Teoretické základy chemických metod
analýzy
Volba vhodné metody k analýze určitého materiálu a správný
výklad jevů, pozorovaných při analytickém postupu, i výsledků analýzy vyžaduje
dokonalou znalost fyzikálních a chemických vlastností látek i obecných
zákonitostí, jimiž se chemické pochody řídí.
Při použití chemických metod pracujeme nejčastěji s roztoky
činidel i analyzovaných látek, a to ve vodě nebo v některých organických rozpouštědlech.
Setkáváme se tu s pochody probíhajícími v soustavě homogenní (reakce protolytické,
popř. acidobazické, oxidačně redukční, komplexotvorné) i heterogenní
(rozpouštění tuhých látek, srážecí reakce, extrakce)
Zabýváme se podmínkami chemické rovnováhy, tj. konečným
stavem, k němuž chemická reakce dospívá, a reakční kinetikou, tj. cestou a
rychlostí, jakou reakce rovnováhy dosahuje. Kinetické studium má význam zejména
u reakcí katalytických a indukovaných.
Roztoky
Roztok je homogenní směs rozpouštědla a rozpuštěné látky. V
témže rozpouštědle však může být rozpuštěno několik různých látek. Podle povahy
látek, které roztok tvoří, a podle teploty a tlaku může být skupenství roztoků
plynné, kapalné nebo tuhé.
V analytické chemii pracujeme obvykle s kapalnými
rozpouštědly, v nichž mohou být rozpuštěny plyny, jiné kapaliny i tuhé látky.
Ve směsi kapalin a v tuhých roztocích považujeme za rozpouštědlo látku, která
je v nadbytku. Za určité teploty a tlaku se v daném množství rozpouštědla může
rozpustit vždy jen určité množství látky. Vzniká nasycený roztok, jehož
koncentrace udává rozpustnost látky za daných podmínek.
Rozpouštění v kapalných
rozpouštědlech
Rozpouštění látek (plynných,
kapalných i tuhých) v kapalných rozpouštědlech je vždy pochodem, při němž nutno
překonávat přitažlivé intermolekulární síly mezi částicemi rozpouštěné látky a
rozptýlit tyto částice v rozpouštědle. V okolí částic rozpouštěné látky jsou
při tom překonávány i přitažlivé síly, působící mezi molekulami rozpouštědla, a
uvolněné molekuly obklopují částice rozpuštěné látky a solvatují je. Energie
potřebná k těmto pochodům se získává interakcí mezi molekulami rozpouštědla a
rozpuštěnými částicemi; není-li dostatečně veliká, nemůže se látka rozpustit.
Podle povahy sil, které je třeba při
rozpouštění překonávat, můžeme rozpouštědla rozdělit na nepolární a polární a
rozpouštěné látky na neelektrolyty a elektrolyty (iontové sloučeniny i polární
kovalentní sloučeniny). Elektrolyty poskytují při
rozpouštění ionty, tj. podléhají elektrolytické disociaci. Molekuly
neelektrolytů se od sebe při rozpouštění oddělují, ale dále se již neštěpí.
Je-li povaha intermolekulárních sil v rozpouštědle i rozpouštěné látce podobná,
můžeme očekávat, že se solvatací uvolní dostatek energie k rozpuštění látky.
Tak např. neelektrolyty se mohou dobře rozpouštět v nepolárních rozpouštědlech
(mezi částicemi se vesměs uplatňují jen malé síly) a elektrolyty, jejichž
částice jsou poutány velkými silami, mohou být snadno rozpustné v polárních
rozpouštědlech (viz též Protolytické rovnováhy - kyseliny a
zásady). Tato skutečnost potvrzuje známé empirické pravidlo, že ,,podobné
se rozpouští v podobném".
Pokud jde o vliv teploty a tlaku,
platí téměř obecně, že rozpustnost tuhých látek stoupá se stoupající teplotou,
kdežto rozpustnost plynů se teplotou zmenšuje a se zvýšením tlaku vzrůstá.
Jaroslava Vávrová
.