定性分析的任务主要是鉴定物质由那些元素(或或离子)所组成。定性分析所应用用的方法主要是化学分析法。这种方法是使被分析物质中某种组分(元素或离子)发生化学反应,生成具有某些特殊性质的新物质(如难溶的沉淀、易挥发的气体、有色的化合物等),从而可以把某种(或某些)组分分离出来,或判断被分析物质中某种组成是否存在。在分析过程中用于分离或判断的化学反应,通称为分析反应。判断某种组分存在,称为检出或鉴定。用作鉴定的化学反应,称为鉴定反应。为了使分析反应正常进行,常将一种(或一种以上)已知成份和性质的物质加到被分析的物质中。所加的物质称为试剂,被分析的物质称为试样。按照分析时所用试样的多少,溶液体积和操作技术,定性分析大致分为常量分析法、半微量分析法和微量分析法三种(表92)。
表92 三种定性分析方法的比较
方法 | 试样最少量(毫克) | 试液中溶质最少量(毫克) | 可能鉴出的成分最少量(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 |
由于常量分析所取试样较多,试液体积较大,并在反应时得到大量的沉淀,所以一般进行操作时均使用烧杯、普通试管与漏斗进行过滤。
微量分析所用试样量少,试液体积亦小,所用用仪器也亦很小,操作方法亦与常量分析不同,一般比较简便快速。当物质中所含待鉴定成分量较少,或能用来分析的试样本身的量不多时,往往采用微量分析。这种分析方法通常采用显微结晶和点滴分析进行反应和观察反应结果。它的优点是可节省试剂,检出微量离子。近年来发展起来的超微量分析,其试样用量更省,方法更灵敏,可以检出10-6~10-12克离子。但微量分析和超微量分析方法都缺乏系统性,操作技术也比较困难难,不适于初学者应用。然而超微量分析的发展对于近代科学的发展是有很大意义的。
半微量分析是介于微量与常量分析之间的一种方法,所取试样和试液的量亦介乎于二者之间。使用的仪器主要是离心试管。利用离心的方式进行沉淀与溶液的分离。这个方法的主要优点是分析省时,节省试剂,准确可靠,是目前最普遍采用的定性分析方法之一。
根据分析反应的方法,可分为干法和湿法分析。
1.干法分析析一般是利用固体试样与固体试剂在高温下发生反应来进行鉴定的,例如熔珠试验就是干法分析的一个例子。在定性分析中,此法一般只用作辅助试验。
2.湿湿法分析使试剂和试样在水溶液中进行反应。在水溶液中发生的反应主要是离子间的反应。
湿法分析通常检出的是离子而不是元素本身。在鉴定离子时,一般是利用反应所发生的外部效果来判断某种离子是否存在。般所指外部效果,有下列三种
(1)沉淀的生成与溶解 例如氯离子与银离子生成凝乳状不溶于硝酸的白色沉淀,其反应如下:
C1-+Ag+=Agc1↓
若在含有硝酸的溶液中加入银离子后生成白色沉淀,则表示溶液中可能含有氯离子。由于氯化银可溶于氢氧化铵溶液,
Agc1+2NH4OH=[Ag(NH3)2]++C1-+2H2O
因此若将氢氧化铵溶液加于氯化银沉淀上,则沉淀溶解,可进一步证明氯离子的存在。
(2)溶液颜色的改变 如在三价铁离子的酸性溶液中加入适量的硫氰酸铵溶液,则溶液变成血红色,其反应为
Fe3++3SCN-=Fe(SCN)
根据溶液中血红色的出现,可以判断铁离子的存在。
(3)气体的逸出 根据反应中逸出的气体的颜色、嗅味或逸出的气体与一定的试剂所发生的作用,可以检验某种离子。例如碳酸盐与酸作用,逸出二氧化碳,其反应为:
CO32-+2H+=H2O+CO2↑
然后利用CO2遇石灰水变浑浊的作用,即可以检验出CO3离子,其反应是:
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。