Кольорометрія. Характеристики кольорометрії

При таких аналітичних реакціях переважно (хоча і не завжди) застосовуються циклоутворюючі ліганди, здатні до утворення хелатних комплексів, особливо - внутріншньокомлексних сполук і комплексонатів металів. Молекули подібних лігандів повинні містити функціонально-аналтичні групи (ФАГ), здатні утворювати з атомами металів-комплексоутворювачів відносно міцні координаційні зв’язки, найчастіше - стійкі металоцикли. До складу ФАГ можуть входити групи -ОН, -SН, -NH, -C=O, -С=S, гетероатоми нітрогену та ін.

Так, наприклад, іони купруму (II) при взаємодії з органічними сполуками  утворюють комплекси зеленого кольору, що містять п’ятичленні металоцикли:

 

При реакціях іонів кадмію з органічними реагентами складу Аr-N=N-NH-Ar' (Аr і Аr' - арільні радикали), що містять у якості ФАГ діазоаміногрупу, утворюються комплекси червоного кольору.

Стибій (III) утворює малорозчинні білі осади комплексів з лігандами, що містять в якості ФАГ дві сусідні фенольні групи в ароматичному ядрі, наприклад, з пірогалолом. Комплекси, що утворились, містять п’ятичленні металоцикли:

 

  Присутність ФАТ в органічній молекулі є необхідною, але не завжди достатньою умовою, що дозволяє використовувати дану органічну сполуку у якості аналітичного реагенту. В багатьох випадках необхідна також присутність аналітико-активних груп (ААГ), зазвичай не утворюючих безпосередньо координаційні зв’язки з центральним атомом метала-комлексоутворювача, але підсилюючих аналітичний ефект ФАГ. Поєднання ФАГ, ААГ разом з центральним атомом металу, що визначають, дає «аналітичний вузол», що відіграє важливу роль у відповідній аналітичній реакції.

До деяких основних критеріїв застосування внутрішньокомплексних сполук в хімічному аналізі відносяться:

1)мала розчинність комплексної сполуки у тих випадках, коли їх використовують для осадження іонів металів із розчинів;

2) наявність інтенсивного характерного забарвлення комплексів, якщо їх використовують для відкриття та визначення іонів металів за забарвленням розчину;

3)досить висока стійкість утворюваних комплексів (велике значення констант стійкості).

Деякі органічні реагенти дозволяють відкривати чи визначати цілий ряд катіонів. До числа таких органічних реагентів відносять сполуки групи арсеназо, що містять арсен, азогрупи, -SO3Н, -ОН (арсеназо І, арсеназо II, арсеназо III, поліарсеназо), наприклад:

 

 

Так, за допомогою арсеназо І можна визначати уранільну групу UO22+ , катіони кальцію Са2+, берилію Ве2+, купруму Сu2+, кобальту Со2+, нікелю Ni2+, алюмінію А13+, рідкоземельних металів, титан (III), цирконій (IV), торій (IV), ванадій (V), ніобій (V), тантал (V), а також аніони F-, ВF4 -.

Арсеназо ІII дозволяє визначити катіони Ве2+, Мg2+ , Са2+, Zn2+, Сd2+, Hg2+, А13+, РЬ2+, рідкоземельних металів, титан (IV), цирконій (IV), гафній (IV), торій (IV).

До числа досить розповсюджених в хімічному аналізі відносяться, наприклад, такі органічні реагенти, як дитизон, диметилгліоксим, 1-нітрозо-2- нафтол.

Дитизон (дифенілтіокарбазон)

Вперше він був запропонований у якості реагенту на катіони цинку Zn2+, з яким він утворює комплекс малинового кольору - дитизонат цинку Zn(HDz)2, розчинний в хлороформі і тетрахлориді вуглецю. Реакція досить чутлива: межа виявлення 0,025 мкг [8].

 

 

 

 

Таблиця 1 - Органічні реактиви, використовувані в якісному аналізі

Органічний реактив	Іон, що визначається	Ефект, що спостерігається
Диметилгліоксим (реактив Чугаєва) С4H8N2O2	Ni2+,	Яскраво-червоний осад
	Pd2+	Яскраво-червоний осад
	Fe2+	Червоний колір розчину
Дифенілтиокарбазон (дитизон) в хлороформі С6H5NH∙NHCSN∙NC6H5	Pb2+		Темно-червоний  розчин
Дифенілтиокарбазон (дитизон) в хлороформі С6H5NH∙NHCSN∙NC6H5 Дитіооксамид (NHCSН)2	Zn2+	Червоний розчин
	Cu 2+	Зелено-чорний осад
Дитіооксамид (NHCSН)2 Алізарин С14 Н6О2(ОН)2	Ni2	Темно-фіолетовий осад
	Co+2	Жовто-бурий осад
	Al3+	Осад яскраво-червоного кольору
Алюмінон [C22H11O9(NH4)3]	Al3+	Яскраво-червоне забарвлення
8-Оксихінолін С9Н6NOH	Mg2+	Зелено-жовтий осад Mg(C9H6NO)
Магнезон I C12H7N2NO2(OH)2	Mg2+ (при рН≈11)	Синє забарвлення
Магнезон ИРЕА	Mg2+ (при рН  10)	Яскраво-червоне забарвлення
Тіомочевина CS(NH2)2	Cd2+ (в присутності розчину H2S)	Жовтий осад
Родизонат натрію С6О6Na2	Ва2+, Sr2+	Червоне забарвлення

 

2.4 Якісні визначення органічних сполук

Аналіз органічних сполук багато чим відрізняється від аналізу неорганічних сполук. Так, якісний аналіз неорганічних речовин оснований на реакціях іонів і його мета - відкриття іонів, що входять до складу даної речовини. Властивості органічної сполуки залежать не тільки від елементного складу, але й від наявності і положення функціональних груп. Визначення цих груп є важливим завданням дослідження органічних сполук. Хімічні методи визначення органічних сполук засновані на реакціях їх функціональних груп. Наприклад, для якісного та кількісного визначення спиртів використовують реакції, характерні для спиртової групи, для визначення альдегідів, кетонів, амінів - реакції, характерні для груп: -СНО, -СО, -МН2 і т.д. [9].

Таблиця 2 -  Якісні реакції деяких органічних сполук

Речовина, функціональна група	Реактив	Схема реакції	Характерні ознаки
Алкени, алкіни, дієни	розчин KMnO4 (рожевий)	СН2=СН2 + Н2О + КMnO4 → КОН + MnO2↓+ СН2(ОН)-СН2(ОН)	знебарвлення розчину
	розчин I2 (бурий)	СН2=СН-CН3 + I2 → СН2(I)-СН(I)-CH3	знебарвлення розчину
	розчин Br2 (жовтий)	СН2=СН2 + Br2 → СН2(Br)-СН2(Br)	знебарвлення розчину
Ацетилен	аміачний  розчин Ag2O	CH ≡ СН + [Ag(NH3)2]OH → AgC≡CAg↓ + NH3↑ + H2O	утворення осаду жовтого кольору (вибухонебезпечний)
Бензол	нітруючи суміш HNO3+H2SO4	t°C, H2SO4(конц.)  C6Н6 + HNO3 → C6H5-NO2 + H2O	утворення важкої рідини світло-жовтого кольору із запахом гіркого мигдалю
Толуол	розчин KMnO4 (рожевий)	C6Н5-СН3 + KMnO4 + H2SO4 → C6Н5-COOH + H2O + K2SO4+ MnSO4	знебарвлення розчину
Фенол	розчин FeСl3 (ясно-жовтий)	C6Н5OH + FeCl3 → (C6Н5O)3Fe + HCl	фарбування розчину у фіолетовий колір
	насиченій розчин Br2(бромна вода)	C6Н5OH + 2Br2 → C6Н2Br3OH↓ + HBr	утворення білого осаду із специфічним запахом
Анілін (амінобензол)	розчин хлорного вапна CaОСl2 (безбарвний)		фарбування розчину у фіолетовий колір
Етанол	насичений розчин I2 + розчин NaOH	C2H5OH + I2 + NaOH → CHI3↓ + HCOONa + NaI + H2O	утворення дрібнокристалічного осаду СНI3 світло-жовтого кольору із специфічним запахом
	CuO (прожарена мідна проволока)	C2H5OH + CuO → Cu↓ + CH3-CHO + H2O	виділення металевої міді, специфічний запах ацетальдегіду

 

 

Продовження таблиці 2 - Якісні реакції деяких органічних сполук

Гідроксогрупа (спирти, фенол)	металічний Na	R-OH + Na → R-O-Na+ + H2↑  C6H5-OH + Na → C6H5-O-Na+ + H2↑	специфічний запах
Ефіри	Н2О (гідроліз) в присутності NaOH при нагріванні	CH3-C(O)-O-C2H5 + H2O ↔ CH3COOH + C2H5OH	яскраво-синє фарбування розчину
Многоатомні спирти, глюкоза	щойно осаджений гідроксид міді (II) в сильно лужному середовищі		утворення блискучого нальоту Ag («срібне дзеркало») на стінках посуди
Карбонільна група – СНО	аміачний розчин Ag2O	R-CHO + [Ag(NH3)2]OH → R-COOH + Ag↓ + NH3↑ + H2O	утворення червоного осаду Сu2О
	щойно осаджений Сu(OH)2	R-CHO + Cu(OH)2 → R-COOH + Cu2O↓ + H2O	фарбування розчину в рожевий колір
Карбонові кислоти	лакмус		виділення СО2
	розчин Na2CO3	R-COOH + Na2CO3 → R-COO-Na+ + H2O + CO2↑	специфічний запах складного ефіру, що утворюється
	спирт +H2SO4	R-COOH + HO-R1 ↔ RC(O)OR1 + H2O	утворення червоного осаду Сu2О
Мурашина кислота	щойно осаджений Сu(OH)2	HCOOH + Cu(OH)2 → Cu2O↓ + H2O + CO2↑	«срібне дзеркало» на стінках посуди
	аміачний розчин Ag2O	HCOOH + [Ag(NH3)2]OH → Ag↓ + H2O + CO2↑	знебарвлення розчину
Олеїнова кислота	розчин KMnO4  (рожевий) або I2 (бурий) або Br2(жовтий)	C17H33COOH + KMnO4 + H2O → C8H17-CH(OH)-CH(OH)-(CH2)7-COOH + MnO2↓ + KOH   C17H33COOH + I2 → C8H17-CH(I)-CH(I)-(CH2)7-COOH	фарбування розчину в червоно-бурий колір
Ацетати (солі оцтової кислоти)	розчин FeCl3	CH3COONa + FeCl3 → (CH3COO)3Fe + NaCl	фарбування розчину в малиновий колір
Стеарат натрію (мило)	Н2О (гідроліз) + фенолфталеїн	C17H35COONa + H2O ↔ C17H35OOH↓ + NaOH	утворення сірого осаду
	насичений розчин солі кальцію	C17H35COONa + Ca2+ ↔ (C17H35COO)2Ca↓ + Na+	утворення білого осаду
	концентрована неорганічна кислота	C17H35COONa + H+ ↔ C17H35COOH↓ + Na+	запах «паленого», паленого пір'я

 

 

Продовження таблиці 2 - Якісні реакції деяких органічних сполук

Білоки	полум'я	реакція горіння	без нагрівання – з'являється жовте фарбування розчину; при нагріванні і додаванні розчину аміаку білок забарвлюється в жовтий колір
	НNO3 (конц.); t, °С	ксантопротеїнова реакція (відбувається нітрація бензолових кілець в молекулі білка)	синьо-фіолетове фарбування розчину
	щойно осаджений Сu(OH)2	біуретова реакція (утворюється комплексне з'єднання)

[10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВОК

Метод кольорометрії, порівняно з іншими фізико-хімічними методами, дає більш повну інформацію про наявні протеолітичні рівноваги та відповідні константи.

Аналітичні властивості органічних реагентів визначаються функціональною атомної угрупованням, яка являє собою групу атомів, які безпосередньо беруть участь в аналітичній реакції (ОН, NH2, COOH, SH). Природа цього угруповання визначає коло речовин, що взаємодіють з органічною речовиною, при даних умовах. Згідно з гіпотезою аналогій, з органічним реагентом взаємодіють ті метали, які схильні утворювати стійкі з'єднання з простими неорганічними речовинами, що містять групи атомів, які входять у функціональну групу молекули реагенту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:

1. Колориметричний метод аналізу[Електронний ресурс]. – Режим доступу:http://studopedia.net/8_59126_kolorimetrichniy-metod-analizu.html

2. Крешков А. П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Количественный анализ/ А. П. Крешков. – М.: Химия, 1971. – 456 с. 

3. Методи аналізу [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.pu.if.ua/depart/Chemistry/resource/file/%20аналітика%20ІІ%20сем.%20для%20сайту.pdf

4. Иванов В.М. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы/В.М. Иванов, О.В. Кузнецова// Успехи химии. – 2001. - №5, Т.70. – С. 411-428

5. Цветометрия в бетонной промышленности? [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://budewell.com.ua/materials/pdf/cvetometriya-beton.pdf