Որակական վերլուծություն (քիմիա)

Որակական անալիզի խնդիրն է որոշել նյութի «որակը» կամ հայտնաբերել առանձին տարրերը կամ իոնները, որոնք մտնում են անալիզվող նյութի բաղադրության մեջ։

Որակական անալիզը մեթոդական և մանկավարժական մեծ նշանակություն ունի կենսաբանության և քիմիայի բնագավառում մասնագետ ուսուցիչներ պատրաստելու խնդրում։ Որակական անալիզը նպաստում է պարզաբանելու քիմիական երևույթները, բացատրելու նրանց պատճառները և անելու ճիշտ եզրակացություններ։

Գունավոր մարգարտաշարի ստացումը

Մի շարք աղեր և մետաղների օքսիդներ հալված նատրիումի ամոնիմային ֆոսֆատի ($Na_{2}NH_{4}\cdot 4H_{2}O$) կամ նատրիումի տետրաբորատի ($Na_{2}B_{4}O_{7}\cdot 10H_{2}O$) հալույթներում լուծելիս առաջանում է մարգարտաշար ապակի։

Դիտելով ստացված ապակու գույները՝ կարելի է որոշել, թե ինչ տարրեր կան անալիզվող քիմիական նյութի բաղադրության մեջ։ Այսպես, օրինակ՝ քրոմի միացություններն առաջացնում են զմրուխտականաչ, կոբալտինը` մուգ կապույտ, մանգանի միացությունները` մանուշակագույն, երկաթինը` ղեղնագորշավուն, նիկելինը` կարմրագորշավուն մարգարտաշարեր։ Վերջիններիս ստացման մեթոդը շատ պարզ է։ Վերցնում են պլատինե լար, որի մի ծայրը ծռված է, իսկ մյուսը՝ զոդված ապակյա խողովակի հետ։ Պլատինե լարը շիկացվում է գազայրիչի բոցի վրա և մտցվում չոր աղի, օրինակ՝ նատրիումի տետրաբորատի մեջ։ Աղի որոշ մասը հալվում է և կպչում լարին։ Այն նորից է շիկացվում գազայրիչի բոցի վրա և մտցվում անալիզվող չոր աղի մեջ. որից հետո հանվում և շիկացվում է գազայրիչի օքսիդացնող բոցի վրա՝ մինչև լրիվ հալվելը։ Առաջանում է մարգարտաշար, որի գույնը դիտում են տաք և սառը վիճակում և որոշում, թե ինչ կատիոններ կան անալիզվող նյութի բաղադրության մեջ։

Որակական անալիզի մեթոդները (եղանակները)

Որակական անալիզի եղանակները բաժանվում են երեք խմբի՝ քիմիական, ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական։

Քիմիական եղանակ

Քիմիական եղանակը հիմնված է քիմիական ռեակցիաների հիման վրա, որոնց օգնությամբ անալիզվող նյութից ստանում են նոր քիմիական միացություններ, որոնք օժտված են որոշակի հատկությամբ։ Օրինակ՝ $Cu^{2+}$իոնը կարելի է հայտնաբերել պղնձի ամոնիակային կոմպլեքս $[Cu(NH_{3})_{4}]^{2+}$ ստանալու օգնությամբ. որն ունի մուգ կապույտ գույն։ Անալիզի ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական եղանակները հիմնված են համակարգի որևէ չափորոշչի չափման վրա, որը կախվածություն է անալիզվող նյութի բաղադրությունից։

Օրինակ՝ սպեկտրալ անալիզում ուսումնասիրվում են ալիքները, որոնք առաջանում են այրիչի կամ էլեկտրական աղեղի վրա անալիզվող նյութն ավելացնելիս։ Առաջացած ալիքի երկարությամբ կարելի է որոշել անալիզվող նյութի բաղադրությունը՝ ստացված ալիքները համեմատելով սպեկտրալ անալիզի համար նախատեսված ստանդարտների հետ։

Ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական եղանակներ

Ֆիզիկաքիմիական անալիզի դեպքում անալիզվող նյութի բաղադրությունը որոշվում է նրա մեջ մտնող իոնի կամ ատոմի բնորոշ հատկությամբ։ Օրինակ՝ ֆոտոկոլորիմետրիկ (գունալուսաչափական) եղանակի դեպքում ստանում են երկաթի ոոդանիդ ($Fe(CNS)_{3}$)` գունավոր լուծույթի ձևով, և չափում են նրա օպտիկ խտությունը։ Քրոմատագրաֆիական անալիզի դեպքում նյութի բաղադրությունը որոշում են իոնների բնորոշ գույներով, որոնք ադսորբվում են իոնիտի կողմից որոշակի հերթականությամբ կամ միացության գույներով, որը պարզվում է քրոմատագրամաների ստանալուց հետո։ Միշտ չէ, որ կարելի է սահման դնել ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական անալիզների միջև, այդ պատճառով էլ երբեմն այս երկու անալիզներն անվանում են «գործիքային անալիզ» մեկ անվամբ։ Որակական անալիզի ռեակցիաները կարելի է իրականացնել «չոր» և «թաց» եղանակներով։ Առանձնապես մեծ նշանակություն ունեն «թաց» եղանակով իրականացվող ռեակցիաները։ Այն կատարելու համար նախ պետք է անալիզվող նյութը լուծել, լուծույթ անցկացնել իոնը, և ապա միայն այն հայտնաբերել։ Որակական անալիզում մեծ կիրառություն ունեն այն ռեակցիաները, որոնք ընթանում են դիտողական նկատելի արդյունքով՝ լուծույթի գույնի փոփոխություն, նստվածքի առաջացում կամ լուծում, գազի առաջացում, բնորոշ հոտ և այլն։

Հիմնականում կիրառվում են այն ռեակցիաները, որոնք ուղեկցվում են նստվածքի առաջացմամբ, լուծույթի գույնի փոփոխմամբ և գազի արտամղմամբ։ Այդպիսի ռեակցիաները կոչվում են իոնի հայտնաբերման ռեակցիաներ։

Որակական անալիզի մեթոդները ըստ վերցված նյութի և անալիզի տեխնիկայի

Ըստ անալիզի համար վերցված նյութի կամ լուծույթի քանակի և անալիզի կատարման տեխնիկայի՝ որակական անալիզի եղանակը բաժանվում է մակրո-, միկրո-, կիսամիկրո- և ուլտրամիկրո- անալիզների։

1955 թվականին «Անալիտիկ քիմիայի» մաքուր և կիրառական միջազգային միավորման հանձնախումբն ընդունեց «Անալիզի եղանակների դասակարգում»։

Մակրոքիմիական անալիզ

Ինչպես երևում է աղյուսակից, մակրոքիմիական անալիզը կատարելու համար պահանջվում է վերցնել 1-10 գ կամ 10-100 մլ նյութ, իսկ միկրոանալիզի դեպքում՝ 0,001-10⁻⁶գ կամ 1-10 մլ։ Անալիզը պետք է կատարել մանրադիտակի օգնությամբ։ Այն բաժանվում է միկրոկրիստալոսկոպիկ և կաթիլային անալիզի։

Հին անվանումը	Նոր անվանումը	Հետազոտվող նյութի քանակությունը
		գ	մլ
Մակրոանալիզ	գրամմեթոդ	1-10	10-100
Կիսամիկրոանալիզ	սանտիգրամմեթոդ	0.05-0.5	1-10
Միկրոանալիզ	միլիգրամմեթոդ	0.001-10−6	0.1-10−4
Ուլտրամիկրոանալիզ	միկրոգրամմեթոդ	10−6-10−9	10−4-10−6
Սուբմիկրոանալիզ	նանոգրամմեթոդ	10−9-10−12	10−7-10−10

Միկրոկրիստալոսկոպիկ մեթոդ

Միկրոկրիստալոսկոպիկ անալիզի դեպքում առարկայական ապակու վրա վերցնում են անալիզվող լուծույթից 1 կաթիլ և ավելացնում 1 կաթիլ հայտնաբերող ռեակտիվ։ Ստացված քիմիական միացությունը որոշում են առաջացող միացության բյուրեղային ձևով կամ հաճախակի առաջացած գունավորումով, կամ էլ նրա որևէ օպտիկական հատկությամբ։

Կաթիլային մեթոդ

Անալիզի կաթիլային մեթոդը քիմիական անալիզում առաջարկվել է Ն. Ա. Տանանաևի կողմից, 1920 թվականին։ Այս եղանակով ռեակցիան իրականացվում է անալիզվող լուծույթի և ռեակտիվի կաթիլների օգնությամբ, ունի մեծ զգայունություն և նրանով հնարավոր է հայտնաբերել նյութի շատ փոքր քանակություններ։ Ռեակցիան կարելի է իրականացնել ինչպես առարկայական ապակու, այնպես էլ ֆիլտրի թղթի վրա։ Կիսամիկրոանալիզի դեպքում վերցվում է նյութի 0,05-ից մինչև 0,5 գ կամ 1-10 մլ։ Կատարման տեխնիկան նույնն է, ինչ-որ մակրոանալիզի դեպքում, միայն փոքրացրած չափերով։ Կիսամիկրոանալիզը մակրոանալիզի համեմատ ունի այն առավելությունները, որ անալիզը կատարվում է ավելի կարճ ժամանակամիջոցում, ծախսվում է քիչ ռեակտիվ և կարելի է կատարել նաև կաթիլային եղանակով։

Անալիզը «չոր» եղանակով կատարվում է պինդ նյութի հետ։ Այն բաժանվում է երկու եղանակների՝ պիրոքիմիական և տրորման։

Պիրոքիմիական եղանակ

Այս եղանակի դեպքում անալիզվող նյութը տաքացվում է գազայրիչի բոցի վրա։ Գոյություն ունեն անալիզի երկու տեսակներ՝ «գունավոր մարգարտաշարի» ստացում և բոցի գունավորման ռեակցիա։

Բոցի գունավորման ռեակցիաներ

Նատրիումի արյում

Բազմաթիվ մետաղների ցնդող աղեր, պահելով սպիրտայրոցի կամ գազայրիչի անգույն բոցի վրա, քայքայվում են՝ առաջացնելով այդ մետաղներին բնորոշ գույներ։ Բոցի գունավորման լավ ռեակցիաներ են առաջացնում քլորիդները, կարբոնատները և նիտրատները, իսկ չցնդող աղերը (բորիտները, սիլիկատները, ֆոսֆատները) նշված եղանակով անալիզի ենթարկելիս նախապես թրջում են խիտ $HCl$-ի լուծույթով՝ վերածելով քլորիդների։

Գույնի կախվածությունը մետաղների պարունուկությունից
Մետաղ	Օքսիդիչ բոցում	Վերականգնիչ բոցում
Քրոմ	Զմրուխտ կանաչ	Դեղնականաչ
Կոբալտ	Ինտենսիվ կապույտ	Մուգ կապույտ
Մագնեզիում	Ամետիստ մանուշակագույն
Երկաթ	Խամր դեղին	Կանաչ
Նիկել	Խամր կարմիր	Մոխրամանուշակագույն
Պղինձ	Կապույտ	Մուգ կարմիր

Անալիզի տրորման (շփման) եղանակ

Այս եղանակն առաջարկվել է 1898 թվականին, Ֆ. Մ. Ֆլավիցկու կողմից։ Դրա էությունը հետևյալն է. անալիզվող նյութը տրորում են պինդ ռեագենտի հետ, հախճապակյա հավանգում, մոտավորապես հավասար քանակով։ Ռեակցիայի արդյունքում ստացվում է գունավոր միացություն, որի գույնով էլ որոշում են անալիզվող միացության մեջ տվյալ իոնի առկայությունը։ Օրինակ՝ կոբալտի իոնի հայտնաբերման համար վերցնում են կոբալտի քլորիդի $CoCl_{2}$, մի քանի բյուրեղներ և տրորում ամոնիումի ռողանիդի բյուրեղների հետ։

Մետաղների ցնդող աղերը	Բոցի գունավորումը
նատրիումի	ղեղին
կալիումի	մանուշակագույն
ռուբիդիումի և ցեզիումի	վարդամանուշակագույն
բարիումի	կարմիր
կալցիումի	կանաչ
պղնձի և բորի	աղյուսակարմիր
կապարի, արսենի և ծարիրի	կապույտ կամ կանաչ, բաց կապույտ

Կոբալտիտետրառոդանային ամոնիումային ($NH_{4})_{2}[Co(CNS)]$կոմպլեքսի առաջացումից խառնուրդը կապտում է.

$CoCl_{2}+4NH_{4}(CNS)=(NH_{4})_{2}[Co(CNS)]+2NH_{4}Cl$

Որակական անալիզում «չոր» եղանակով հայտնաբերումները կատարում են օժանդակ դեր, հատկապես նախնական փորձարկումների և ստուգողական ռեակցիաների ժամանակ։

Տես նաև

• Անալիտիկ քիմիա

Գրականություն

• Шарло Г. Методы аналитической химии. - М.-Л.: Химия, 1965.
• Тикунова И. В. Справочник молодого лаборанта-химика. - М.: Высшая школа, 1985.
• В. Н. Агексеев. Курс качественного химического полумнкроанализа. Госхимиздат.М.. 1957.
• И. П. Ашмарин, Н. Н. Ушакова. Справочные таблицы по аналитической химии.Им. МГУ, 1960.
• О. В. Андреева, В. В. Васильев, Н. П. Терещенко. Чувствительность качественныхреакций. Им. ЛГУ, 1962.
• Ա. Գ. Քանքանյան, Որակական քիմիական անալիզի տեսական հիմունքները. «Լույս» հրատարակություն, 1966 թվական։
• Дж. Фритц, Г. Шенк. Количественный анализ. Им., «Мир», М., 1978.
• X. Марк, Г. Рехниц. Кинетика в аналитической химии. «Мир», 1972.
• А. П. Крешков. Основы аналитической химии. Им. «Химия», М.. 1970.
• В. Б. Алесковский, В. В. Бардин и другие. Физико-химические методы анализа. Им. «Химия» М., 1964.
• Ю. С. Ляликов. Физико-химические методы анализа. Госхимиздат. 1960.
• Ю. Ю. Луреье. Справочник по аналитической химии. Им. «Химия», М., 1971.
• Д. Перрин. Органические аналитические реагенты. М., 1967.
• П. П. Коростьиев. Приготовление растворов для химико- аналитических работ. М., 1962.
• Н. Я. Логинов, А. Г. Воскресенский, И. С. Саюдкин. Аналитическая химия. Им. «Просвещение», М., 1973.
• И. П. Ашмарин, Н. Н. Ушаков. Справочник. Таблицы по аналитической химии. М., 1960.
• А. П. Мусакин. Таблицы и схемы аналитической химии.
• А. М. Васизьев и др. Сборник задач по аналитической химии. Им. Казанского университета, 1970, 1971.
• Понамарев. Аналитическая химия, ч. 1 и 2, М., Им. «Высшая школа», 1982.

Արտաքին հղումներ

• Որակական անալիզ academic.ru կայքում
• Որակական անալիզ chemport.ru կայքում