МИКРОКРИСТАЛЛОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Микрокристаллоскопический анализ основан на обнаружении веществ по форме, величине и окраске их кристаллов. В большинстве случаев для идентификации химических соединений с помощью микрокристаллоскопического метода определяют форму или окраску не самих исследуемых веществ, а кристаллических продуктов, которые образуются при взаимодействии этих соединений с соответствующими реактивами. Форму и окраску кристаллов определяют с помощью микроскопа.

При химических исследованиях микроскоп впервые применил М. В. Ломоносов. Русский академик Т. Е. Ловиц использовал микроскоп для обнаружения химических соединений по форме их кристаллов. Позднее микрокристаллоскопический метод получил научное обоснование в работах Е. С. Федорова и других ученых.

Микрокристаллоскопический метод анализа имеет ряд достоинств. Для анализа с помощью этого метода требуются малые количества исследуемых веществ. Указанный метод может быть использован для обнаружения взрывчатых и ядовитых веществ, работа с большими количествами которых небезопасна. При обнаружении химических соединений с помощью этого метода в большинстве случаев исключаются такие громоздкие операции, как фильтрование, выпаривание, прокаливание и г. д.

Микрокристаллоскопические реакции выполняют на предметных стеклах, на которые наносят растворы исследуемых веществ, добавляют к ним растворы соответствующих реактивов, а затем под микроскопом наблюдают форму и окраску образовавшихся кристаллов.

Кристаллы, которые образуются при взаимодействии исследуемых веществ с реактивами, должны иметь необходимую величину и форму, свойственную продукту взаимодействия этого соединения с реактивом.

Образующиеся кристаллы должны быть относительно крупными (20—50 мк). Форма и грани этих кристаллов должны быть видны под микроскопом при малом увеличении (60—100 раз). Более мелкие кристаллы (2—20 мк) можно видеть под микроскопом только при увеличении в 150—250 раз. При определении формы кристаллов под микроскопом обыкновенно пользуются увеличением в 30—80 раз (общее увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра).

Поскольку определение формы кристаллов положено в основу микрокристаллоскопического метода анализа, кратко остановимся на общей характеристике кристаллов, на описании их основных свойств, условий образования, на зависимости формы и величины кристаллов от условий их роста.

Кристаллом называют твердое тело, частицы которого (атомы, ионы) расположены в определенном, периодически повторяющемся порядке, образуя кристаллическую решетку.

Кристаллическая решетка — это правильное периодическое расположение атомов или других частиц в кристалле. Наименьший возможный объем пространственной решетки кристалла, отражающий все особенности ее структуры, называется элементарной ячейкой. Во всех кристаллах частицы располагаются симметричными, правильными рядами, плоскими сетками, пространственными решетками.

Чаще всего кристаллы встречаются в виде многогранников, обладающих симметрией. По степени симметрии различают 32 класса кристаллов, которые принадлежат к 7 кристаллическим системам, или сингониям.

Сингония (система) — группа видов симметрии, к которой относятся кристаллы, имеющие сходные геометрические константы. Известны следующие сингонии: триклинная, моноклинная, ромбическая, тетрагональная (квадратная), тригональная, гексагональная (шестиугольная) и кубическая.

Следует отметить, что большинство кристаллов, полученных в лабораториях (в том числе и при микрокристаллоскопических исследованиях), не полностью сохраняют все особенности кристаллической структуры. Поэтому различают идеальные и реальные кристаллы.

Идеальными называются кристаллы, в которых все пространство представляет собой единую решетку, элементарные ячейки их тождественны, грани по внешнему виду и величине одинаковы и т. д.

Реальные кристаллы отличаются от идеальных наличием ряда дефектов (нарушений периодической структуры кристаллической решетки). В реальных кристаллах часто встречается так называемая мозаичная структура. Это означает, что кристаллическая решетка в кристалле не является единой, а состоит из отдельных блоков. В реальных кристаллах в отдельных узлах кристаллической решетки могут быть пустоты. Крупные реальные кристаллы не всегда однородны. Некоторые из них состоят из множества более мелких сросшихся кристаллов. Реальные кристаллы могут иметь и некоторые другие дефекты.

Долгое время вещества подразделяли на кристаллические . и аморфные. Затем было установлено, что в зависимости от условий образования одно и то же вещество можно получить в кристаллическом и аморфном состояниях. Так, например, сульфат бария из водных растворов выпадает в виде кристаллического осадка, а из водных растворов, содержащих 30—60 °/о спирта,— в виде аморфного осадка. В виде кристаллов получен ряд веществ (белки, каучук и др.), которые ранее считались типичными аморфными соединениями. При помощи рентгеноструктурного анализа в большинстве так называемых аморфных осадков доказано наличие кристаллической решетки. Приведенные выше примеры подтверждают, что кристаллические и аморфные формы являются только различным состоянием одного и того же вещества.