Лекция 8. Органические реагенты, их классификация и применение в анализе

Органические реагенты, их классификация и применение в анализе

Органические реагенты находят все более и более широкое применение как в качественном, так и в количественном анализе. Это объясняется тем, что они обладают высокой чувствительностью и селективностью своего действия. Данные вещества широко используются как в обычном пробирочном методе анализа, так и в капельном, фотометри­ческом и хроматографическом методах анализа. В гравиметрическом (весовом) анализе они применяются в качестве реагентов-осадителей, обладающих большой молекулярной массой, при относительно не­большом содержании осаждаемого иона, что значительно повышает точность гравиметрических определений; в титриметрическом (объ­емном) анализе - в качестве рабочих титрованных растворов, с помощью которых быстро и точно определяется значительное чис­ло катионов. На использовании органических реагентов-комплексонов основана комплексометрия. Еще большее количество орга­нических реагентов используется в качестве различных индикаторов.

После работ Л. А. Чугаева в Советском Союзе и за рубежом проведена огромная работа по выявлению специфичности функциональных групп органических реагентов. С этой же целью классифицированы катионы металлов по их элек­тронной конфигурации, в которой катионы металлов в зависимости от их электронной структуры подразделены на три основные груп­пы, отражающие химико-аналитические свойства их.

1. Ионы с электронной конфигурацией благородных (инертных) газов:

Li⁺ Be²⁺ В³⁺

Na⁺ Mg²⁺ Al³⁺

К⁺ Са²⁺ Sc³⁺ Zr⁺⁴

Rb⁺ Sr²⁺ Y³⁺ Hf⁺⁴

Cs⁺ Ba²⁺ La³⁺ Th⁺⁴

2. Ионы переходных металлов с частично заполненными d - или f- орбиталями:

Ti⁺⁴ V⁺⁵ Сr³⁺ Mn²⁺ Fe²⁺ Fe³⁺ Co²⁺ Ni²⁺ Cu²⁺

Nb⁺⁵ Mo⁺⁶ To⁺⁴ Rn⁺³ Rh³⁺ Pd²⁺ Ag⁺²

Ta⁺⁵ W⁺⁶ Re⁺⁷ Os⁺⁸ Ir⁺⁴ Pt²⁺ Au³⁺

3. Ионы с заполненными d -орбиталями:

Cu⁺ Zn²⁺ Ga³⁺ Ge⁺⁴ As⁺⁵

Ag⁺ Cd²⁺ In³⁺ Sn⁺⁴ Sb⁺⁵

Au⁺ Hg²⁺ Tl³⁺ Pb⁺⁴ Bi³⁺

Многочисленными исследованиями установлено, что катионы, имеющие электронные конфигурации благородных (инертных) газов, предпочтительно реагируют с кислородсодержащими лигандами, включающими следующие функциональные группировки атомов в молекулах органических реагентов: карбоксильную, карбонильную, гидроксильную, фенольную и оксихиноидную, или их сочетания. Примером органических реагентов, содержащих названные функциональные группировки атомов, могут служить ализарин, алюминон, магнезон, родизонат натрия и др.

Катионы переходных металлов образуют более устойчивые комплексы с лигандами, содержащими поляризующиеся группировки атомов типа первичной —NH₂, вторичной = NH и третичной = N— аминогрупп, нитрозогруппы — N = О, азогруппы — N = N —, гидразогруппы — NH —NH —, оксимной группы — С = NOH, или же с соединениями, содержащими гетероциклические атомы азота.

Примером органических реагентов на катионы переходных металлов могут служить диметилглиоксим, купрон, дипиридил, оксихинолин, комплексон (III) и др.

Катионы с заполненными d -орбиталями и катионы, имеющие инертную s²-пару электронов, также предпочтительно взаимодей­ствуют с легкополяризующимися лигандами, содержащими сле­дующие функциональные группировки атомов: сульфгидрильную группу

½

—C—SH, а также тиогруппу —C=S,

или же с органическими реагентами, содержащими сочетание этих группи­ровок с аминогруппами. Примером таких индикаторов являются дитизон, диэтилдитиокарбамат, рубеановая кислота, тиоцетамид, тионалид и др.

Однако необходимо отметить, что названные типы лигандов, предпочтительные для отдельных групп катионов, не имеют абсолютного значения. Наоборот, все лиганды взаимодействуют со всеми ионами металлов в степени, зависящей от природы донорных групп лиганда. Поэтому многие органические реагенты вступа­ют во взаимодействие с катионами первой, второй и третьей групп, т. е. с катионами, имеющими различные электронные конфигу­рации.

Изучая реакции органических реагентов с неорганическими ионами физико-химическим методом (треугольная диаграмма «Состав - свойство»), Ф. М. Шемякин установил, что, наибольшее зна­чение имеет специфичность условий реакции, а не специфичность реагентов. Меняя условия прове­дения реакций, находя оптимальные концентрации реагирующих веществ, рН раствора, температуру, условия осаждения и раство­рения, а также используя процессы сорбции и ионного обмена, можно подобрать для каждого элемента специфические условия его определения наиболее характерными органическими реаген­тами.

Дата добавления: 2015-06-30