Лекция 3
Качественный анализ
1. Васильев В.П. Аналитическая химия: В 2 кн. : Кн. 1: Титриметрические и гравиметрические методы анализа: учеб. для студ. вузов, обучающихся по химико-технол. спец. – 4-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2004. – 368 с. (С. 33 – 35, 263, 309 – 311).
2. Лебедева М.И. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: учеб. пособие / М.И. Лебедева. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. – 216 с. – http://window.edu.ru/window_catalog/files/r38085/tstu2005-134.pdf
Качественный анализ – это анализ, целью которого является установление содержащихся в пробе химических элементов, ионов, веществ.
Методы качественного анализа
Методы качественного анализа различны: химические, физические, физико-химические.
Методы качественного анализа, позволяющие определить в анализируемом веществе содержание отдельных элементов, называют элементным анализом ;функциональных групп – функциональным анализом ; индивидуальных химических соединений, характеризующихся определенной молекулярной массой, – молекулярным анализом .
Совокупность разнообразных химических, физических и физико-химических методов разделения и определения отдельных структурных (фазовых) составляющих гетерогенных систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела, называют фазовым анализом .
Химические методы основаны на том, что открываемый элемент или ион переводят в какое-либо соединение, обладающее определенными свойствами. Происходящее при этом химическое превращение называется аналитической реакцией . Вещество, которое вызывает это превращение, называется реактивом (реагентом ).
Аналитические реакции можно классифицировать следующим образом:
1. Групповые реакции : один и тот же реактив реагирует с группой ионов, давая одинаковый сигнал. Например , для отделения группы ионов (Ag + , Pb 2 + , Hg 2 2+) используют реакцию их с Cl − -ионами, при этом образуются белые осадки (AgCl, PbCl 2 , Hg 2 Cl 2).
2. Избирательные (селективные) реакции .
Например : йодокрахмальная реакция. Впервые ее описал в 1815 г немецкий химик Ф. Штромейер . Для этих целей используют органические реагенты.
Например: диметилглиоксим + Ni 2 + → образование ало-красного осадка диметилглиоксимата никеля.
Изменяя условия протекания аналитической реакции, можно неизбирательные реакции сделать избирательными.
Например: если реакции Ag + , Pb 2 + , Hg 2 2 + + Cl − проводить при нагревании, то PbCl 2 не осаждается, так как он хорошо растворим в горячей воде.
3. Реакции комплексообразования используются для целей маскирования мешающих ионов.
Например: для обнаружения Со 2 + в присутствии Fe 3 + -ионов с помощью KSCN , реакцию проводят в присутствии F − -ионов. При этом Fe 3 + + 4F − → − , K н = 10 − 16 , поэтому Fe 3 + -ионы закомплексованы и не мешают определению Co 2 + -ионов.
В аналитической химии используются следующие реакции :
1. Гидролиз (по катиону, по аниону, по катиону и аниону):
Al 3 + + HOH ↔ Al(OH) 2 + + H + ;
CO 3 2 − + HOH ↔ HCO 3 − + OH − ;
Fe 3 + + (NH 4) 2 S + HOH → Fe(OH) 3 + ...
2. Реакции окисления-восстановления :
2MnSO 4 + 5K 2 S 2 O 8 + 8H 2 O 2HMnO 4 + 10KHSO 4 + 2H 2 SO 4
3. Реакции комплексообразования :
СuSO 4 + 4NH 4 OH → SO 4 + 4H 2 O
4. Реакции осаждения :
Ba 2 + + SO 4 2 − → BaSO 4 ↓
В качественном анализе используются только те реакции , которые сопровождаются какими-либо хорошо заметными внешними эффектами :
1. Образование или растворение осадка :
Hg 2 + + 2I − → HgI 2 ↓;
HgI 2 + 2KI − → K 2 HgI 4
бесцветный
2. Появление, изменение, исчезновение окраски раствора (цветные реакции):
Mn 2 + → MnO 4 − → MnO 4 2 −
бесцветный фиолетовый зеленый
3. Выделение газа :
SO 3 2 − + 2H + → SO 2 + H 2 O.
4. Реакции образования кристаллов строго определенной формы (микрокристаллоскопические реакции).
5. Реакции окрашивания пламени .
Аналитические реакции можно проводить «сухим» и «мокрым» путем.
Примеры реакций, проводимых «сухим» путем :
– реакции окрашивания пламени (Na + – желтый; Sr 2 + – красный; Ba 2 + – зеленый; Са 2+ – кирпично-красный, K + – фиолетовый; Li + – малиновый, Tl 3 + – зеленый, In + – синий и др.);
– при сплавлении Na 2 B 4 O 7 и Co 2 + , Na 2 B 4 O 7 и Ni 2 + , Na 2 B 4 O 7 и Cr 3 + образуются «перлы » буры различной окраски. Например , соединения Co 2 + дадут интенсивно-синюю окраску, Cr 3 + – изумрудно-зеленую.
Окраска перла зависит от того, в каком конусе (зоне) пламени происходи нагревание – окислительном или восстановительном. В центре пламени у основания фитиля температура достигает 320 0 С – это зона восстановления , выше находится зона окисления , температура в верхней части доходит до 1550 0 С.
Методика получения перлов проста. Берут платиновую проволоку , один конец сгибают в ушко , а другой впаивают в стеклянную трубочку . Платиновое ушко нагревают в пламени горелки и горячее погружают в соль . Приставшую соль сначала держат под пламенем горелки, чтобы не слишком интенсивно выделялась вода, а затем сплавляют в бесцветный перл (соль буры Na 2 B 4 O 7 · 7Н 2 О). После этого еще горячим перлом прикасаются к исследуемому веществу и затем вновь вносят в окислительную часть пламени, получая цветной перл. Наблюдают полученный цвет в холодном и горячем состоянии.
Чаще всего аналитические реакции проводят в растворах («мокрый» путь ). Анализируемый объект (индивидуальное вещество или смесь веществ) может находиться в любом агрегатном состоянии (твердом, жидком, газообразном). Объект для анализа называется образцом, или пробой . Один и тот же элемент в образце может находиться в различных химических формах . Например: S 0 , S 2 − , SO 4 2 − , SO 3 2 − и т.д. В зависимости от цели и задачи анализа после переведения в раствор пробы проводят элементный анализ (определение общего содержания серы) или фазовый анализ (определение содержания серы в каждой фазе или в ее отдельных химических формах).
В зависимости от того, с какими количествами вещества проводят операции при выполнении аналитической реакции, различают :
– макроанализ – 1 – 10 г, 10 – 100 мл;
– полумикроанализ – 0,05 – 0,5 г, до 10 мл;
– микроанализ – 0,001 – 10 -6 г, 0,1 – 10-4 мл;
– ультрамикроанализ – 10 -6 – 10 -9 г, 10-4 – 10 -6 мл;
– субмикроанализ – 10 -9 – 10 -12 г, 10-7 – 10 -10 мл.
Существует капельный метод анализа , введенный в аналитическую практику Н.А. Тананаевым (1920) . Реакции проводят на фарфоровой пластинке, предметном стекле, но чаще всего на полоске фильтровальном бумаги.
Выполняя ту или иную аналитическую реакцию необходимо строго соблюдать определенные условия ее протекания (температура, рН раствора, концентрация) с тем, чтобы она протекала быстро и имела достаточно низкий предел обнаружения . Например , осадки, растворимость которых повышается с увеличением температуры, необходимо получать только на холоду. В тоже время некоторые осадки получают только при нагревании.
Очень важное условие – достаточно большая концентрация открываемого иона в растворе. Наименьшее количество вещества (иона), которое можно открыть с помощью данного реагента в капле исследуемого раствора объемом в 1 микролитр (10 -6 л) называется чувствительностью реакции .
Количественно чувствительность характеризуется следующими показателями:
– открываемый минимум (m ) – это наименьшее количество вещества или иона, которое может быть открыто посредством данной реакции при определенных условиях.
m = с пред. ·V min · 10 6 мкг
m = V min · 10 6 / V пред мкг
где с пред – предельная концентрация; V min – минимальный объем предельно разбавленного раствора; V пред – предельное разбавление.
– Предельная концентрация (с пред ) – это отношение единицы массы определенного иона к массе наибольшего количества растворителя.
, [мкг/мл
]
– Предельное разбавление (V пред ) – это величина, обратная предельной концентрации и показывающая, в каком количестве водного раствора (в мл) содержится 1 г определяемого иона.
; 
– Минимальный объем (V min ) – это объем раствора, содержащий открываемый минимум определенного иона.
, [мл ]
Чувствительность реакции , служащая для открытия одного и того же иона, может очень сильно различаться . Например , чувствительность реакции на Cu 2+ :
– если используется HCl, то m = 1 мкг, образуется комплекс 2- желто-зеленого цвета;
– если используется NH 3 , то m = 0,2 мкг, образуется комплекс 2+ синего цвета;
– если используется K 4 , то m = 0,02 мкг, образуется комплекс Cu 2 красно-бурого цвета.
Для повышения чувствительности реакции можно использовать следующие приемы :
– увеличить продолжительность реакции, что особенно эффективно, если в ней принимают участие неэлектролиты или слабые электролиты .
– добавить к раствору этиловый спирт , понижающий растворимость неорганических соединений, если в реакции наблюдается образование осадка;
– взболтать водную реакционную смесь с какой-либо несмешивающейся с водой органической жидкостью .
В исследуемом растворе может присутствовать не один ион , а несколько . Применяя специфические реакции, можно открывать соответствующий ион дробным методом , т.е. непосредственно в отдельных порциях исследуемого раствора, не обращая внимания на те ионы, которые соединяются с данным. Дробный анализ был открыт Тананаевым в 1950 г .
Достоинством дробного анализа является быстрота его выполнения. Большую роль он играет тогда, когда анализу подвергается смесь с ограниченным количеством ионов и состав смеси приблизительно известен .
Недостатком дробного метода является в некоторых случаях отсутствие надежных специфических реакций для определенных ионов.
Поэтому для таких ионов необходимо разработать определенную последовательность проведения реакций открытия отдельных ионов, представляющую собой систематический ход анализа . Он состоит в том, что к открытию каждого иона приступают лишь тогда , когда все другие ионы , мешающие его открытию, будут предварительно открыты и удалены . Например , анализ смеси, содержащей Ba 2+ и Са 2+ , открывают оксалат-ионом С 2 О 4 2- :
Ва 2+ + С 2 О 4 2- → ВаС 2 О 4 ↓ (желтый)
фильтрат-Са 2+ + С 2 О 4 2- → СаС 2 О 4 ↓ (белый)
При систематическом ходе анализа ионы выделяются из сложных смесей не по одному, а целыми группами с помощью специальных реактивов, дающих одинаковую реакцию. Эти реактивы называются групповыми реагентами (групповыми реактивами ). Такие реактивы значительно упрощают проведение анализа .
Анализ вещества может проводиться с целью установление качественного или количественного его состава. В соответствии с этим различают качественный и количественный анализ.
Качественный анализ позволяет установить, из каких химических элементов состоит анализируемое вещество и какие ионы, группы атомов или молекулы входят в его состав. При исследовании состава неизвестного вещества качественный анализ всегда предшествует количественному, так как выбор метода количественного определения составных частей анализируемого вещества зависит от данных, полученных при его качественном анализе.
Качественный химический анализ большей частью основывается на превращении анализируемого вещества в какое - нибудь новое соединение, обладающее характерными свойствами: цветом, определенным физическим состоянием, кристаллической или аморфной структурой, специфическим запахом и т.п. Химическое превращение, происходит при этом, называют качественной аналитической реакцией, а вещества, вызывающие это превращение, называют реактивами (реагентами).
При анализе смеси нескольких веществ, близких по химическим свойствам, их предварительно разделяют и только затем проводят характерные реакции на отдельные вещества (или ионы), поэтому качественный анализ охватывает не только отдельные реакции обнаружения ионов, но и методы их разделения.
Количественный анализ позволяет установить количественные соотношения частей данного соединения или смеси веществ. В отличии от качественного анализа количественный анализ дает возможность определить содержание отдельный компонентов анализируемого вещества или общее содержание определяемого вещества в исследуемом продукте.
Методы качественного и количественного анализа, позволяющие определить в анализируемом веществе содержание отдельных элементов, называют элементами анализа; функциональных групп - функциональным анализом; индивидуальных химических соединений, характеризующихся определенным молекулярным весом, - молекулярным анализом.
Совокупность разнообразных химических, физических и физико - химических методов разделения и определения отдельных структурных (фазовых) составляющих гетерогенных систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела, называют фазовым анализом.
Методы качественного анализа
В качественном анализе для установления состава исследуемого вещества используют характерные химические или физические свойства этого вещества. Совершенно нет необходимости выделять открываемые элементы в чистом виде, что бы обнаружить их присутствие в анализируемом веществе. Однако выделение в чистом виде металлов, неметаллов и их соединений иногда используется в качественном анализе для их идентификации, хотя такой путь анализа весьма труден. Для обнаружения отдельных элементов пользуются более простыми и удобными методами анализа, основанными на химических реакциях, характерных для ионов данных элементов и протекающих при строго определенных условиях.
Аналитическим признаком присутствия в анализируемом соединении искомого элемента является выделение газа, отличающегося специфическим запахом; в другом - выпадении осадка, характеризующегося определенным цветом.
Реакции, протекающее между твердыми веществами и газами. Аналитические реакции могут протекать не только в растворах, но имежду твердыми, а также и газообразными веществами.
Примером реакции между твердыми веществами является реакция выделение металлической ртути при нагревании сухих солей ее с карбонатом натрия. Образование белого дыма при взаимодействии газообразного аммиака с хлористым водородом может служить примером аналитической реакции с участием газообразных веществ.
Реакции, применяемые в качественном анализе можно подразделить на следующие группы.
1. Реакции осаждения, сопровождающиеся образованием осадков различных цвета. Например:
CaC2O4 - белого цвета
Fe43 - синий,
CuS - коричнево - желтый
HgI2 - красный
MnS - телесно - розовый
PbI2 - золотистый
Образующиеся осадки могут отличаться определенной кристаллической структурой, растворимостью в кислотах, щелочах, аммиака и т.п.
2. Реакции, сопровождающиеся образованием газов, обладающих известным запахом, растворимостью и т.д.
3. Реакции, сопровождающиеся образованием слабых электролитов. К числу таких реакций, в результате который образуются:CH3COOH, H2F2, NH4OH, HgCl2, Hg(CN)2, Fe(SCN)3 и т.п. Реакциями этого же типа можно считать реакции кислотно - основного взаимодействия, сопровождающиеся образованием нейтральных молекул воды, реакции образования газов и малорастворимых в воде осадков и реакции комплексообразования.
4. Реакции кислотно- основного взаимодействия, сопровождающиеся переходом протонов.
5. Реакции комплексообразования, сопровождающиеся присоединения к атомам комплексообразователя различных легандов - ионов и молекул.
6. Реакции комплексообразования, связанные с кислотно - основным взаимодействием
7. Реакции окисления - восстановления, сопровождающиеся переходом электронов.
8. Реакции окисления - восстановления, связанные с кислотно - основным взаимодействием.
9. Реакции окисления - восстановления, вязанные с комплексообразованием.
10. Реакции окисления - восстановления, сопровождающиеся образованием осадков.
11. Реакции ионного обмена, протекающие на катионитах или анионитах.
12. Каталитические реакции, используемые в кинетических методах анализа
Анализ мокрым и сухим путем
Реакции, применяемые в качественном химическом анализе, чаще всего проводят в растворах. Анализируемое вещество сначала растворяют, а затем действуют на полученный раствор соответствующими реактивами.
Для растворения анализируемого вещества применяют дистиллированную воду, уксусную и минеральные кислоты, царскую водку, водный раствор аммиака, органические растворители и т.п. Чистота применимых растворителей является важным условием для получения правильных результатов.
Переведенное в раствор вещество подвергают систематическому химическому анализу. Систематический анализ состоит из ряд предварительных испытаний и последовательно выполняемых реакций.
Химический анализ исследуемых веществ в растворах называют анализо мокрым путем.
В некоторых случаях вещества анализируют сухим путем, без перевода их в раствор. Чаще всего такой анализ сводиться к испытанию способности вещества окрашивать бесцветное пламя горелки в характерный цвет или придавать определенную окраску плаву (так называемую перлу), полученному при нагревании вещества с тетраборатом натрия (бурой) или фосфатом натрия ("фосфорной солью") в ушке из платиновой проволоки.
Химический и физический метод качественного анализа.
Химические методы анализа. Методы определения состава веществ, основанные на использовании их химических свойств, называют химическими методами анализа.
Химические методы анализа широко применяют в практике. Однако они имеют ряд недостатков. Так, для определения состава данного вещества иногда необходимо предварительно отделить определяемую составную часть от посторонних примесей и выделить ее в чистом виде. Выделение веществ в чистом виде часто составляет очень трудную, а иногда и невыполнимую задачу. Кроме того, для определения малых количеств примесей (менее 10"4%), содержащихся в анализируемом веществе, приходится иногда брать большие пробы.
Физические методы анализа. Присутствие того или иного химического элемента в образце можно обнаружить и не прибегая к химическим реакциям, основываясь непосредственно на изучении физических свойств исследуемого вещества, например окрашивании бесцветного пламени горелки в характерные цвета летучими соединениями некоторых химических элементов.
Методы анализа, при помощи которых можно определить состав исследуемого вещества, не прибегая к использованию химических реакций, называют физическими методами анализа. К физическим методам анализа относятся методы, основанные на изучении оптических, электрических, магнитных, тепловых и других физических свойств анализируемых веществ.
К числу наиболее широко применяемых физических методов анализа относятся следующие.
Спектральный качественный анализ. Спектральный анализ основан на наблюдении эмиссионных спектров (спектров испускания, или излучения) элементов, входящих в состав анализируемого вещества.
Люминесцентный (флуоресцентный) качественный анализ. Люминесцентный анализ основан на наблюдении люминесценции (излучение света) анализируемых веществ, вызываемой действием ультрафиолетовых лучей. Метод применяется для анализа природных органических соединений, минералов, медицинских препаратов, ряда элементов и др.
Для возбуждения свечения исследуемое вещество или его раствор облучают ультрафиолетовыми лучами. При этом атомы вещества, поглотив определенное количество энергии, переходят в возбужденное состояние. Это состояние характеризуется большим запасом энергии, чем нормальное состояние вещества. При переходе вещества от возбужденного к нормальному состоянию возникает люминесценция за счет избыточной энергии.
Люминесценцию, очень быстро затухающую после прекращения облучения, называют флуоресценцией.
Наблюдая характер люминесцентного свечения и измеряя интенсивность, или яркость люминесценции соединения или его растворов, можно судить о составе исследуемого вещества.
В ряде случаев определения ведут на основании изучения флуоресценции, возникающей в результате взаимодействия определяемого вещества с некоторыми реактивами. Известны также люминесцентные индикаторы, применяемые для определения реакции среды по изменению флуоресценции раствора. Люминесцентные индикаторы применяют при исследовании окрашенных сред.
Рентгеноструктурный анализ. С помощью рентгеновских лучей можно установить размеры атомов (или ионов) и их взаимное расположение в молекулах исследуемого образца, т. е. оказывается возможным определить структуру кристаллической решетки, состав вещества и иногда наличие в нем примесей. Метод не требует химической обработки вещества и больших его количеств.
Масс-спектрометрический анализ. Метод основан на определении отдельных ионизированных частиц, отклоняемых электромагнитным полем в большей или меньшей степени в зависимости от отношения их массы к заряду (подробнее см. книга 2).
Физические методы анализа, имея ряд преимуществ перед химическими, в некоторых случаях дают возможность решать вопросы, которые не удается разрешить методами химического анализа; пользуясь физическими методами, можно разделить элементы, трудно разделяемые химическими методами, а также вести непрерывную и автоматическую регистрацию показаний. Очень часто физические методы анализа применяют наряду с химическими, что позволяет использовать преимущества тех и других методов. Сочетание методов имеет особенно важное значение при определении в анализируемых объектах ничтожных количеств (следов) примесей.
Макро-, полумикро- и микрометоды
Анализ больших и малых количеств исследуемого вещества. В прежнее время химики пользовались для анализа большими количествами исследуемого вещества. Для того чтобы определить состав какого-либо вещества, брали пробы в несколько десятков граммов и растворяли их в большом объеме жидкости. Для этого требовалась и химическая посуда соответстэующей емкости.
В настоящее время химики обходятся в аналитической практике малыми количествами веществ. В зависимости от количества анализируемого вещества, объема растворов, используемых для анализа, и главным образом от применяемой техники выполнения эксперимента, методы анализа делят на макро-, полумикро- и микрометоды.
При выполнении анализа макрометодом для проведения реакции берут несколько миллилитров раствора, содержащего не менее 0,1 г вещества, и к испытуемому раствору добавляют не менее 1 мл раствора реактива. Реакции проводят в пробирках. При осаждении получают объемистые осадки, которые отделяют фильтрованием через воронки с бумажными фильтрами.
Капельный анализ
Техника проведения реакций в капельном анализе. Большое значение в аналитической химии приобрел так называемый капельный анализ, введенный в аналитическую практику Н. А. Тананаевым.
При работе этим методом большое значение имеют явления капиллярности и адсорбции, при помощи которых можно открывать и разделять различные ионы при их совместном присутствии. При капельном анализе отдельныеи реакции проводят на фарфоровых или стеклянных пластинках или на фильтровальной бумаге. При этом на пластинку или бумагу наносят каплю испытуемого раствора и каплю реактива, вызывающего характерное окрашивание или образование кристаллов.
При выполнении реакции на фильтровальной бумаге используют капиллярно-адсорбционные свойства бумаги. Жидкость всасывается бумагой, а образующееся окрашенное соединение адсорбцируется на небольшом участке бумаги, вследствие чего повышается чувствительность реакции.
Микрокристаллоскопический анализ
Микрокристаллоскопический метод анализа основан на обнаружении катионов и анионов при помощи реакции, в результате которых образуется соединение, обладающие характерной формой кристаллов.
Раньше этот метод применялся в качественном микрохимическом анализе. В настоящее время он используется также и в капельном анализе.
Для рассмотрения образующихся кристаллов в микрокристаллоскопическом анализе пользуются микроскопом.
Кристаллы характерной формы пользуются при работе с чистыми веществами путем внесения капли раствора или кристаллика реактива в каплю исследуемого вещества, помещенную на предметном стекле. Через некоторое время появляются ясно различимые кристаллы определенной формы и цвета.
Метод растирания порошка
Для обнаружения некоторых элементов иногда применяют метод растирания в фарфоровой пластинке порошкообразного анализируемого вещества с твердым реагентом. Открываемый элемент обнаруживается по образованию характерных соединений, отличающихся по цвету или запаху.
Методы анализа, основанные на нагревании и сплавлении вещества
Пирохимический анализ. Для анализа веществ применяют также методы, основанные на нагревании испытуемого твердого вещества или его сплавлении с соответствующими реагентами. Одни вещества при нагревании плавятся при определенной температуре, другие возгоняются, причем на холодных стенках прибора появляются характерные для каждого вещества осадки; некоторые соединения при нагревании разлагаются с выделением газообразных продуктов и т. д.
При нагревании анализируемого вещества в смеси с соответствующими реагентами происходят реакции, сопровождающиеся изменением цвета, выделением газообразных продуктов, образованием металлов.
Спектральный качественный анализ
Помимо описанного выше способа наблюдения невооруженным глазом за окрашиванием бесцветного пламени при внесении в него платиновой проволоки с анализируемым веществом в настоящее время широко используются другие способы исследования света, излучаемого раскаленными парами или газами. Эти способы основаны на применении специальных оптических приборов, описание которых дается в курсе физики. В такого рода спектральных приборах происходит разложение в спектр света с различными длинами волн, испускаемого образцом накаленного в пламени вещества.
В зависимости от способа наблюдения спектра спектральные приборы называют спектроскопами, с помощью которых ведут визуальное наблюдение спектра, или спектрографами, в которых спектры фотографируются.
Хроматографический метод анализ
Метод основан на избирательном поглощении (адсорбции) отдельных компонентов анализируемой смеси различными адсорбентами. Адсорбентами называют твердые тела, на поверхности которых происходит поглощение адсорбируемого вещества.
Сущность хроматографического метода анализа кратко заключается в следующем. Раствор смеси веществ, подлежащих разделению, пропускают через стеклянную трубку (адсорбционную колонку), заполненную адсорбентом.
Кинетические методы анализа
Методы анализа, основанные на измерении скорости реакции и использовании ее величины для определения концентрации, объединяются под общим названием кинетических методов анализа (К. Б. Яцимирский).
Качественное обнаружение катионов и анионов кинетическими методами выполняется довольно быстро и сравнительно просто, без применения сложных приборов.
Методы качественного анализа делятся на физические, физико-химические и химические.
Физические и физико-химические методы анализа основаны на измерении какого-либо параметра системы, который является функцией состава. Например, в спектральном анализе исследуют спектры излучения, возникающие при внесении вещества в пламя горелки или электрической дуги. По наличию в спектре линий, характерных для данных элементов, узнают об элементарном составе вещества.
В физико-химических методах анализа об элементарном составе веществ судят по тем или иным характерным свойствам атомов или ионов, используемых в данном методе. Например, в хроматографии состав вещества определяют по характерной окраске ионов, адсорбирующихся в определенном порядке, или же по окраске соединений, образующихся при проявлении хроматограммы.
Между физическими и физико-химическими методами не всегда можно установить строгую границу. Поэтому их часто объединяют под общим названием «инструментальные» методы.
Химические методы основаны на превращении анализируемого вещества в новые соединения, обладающие определенными свойствами. По образованию характерных соединений элементов и устанавливают элементарный состав веществ. Например, ионы Сu 2+ можно обнаружить по образованию комплексного иона [Сu (NH 3) 4 ] 2+ лазурно-синего цвета.
Качественные аналитические реакции по способу их выполнения делятся на реакции «мокрым» и «сухим» путем. Наибольшее значение имеют реакции «мокрым» путем. Для проведения их исследуемое вещество должно быть предварительно растворено. В качественном анализе находят применение только те реакции, которые сопровождаются какими-либо хорошо заметными для наблюдателя внешними эффектами: изменением окраски раствора; выпадением или растворением осадка; выделением газов, обладающих характерным запахом или цветом, и т. п.
Особенно часто применяются реакции, сопровождающиеся образованием осадков и изменением окраски раствора. Такие реакции называются реакциями «открытия», так как с их помощью обнаруживаются присутствующие в растворе ионы. Широко используются также реакции идентификации, с помощью которых проверяется правильность «открытия» того или иного иона. Наконец, применяются реакции осаждения, с помощью которых обычно отделяется одна группа ионов от другой или один ион от других ионов.
В зависимости от количества анализируемого вещества, объема раствора и техники выполнения отдельных операций химические методы качественного анализа делятся на макро-, микро-, полумикро- и ультрамикроанализ и др.
В 1955 г. секция аналитической химии Международного объединения по чистой и прикладной химии приняла «Классификацию методов анализа» и предложила их новые наименования (табл. 1.1).
Классический макрохимический анализ требует для проведения анализа от 1 до 10 г вещества или от 10 до 100 мл исследуемого раствора. Он проводится в обычных пробирках на 10-15 мл, при этом пользуются также химическими стаканами и колбами на 150-200 мл, воронками для фильтрования и другим оборудованием. Микрохимический анализ позволяет анализировать от 0,001 до 10 -6 г вещества или от 0,1 до 10 -4 мл исследуемого раствора. По технике выполнения микрохимический анализ делится на микрокристаллоскопический и капельный методы анализа.
Микрокристаллоскопический метод анализа проводится с помощью микроскопа. На предметном стекле микроскопа капля исследуемого раствора приводится во взаимодействие с каплей реагента. Образующееся химическое соединение определяется по форме кристаллов, а иногда по окраске или оптическим свойствам его.
Капельный метод анализа введен в аналитическую практику Н. А. Тананаевым с 1920 г. Этим методом реакции выполняются с каплями растворов и реагентов, обладающих высокой чувствительностью. Применение их, поэтому дает возможность обнаруживать весьма малые количества катионов. Данный вид анализа можно проводить на фарфоровой пластинке, предметном и часовом стеклах и на фильтровальной бумаге.
В полумикроанализе химик работает с пробами исследуемого вещества массой от 0,05 до 0,5 г и оперирует с объемами растворов от 1 до 10 мл. При этом виде анализа частично используется техника макроанализа и микроанализа. Посуда и оборудование те же, что и в макроанализе, но уменьшенного типа.
Методы микро- и полумикрохимического анализа имеют целый ряд преимуществ перед методами макрохимического анализа; они позволяют с меньшей затратой времени и реактивов производить капельный анализ.
Анализ «сухим» путем проводится с твердыми веществами. Он делится на пирохимический анализ и анализ методом растирания.
Пирохимический анализ - нагревание исследуемого вещества в пламени газовой горелки. Рассмотрим два приема анализа: получение окрашенных перлов; реакции окрашивания пламени.
Получение окрашенных перлов. Ряд солей и оксидов металлов при растворении в расплавленном фосфате натрия-аммония NaNH 4 HPО 4 · 4Н 2 О или тетраборате натрия Na 2 B 4 О 7 · l0H 2 O образуют стекла (перлы). Наблюдая их окраску, можно установить, какие элементы имеются в исследуемом веществе. Так, например, соединения хрома дают изумрудно-зеленые перлы; соединения кобальта - интенсивно синие перлы; соединения марганца - фиолетово-аметистовые перлы; соединения железа - желто-бурые перлы; соединение никеля - красно-бурые перлы и т. д. Методика получения перлов довольно проста. Платиновую проволочку, один конец которой согнут в ушко, а второй впаян в стеклянную трубку, накаливают в пламени газовой горелки и погружают в соль, например тетраборат натрия. Часть соли расплавляется около горячей проволоки и пристает к ней. Проволоку с кристалликами сначала держат над пламенем горелки, а затем помещают в бесцветную часть пламени и получают бесцветный перл. Горячим перлом прикасаются к исследуемому веществу, затем его накаливают в окислительном пламени горелки до полного растворения взятого вещества и отмечают цвет перла в горячем и холодном состоянии.
Реакции окрашивания пламени. Летучие соли многих металлов при внесении их в несветящуюся часть пламени газовой горелки окрашивают пламя в различные цвета, характерные для этих металлов (табл. 1.2). Окраска зависит от раскаленных паров свободных металлов, получающихся в результате термического разложения солей при внесении их в пламя горелки.
Реакции окрашивания пламени удаются хорошо только с летучими солями (хлоридами, карбонатами и нитратами). Нелетучие соли (бораты, силикаты, фосфаты) смачивают перед внесением их в пламя концентрированной соляной кислотой для перевода их в летучие хлориды.
Приемы пирохимического анализа используются в качественном анализе как предварительное испытание при анализе смеси сухих веществ или как проверочные реакции.
Анализ методом растирания предложен в 1898 г. Ф. М. Флавицким. В методе растирания исследуемое твердое вещество помещают в фарфоровую ступку и растирают с примерно равным количеством твердого реагента. В результате реакции обычно образуется окрашенное вещество, по окраске которого и судят о наличии определяемого иона. Например, для открытия иона кобальта несколько кристалликов хлорида кобальта CoCl 2 растирают с кристаллами роданида аммония NH 4 SCN. При этом смесь синеет вследствие образования комплексной соли тетрародано (II) кобальтата аммония (NH 4) 2 :
CoCI 2 + 4NH 4 SCN = (NH 2) 2 + 2NH 4 C1
Для открытия ацетат-аниона СН 3 СОО - кристалл соли растирают с небольшим количеством твердого гидросульфата натрия или гидросульфата калия. Выделяющаяся при этом свободная уксусная кислота узнается по запаху:
CH 3 COONa + NaHSO 4 = Na 2 SO + СН 3 СООН
Метод Ф. М. Флавицкого почти не применялся на практике и и только в 50-х годах П. М. Исаков значительно расширил и углубил метод растирания и показал целесообразность его применения при анализе руд и минералов в полевых условиях.
В качественном анализе реакции «сухим» путем играют вспомогательную роль; ими пользуются обычно в качестве предварительных испытаний и проведения проверочных реакций.
. Цель, возможные методы. Качественный химический анализ неорганических и органических веществ
Качественный анализ имеет своей целью обнаружение определенных веществ или их компонентов в анализируемом объекте. Обнаружение проводится путем идентификации веществ, то есть установления тождественности (одинаковости) АС анализируемого объекта и известных АС определяемых веществ в условиях применяемого метода анализа. Для этого данным методом предварительно исследуют эталонные вещества (гл. 2.1), в которых наличие определяемых веществ заведомо известно. Например, установлено, что присутствие спектральной линии с длиной волны 350,11 нм в эмиссионном спектре сплава, при возбуждении спектра электрической дугой, свидетельствует о наличии в сплаве бария; посинение водного раствора при добавлении к нему крахмала является АС на присутствие в нем I 2 и наоборот.
Качественный анализ всегда предшествует количественному.
В настоящее время качественный анализ выполняют инструментальными методами: спектральными, хроматографическими, электрохимическими и др. Химические методы используют на отдельных стадиях инструментальных (вскрытие пробы, разделение и концентрирование и др.), но иногда с помощью химического анализа можно получить результаты более просто и быстро, например, установить наличие двойных и тройных связей в непредельных углеводородах при пропускании их через бромную воду или водный раствор KMnO 4 . При этом растворы теряют окраску.
Детально разработанный качественный химический анализ позволяет определять элементный (атомный), ионный, молекулярный (вещественный), функциональный, структурный и фазовый составы неорганических и органических веществ.
При анализе неорганических веществ основное значение имеют элементный и ионный анализы, так как знание элементного и ионного состава достаточно для установления вещественного состава неорганических веществ. Свойства органических веществ определяются их элементным составом, но также и структурой, наличием разнообразных функциональных групп. Поэтому анализ органических веществ имеет свою специфику.
Качественный химический анализ базируется на системе химических реакций, характерных для данного вещества - разделения, отделения и обнаружения.
К химическим реакциям в качественном анализе предъявляют следующие требования.
1. Реакция должна протекать практически мгновенно.
2. Реакция должна быть необратимой.
3. Реакция должна сопровождаться внешним эффектом (АС):
а) изменением окраски раствора;
б) образованием или растворением осадка;
в) выделением газообразных веществ;
г) окрашиванием пламени и др.
4. Реакция должна быть чувствительной и по возможности специфичной.
Реакции, позволяющие получить внешний эффект с определяемым веществом, называют аналитическими , а добавляемое для этого вещество - реагентом . Аналитические реакции, проводимые между твердыми веществами, относят к реакциям «сухим путем », а в растворах - «мокрым путем ».
К реакциям «сухим путем» относятся реакции, выполняемые путем растирания твердого исследуемого вещества с твердым реагентом, а также путем получения окрашенных стекол (перлов) при сплавлении некоторых элементов с бурой.
Значительно чаще анализ проводят «мокрым путем», для чего анализируемое вещество переводят в раствор. Реакции с растворами могут выполняться пробирочным, капельным и микрокристалли-ческим методами. При пробирочном полумикроанализе его выполняют в пробирках вместимостью 2-5см 3 . Для отделения осадков используют центрифугирование, а выпаривание ведут в фарфоровых чашечках или тиглях. Капельный анализ (Н.А. Тананаев, 1920 г.) осуществляют на фарфоровых пластинках или полосках фильтрованной бумаги, получая цветные реакции при добавлении к одной капле раствора вещества одной капли раствора реактива. Микрокристаллический анализ основан на обнаружении компонентов с помощью реакций, в результате которых образуются соединения с характерным цветом и формой кристаллов, наблюдаемых в микроскоп.
Для качественного химического анализа используют все известные типы реакций: кислотно-основные, окислительно-восстановительные, осаждения, комплексообразования и другие.
Качественный анализ растворов неорганических веществ сводится к обнаружению катионов и анионов. Для этого используют общие и частные реакции. Общие реакции дают сходный внешний эффект (АС) со многими ионами (например, образование катионами осадков сульфатов, карбонатов, фосфатов и т.д.), а частные - с 2-5 ионами. Чем меньше число ионов дают сходный АС, тем селективнее (избирательнее) считается реакция. Реакция называется специфической , когда позволяет обнаружить один ион в присутствии всех остальных. Специфической, например, на ион аммония является реакция:
NH 4 Cl + KOH NH 3 + KCl + H 2 O
Аммиак обнаруживают по запаху или по посинению красной лакмусовой бумажки, смоченной в воде и помещенной над пробиркой.
Селективность реакций можно повысить, изменяя их условия (рН) или применяя маскирование. Маскирование заключается в уменьшении концентрации мешающих ионов в растворе меньше предела их обнаружения, например путем их связывания в бесцветные комплексы.
Если состав анализируемого раствора несложен, то его после маскировки анализируют дробным способом. Он заключается в обнаружении в любой последовательности одного иона в присутствии всех остальных с помощью специфических реакций, которые проводят в отдельных порциях анализируемого раствора. Поскольку специфических реакций немного, то при анализе сложной ионной смеси используют систематический способ. Этот способ основан на разделении смеси на группы ионов со сходными химическими свойствами путем перевода их в осадки с помощью групповых реактивов, причем групповыми реактивами воздействуют на одну и ту же порцию анализируемого раствора по определенной системе, в строго определенной последовательности. Осадки отделяют друг от друга (например, центрифугированием), затем растворяют определенным образом и получают серию растворов, позволяющих в каждом обнаружить отдельный ион специфической реакцией на него.
Существует несколько систематических способов анализа, называемых по применяемым групповым реактивам: сероводородный, кислотно-основный, аммиачно-фосфатный и другие. Классический сероводородный способ основан на разделении катионов на 5 групп путем получения их сульфидов или сернистых соединений при воздействии H 2 S, (NH 4) 2 S, NaS в различных условиях.
Более широко применяемым, доступным и безопасным является кислотно-основный метод, при котором катионы разделяют на 6 групп (табл. 1.3.1.). Номер группы указывает на последовательность воздействия реактивом.
Таблица 1.3.1
Классификация катионов по кислотно-основному способу
| Номер группы | Катионы | Групповой реактив | Растворимость соединений |
| I | Ag + , Pb 2+ , Hg 2 2+ | 2MHCl | Хлориды нерастворимы в воде |
| II | Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ | 1MH 2 SO 4 | Сульфаты нерастворимы в воде |
| III | Zn 2+ , Al 3+ , Cr 3+ , Sn 2+ , Si 4+ , As | 4MNaOH | Гидроксиды амфотерны, растворимы в избытке щелочи |
| IV | Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Bi 3+ , Sb 3+ , Sb 5+ | 25 %-й NH 3 | Гидроксиды нерастворимы в избытке NaOH или NH 3 |
| Номер группы | Катионы | Групповой реактив | Растворимость соединений |
| V | Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ | 25 %-й NH 3 | Гидроксиды растворяются в избытке NH 3 с образованием комплексных соединений |
| VI | Na + , K + , NH 4 + | Нет | Хлориды, сульфаты, гидроксиды растворимы в воде |
Анионы при анализе в основном не мешают друг другу, поэтому групповые реактивы применяют не для разделения, а для проверки наличия или отсутствия той или иной группы анионов. Стройной классификации анионов на группы не существует.
Наиболее простым образом их можно разделить на две группы по отношению к иону Ba 2+ :
а) дающие хорошо растворимые соединения в воде: Cl - , Br - , I - , CN - , SCN - , S 2- , NO 2 2- , NO 3 3- , MnO 4- , CH 3 COO - , ClO 4 - , ClO 3 - , ClO - ;
б) дающие плохорастворимые соединения в воде: F - , CO 3 2- , CsO 4 2- , SO 3 2- , S 2 O 3 2- , SO 4 2- , S 2 O 8 2- , SiO 3 2- , CrO 4 2- , PO 4 3- , AsO 4 3- , AsO 3 3- .
Качественный химический анализ органических веществ подразделяют на элементный , функциональный , структурный и молекулярный .
Анализ начинают с предварительных испытаний органического вещества. Для твердых измеряют t плав. , для жидких - t кип или , показатель преломления. Молярную массу определяют по понижению t замерз или повышению t кип, то есть криоскопическим или эбулиоскопическим методами. Важной характеристикой является растворимость, на основе которой существуют классификационные схемы органических веществ. Например, если вещество не растворяется в Н 2 О, но растворяется в 5%-ном растворе NaOH или NaHCO 3 , то оно относится к группе веществ, в которую входят сильные органические кислоты, карбоновые кислоты с более чем шестью атомами углерода, фенолы с заместителями в орто- и параположениях, -дикетоны.
Таблица 1.3.2
Реакции для идентификации органических соединений
| Тип соединения | Функциональная груп-па, участвующая в реакции | Реагент |
| Альдегид | С = О | а) 2,4 - динитрофенилгидрозид б) гидрохлорид гидроксиламина в) гидросульфат натрия |
| Амин | - NH 2 | а) азотистая кислота б) бензолесульфохлорид |
| Ароматический углеводород | Азоксибензол и хлорид алюминия | |
| Кетон | С = О | См. альдегид |
| Ненасыщенный углеводород | - С = С - - С ≡ С - | а) раствор KMnO 4 б) раствор Вr 2 в СCL 4 |
| Нитросоединение | - NO 2 | а) Fe(OH) 2 (соль Мора + КОН) б) цинковая пыль + NH 4 Clв) 20% раствор NaOH |
| Спирт | (R) - OH | а) (NH 4) 2 б) раствор ZnCl 2 в HCl в) йодная кислота |
| Фенол | (Ar) - OH | a) FeCl 3 в пиридине б) бромная вода |
| Эфир простой | (R΄)- OR | а) йодоводородная кислота б) бромная вода |
| Эфир сложный | (R΄) - COOR | а) раствор NaOH (или КОН) б) гдрохлорид гидроксиламина |
Элементным анализом обнаруживают элементы, входящие в молекулы органических веществ (C, H, O, N, S, P, Cl, и др.). В большинстве случаев органическое вещество разлагают, продукты разложения растворяют и в полученном растворе определяют элементы как в неорганических веществах. Например, при обнаружении азота пробу сплавляют с металлическим калием, получая KCN, который обрабатывают FeSO 4 , переводят в K 4 . Добавляя к последнему раствор ионов Fe 3+ , получают берлинскую лазурь Fe 4 3 - (AC на присутствие N).
I . Уже в ходе исследования можно предполагать о его результатах, но обычно эти выводы рассматривают как предварительные, а более достоверные и основательные данные можно получить лишь в результате тщательного анализа.
Анализ данных в социальной работе заключается в интеграции всей собранной информации и в приведении ее к виду, удобному для объяснения.
Методы анализа социальной информации можно условно разделить на два больших класса в соответствии с той формой, в которой эта информации представлена:
– каче ственные методы ориентированы на анализ информации, представленной главным образом в словесной форме.
– количественные методы носят математический характер и представляют собой приемы обработки цифровой информации.
Качественный анализ является предварительным условием для применения количественных методов, он направлен на выявление внутренней структуры данных, то есть на уточнение тех категорий, которые используются для описания изучаемой сферы реальности. На этой стадии происходит окончательное определение параметров (переменных), необходимых для исчерпывающего описания. Когда имеются четкие описательные категории, легко перейти к простейшей измерительной процедуре - подсчету. Например, если выделить группулюдей, нуждающихся в определенной помощи, то можно подсчитать количество таких людей в данном микрорайоне.
При качественном анализе возникает необходимость произвести сжатие инфор мации, то есть получить данные в более компактном виде.
Основным приемом сжатия информации выступаеткодирование процесс анализа качественной информации, который включает выделение смысловых сегментов текста или реального поведения, их категоризацию (называние) и реорганизацию .
Для этого в самом тексте находят и отмечают ключевые слова, то есть те слова и выражения, которые несут главную смысловую нагрузку, прямо указывают на содержание текста в целом или его отдельного фрагмента. Используются разные типы выделения: подчеркивание одной или двумя линиями, цветовая маркировка, наносят пометки на полях, которые могут носить характер как дополнительных значков, так и комментариев. Например, можно выделять те фрагменты, где клиент говорит о себе. С другой стороны, можно выделять все, что касается его здоровья, можно разделить те проблемы, которые клиент в состоянии решить сам, и те проблемы, для решения которых он нуждается в посторонней помощи.
Сходные по содержанию фрагменты метятся аналогичным образом. Это позволяет легко их идентифицировать и при необходимости собиратьвместе. Затем выделенные фрагменты отыскивают по разным рубрикам. Анализируя текст, можно сравнить отдельные его фрагменты между собой, выявляя сходства и различия.
Обработанный таким образом материал становится легко обозримым. Главные моменты выступают на первый план, как бы возвышаясь над массой деталей. Появляется возможность анализировать отношения между ними, выявлять их общую структуру и на этой основе выдвигать некоторые объяснительные гипотезы.
Когда изучается одновременно несколько объектов (как минимум два) и когда сопоставление с целью обнаружения сходств и различий становится основным приемом анализа применяется сравнительный мето д . Количество изучаемых объектов здесь невелико (чаще всего два или три), и каждый из них изучается достаточно углубленно и всесторонне.
Необходимо найти такую форму представления данных, которая наиболее удобна для анализа. Основным приемом здесь выступает схематизация. Схема всегда упрощает реальные отношения, огрубляет истинную картину. В этом смысле схематизация отношений является одновременно и сжатием информации. Но она предполагает также нахождение наглядной и легко обозримой формы представления информации. Этой цели служит сведение данных в таблицы или диаграммы.
Для удобства сравнения материал сводят в таблицы . Общая структура таблицы такова: каждая клетка представляет собой пересечение строки и столбца. Таблица удобна тем, что в нее можно включать как количественные, так и качественные данные. Смысл таблицы в том, чтобы ее можно было окинуть взглядом. Поэтому обычно таблица должна умещаться на одном листе. Сводная таблица, используемая для анализа, часто чертится на большом листе бумаги. Но большую таблицу всегда можно разбить на несколько частей, то есть сделать из нее несколько таблиц. Чаще всего строка соответствует одному случаю, а столбцы представляют его различные аспекты (признаки).
Еще одним приемом сжатого и наглядного представления информации служат диаграммы . Существуют разные типы диаграмм, но практически все они являются структурными схемами, на которых условными фигурами (прямоугольниками или овалами) изображаются элементы, а линиями или стрелками - связи между ними. Например, с помощью диаграммы удобно представить структуру любой организации. Элементами ее выступают люди, точнее - должности. Если организация большая, то в качестве элементов выбираются более крупные структурные элементы - подразделения. С помощью диаграммы легко представить иерархию отношений (систему подчинения): старшие должности располагаются на схеме выше, а младшие - ниже. Линии, соединяющие элементы, точно указывают, кто кому непосредственно подчиняется.
Представление в виде диаграмм вполне можно использовать и для выявления логической структуры событий или текста. В этом случае вначале проводится смысловой анализ и намечаются узловые события или компоненты, а затем они представляются в графической форме так, чтобы максимально ясной становилась связь между ними. Понятно, что схематизация приводит к огрублению картины за счет опускания многих деталей. Однако происходит сжатие информации, преобразование ее в вид, удобный для восприятия и запоминания.
Таким образом, основными приемами качественного анализа являются кодирование и наглядное представление информации.
II . Количественный анализ включает методы статистического описания выборки и методы статистического вывода (проверки статистических гипотез).
Количественные (статистические) методы анализа широко применяются в научных исследованиях вообще и в социальных науках в частности. Социологи прибегают к статистическим методам для обработки результатов массовых опросов общественного мнения. Психологи применяют аппарат математической статистики для создания надежных диагностических инструментов - тестов.
Все методы количественного анализа принято разделять на две большие группы. Методы статистичес кого описания направлены на получение количественной характеристики данных, полученных в конкретном исследовании. Методы статистического вывода позволяют корректно распространять результаты, полученные в конкретном исследовании, на всё явление как таковое, делать заключения общего характера. Статистические методы позволяют выявлять устойчивые тенденции и строить на этой основе теории, предназначенные для их объяснения.
Наука всегда имеет дело с разнообразием действительности, но свою задачу она видит в обнаружении порядка вещей, некоторой устойчивости внутри наблюдаемого разнообразия. Статистика снабжает удобными приемами такого анализа.
Для использования статистики требуются два основных условия:
а) необходимо иметь данные о группе (выборке) людей;
б) эти данные должны быть представлены в формализованном (кодифицированном) виде.
Нужно учитывать возможную ошибку выборки, так как для исследования берутся только отдельные респонденты, нет никакой гарантии, что они являются типичными представителями социальной группы в целом. Ошибка выборки зависит от двух моментов: от размера выборки и от степени вариации признака, который интересует исследователя. Чем больше выборка, тем меньше вероятность того, что в нее попадут индивиды с крайними значениями исследуемой переменной. С другой стороны, чем меньше степень вариации признака, тем в целом ближе будет каждое значение к истинному среднему. Зная размер выборки, и получив меру рассеяния наблюдений, нетрудно вывести показатель, который называется стандартная ошибка среднего. Он дает интервал, в котором должна лежать истинная средняя популяции.
Статистический вывод представляет собой процесс проверки гипотез. Причем первоначально всегда выдвигается предположение, что наблюдаемые различия носят случайный характер, то есть выборка принадлежит к той же генеральной совокупности. В статистике такое предположение получило название нулевая ги потеза.