Катализ в обычной аналитической химии
До сих пор мы рассматривали использование катализа для обнаружения малых концентраций вещества. Однако этим применение катализа в химическом анализе не ограничивается.
Многие химические процессы, применяемые в аналитической химии, протекают чрезвычайно медленно. К таким процессам следует отнести в первую очередь растворение некоторых веществ. Конечно, ускорить растворение можно при помощи нагревания, изменения состава растворителя и т. д. - и действительно, такие приемы имеют широкое применение. Тем не менее иногда действие каталитически активных добавок оказывается весьма эффективным. Например, сиреневые кристаллы безводного хлорного хрома (СгС13) практически не растворяются даже при кипячении с водой и водными растворами кислот. Однако в присутствии очень небольшого количества такого восстановителя, как хлористое олово, кристаллы довольно быстро растворяются. Механизм действия этого катализатора недостаточно ясен. Предполагают, что при наличии в растворе хлористого олова происходят частичное восстановление трехвалентного хрома до двухвалентного и связанное с этим разрушение решетки кристалла, благоприятствующее его растворению.
Этот прием ускорения процесса растворения применяется сравнительно редко, хотя он заслуживает серьезного внимания. При этом, конечно, необходимо помнить, что катализатор никогда не смещает равновесия и, следовательно, никак не влияет на растворимость данного вещества в данном растворителе. Катализатор может изменить только скорость растворения.
Во многих случаях мы не замечаем действия катализаторов на скорость растворения, а оно иногда оказывается весьма существенным. Даже начинающие изучать химию знают, что металлический цинк бурно реагирует с соляной кислотой, выделяя при этом водород. Однако не все знают, что очень чистый цинк практически не реагирует с соляной кислотой. Он может долго лежать на дне склянки с соляной кислотой, и при этом выделение водорода происходит крайне медленно.
Следовательно, бурное растворение цинка обусловлено наличием в нем примесей других элементов, действующих каталитически.
По видимому, многие обычные металлы в особо чистом состоянии оказываются значительно менее реакционно способными по сравнению с теми же металлами, содержащими микронримеси других элементов.
Можно полагать, что и многие реактивы разлагаются при хранении из-за наличия каталитически действующих микроконцентраций ионов тяжелых металлов. Некоторые очень неустойчивые реактивы (например, соли двухвалентного хрома) в особо чистом состоянии оказываются устойчивыми даже к окислению кислородом воздуха. В некоторых случаях такое окисление можно предотвратить, добавляя к раствору ингибиторы, которые подавляют каталитическое действие металлов, связывая их в каталитически неактивные комплексные соединения.
Например, при хранении растворов солей сернистой кислоты (сульфитов) к ним добавляют глицерин или другие многоатомные спирты, связывающие в комплексы ионы многих металлов.
Некоторые вещества чрезвычайно трудно выделяются из раствора в осадок, трудно кристаллизуются или трудно образуют даже аморфные осадки. В таких случаях в раствор вводят "затравку" - очень малое количество вещества, вызывающее столь быстрое образование осадка, что это напоминает действие катализатора. Но сходство это внешнее - вещество затравки не участвует во многих циклах элементарных химических реакций, оно лишь образует своеобразные центры кристаллизации, на которых кристаллизуется миллиард миллиардов атомов, ионов или молекул вещества, выпадающего в осадок.
Но, пожалуй, более широкое применение (если не считать определения малых концентраций) катализ нашел в объемном (титриметрическом) анализе.
Экспериментальные условия анализа малых концентраций.
Результаты анализа при использовании реактивов, чувствительных к свету
Работа с щелочными и щелочноземельными элементами
Катализ в обычной аналитической химии
Реакции, применяемые в анализе, должны отвечать мере четырем условиям.
Реакции окисления соединений трехвалентного мышьяка
Многие реакции протекают по двум или более путям и приводят к образованию различных продуктов.
