БЕЛГІСІЗ ЗАТТЫҢ САПАЛЫҚ

Сапалық талдауда экстракТциАяЛныДАқоУлЫдану

Көптеген катиондар мен аниондар біртипті реакциялармен сипатталады, олар

оны ашу үшін қолданылады. алайда катиондар мен аниондардың күрделі

қоспасында оларды сәтті қолдану өзара кедергі келтіру әсерінен

қиындатылған. Алдындағы тарауларда көрсетілгендей, оларды кейінгі

тұндыру реакциямен анықтау үшін, иондарды бөлудің айтарлықтай тиімді

әдістері бар. Алайда тұндыру реакциялары иондарды әрдайым толық бөле

бермейді. Бұл жағдайларда, оларды бөлу үшін басқа құралдарды қолданған

мақсатты болады, мысалы сұйықтықтық экстракцияны — қоспа

құрауыштарын бір сұйық фазадан (су ерітіндісі) арнайы реагенттен тұратын

(экстрагент) екіншісіне (сумен араласпайтын органикалық еріткіш) ауыстыру.

Бұл ретте келесілерге қол жеткізіледі:

■ экстракциясы кезінде анықталатын затты концентрациялау (егер

органикалық фазаның көлемі су ерітіндісінің көлемінен біраз мөлшерде аз

болса);

■ бөлу нәтижесінде кедергі келтіретін құрауыштардың әсерін азайту;

■ жүзеге асырылмайтын немесе су ерітіндісінде қиындықпен жүретін

осындай реакцияларды жүргізу мүмкіндігі.

Экстракцияны қолданумен иондарды сапалық анықтау үшін көптеген

реакциялар қолданылады, олардың кейбірі төменде келтірілген.

Co2+ ионын ашу:

CoCl2 + 4NH4SCN = (NH4)2[Co(SCN)4] + 2NH4Cl (4.206)

(NH4)2[Co(SCN)4] көгілдір комплексі су ерітіндісінде тек SCN- ионының

артық мөлшерінде және кобальт иондарының жоғары концентрацияларында

түзіледі. Экстракциондық нұсқада реакция жүргізу, яғни су ерітіндісімен
араласпайтын органикалық ерітінді болғанда (эфир, изоамил спирті және

с.с.), кобальттің аздау концентрациялары кезінде айқын көрінетін

аналитикалық әсер береді.
H2CrO6 хромүсті қышқылының түзілу реакциясы бойынша хромды ашу:

K2Cr2O7 + 4H2O2 + 2HNO3 = 2H2CrO6 + 3KNO3 + 3H2O (4.207)
Амил спирті немесе диэтил эфирі болғанда, H2CrO6 хромүсті қышқылымен
бөлінетін органикалық еріткіш қабатының көк түске боялуы байқалады.

C13H12N4S дитизон экстракциясымен мырыш ионын ашу: ZnSO4 +

2C13H12N4S = Zn(C13H11N4S)2 + H2SO4 (4.208)
Мырыштан тұратын ерітіндіге дитизонның хлороформды ерітіндісін (ашық

жасыл түсті) қосқанда, экстракт сығынды алқызыл реңке боялады. Реакция
өте сезімтал. Оңтайлы рН 8,3.

Катиондарды анықтаудың және бөлудің көптеген аса сезімтал реакциялары
белгілі. Оларды қолдануды шектеу еріткіштердің токсиндік қасиеттеріне
және олардың өртену қауіптілігіне байланысты.
Хроматографияны қолданумен ион қоспаларын талдау
Заттарды жеке фракцияларға немесе тіпті дербес заттарға бөлудің аса тиімді
құралы хроматография әдісі болып табылады (9 тар. қар.). Ол динамикалық
режимде екі фаза арасындағы заттарды әртүрлі үлестірумен байланысты: бұл
фазалардың бірі қозғалмайды, ал екіншісі біріншісіне қарай жылжиды
(мысалы, қатты сорбент қосылған бағанмен өтетін сұйықтық). Еріген
заттарды үлестіруге байланысты сұйықтық пен қатты сорбент арасында
қатты фазамен еріген заттарды алудың қатаң анықталған реті орнатылады.
Бұл қатты фазаның ерітіндімен байланысынан кейін бастапқы қоспаның
жеке құрауыштарынан тұратын фракцияларды алып, сорбенттен сіңген
заттарды дәйекті түрде шаюға (элюирлеуге) мүмкіндік береді.
Фазалардың түрлі агрегаттық күйлерімен, олардың әрекеттесу сипатымен,
бөлу реакциясының механизмімен және аппаратуралық рәсімдеумен
көптеген хроматографиялық әдістер бар.
Химиялық зертханаларда газ, сұйық-сұйықты, ион алмасу, жіңішке қабатты,
қағаз хроматографиялы және басқа әдістері қолданылады. Органикалық емес
талдауда көбіне ион алмасу және қағаз хроматографиясы әдістері
қолданылады.
Ион алмасу хроматографиясында қатты фаза ретінде ионит (катиониттер
және аниониттер) деп аталатын қатты ион алмастырушы жоғары полимерлі
шайырларды қолданады. Теріс зарядталған топтардан тұратын (—SO3-, —O-
, —COO- және б.) қандай да бір қозғалмалы катионмен байланысты X (H+,
Na+, K+ және с.с.) катионит R—X жоғары полимерлі молекула болып
табылады. X катионитінің қозғалмалы иондары катионмен байланысатын
сұйық фазада болатын басқа катиондармен оңай алмасуға қабілетті. Анионит
те — сұйық фаза аниондарымен алмасуға қабілетті қозғалмалы аниондармен
байланысты жоғары молекулалық катион R'—Y (мұнда Y = OH-, Cl", NO3-).
Катионит немесе анионитті қолданып, катиондарды және аниондарды бөлу
оңай. Бұл үшін қоспадан тұратын ерітіндіні катиониттен тұратын бағаннан
өткізу жеткілікті. Бұл ретте барлық катиондар катионитпен сіңіріледі, ал
аниондар ерітіндіде еркін қышқылдар (егер X = H+) немесе натрий тұздары
ретінде (егер X = Na+) қалады. Осыдан кейін катионитті қышқылмен шаяды.
Катионитпен жұтылған катиондар сутек иондарымен ығыстырылып, хлорид
түріндегі ерітіндіге өтеді (егер катионитті HCl шайса), ал катионит R— H
түріне өтеді. Катиондар мен аниондарды бөлуді аниониттердің көмегімен де
осылай жүргізуге болады.

Сандық талдауда қағаз хроматографиясының әдістерін қолданады. Ол
қағазды құрайтын целлюлоза талшықтарының ерітінді құрамындағы әртүрлі
заттарға қатысты әртүрлі сіңіргіштік қабілетіне негізделген, оны сүзгілеу
қағазына түсіреді.
Мысалы, сүзгілеу қағазына Ba2+, Sr2+, Ca2+ қоспасынан тұратын ерітінді
тамшысын түсіреді. Капиллярлық күшьердің әсерінен су ерітіндісі қағаз
бетіне диаметрі ұлғая түсетін шеңбер түрінде таралады. Оның ортасына
натрий диозонатын Na6C6O6 қосады, ол бұл иондармен түсті тұнбалар
құрады. Целлюлозаның катиондарға қатысты сіңіргіштік қасиеті әртүрлі
және жеке иондарға тән түрлі-түсті қағазда кеңістікті шоғырландырыла
бөлінген сақиналарды түзеді.

Алдын ала сынақтар және затты талдауға дайындау. Затты
ерітіндіге ауыстыру

Белгісіз затты талдау — айтарлықтай қиын тапсырма, сондықтан
мүмкіндігінше тәжірибеге дейін бар ақпараттың барлығын зерделеу қажет.
Ең алдымен – талданатын заттың түрін анықтау қажет (4.2. кест. қар.). Бұл
үшін әдетте талданатын үлгіге алдын ала сынақ жүргізеді. Алдын ала
сынақтың мақсаты – талдаудың лайықты әдісін таңдау үшін және оны
жүргізуді барынша жеңілдету (негізгі құрауыштардың болуын растау және
оларға кедергі жасайтындарды жою) үшін заттың құрамы туралы
болжамдарды нақтылау. Ең алдымен талданатын заттардың гомогендігін
бағалау қажет, яғни ол бір немесе бірнеше фазадан тұрады ма. Бұл үшін
ұлғайту әйнектерін, бинокулярларды немесе микроскопты қолданады. Егер
зат бірнеше фазадан тұрса, онда оларды жеке құрауыштарға бөлу мақсатқа
сай, олардың әрқайсысын жеке талдау қажет. Фазаларды қолмен бөлшектеу
арқылы немесе тесіктері әртүрлі арнайы електердің көмегімен бөлу.

Сонымен қатар алдын ала сынақтарға үлгіні ерітудің әртүрлі әдістерін
жатқызу қажет, мысалы, судың, қышқылдың, негіз ерітінділерінің, тотығу,
тотықсыздандыру және комплекс түзгіш реагенттерді. Бұл ретте түзілетін
ерітінділердің түсіне, бөлінетін газдардың болуына, олардың түсі мен иісіне
көңіл бөлу қажет. Бұл жағдайда үлгіні келесі аналитикалық рәсімдер үшін
ыңғайлырақ күйге алмастыру міндеті шешіледі. Егер аталған құралдармен
үлгіні еріген күйге ауыстыру мүмкін болмаса, онда талданатын үлгіні
қорытпа немесе бірікпені кейінгі ыдырауы үшін жарамды реагенттермен
қорыту немесе біріктіруді қолданады. Реагент ретінде бұл мақсатта NaOH,
Na2O2, Na2CO3, K2S2O5 және б. қолданылады. Алынған ерітінді немесе
бірікпені сумен немесе ерігіш қышқылдармен өңдейді және талдайды.
Қалған тұнба көбіне кремний қышқылын немесе ерімейтін силикаттарды
білдіреді.

Қойылған міндетке байланысты оны бөлек талдайды немесе серпиді.
Алынған ерітіндіде бөлшектеу әдісімен жеке иондарды іздеуді жүргізеді.
Көбінесе мұндай әдіспен темір иондарын және алдын ала байқау нәтижелері
бойынша болуын болжайтын, қоспаның негізгі құрауыштарын ашады.
Үлгілерді сынау нәтижелері барынша пайдалы болу үшін оларды сол
реактивтердің жеке заттарға (бөлшектерге) әсерімен салыстыру қажет (4.4;
4.5 бөлім. қар.).
Алдын ала сынау материалдары және априоралық ақпарат бойынша үлгінің
сапалық құрамы туралы жақсы негізделген болжамдар жасауға болады.
Талдау нысанын әрі қарай зерттеу барысында, бұл болжамдарды нақтылау
қажет және алынған нәтижелерді болжалды заттардың болуын нақты
дәлелдейтін сынақтармен дәлелді түрде растау қажет. Бірақ ерекше
аналитикалық реакциялар өте аз. Сондықтан бірқатар дәйекті сатылы
айналымдарды – топтық реагенттердің көмегімен, өзара кедергі келтіретін
заттар әртүрлі фракцияларға (аналитикалық топтарға) бөлінгенде жүйелі
талдауды жүргізу арқылы ғана күрделі қоспалардың құрамын нақты орнатуға
болады. Әр топтың ішінде иондарды сипаттамалық реакциялардың көмегімен
анықтайды, ал кедергі келтіретін иондарды арнайы реакцияларды жүргізіп
бөледі немесе бүркейді. Осы фракциялардың әрқайсысында иондардың едәуір
аз мөлшері болғандықтан, қандай да бір ионның болуына лайықты реакцияны
таңдау бастапқы көп құрайышты қоспаға қарағанда айтарлықтай жеңіл
болады. Сонымен қатар, жүргізілген эксперименттердің нәтижелері бойынша
келесі сандық талдау үшін зерттелген заттың нақты құрама бөлшектерінің
шамалы мөлшеріне баға берген өте маңызды.
Заттың сапалық химиялық талдауының негізгі кезеңдерін сызба түрінде
көрсетуге болады (4.4.1 бөлім. қар.), әр кезеңді егжейтегжейлі қарау алдыңғы
бөлімдерде қарастырылды.