識別和鑒定純物質或物料中組分的分析方法。組分常指元素、無機和有機官能團、化合物,有時也指含有一種或幾種物質的一個物相。定性分析常在定量分析之前進行,它為設計或選擇定量方法提供有用的資訊;但並非所有的定量分析都必須事先進行定性分析,因為有時分析物件中含有哪些組分是已知的。

  分類 根據物件的不同,可分無機定性分析和有機定性分析;根據分析手續的不同,可分系統分析和分部分析;根據操作方式式的不同,可分幹法分析和濕法分析;根據取樣量的不同,可分常量分析、半微量分析、微量分析和超微量分析,微量分析包括點滴試驗和顯微分析。

  方法 定性分析必須通過一系列的試驗去完成,如果試驗結果與預期相符,稱為得到一個“正試驗”,或稱試驗陽性,也就是說某組分在試樣中是存在的;反之,得到一個“負試驗”或試驗陰性表示某組分不存在。組分存在與否的根據是:①物質的物理特性,如顏色、臭味、比重、硬度、焰色、熔點、沸點、溶解度、光譜、折射率、旋光性、磁性、導電性能、放射性、晶形等,有時可利用放大鏡或顯微鏡獲得物質組分的重要線索(見化學顯微術);②物質在起化學反應時,特征顏色、熒光、磷光的出現或消失,沉淀的生成或溶解,特征氣體和特征臭味的出現,光和熱的產生等;③生物學現象,例如隻要存在痕量的某些重金屬元素,就能促進或抑止某些微生物的生長;也可以利用酶的特殊選擇性去檢出物質,如尿素酶能使尿素分解為二氧化碳和氨,但不與硫脲、胍、甲基脲作用。

  操作方式 分幹法分析和濕法分析,前者所用的試樣不須制成溶液,如熔珠分析、焰色分析、原子發射光譜法、X射線熒光光譜分析法等。濕法分析則要將試樣配成溶液,常用的溶劑有水、酸、堿溶液。不溶於上述溶劑的試樣可用碳酸鈉、過氧化鈉、硫酸鉀等助熔劑使試樣熔融分解,然後再溶於水或稀酸。

  選擇性和靈敏度 在濕法分析中,一個理想的試驗應該具有較好的分辨力、較高的選擇性和靈敏度。分辨力指反應時出現的現象和生成的產物是否容易辨認。隻有少數幾種物質能起同樣響應的試驗稱為選擇性高的試驗,所用的試劑被稱為選擇性高的試劑。如果隻有一種物質能與某種試劑起作用,則該試劑稱為專一性試劑,該試驗稱為專一性試驗。但隻有在一定條件下,專一性試驗才能顯示出它的專一性。

  試驗靈敏與否常用下面幾種方式表示:①檢出限或鑒定極限,指能得出正試驗的物質絕對量(質量,常以微克計);②極限濃度,指物質能顯示一個正試驗的最低濃度(質量/體積,常以微克/毫升計);③稀釋極限,指稀釋到什麼程度還能給出一個正試驗(常以1比若幹來表示)。

  各種定性分析操作法所用的試樣體積約為:顯微分析0.01毫升;點滴試驗(用點滴板或濾紙)0.05毫升;微型試管中用1毫升;常量試管中用5毫升。如果某一試驗在濾紙上能檢出1微克的物質,那麼這一試驗的鑒定極限為1微克;極限濃度為20微克/毫升;稀釋極限為1:50000。

  幹擾 試驗因共存物質而受到阻礙的現象。幹擾物質與被檢物質有相同的反應時,引起的幹擾稱“正幹擾”,例如以鉻酸鹽沉淀Ba2+時,Pb2+也可以PbCrO4形式沉淀,兩者的顏色也近似。如果幹擾物質搶先與試劑起反應,會使被檢物與試劑之間的反應受阻礙,則引起“負幹擾”。例如在F-存在下Fe3+SCN-反應,由於F-優先與Fe3+反應,生成無色的[FeF6]3-,使紅色的[Fe(SCN)6]3-不能出現,即F-隱蔽瞭Fe3+,使它不能與SCN-反應。有時還會碰到正負難分的幹擾,例如正幹擾生成紅色沉淀,負幹擾生成藍色沉淀,結果得到紫色沉淀,難以分辨。一個試驗受到幹擾後,將會變得毫無價值,或者使靈敏度大為降低。在定性分析中,人們用極限比來表示幹擾的尺度,它是在尚能得出正試驗時,被檢物質與幹擾物質的最小質量比。

  消除幹擾的方法有:①用各種分離方法將幹擾物質除去;②用隱蔽法(見隱蔽和解蔽)將幹擾物質隱蔽起來,例如 F-的幹擾常用加硼酸根使其變為很穩定的BF4-而起隱蔽作用;在用H2S檢驗Cd2+時,如果有Cu2+存在,在CdS沉淀時,也會產生CuS,如果加入KCN產生穩定的[Cu(CN)3]2-,使Cu2+隱蔽,可使反應正常進行。隱蔽的反義詞是解蔽,後者指把被隱蔽的物質重新釋放出來。例如,在用以上方法檢驗Cd2+時,產生CdS沉淀,把它濾掉,在清液中加強酸,即可將[Cu(CN)3]2-破壞,使Cu2+解蔽。

  分析要求 ①試樣必須要有代表性,必須註意試樣來源和要求分析的項目。例如在分析金屬材料的表面鍍層時,不應取基體部分作為試樣。毫克量和微克量試樣要用微量分析方法或微損分析方法。②一個理想的定性分析方法要求操作簡單、迅速,分析步驟越少越好,以免引入幹擾物質。③所用儀器以普通儀器為主。④應根據具體要求和實驗室的設備條件選擇分析方法。各種方法都有優缺點,幹法分析比較簡單,但應用范圍較窄。原子發射光譜法非常靈敏,且可以檢出多種元素,但不能確認該元素以什麼形態存在。點滴試驗很靈敏、簡便,但一些特殊的顯色劑難以買到。分部分析隻適用於單項分析;如果要對物料進行全分析則要用系統分析。⑤在檢測各組分的同時,還須從分析過程中的現象(如顏色深淺、沉淀量的多少)來估計組分的大致含量,即它們是主量、中等量還是痕量。例如,隻說某一物料中含有鐵、鋁、鈦、矽,這種分析的作用不大,因為這一結果無法判斷這種物料究竟是含有鋁、鈦、矽的鐵礦石,還是含有鐵、鈦、矽的鋁合金或鋁土礦,或者是含有鐵、鋁、矽的鈦合金或鈦礦石,或者是一種含鐵、鋁、鈦的石英砂。

  70年代以來,使用特殊儀器的定性分析方法發展很快,它們的優點是:①可以一次聯測各種成分,既可用於定性分析,又可作定量分析;②檢測痕量成分比化學法優越。但化學分析法設備簡單,方法成熟,還是最常用的定性分析方法。

  

參考書目

 張錫瑜編:《定性分析》,高等教育出版社,北京,1965。