РЕАГЕ́НТЫ ОРГАНИ́ЧЕСКИЕ

РЕАГЕ́НТЫ ОРГАНИ́ЧЕСКИЕ ана­ли­ти­че­ские, ор­га­нич. со­еди­не­ния, хи­мич. взаи­мо­дей­ст­вие ко­то­рых с ио­на­ми или мо­леку­ла­ми по­зво­ля­ет об­на­ру­жить или ко­ли­че­ст­вен­но оп­ре­де­лить со­дер­жа­ние в ана­ли­зи­руе­мом объ­ек­те этих ио­нов или мо­ле­кул вслед­ст­вие об­ра­зо­ва­ния про­дук­тов, даю­щих ана­ли­тич. сиг­нал. Ана­ли­тич. Р. о. ис­поль­зу­ют­ся так­же при про­ве­де­нии пред­ше­ст­вую­щих оп­ре­де­ле­нию вспо­мо­гат. или пред­ва­рит. опе­ра­ций – рас­тво­ре­ния, раз­де­ле­ния, кон­цен­три­ро­ва­ния, мас­ки­ро­ва­ния и др. При про­ве­де­нии ка­че­ст­вен­но­го и ко­ли­че­ст­вен­но­го ана­ли­за с ис­поль­зо­ва­ни­ем ана­ли­тич. Р. о. при­ме­ня­ют хи­мич., фи­зич., фи­зи­ко-хи­мич., био­хи­мич. ме­то­ды ана­ли­за, а так­же экс­трак­ци­он­ные, хро­ма­то­гра­фич. и др. ме­то­ды от­де­ле­ния и кон­цен­три­ро­ва­ния. Не­смот­ря на дли­тель­ный пе­ри­од при­ме­не­ния в хи­мич. ана­ли­зе ор­га­нич. со­еди­не­ний, ос­но­вы тео­рии дей­ст­вия ана­ли­тич. Р. о. за­ло­же­ны толь­ко в нач. 20 в. Со­зда­ние ме­то­дик ана­ли­тич. ис­поль­зо­ва­ния Р. о., по­зво­ляю­щих оп­ре­де­лять в са­мых разл. объ­ек­тах ком­по­нен­ты при их со­дер­жа­нии от 10^–15 до 90%, да­ло воз­мож­ность ре­шить ряд важ­ных за­дач нау­ки и про­из-ва, в т. ч. спо­соб­ст­во­ва­ло раз­ви­тию пром. ме­то­дов по­лу­че­ния осо­бо чис­тых ве­ществ.

При всём раз­но­об­ра­зии об­лас­тей при­ме­не­ния ана­ли­тич. Р. о. в хи­мич. ана­ли­зе ча­ще все­го их ис­поль­зу­ют в ка­че­ст­ве ли­ган­дов в ре­ак­ци­ях ком­плек­со­об­ра­зо­ва­ния. Са­мая об­шир­ная груп­па ана­ли­тич. Р. о. – реа­ген­ты для оп­ре­де­ле­ния ме­тал­лов в ви­де хе­ла­тов или внут­ри­ком­плекс­ных со­еди­не­ний (один из ви­дов та­ких реа­ген­тов – ком­плек­со­ны). Ре­ак­ци­он­ная спо­соб­ность ана­ли­тич. Р. о. по от­но­ше­нию к ио­нам ме­тал­лов оп­ре­де­ля­ет­ся пре­ж­де все­го на­ли­чи­ем в их мо­ле­ку­лах т. н. функ­цио­наль­но-ана­ли­тич. груп­пи­ро­вок (ФАГ), пред­став­ляю­щих со­бой со­че­та­ние разл. функ­цио­наль­ных групп, со­дер­жа­щих оди­на­ко­вые или раз­ные по при­ро­де до­нор­ные ато­мы, про­стран­ст­вен­ное рас­по­ло­же­ние ко­то­рых соз­да­ёт воз­мож­ность за­мы­ка­ния цик­ла при ком­плек­со­об­ра­зо­ва­нии. Свой­ст­ва ФАГ за­ви­сят от струк­ту­ры мо­ле­ку­лы в це­лом, от строе­ния ФАГ, от при­ро­ды до­нор­ных ато­мов, раз­ме­ра цик­ла, об­ра­зую­ще­го­ся вслед­ст­вие ком­плек­со­об­ра­зо­ва­ния, от сте­рич. влия­ния за­мес­ти­те­лей. Вве­де­ние за­мес­ти­те­лей (элек­тро­но­до­нор­ных или элек­тро­но­ак­цеп­тор­ных) мо­жет су­ще­ст­вен­но из­ме­нить ос­нов­ность до­нор­ных ато­мов ФАГ: вве­де­ние элек­тро­но­до­нор­ных за­мес­ти­те­лей по­вы­ша­ет ос­нов­ность до­нор­но­го ато­ма ФАГ и, сле­до­ва­тель­но, его до­нор­ную спо­соб­ность; вве­де­ние элек­тро­но­ак­цеп­тор­ных за­мес­ти­те­лей при­во­дит к сни­же­нию элек­трон­ной плот­но­сти на до­нор­ном ато­ме и к сни­же­нию ос­нов­но­сти. Кра­ун-эфи­ры, крип­тан­ды, сфе­ран­ды и др. мак­ро­цик­лы об­ра­зу­ют с ме­тал­ла­ми очень проч­ные мак­ро­цик­ли­че­ские ком­плекс­ные со­еди­не­ния; эти ком­плек­сы на­столь­ко ус­той­чи­вы, что не­ко­то­рые из них (напр., про­из­вод­ные фта­ло­циа­ни­на) суб­ли­ми­ру­ют­ся в ва­куу­ме при 500 °С без раз­ло­же­ния.

При за­дан­ной ФАГ су­ще­ст­ву­ют не­ог­ра­ни­чен­ные воз­мож­но­сти варь­и­ро­ва­ния струк­ту­ры ана­ли­тич. Р. о. Вы­яв­ле­ние за­ко­но­мер­но­стей влия­ния струк­ту­ры, при­ро­ды и по­ло­же­ния за­мес­ти­те­лей на свой­ст­ва ана­ли­тич. Р. о. обес­пе­чи­ва­ет син­тез наи­бо­лее пер­спек­тив­но­го реа­ген­та. Из­вест­но мно­го ами­но­по­ли­кар­бо­но­вых кис­лот, ге­те­ро­цик­лич. азо­сое­ди­не­ний, мак­ро­цик­лич. со­еди­не­ний, азо­про­из­вод­ных хро­мо­тро­по­вой ки­сло­ты, три­фе­нил­ме­та­но­вых кра­си­те­лей, ди­ал­кил- и диа­рил­ди­тио­фос­фор­ных ки­слот и ор­га­нич. со­еди­не­ний др. клас­сов, сре­ди ко­то­рых вы­би­ра­ют наи­бо­лее под­хо­дя­щие для про­ве­де­ния ана­ли­за (неск. при­ме­ров в табл.). Се­лек­тив­ность ана­ли­тич. Р. о. оп­ре­де­ля­ет­ся мн. фак­то­ра­ми, глав­ны­ми из ко­то­рых яв­ля­ют­ся при­ро­да и чис­ло до­нор­ных ато­мов ФАГ, раз­мер цик­ла, а так­же сте­рич. фак­то­ры.

Некоторые аналитические органические реагенты и области их применения

Ряд Р. о. ис­поль­зу­ет­ся для оп­ре­де­ле­ния ме­тал­лов в ви­де ион­ных ас­со­циа­тов. Не­ко­то­рые ме­тал­лы в выс­шей сте­пе­ни окис­ле­ния су­ще­ст­ву­ют в рас­тво­рах в фор­ме ки­сло­род­со­дер­жа­щих анио­нов ($\ce{Cr2O7^2-}$, $\ce{MnO4-}$, $\ce{ReO4-}$) и не об­ра­зу­ют хе­ла­тов или внут­ри­ком­плекс­ных со­еди­не­ний. Од­на­ко эти анио­ны мо­гут взаи­мо­дей­ст­во­вать с ана­ли­тич. Р. о., на­хо­дя­щи­ми­ся в ка­ти­он­ных фор­мах, да­вая ион­ные ас­со­циа­ты, рас­тво­ри­мые в ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях. Об­ра­зо­ва­ние ион­ных ас­со­циа­тов ис­поль­зу­ют в са­мых раз­ных ме­то­дах ана­ли­тич. хи­мии – для экс­трак­ции, экс­трак­ци­он­но-фо­то­мет­рич. и экс­трак­ци­он­но-флуо­ри­мет­рич. оп­ре­де­ле­ния, очень час­то – в тех­но­ло­гии пе­ре­ра­бот­ки ми­нер. сы­рья. Ещё од­на груп­па – ана­ли­тич. Р. о. для оп­ре­де­ле­ния не­ор­га­нич. мно­го­атом­ных анио­нов (ти­па $\ce{NO3-}$, $\ce{SO4^2-}$, $\ce{S2O3^2-}$, $\ce{ClO4-}$), для ко­то­рых не ха­рак­тер­ны ре­ак­ции с Р. о. с об­ра­зо­ва­ни­ем ком­плек­сов рас­смот­рен­ных вы­ше ти­пов; для их оп­ре­де­ле­ния ча­ще ис­поль­зу­ют ре­ак­ции (ком­плек­со­об­ра­зо­ва­ния, кон­ку­ри­рую­ще­го ком­плек­со­об­ра­зо­ва­ния, окис­ле­ния-вос­ста­нов­ле­ния или син­те­за но­во­го со­еди­не­ния), при­во­дя­щие к оп­ре­де­лён­но­му ана­ли­тич. эф­фек­ту (напр., по­яв­ле­нию, ис­чез­но­ве­нию или из­ме­не­нию ок­ра­ски). Поч­ти все ре­ак­ции, со­про­во­ж­даю­щие­ся из­ме­не­ни­ем цве­та, при­ме­няе­мые для ана­ли­за с ис­поль­зо­ва­ни­ем ана­ли­тич. Р. о., при­год­ны и для оп­ре­де­ле­ния са­мих ана­ли­тич. Р. о. (в этом слу­чае тре­бу­ет­ся из­бы­ток ио­нов ме­тал­ла по срав­не­нию с со­дер­жа­ни­ем реа­ген­та).

Боль­шин­ст­во ана­ли­тич. Р. о. име­ет ха­рак­тер­ную ок­ра­ску, обу­слов­лен­ную на­ли­чи­ем хро­мо­фор­ных групп (см. Цвет­ность ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний). Ин­тен­сив­но ок­ра­шен­ные ана­ли­тич. Р. о. со­дер­жат неск. хро­мо­фор­ных групп, со­еди­нён­ных со­пря­жён­ны­ми двой­ны­ми свя­зя­ми. Мо­ле­ку­ла, со­дер­жа­щая хро­мо­фор­ные груп­пы, име­ет по­ло­су по­гло­ще­ния в УФ- или ви­ди­мой об­лас­тях спек­тра. Со­еди­не­ния с ана­ли­тич. Р. о., ок­ра­шен­ные в ви­ди­мой об­лас­ти спек­тра, ис­поль­зу­ют в фо­то­мет­рич. ана­ли­зе, а так­же для об­на­ру­же­ния и по­лу­ко­ли­че­ст­вен­ной оцен­ки в тест-ме­то­дах. По­ми­мо хро­мо­фор­ных групп в ана­ли­тич. Р. о. мо­гут при­сут­ст­во­вать аук­со­хром­ные (элек­тро­но­до­нор­ные) и ан­ти­аук­со­хром­ные (элек­тро­но­ак­цеп­тор­ные) за­мес­ти­те­ли, влияю­щие на элек­трон­ную струк­ту­ру хро­мо­фо­ра. В пер­вом при­бли­же­нии мож­но счи­тать, что по­вы­ше­ние элек­трон­ной плот­но­сти на аук­со­хро­ме и её сни­же­ние на ан­ти­аук­со­хро­ме при­во­дят к сдви­гу в длин­но­вол­но­вую об­ласть по­лос по­гло­ще­ния реа­ген­тов и ком­плек­сов и, на­обо­рот, сни­же­ние элек­трон­ной плот­но­сти на аук­со­хро­ме и её по­вы­ше­ние на ан­ти­аук­со­хро­ме при­во­дят к сдви­гу по­лос по­гло­ще­ния в ко­рот­ко­вол­но­вую об­ласть. Эти эф­фек­ты ши­ро­ко ис­поль­зу­ют в фо­то­мет­рич. ана­ли­зе для уг­луб­ле­ния ок­ра­ски ком­плек­сов с ана­ли­тич. Р. о. и по­вы­ше­ния кон­тра­ст­но­сти ре­ак­ций ком­плек­со­об­ра­зо­ва­ния.

Мн. со­еди­не­ния с ана­ли­тич. Р. о. рас­тво­ри­мы в ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях, что ис­поль­зу­ют для раз­де­ле­ния и кон­цен­три­ро­ва­ния в экс­трак­ци­он­но-оп­тич., экс­трак­ци­он­но-элек­тро­хи­мич., хи­ми­ко-атом­но-эмис­си­он­ных, хро­ма­то­гра­фич. и др. ком­би­нир. и гиб­рид­ных ме­то­дах. Элек­тро­хи­ми­че­ски ак­тив­ные ана­ли­тич. Р. о. или их ком­плек­сы при­ме­ня­ют в разл. ва­ри­ан­тах вольт­ам­пе­ро­мет­рии и для по­лу­че­ния ио­но­се­лек­тив­ных элек­тро­дов. Спо­соб­ность ана­ли­тич. Р. о. к ком­плек­со­об­ра­зо­ва­нию ис­поль­зу­ют для по­вы­ше­ния се­лек­тив­но­сти элек­тро­хи­мич. ана­ли­за, вво­дя эти реа­ген­ты в со­став «фо­на» (элек­тро­ли­та, не­по­сред­ст­вен­но не уча­ст­вую­ще­го в ион­ных рав­но­ве­си­ях).

Прак­тич. зна­че­ние ана­ли­тич. Р. о. опре­де­ля­ет­ся гл. обр. их чув­ст­ви­тель­но­стью и из­би­ра­тель­но­стью. Раз­ли­чие в чув­ст­ви­тель­но­сти ор­га­нич. реа­ген­тов по срав­не­нию с не­ор­га­ни­че­ски­ми мо­жет дос­ти­гать 4–5 по­ряд­ков; чув­ст­ви­тель­ность ана­ли­тич. Р. о. мож­но по­вы­сить мо­ди­фи­ци­ро­ва­ни­ем реа­ген­та­ми под­хо­дя­щих мат­риц и вы­пол­не­ни­ем на них ре­ак­ции с из­ме­ре­ни­ем сиг­на­ла, напр., ме­то­да­ми твер­до­фаз­ной спек­тро­фо­то­мет­рии или спек­тро­ско­пии диф­фуз­но­го от­ра­же­ния. Из­би­ра­тель­ность дей­ст­вия ана­ли­тич. Р. о. мож­но ре­гу­ли­ро­вать из­ме­не­ни­ем рН сре­ды, мас­ки­ро­ва­ни­ем, ис­поль­зо­ва­ни­ем ки­не­ти­че­ски инерт­ных ком­плек­сов и др. приё­ма­ми. При­ме­не­ние ма­те­ма­тич. ап­па­ра­та и хи­ми­ко-ана­ли­тич. ха­рак­те­ри­стик (кон­стант дис­со­циа­ции, кон­стант ус­той­чи­во­сти, про­из­ве­де­ний рас­тво­ри­мо­сти, окис­ли­тель­но-вос­ста­но­вит. по­тен­циа­лов и т. д.) по­зво­ля­ет ап­рио­ри про­гно­зи­ро­вать се­лек­тив­ность оп­ре­де­ле­ния и ре­ко­мен­до­вать оп­ти­маль­ные ус­ло­вия ана­ли­за.