Kémiai analizis

A K. célja a testek alkatrészeinek megállapítása. Az analizis szétbontást jelent és természetes ellentéte a kémiai szintezisnek, melyen a vegyületek egyszerübb testekből való összetevését értjük. Attól függően már most, hogy a K.-sel csupán az illető alkatrészek minőségét, v. egyúttal azok mennyiségét megállapítjuk, a K. két főrészre oszlik: a minőségi vagy qualitativ alanlizis és a mennyiségi v. quantitativ analizis.

A minőségi analizis. A testek alkatrészeinek bizonyítására a kémikus azokat olyan hatásoknak teszi ki, hogy azok szemlátomást megváltozzanak. E változások megfigyeléséből következtet azután az alkotórészek minőségére. Az olyan testeket (különösen oldatokat), amelyek az említett változások előidézésére alkalmasak, kémlőszereknek (reagentia) nevezzük. A kémlőszerek okozta változásokat kémhatásnak v. reakciónak nevezzük. Az olyan kémlőszereket, amelyek az alkatrészek egész csoportjára vonatkozók, általános kémlőszereknek, az olyanokat pedig, amelyek csupán egy alkatrész jellemzésére valók, különös v. speciális kémlőszernek hivjuk. A reakció lehet továbbá érzékeny v. kevésbbé érzékeny, attól függően, hogy annak bekövetkezésére az illető alkatrészből már minimális mennyiség elegendő, avagy csupán nagyobb mennyiség jelenléte esetében következik be. A minőségi analizist leggyakrabban oldatban végezzük, ez az u. n. «nedves úton» való analizálás. E végből a vizsgálandó anyag oldatához jól ösmert anyagokat tartalmazó oldatokat - kémlőszereket - elegyítünk és megfigyeljük a mutatkozó változásokat (csapadék képződése, szineződés, gáz fejlődése stb.), amelyek alapján a jelenlevő alkatrészre következtethetünk. A minőségi K.-t mint említettük, nemcsak oldatban végezhetjük, a testnek a lángban való megváltozása), a forrasztócsői próbák, a boraxgyöngy v. foszforsógyöngy szineződése szintén felhasználhatók a qualitativ analizis céljaira.

Analizis nedves úton. A qualitativ analizis e módja a legfejlettebb és egyúttal a legbizonyítóbb is, amiért is különleges esetektől eltekintve, az analizis e móját használjuk. A qualitativ analizis leggyakoribb feladata oly vegyületek alkatrészeinek kimutatása, amelyek fémes gyökből és savcsoportokból állanak. Ennek megfelelően előbb a leggyakoribb fémes, azután a savcsoportok legfontosabb reakcióit fogjuk tárgyalni. Első sorban ösmerkedjünk meg a legfontosabb kémlőszerekkel. A qualitativ analizis menetében különösen fontos szerepü a kénhidrogén. Ha u. i. fémsók oldatához kénhidrogén-gázt vezetünk, avagy kénhidrogénnel telített vizet, u. n. kénhidrogénvizet elegyítünk, a különböző fémek sói egymástól nagyon eltérően viselkednek, ugy hogy ez alapon azok analitikai osztályozása lehetséges. Ily féle fontos általános kémlőszer a kénammonium és az ammoniumkarbonát-oldat. Az említett kémlőszereken kivül mint speciális kémlőszereket a savak és lúgok oldatait, továbbá különféle sók oldatait használjuk, melyeket mind felsorolni a hely korlátolt voltára való tekintetből mellőznünk kell, csupán megfelelő analitikai tankönyvekre hivatkozhatunk. (Pillitz, Ring, Bugarszky, Than analitikai tankönyvei).

A fémes gyökök analitikai osztályozása. Az analitika szempontjából a fémes gyököket 5 osztályba sorozzuk; megjegyzendő, hogy az As, Sb és Su gyököket itt szintén fémgyököknek tekintjük. Az egyes osztályokat a következő reakciók jellemzik: I. Savanyu oldatban kénhidrogénnel oly csapadékot adnak, mely kénammoniumban nem oldódik. Ide tartoznak: Pb, Ag, Hg₂, Hg, Bi, Cu, Cd. A fémeknek ezen u. n. I. osztályát még 2 csoportra oszthatjuk a szerint, amint már sósavval adnak csapadékot, avagy nem. az I. osztály 1. csoport fémei a Pb, Ag és Hg₂, a többiek a 2. csoportot képezik. - II. Savanyu oldatban kénhidrogénnel olyan csapadékot adnak, mely kénammoniumban feloldódik. Ide tartoznak: As, Sb, S^II_n, S^IV_n - III. Savanyu oldatban kénhidrogénnel csapadékot nem adnak, csak semleges oldatban kénammoniummal; ide tartoznak: Co, Ni, F^IV_e2, F^VI_e2, Al, Mn, Zn. - IV. Sem kénhidrogénnel, sem kénammoniummal csapdékot nem kapunk, ammoniumkarbonáttal csapadék keletkezik; az ide tartozó fémek: Ca, Sr, Ba. - V. E csoportba azok a fémes gyökök tartoznak, melyek az általános kémlőszerekkel [HCl, H₂S, (H₄N)₂S, (H₄N)₂CO₃] csapadékot nem adnak. Az V. osztályba tartoznak: Mg, K, Na, H₄N, H. Az egyes fémgyökök fontosabb reakciói a következők:

Ólom (Pb). Sósav okozta csapadék, fehér kristályos test, mely ólomkloridból áll. Az ólomklorid vizben kissé oldható, amiért is higabb oldatokban sósavtól csapadék nem keletkezik. Ammoniát öntve a csapadékra, a csapadék szinét megtartja és nem oldódik fel. A kénhidrogén okozta csapadék fekete ólomszulfidból áll. E rakció ólom kimutatására igen érzékeny, a nagyon híg ólomsó-oldatokban azonban a kénhidrogénből csapadék nem keletkezik, a folyadék csupán megbarnul. Kénsav a higabb ólomsóoldatokból is fehér ólomszulfátot választ ki. Káliumkromáttal citromsárga ólomkromátból álló csapadék képződik.

Ezüst (Ag). Sósavval fehér turó, ezüstkloridból álló csapadék keletkezik. A csapadék ammoniában könnyen feloldódik. Kénhidrogéntől fekete, ezüstszulfidból álló csapadék válik ki. Káliumkromáttal vérpiros, ezüstkromátból álló csapadék képződik.

Merkuro-gyök (Hg₂). Sósavval sárgás árnyalatu merkurokloridból álló fehér csapadék keletkezik. A csapadék ammoniától megfeketedik. Kénhidrogénnel fekete csapadék, a csapadék fémes kéneső és merkuriszulfid keveréke. Káliumjodidtól zöldessárga csapadék képződik.

Merkuri-gyök (Hg). Kevés kénhidrogéntől halvány csapadék keletkezik, mely a kénhidrogén nagyobb mennyiségétől mind sötétebb és sötétebb szinüvé válik, végük egészen megfeketedik. E fekete csapadék merkuriszulfid. Nátriumhidroxidtól élénk sárga, merkuri-oxidból álló csapadék képződik. Ammonia fehér zavarosodást okoz. Akár merkuro-, akár merkuri-sóoldatot vörös-rézlemezre cseppentve, ott fémes kéneső válik ki. A szürke folt posztóval való dörzsöléskor fényessé lesz.

Bizmut (Bi). A kénhidrogéntől képződő csapadék barnásfekete bizmutszulfidból áll. A bizmutsó oldatát 1-2 csepp sósavval megsavanyítva és sok vizzel felhígítva, fehér bizmutoxikloridból álló zavarosodás képződik.

Réz (Cu). A réz sói zöldek v. kékek. Kénhidrogénnel fekete réz-szulfidból álló csapadék képződik. Kevés ammoniától zöldeskék csapadék, mely a kémlőszer feleslegében sötétkék szinnel oldódik. Az igen hig rézsó-oldatokból is, ferrociankálium gesztenyebarna csapadékot választ le.

Kadmium (Cd). A kénhidrogén okozta és kadmiumszulfidból álló csapadék citromsárga; kevés ammoniával fehér csapadék, mely a kémlőszer feleslegében szintelenül feloldódik.

Arzén (As). Az arzénessav sók megsavanyított oldatából a kénhidrogén citromsárga arzéntriszulfidból álló csapadékot választ le, mely lúgokban (kénammonium, ammonia, ammoniumkarbonát stb.) igen könnyen feloldódik. Az arzén pontos kimutatását l. Arzénkimutatás alatt.

Antimon (Sb). Sósavval megsavanyított oldat kénhidrogénnel narancsszinü csapadékot ad, a csapadék antimonszulfidból áll. Kémannomiumban elég könnyen oldódik, ammonia és ammoniumkarbonát alig oldja. Kevés sósavval megsavanyított oldatból a vizzel való felhígításkor fehér antimonoxiklorid válik ki, mely csapadék ugy képződésére, mint sajátságaira nézve a megfelelő bizmutvegyülethez hasonlít. Abban különbözik tőle, hogy mig az antimonoxiklorid borkősavban könnyen feloldódik, addig a bizmutoxiklorid e kémlőszerben oldhatatlan.

Sztannogyök (S^II_n). Savanyu oldatban kénhidrogénnel sárga csapadék keletkezik, mely kénammoniumban könnyen oldódik. Az ónsók sósavval megsavanyított oldatát platinalemezre cseppentve és a platinát a folyadékon keresztül cinkdarabkával megérintve, szürkés szivacsos ón válik ki.

Kobalt (Co). Savanyu oldatban kénhidrogénnel csapadék nem keletkezik. Semleges oldatban kénammoniumtól fekete kobaltszulfidból álló csapadék képződik, mely sósavban nem oldódik. Káliumkarbonátoldattól rózsaszinü bázisos, kobaltkarbonátból álló csapadék válik le. A kobaltsó minimális mennyiségét boraxgyöngybe olvasztva, a gyöngy szép sötétkék szinüvé válik.

Nikol (Ni). Kénhidrogén és kénammoniummal szemben ugy viselkedik, mint a kobalt. Káliumkarbonáttól almazöld szinü csapadék.

Ferro-gyök (F^IV_e2). Savanyu oldatban kénhidrogénnel semmi változás. Semleges oldatban kénammoniummal fekete csapadék, mely sósavban igen könnyen feloldódik. Az alkáli hidroxidok oldatai, ha a levegő teljesen ki van zárva, fehér ferrohidroxidból álló csapadékot választanak le, mely a levegőn igen könnyen oxidálódik. Előbb piszkos zöld, azután feketés zöld, végül rozsdaszinüvé válik; még az igen hig ferrosó-oldat is ferriciánkáliumtól sötétkék szinüvé válik.

Ferri-gyök (F^IV_e2). Kénhidrogénnel tejnemü zavarosodás a kénhidrogén elbontásától keletkezett kéntől. Kénammoniummal fekete csapadék, mely ferroszulfid és kénkeverékből áll, ammoniától rozsdaszinü ferrihidroxidból álló csapadék képződik. A ferrigyök érzékeny reakciói: ferrociánkáliumtól sötétkék (berlini kék), rodankáliumtól pedig vérvörös szineződés.

Aluminium (Al). Savanyu oldatban kénhidrogéntől semmi változás. Kénammoniumtól fehér kocsonyás csapadék, mely aluminiumhidroxidból áll; ammonia szintén aluminiumhidroxidot választ le, mely e kémlőszer feleslegében nem oldódik, de könnyen oldódik kálium- vagy nátriumhidroxidban.

Mangán (Mn). Savanyu oldatban kénhidrogénvizzel változatlan, semleges oldatból kénammonium hús-szinü mangánoszulfidból álló csapadékot választ ki. Lúg fehér mangánhidroxidot csap ki, mely a levegőn oxidálódva gyorsan barnaszinü mangánhidroxiddá alakul. Mangánvegyület legkisebb mennyiségét káliumhidroxid és kevés klórsavas káliummal platinalemezen összeolvasztva szép sötétzöld olvadékot ad. E reakcióban mangánsavas kálium képződik.

Cink (Zn). Sósavval megsavanyított oldat kénhidrogéntől nem változik. Semleges oldat kénammoniummal fehér cikszulfidból álló, csapadékot ad. Ammonia fehér kocsonyás csapadékot (cinkhidroxid) választ le, mely a kémlőszer feleslegében könnyen oldódik. Az igy nyert ammoniás oldat kénhidrogénvizzel fehér csapadékot ad.

Króm (Cr). Savanyu oldatban kénhidrogéntől változatlan, semleges oldat kénammoniummal zöld szinü krómhidroxidból álló csapadékot ad. Káli v. nátronlúgtól szintén e csapadék válik le. E csapadék a kémlőszer feleslegében szép sötétzöld szinnel könnyen feloldódik.

Kalcium (Ca). Ugy e fémgyök, mint a vele egy osztályba tartozók sem kénhidrogéntől, sem kénammoniumtól nem változnak. Ammoniumkarbonát fehér kalciumkarbonátból álló csapdékot választ ki. Sóskasavas ammoniumtól fehér kalciumoxalátból álló csapadék képződik. A kalciumsók oldatai gipsztől nem változnak. Az illó kalciumsók (különösen a klorid) a szintelen lángot narancsszinüvé festik; spektroszkóppal vizsgálva, jellemző vonalakat látunk.

Stroncium (Sr). Ammoniumkarbonáttal fehér csapadék. Stronciumsó oldata gipszvizzel elegyítve eleintén átlátszó, de már néhány perc mulva a fehér stronciumszulfát kiválása megkezdődik, ennek megfelelően megzavarosodik. Az illó stroncium-vegyületeket a szintelen lángot szép vörösre festik. A lángot spektroszkóppal vizsgálva, jellemző vonalakat láthatunk.

Bárium (Ba). Kénhidrogén, kénammonium és ammoniumkarbonáttal szemben ugy viselkedik, mint a stroncium. Gipszviztől azonnal fehér stronciumszulfátból álló csapadék válik ki. Az illó báriumsók a szintelen lángot zöldre festik. A láng spektroszkópos vizsgálata itt is fontos.

Magnézium (Mg). E fém, ugyszintén a többi vele egy osztályba tartozó fémgyökök sóinak oldatai az általános kémlőszerektől nem változnak. Kálium- v. nátriumkarbonáttól fehér bázisos magnéziumkarbonátból álló csapadék válik ki. Ammonia fehér kocsonyás csapadékot (magnéziumhidroxid választ ki, mely klórammoniumban könnyen feloldódik. Ez ammoniás oldathoz dinátriumhidrofoszfát-oldatot cseppentve, fehér kristályos csapadék képződik; a csapadék magnéziumfoszfátból áll.

Kálium (K). A káliumsók töményebb oldatai borkősav-oldattal erősen összerázva fehér kristályos csapadékot (káliumhidrotartrát) adnak. Nem tulhíg oldatból platinaklorid sárga kristályos csapadékot (káliumplatiniklorid) választ ki. A szintelen lángot fakó ibolyaszinüre festik. Spektrumában vörös és ibolya vonal jellemző.

Nátrium (Na). Sem borkősavtól, sem platinakloridtól csapadék nem képződik. A szintelen lángot élénk sárga szinüre festik, a spektrumban egyetlen egy igen élénk sárga vonalat látunk.

Ammonium (H₄N). Az ammoniumsók a hevítéskor gőzzé alakulva, elillannak. Ammoniumsót kevés lúggal leöntve, az enyhe felmelegítéskor átható szagot terjesztenek. Érzékeny kémlőszer ammoniára és Nessler-féle kémlőszer, ettől sárgásveres csapadék keletkezik. Ha a vizsgálandó oldatban ammoniumsóknak csak nyomai vannak, Nessler-kémlőszertől megsárgulnak.

Hidrogén (H). A savakban foglalt hidrogént éppen az erős savanyu reakció jellemzi, igy a kék lakmusz-papir megvörösödik. Alkali karbonátoldatok savaktól pezsegnek.

A savcsoportok analitikai osztályozása. Az analizis szempontjából a savcsoportokat a következőképen osztályozhatjuk: I. Töményebb vizes oldatai a sósavval való megsavanyításkor gázt fejlesztenek; e csoportba tartoznak a karbonátos, szulfidek és alklórossavsók. II. Sósavtól nem pezsegnek, de semleges oldatban báriumklorid, illetőleg báriumnitráttal csapadékot adnak; ide tartoznak a szulfátok, foszfátok és borátok. III. Sem sósavtól, sem báriumkloridtól szembetünően nem változnak. E savcsoportot két alcsoportba oszthatjuk: a) salétromsavtól savanyu oldatban ezüstnitráttal csapadékot adnak. Ez csoportba tartoznak a kloridok, bromidok és jodidok. b) Salétromsavval megsavanyított oldatban ezüstnitráttól nem változnak. Ez alcsoportozatba tartoznak a nitrátok és klorátok.

A ritkább savcsoportokat ez osztályozásnál sem vettük figyelembe. Az egyes savcsoportok fontosabb reakciói a következők: Karbonát-csoport (CO₃). A sósavval való megsavanyításkor fejlődő gáz széndioxid (CO₂), kellemes savanykás szagu gáz ez, mely mészvizbe vezetve, azt erősen megzavarosítja. Szulfidcsoport (S). A szulfidek tulajonképen bázisok, de azért az analitika szempontjából észszerüségi okoknál fogva a szulfidcsoportot a savcsoportok között tárgyaljuk. A sósavval való megsavanyításkor fejlődő gáz kénhidrogén (H₂S); kellemetlen bűzü (záptojás-szagu) gáz, mely az ólomsóval itatott papirost megfeketíti. Alklórsav-csoport (ClO). A sósavval való megsavanyításkor fejlődő gáz klór. A klór fojtó szagu sárgászöld szinü gáz, mely a jódkáliumos keményítővel itatott papirost megkékíti. Szulfátcsoport (SO₄). A báriumkloridtól keletkező csapadék báriumszulfátból áll. E csapadék sem sósavban, sem salétromsavban nem oldódik. Foszfátcsoport (PO₄). A báriumkloridtól keletkező csapadék báriumfoszfátból áll, sósavban igen könnyen oldódik. Semleges oldatban ezüstnitráttól sárga, ezüstfoszfátból álló csapadék keletkezik. E csapadék ugy salétromsavban mint ammoniában igen könnyen oldódik. A foszforsav igen érzékeny reakciója: molibdénsavas ammoniumhoz annyi salétromsavat csepegtetünk, mig az eleintén előálló csapadék éppen feloldódik. E folyadékhoz elegyítjük azután néhány cseppjét a vizsgálandó oldatnak. A felforraláskor képződő citromsárga csapadék a foszfát jelenlétét bizonyítja. Borátcsoport (BO₃). A báriumkloridtól keletkező csapadék báriumborátból áll. Semleges oldatban ezüstnitráttól fehér csapadék keletkezik, mely ammonia és salétromsavval szemben ugy viselkedik, mint az ezüstfoszfát. A bórsav sóit kevés töménykénsavval és borszesszel összekeverve, az elegyet meggyujtva, zöldes szegélyü lánggal ég. A borátok vizes oldatát sósavval megsavanyítva és ez oldatba kurkuma-papirost mártva, a megszárításkor barna-vörössé válik. Kloridcsoport (Cl). Az ezüstnitráttal keletkező csapdék tiszta fehér, ammoniában igen könnyen oldódik. Salétromsavban oldhatatlan. Bromidcsoport (Br). Az ezüstnitráttól keletkező csapadék sárgásfehér. Salétromsavban nem oldódik, ammoniában nehezen. Ha a bromid vizes oldatához néhány csepp klórvizet és kevés kloroformot elegyítünk és az egészet összerázzuk, a leváló kloroform sárgás szinüvé festődött. Jodidcsoport (J). Az ezüstnitráttól keletkező csapadék sárga szinü. Salétromsavban nem oldódik, ammoniában is ugyszólván oldhatatlan. A jodid oldatához néhány csepp klórvizet elegyítve és kloroformmal összerázva, utóbbi ibolyaszinüvé festődik. Nitrátcsoport (NO₃). Mivel valamennyi szabályos nitrát vizben oldódik, a nitrátoknak csapadékos reakciója nincsen. Rendesen a következő reakcióval szokás jelenlétét bizonyítani: A nitrátra vizsgálandó oldathoz kétannyi tömény kénsavat elegyítünk, és az elegy lehűtése után fölébe tömény ferroszulfát-oldatot rétegezünk. Nitrát jelenlétében a két folyadék érintkezése helyén sötétbarna gyűrü keletkezik. A nitrátok igen érzékeny reakciója következő: A nitrátra vizsgálandó folyadékot több térfogat tömény kénsavval elegyítünk, azután az elegybe kevés difenilamint vagy borucint hintünk. Salétromsav jelenlétében előbbi esetben sötétkék, utóbbiban vérpiros szineződés áll elő. Klorátcsoport (ClO₃). A klorátok vizes oldata, mint említettük, ezüstnitráttal csapadékot nem ad. De ha a klorátokat izzítjük, oxigén fejlődése közben kloridokká alakulnak. Igy tehát a klorátok izzítása után kapott maradék vizben oldva ezüstnitráttal fehér, turós csapadékot kapunk. A klorátokat tömény sósavval melegítve klórgáz fejlődik. A minőségi analizis miként végzését illetőleg a föntebb említett analitikai tankönyvekre utalunk.

A mennyiségi analizis. A mennyiségi analizis feladata az egyes, minőségileg már ismert alkatrészek mennyiségét megállapítani. A mennyiségi analizis két részre oszlik: ezek a súlyszerinti analizis és a térfogatos analizis. A súlyszerinti analizist rendesen ugy végezzük, hogy a meghatározandó alkatrészt jól ismert és alkalmas sajátságu vegyületté alakítjuk, mely vegyületnek súlyát megállapítva, ebből az illető alkatrész mennyiségét kiszámíthatjuk. A térfogatos analizis v. az ugynevezett tarifális a mennyiségi analizis azon módja, amelynek végzésekor ismert tartamu kémlőszeroldatokkal dolgozunk s ezeknek bizonyos reakciók befejeztéig megkivánt mennyiségéből számítjuk ki a kérdéses alkatrész mennyiségét. Igaz ugyan, hogy az esetek tulnyomó részében a súlyszerinti analizis volna a biztosabb, mindamellett a gyakorlatban szivesebben a térfogatos alanlitikai eljárásokat használják, azért, mert aránytalanul rövidebb idő alatt érünk vele célt.

A térfogatos analizishez sorolandó a gázanalizis v. gazometria, mely mint neve mutatja, a gázok quantitativ analizisét tárgyalja. A gázokat rendesen kéneső felett zárt edényekben (eudiometerekben) szokás analizálni, olyformán, hogy különböző kémlőszerek által elnyelődő mennyiségeiket észleljük, avagy oly gázt elegyítünk hozzá, amely velük éghető gázelegyet képez; azután e gázelegyet elektromos szikrával meggyujtva, az elégés után fellépő térfogatcsökkenésből következtetünk a vizsgálandó gáz összetételére. Az analizis speciális módjai a kalorimetria és a spektralanlizis. A kalorimetriában bizonyos kémlőszerektől előidézett szinerősségének a megmérése alapján következtetünk a vizsgálandó anyag mennyiségére. A spektralanlizist l. e címszó alatt.

Forrás: Pallas Nagylexikon