溶液的研究与分析化学的发展

  到17世纪,在溶液研究中的不少化学反应,都为分析化学所应用,以确定物质中的一些组成元素 。如德国化学家格劳贝尔(Glanber,J.R.1604-1668)发现氯化银能溶于氨水 ;德国化学家霍夫曼(Hoffman,F.1660-1743)曾提出以氯化铵检查碱质,以硫酸检查钙质,以硝酸银检查水中的岩盐。这时人们除了应用盐酸、硫酸与当时已知的金属盐之间的反应外,还进一步开展了研究碱类与盐溶液之间的反应。虽然与16世纪比较有较大的进展,但研究的范围还是比较小的,而且都是一些孤立的、个别的检查方法。到18世纪,情况就不同了。德国化学家马格拉夫(Marggraf,S.A.1709-1782)继承前人的工作,并在此基础上系统地研究了以碱溶液和氨水处理金属盐溶液的问题。在当时人们还不能区分碳酸钾和碳酸钠,因而把它们笼统地叫做苛性碱。马格拉夫却仔细地研究了植物碱(指草木灰、碳酸钾)与矿物碱(指碳酸钠)的区别,1762年他系统地对比了这两种碱生成钠盐和钾盐的晶形、潮解性和溶解度等性质,并用火焰反应证明它们是两种元素形成的碱,(因为在当时钠和钾两种元素还未发现,究竟是什么元素仍不知道。)以后火焰反应便成为检验钠盐和钾盐的手段了。此外马格拉夫还首先利用显微镜来鉴别物质。如1747年,他用显微镜确认了甜菜糖和蔗糖是同一种物质。1756年,他用显微镜观察各种铂盐的晶体,深入研究了许多铂化物的性质。其他如瑞典化学家波兰特(Brant,L)研究了钴盐的反应和氧化砷的反应 ,并系统地总结了各种金属的盐酸溶液对氨水的作用。他还发现硼砂的酒精溶液燃烧时呈现出美丽的绿色火焰,并制定了检查硼的特效反应。

  到18世纪后半叶,在欧洲由于采矿业、冶金工业的发展,分析化学的主要研究对象已不是矿泉水或某些盐溶液的检验,而是对矿石和岩石成分的分析了。一方面,由于在矿石和岩石中存在着微量或小量组分没有适合的检验方法而往往被忽略掉;另一方面,由于事先没有周密的、全面地定性检验,即使是很有经验的分析化学家也往往出现错误,因而亟需发展分析化学的研究。到19世纪,新发现的元素如雨后春笋地出现,其中相当多的是稀有元素,虽然它们在矿物中一般含量极微,但由于工业和技术的发展,逐渐引起人们对矿物中的这些少量组分的注意和应用。

  在这种情况下,便使人们对金属与试剂之间的反应进行了系统的研究。

  德国化学家汉希立(Heinrich,P.C.1773-1852)为了使溶液定性检验的方法简单化和减少分析的盲目性,他提出了一套简单的分析程序。他认为:“被检验的物质可以先溶解在一个强有力的溶剂中,根据该物质在溶解过程所表现出的特性,可以引起一些重要的启示和结论。”他还指出,对所得的溶液要先以几个基本试剂加以初步检验,而所选用的试剂应该是分别能够与溶液中某组元素产生特征反应的。这样可以知道在溶液中是不是有某组元素存在,然后有针对性的检验某些元素,以加强检验的目的性,从而使检验的任务简单化。被他用来分组的试剂有:硫化氢水、硫化铵、黄血盐、碳酸铵、氨水、苛性碱和草酸钾等。

  汉立斯的著作出版之后不久,1829年,德国化学家罗塞(Rose,H.1795-1864)首先明确地提出并制订了系统定性分析法。其分析程序为:

  ⒈首先把盐酸加到溶液中,如果有低汞、银和大量铅存在时,会有沉淀发生。

  ⒉然后将硫化氢充入微酸性1的滤液中。所得沉淀(称硫化氢组沉淀)再用氨性硫化铵处理,这样可将沉淀中可能存在的金、锑、锡和砷再溶解。而用硫化铵处理后的沉淀残渣中,则可能含有镉、铅、铋、铜、银和汞的硫化物。

  ⒊向分出了硫化氢组沉淀后的滤液中加入硫化铵,这时候铁、钴、锌、猛和铝则被沉淀(称硫化铵组沉淀)。

  ⒋向分出硫化铵组沉淀后的滤液中加入碳酸铵,可沉淀出钡、锶和钙。

  ⒌分出碳酸铵组沉淀后,可加入磷酸钠溶液以沉淀出镁,钾可用氯化铂检验。

  罗塞的系统分析,后来经德国化学家伏罗森纽斯(Frensenius,C.R.1818-1897)和美国化学家诺艾斯(Noyes,A.A.)进一步精细研究和修改,使系统定性分析臻于完善,一直沿用到20世纪。系统定性分析法在19世纪,为矿物学的研究和地质普查工作以及冶金工业的发展,曾作出了积极的贡献,对于化学工作者来说是一个有效的工具。

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