Из чего состоит то или иное вещество, сколько чего в нем содержится — вот вопросы, на которые дает ответ химический анализ. Из всех химических наук аналитическая химия, пожалуй, самая древняя наука и, можно добавить, очень нужная. Ученый может получить новое соединение, но без знания методов химического анализа он не сможет определить, какие элементы и в каком количестве входят в его состав. Он может обнаружить минерал, но ему будет неясно, новый ли это минерал или уже известный.
Химический анализ — первый помощник специалистам самых разных отраслей науки. Исследуя спектры небесных светил, астрофизик узнает, какие именно элементы и в каких количествах содержатся в звездах. Из богатого арсенала аналитических методов он чаще всего пользуется спектральным анализом. Металлургу химический анализ необходим при выплавке сталей и чугунов. С огромной пользой аналитической химии согласится и агроном. Ему важно знать, какие именно удобрения следует вносить, чтобы улучшить урожай. А для этого прежде всего следует изучить состав почвы. Археологу химический анализ поможет установить, например, из какого сплава изготовлено старинное металлическое украшение.
Количество аналитических методов очень велико, и оно постоянно увеличивается. Рассмотрим лишь некоторые из них.
Оказывается, многие элементы образуют окрашенные химические соединения. Они дают, как говорят химики-аналитики, характерные цветные реакции.
Предположим, что мы взяли несколько стаканчиков и в первый из них налили раствор медного купороса CuSO4 (сернокислой меди), во второй — хлорного железа FeCl3, в третий — азотнокислого алюминия Al(NO3)3, в четвертый — сернокислого натрия Na2SO4. Если после этого в каждый из стаканчиков прилить немного раствора гидроокиси аммония NH4OH (нашатырного спирта), то в первом стаканчике, там, где был голубоватый раствор сернокислой меди, выпадает зеленоватый осадок, который при дальнейшем добавлении раствора гидроокиси аммония полностью растворяется. Раствор приобретает красивый васильковый цвет. Во втором стаканчике, где первоначально был слабо-зеленоватый раствор хлорного железа, вы-
Труд химика-аналитика можно сравнить с поисками иголки в стоге сена.
падает бурый осадок гидроокиси железа; в третьем, где раствор был бесцветен, образуется белый осадок гидроокиси алюминия, а в последнем — раствор по-прежнему останется прозрачным. Характерная окраска раствора или выпадение осадков определенного цвета — вот на чем основаны методы качественного анализа раствора.
Правда, некоторые вещества образуют одинаково окрашенные осадки. Так, гидроокиси цинка, свинца, алюминия, магния белого цвета. Кроме того, если смешать несколько солей различных металлов и прилить туда раствор гидроокиси аммония, то наложение одних цветов осадков на другие сильно исказит всю картину и нельзя будет достаточно правильно судить о составе смешанного раствора.
В этих случаях химические элементы предварительно разделяют. Иногда таким методом может быть хроматография (см. ст. «Удивительная судьба одного простого открытия»). Иногда это могут быть просто обычные методы раздельного осаждения.
Существуют и другие методы разделения химических элементов, например экстракция. Большинство неорганических веществ практически нерастворимо в органических растворителях, например в бензоле, хлороформе, эфире. Но известно, что многие органические вещества хорошо растворяются в подобных растворителях. Химики решили воспользоваться этой своеобразной ситуацией. Оказалось, что если соль какого-либо металла взаимодействует со сложным органическим соединением, то образовавшееся вещество, хотя оно и содержит атомы металла, обладает многими свойствами орга-
379