азот, серу и галогены определяют после разложения в-ва расплавленным К или Na в открытых или запаянных стеклянных трубках по качеств, р-циям в р-ре на образующиеся KCN (или NaCN), сульфиды, тиоцианаты, цианаты и галогениды; одновременно определяют наличие углерода по остатку на фильтре. Кислород обычно идентифицируют по функц. группам (карбонильной, альдегидной и др.); для прямого обнаружения пробу нагревают в токе N₂ или Н ₂ в присут. платинового катализатора и идентифицируют по СО ₂ и Н ₂ О. Фосфор обнаруживают по р-ции с (МН ₄)₂ МоО ₄, а мышьяк-по р-ции с H₂S после оглавления исследуемого в-ва с содой или селитрой и обработки остатка НСl. Металлы идентифицируют в зольном остатке после сожжения пробы. Ряд специфич. и чувствительных р-ций для элементного анализа орг. соед. предложен в системе капельного анализа с помощью цветных р-ций. Приборами для одновременного качеств, и количеств, элементного анализа служат автоматич. анализаторы типов CHN, CHNS, ClBrICHNS, к-рые снабжены специфич. сорбционными или серийными хроматографич. устройствами для разделения продуктов разложения и детекторами для их идентификации. Важный метод исследования орг. соед.-функциональный К. а., т. е. обнаружение атомов или групп атомов, определяющих строение данного класса орг. соед. и их конкретные св-ва. Хим. методы К. а. имеют практич. значение при необходимости обнаружения только неск. элементов. Для многоэлементного К. а. применяют физ.-хим. методы, такие как хроматография, электрохим. методы, в осн. полярография, и др. и физические методы, напр, атомно-эмиссионную спектрометрию (см. Спектральный анализ )(предел обнаружения 1 мкг на 1 г твердой пробы или 1 мл р-ра), атомно-абсорбционный анализ (предел обнаружения порядка пикограммов), рентгеноэмиссионный и рентгенофлуоресцентный анализ (см. Рентгеновская спектроскопия )(миним. анализируемый объем 1 мкм ³, предел обнаружения 10^-2-10^-3% по массе). Молекулярный и функциональный К. а. проводят с помощью инфракрасной спектроскопии, комбинационного рассеяния спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса. Особое место в совр. К. а. занимает масс-спектрометрия и хромато-масс-спектрометрия (ниж. предел обнаружения - 10^-7% по массе). В основе фазового К. а. лежат процессы выделения отдельных фаз из сплава или руды и установление их состава хим. или физ.-хим. методами. Наиб. значение имеет рентгеновский фазовый анализ и термогравиметрия (особенно при анализе минералов). К. а. и полуколич. анализ фаз в гетерофазной системе возможно также осуществить на шлифе образца посредством электронного микрозонда. Для анализа нуклидов используют активационный анализ. В совр. неорг. К. а. ведущая роль принадлежит физ. методам, к-рые позволяют решать задачи идентификации и установления строения хим. соед., определения их локализации в объекте, установления типа хим. связи между атомами и группами атомов; в орг. К. а. хим. и физ. методы используются комплексно. Лит.: Губен-Вейль, Методы органической химии, т. 2 - Методы анализа, 2 изд., М., 1967; Мурашова В. И., Тананаева А. Н., Ховякова Р. Ф., Качественный химический дробный анализ, М., 1976; Ляликов Ю. С., Клячко Ю. А., Теоретические основы современного качественного анализа, М., 1978; Гельман Н. Э.. Кипаренко Л. М., Автоматический элементный анализ органических соединений, "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева", 1980, т. 25, №6, с. 641-51; Идентификация органических соединений, пер. с англ., М., 1983, с. 100-15: Иоффе Б. В., Костиков Р. Р., Разин В. В., Физические методы определения строения органических соединений, М., 1984; М азор Л.. Методы органического анализа, пер. с англ., М., 1986. Ю. А. Клячко.

ка́чественный ана́лиз

обнаружение (идентификация) химических веществ или их компонентов; раздел аналитической химии. Важнейшие характеристики методов качественного анализа: 1) специфичность, то есть возможность обнаружения искомого компонента в присутствии примесей;2) предел обнаружения — наименьшая масса или наименьшая концентрация искомого компонента, которую можно обнаружить данным методом.

* * *

КА́ЧЕСТВЕННЫЙ АНА́ЛИЗ, обнаружение (идентификация) химических веществ или их компонентов; раздел аналитической химии. Важнейшие характеристики методов качественного анализа:

1) специфичность, т. е. возможность обнаружения искомого компонента в присутствии примесей;

2) предел обнаружения — наименьшая масса или наименьшая концентрация искомого компонента, которую можно обнаружить данным методом.

(a.qualitative analysis; н.qualitative Analyse; ф.analyse qualitative; и.analisis cualitativo) - обнаружение (идентификация) компонентов (хим. элементов, молекул соединений, ионов одного хим. состава, но разной зарядности, минералов и др.) в анализируемых веществах или их смесях. Элементный К. а. можно проводить хим. методами с использованием реакций обнаружения, характерных для неорганич. ионов в растворах или для атомов органич. соединений, после разложения последних до устойчивых неорганич. продуктов. Эти реакции обычно сопровождаются изменением окраски раствора, образованием осадков или выделением газообразных продуктов. При полном К. а. неорганич. веществ с помощью хим. реакций из смеси последовательно выделяют небольшие группы ионов (т.н. аналитич. группы элементов), после чего проводят реакции обнаружения. В дробном К. а. каждый элемент определяют непосредственно в смеси по специфич. реакции, физ. методы анализа, гл. обр. эмиссионный спектральный, активационный, рентгено- спектральный, масс-спектральный, позволяют обнаружить ряд элементов после проведения небольшого числа операций. Возможно комбинирование физ. методов с предварительной хим. обработкой. В молекулярном К. а. наибольшее значение имеют инфракрасная спектроскопия и ядерный магнитный резонанс. Используют также хим. методы и методы, основанные на измерении таких физ. характеристик вещества, как, напр., плотность, растворимость, темп-ры плавления и кипения. Для фазового К. а. применяются рентгеновский структурный анализ и термогравиметрия (особенно при анализе минералов). Часто фазы сначала выделяют хим. и электрохим. растворением. Осн. метод изотопного К. а. - масс-спектрометрия. Для ускорения идентификации компонентов при обработке результатов анализа часто используют ЭВМ.

Методы К. а. характеризуются пределами обнаружения, т.е. наименьшей массой (абс. предел) или наименьшей концентрацией (относит. предел) искомого компонента. Для хим. методов эти показатели обычно не ниже соответственно 1 мкг и 10^-6%, а при использовании радиоактивац. методов соответственно 10^-12г и 10^-10%. К. а. может быть осн. целью исследования или первым этапом при количеств. анализе объектов неизвестного состава. К. а. в геологии проводится после петрографич. исследований осадочных пород, для корреляции геол. разрезов, выяснения геохим. условий образования пород, характера (щёлочно-кислотный или окислительно- восстановительный) процессов в массиве, закономерностей распределения слагающих элементов г. п., минерализации подземных и поверхностных вод, для экспресс-анализа газа в скважинах, в предварит. исследованиях горн. массы при выборе способа обогащения и т.д.Литература: Ляликов Ю. С., Клячко Ю. A., Теоретические основы современного качественного анализа, М., 1978.Ю. А. Клячко.

один из осн. разделов аналитич. химии; совокупность хим., физ.-хим. и физ. методов, применяемых для обнаружения и идентификации элементов, ионов, радикалов, функцион. групп, фаз и соединений в анализируемом образце.

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ — совокупность хим., физ.-хим. и физ. методов исследования вещества с целью

определения содержащихся в нём элементов, иногда — соединений, с приближённой количественной оценкой их содержания (много, мало, следы). При К. а. наблюдаются появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. К. а. водных растворов основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы.