定性分析的任務(wù)主要是鑒定物質(zhì)由那些元素(或或離子)所組成。定性分析所應(yīng)用用的方法主要是化學(xué)分析法。這種方法是使被分析物質(zhì)中某種組分(元素或離子)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成具有某些特殊性質(zhì)的新物質(zhì)(如難溶的沉淀、易揮發(fā)的氣體、有色的化合物等),從而可以把某種(或某些)組分分離出來,或判斷被分析物質(zhì)中某種組成是否存在。在分析過程中用于分離或判斷的化學(xué)反應(yīng),通稱為分析反應(yīng)。判斷某種組分存在,稱為檢出或鑒定。用作鑒定的化學(xué)反應(yīng),稱為鑒定反應(yīng)。為了使分析反應(yīng)正常進(jìn)行,常將一種(或一種以上)已知成份和性質(zhì)的物質(zhì)加到被分析的物質(zhì)中。所加的物質(zhì)稱為試劑,被分析的物質(zhì)稱為試樣。按照分析時(shí)所用試樣的多少,溶液體積和操作技術(shù),定性分析大致分為常量分析法、半微量分析法和微量分析法三種(表92)。
表92 三種定性分析方法的比較
方法 | 試樣最少量(毫克) | 試液中溶質(zhì)最少量(毫克) | 可能鑒出的成分最少量(微克) |
常量分析 | 100 | 1 | 10~100 |
半微量分析 | 10 | 0.1 | 1~10 |
微量分析 | 1 | 0.01 | 10 -3次方~1 |
由于常量分析所取試樣較多,試液體積較大,并在反應(yīng)時(shí)得到大量的沉淀,所以一般進(jìn)行操作時(shí)均使用燒杯、普通試管與漏斗進(jìn)行過濾。
微量分析所用試樣量少,試液體積亦小,所用用儀器也亦很小,操作方法亦與常量分析不同,一般比較簡(jiǎn)便快速。當(dāng)物質(zhì)中所含待鑒定成分量較少,或能用來分析的試樣本身的量不多時(shí),往往采用微量分析。這種分析方法通常采用顯微結(jié)晶和點(diǎn)滴分析進(jìn)行反應(yīng)和觀察反應(yīng)結(jié)果。它的優(yōu)點(diǎn)是可節(jié)省試劑,檢出微量離子。近年來發(fā)展起來的超微量分析,其試樣用量更省,方法更靈敏,可以檢出10-6~10-12克離子。但微量分析和超微量分析方法都缺乏系統(tǒng)性,操作技術(shù)也比較困難難,不適于初學(xué)者應(yīng)用。然而超微量分析的發(fā)展對(duì)于近代科學(xué)的發(fā)展是有很大意義的。
半微量分析是介于微量與常量分析之間的一種方法,所取試樣和試液的量亦介乎于二者之間。使用的儀器主要是離心試管。利用離心的方式進(jìn)行沉淀與溶液的分離。這個(gè)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是分析省時(shí),節(jié)省試劑,準(zhǔn)確可靠,是目前最普遍采用的定性分析方法之一。
根據(jù)分析反應(yīng)的方法,可分為干法和濕法分析。
1.干法分析析一般是利用固體試樣與固體試劑在高溫下發(fā)生反應(yīng)來進(jìn)行鑒定的,例如熔珠試驗(yàn)就是干法分析的一個(gè)例子。在定性分析中,此法一般只用作輔助試驗(yàn)。
2.濕濕法分析使試劑和試樣在水溶液中進(jìn)行反應(yīng)。在水溶液中發(fā)生的反應(yīng)主要是離子間的反應(yīng)。
濕法分析通常檢出的是離子而不是元素本身。在鑒定離子時(shí),一般是利用反應(yīng)所發(fā)生的外部效果來判斷某種離子是否存在。般所指外部效果,有下列三種
(1)沉淀的生成與溶解 例如氯離子與銀離子生成凝乳狀不溶于硝酸的白色沉淀,其反應(yīng)如下:
C1-+Ag+=Agc1↓
若在含有硝酸的溶液中加入銀離子后生成白色沉淀,則表示溶液中可能含有氯離子。由于氯化銀可溶于氫氧化銨溶液,
Agc1+2NH4OH=[Ag(NH3)2]++C1-+2H2O
因此若將氫氧化銨溶液加于氯化銀沉淀上,則沉淀溶解,可進(jìn)一步證明氯離子的存在。
(2)溶液顏色的改變 如在三價(jià)鐵離子的酸性溶液中加入適量的硫氰酸銨溶液,則溶液變成血紅色,其反應(yīng)為
Fe3++3SCN-=Fe(SCN)
根據(jù)溶液中血紅色的出現(xiàn),可以判斷鐵離子的存在。
(3)氣體的逸出 根據(jù)反應(yīng)中逸出的氣體的顏色、嗅味或逸出的氣體與一定的試劑所發(fā)生的作用,可以檢驗(yàn)?zāi)撤N離子。例如碳酸鹽與酸作用,逸出二氧化碳,其反應(yīng)為:
CO32-+2H+=H2O+CO2↑
然后利用CO2遇石灰水變渾濁的作用,即可以檢驗(yàn)出CO3離子,其反應(yīng)是:
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。