Химия

Качественные реакции

28.12.2022

708

На этой странице вы узнаете

Какую роль в химии играет Роберт Бойль?
Кому пришло в голову жечь соль?
Дым без огня — бывает?

У каждого предмета в окружающем мире есть свой определенный признак: форма, цвет, вкус, запах и т.д. Например, мы можем запросто отличить шар от куба или соль от сахара.

Но в химии не все так просто. Отличать по вкусу опасно, а по форме — проблематично. Встает вопрос: что тогда делать? На помощь нам приходят качественные реакции.

Качественный анализ

Качественный анализ — это совокупность различных методов, которые применяются для определения элементов, ионов, радикалов и веществ, входящих в состав раствора или смеси.

Какую роль в химии играет Роберт Бойль?

Именно Роберт Бойль ввел в химию такое понятие, как качественный анализ. Он первым начал определять серную кислоту по белому осадку при добавлении извести, соляную кислоту по осадку при добавлении нитрата серебра, а соли меди — по синему окрашиванию.

Роберт Бойль подарил нам химические индикаторы из отваров лишайника, фиалок и других растений. Подробно о химических индикаторах мы говорили в статье «Экспериментальные основы химии».

Все эти исследования привели к формированию такой отрасли химической науки, как аналитическая химия. Аналитическая химия занимается изучением точного состава веществ, от которого зависят и свойства этих веществ. Нас повсюду окружают изделия, которые изготовлены из искусственно синтезированных материалов. Именно химики-аналитики знают, как сделать эти материалы прочными, устойчивыми к воздействиям окружающей среды, безопасными для человека.

Итак, для определения наличия тех или иных ионов используются качественные реакции. Это реакции, при проведении которых мы можем наблюдать различные признаки, помогающие нам обнаружить вещества (или ионы) в присутствии других веществ в смеси.

Существует целый ряд признаков, по которым мы можем узнать, какое перед нами соединение:

образование осадков различных цветов;
растворение веществ;
выделение газов и изменение запаха;
окрашивание пламени.

Многие вещества можно обнаружить физическими методами, без проведения химической реакции. Например, катионы металлов.

Какого цвета огонь?

Желто-оранжевого скажете вы, еще бывает синего — в газовой плите.

А вы знаете как можно раскрасить пламя?

Пирохимический анализ — это определение наличия катионов путем сжигания исследуемого на наличие катиона вещества.

Разные катионы дают разную окраску пламени почти всех цветов радуги:

Кому пришло в голову жечь соль?

Немецкий химик Роберт Бунзен в 50-х годах 19 века изобрел свою собственную газовую горелку и принялся исследовать поведение различных химических веществ при нагревании и горении. Он сжигал металлы, соли, известь, уголь и вдруг обнаружил, что при горении поваренной соли NaCl, пламя пожелтело, а лаборатория наполнилась удушливым запахом хлора. Это было логично, ведь поваренная соль и состоит из хлора и натрия.

Но что именно дало желтый цвет пламени: натрий или хлор? Бунзен решил взять соль натрия, которая уже не содержит хлор — пищевую соду, а затем и чистый металл натрий — в обоих случаях пламя горелки становилось желтым. Затем он начал исследовать соли других металлов: лития, калия и так далее. Все они давали разную окраску пламени. Бунзен систематизировал все полученные данные и открыл пирохимический анализ.

Похожим образом могут быть определены некоторые газы, только вместо внесения вещества в огонь вносят тлеющую лучинку в газ. Тлеющая лучинка — это палочка или спичка, потушенные после горения и сохраняющие слабый огонек. При внесении ее в водород раздается глухой хлопок, а при внесении в кислород происходит вспыхивание и разгорание лучинки.

А теперь перейдем к определению ионов в растворе.

Качественные реакции в неорганике

Существуют отдельные способы распознавания катионов и анионов.

В таблице представлены основные качественные реакции на катионы.

Катион	Реактив	Признак реакции (что наблюдаем)
Ba²⁺	Ион SO₄^2-	Выпадение белого осадка BaSO₄
Cu²⁺	1) Вода 2) Ионы ОН^—	1) Растворы солей меди имеют голубой цвет 2) Голубой осадок Cu(OH)₂
Pb²⁺	Ион S^2-	Выпадение черного осадка PbS
Ag⁺	Ион Cl^—	Выпадение белого творожистого осадка AgCl
Fe²⁺	Красная кровяная соль, K₃[Fe(CN)₆]	Выпадение синего осадка KFe[Fe(CN)₆]
Fe³⁺	1) Желтаякровяная соль, K₄[Fe(CN)₆] 2) Роданид-ион SCN^—	1) Выпадение синего осадка: KFe[Fe(CN)₆] 2) Появление ярко-красного окрашивания
Al³⁺	Щелочь (амфотерные свойства гидроксида)	Выпадение белого осадка гидроксида алюминия при добавлении первых порций щелочи и его растворение при дальнейшем добавлении в избытке щелочи. Поэтому при проведении реакций с солями алюминия очень важно добавлять щелочь по каплям и следить за осадком.
NH₄⁺	Щелочь при нагревании	Выделение NH₃ — газа с резким неприятным запахом.
H⁺	Индикаторы: лакмус, метилоранж	Красное окрашивание (кислая среда)

Анионы можно определить следующими способами.

Анион	Реактив	Признак реакции
SO₄^2-	соли Ва²⁺	Белый осадок BaSO₄
РО₄^3-	ионы Ag⁺	Светло-желтый осадок Аg₃РO₄
СrO₄^2-	ионы Ва²⁺	Желтый осадок BaCrO₄
S^2-	ионы Рb²⁺	Черный осадок PbS
СО₃^2-	ионы Са²⁺	Белый осадок СаСО₃
SO₃^2-	ионы Н⁺	Выделение SO₂ — газа с резким запахом
F^—	ионы Са²⁺	Белый осадок CaF₂
Cl^—	ионы Аg⁺	Белый творожистый осадок AgCl
Br^—	ионы Аg⁺	Светло-желтый осадок AgBr
I^—	ионы Аg⁺	Желтый осадок АgI
ОН^—	индикаторы: а) лакмусб) фенолфталеин	Щелочная средаа) синее окрашиваниеб) малиновое окрашивание

Качественные реакции в органике

В случае органических веществ мы уже определяем по признакам сами эти вещества, а не ионы или катионы:

Органическое вещество	Реактив	Признак реакции
Алкены, алкины, алкадиены	а) Бромная вода Br₂(р-р) б) Перманганат калия KMnO₄	а) Обесцвечивание раствора б) Обесцвечивание раствора, выпадение осадка MnO₂
Алкины с тройной связью на конце цепи	Аммиачный раствор оксида серебра(I) [Ag(NH₃)₂]OH	Выпадение осадка соли серебра
Многоатомные спирты	Свежеосажденный гидроксид меди(II) Сu(OH)₂	Образование ярко-синего раствора
Фенолы	а) Бромная вода, Br₂(р-р) б) Раствор хлорида железа(III) FeCl₃	а) Выпадение белого осадка б) Образование фиолетового раствора
Альдегиды, муравьиная кислота, глюкоза	а) Свежеосажденный гидроксид меди(II) Сu(OH)₂ при нагревании б) Аммиачный раствор оксида серебра(I), [Ag(NH₃)₂]OH при нагревании	а) Образование красного осадка Cu₂O б) Выпадение осадка металлического серебра (реакция серебряного зеркала)
Карбоновые кислоты	а) Гидрокарбонат натрия (сода) NaHCO₃ б) Лакмус	а) Выделение бесцветного газа СО₂ б) Красное окрашивание
Белки	а) Азотная кислота, HNO₃ б) Свежеосажденный гидроксид меди(II) Сu(OH)₂	а) Желтое окрашивание (ксантопротеиновая реакция) б) Образование фиолетового раствора (биуретовая реакция)
Крахмал	Раствор иода, I_{2 (р-р)}	Синее окрашивание
Гомологи бензола	а) Раствор перманганата калия (KMnO₄) в различных средах б) Раствор дихромата калия (K₂Cr₂O₇)	а) В кислой среде обесцвечивание фиолетового раствора. В щелочной среде изменение окраски с фиолетовой на зеленую. В нейтральной среде обесцвечивание фиолетового раствора и выпадение бурого осадка MnO₂. Для стирола и гомологов с метильными радикалами также выделение газа. б) Изменение окраски с оранжевой на сине-зеленую. Для стирола и гомологов с метильными радикалами также выделение газа.
Глюкоза и углеводы с альдегидным радикалом	а) Свежеосажденный Cu(OH)₂ б) Cu(OH)₂при нагревании в) Аммиачный раствор оксида серебра г) Раствор Br₂	а) Ярко-синяя окраска раствора б) Выпадение кирпично-красного осадка Cu₂O в) Блестящий налет серебра на стенках сосуда г) Обесцвечивание желто-коричневого (желто-оранжевого) раствора
Крахмал и полисахариды	Раствор I₂	Синее окрашивание

Дым без огня — бывает?

Газ фосген C(O)Cl₂ активно используется в органическом синтезе для производства красителей и поликарбоната. Он очень токсичен для человека, вдыхание паров концентрацией 5 мг/л приводит к смерти за 2—3 секунды. Фосген определяется своего рода качественной реакцией с аммиаком:

COCl₂ + 4NH₃ = (NH₂)₂CO + 2NH₄Cl

Эту реакцию используют для быстрого обнаружения утечек фосгена. Смоченный в растворе аммиака листочек бумаги или ватный тампон начинает в присутствии фосгена выделять белый дым, который состоит из кристаллов хлорида аммония.

Фактчек

Качественные реакции — это такие реакции, которые позволяют обнаружить определенные вещества (или ионы) в присутствии других веществ в смеси.
Обычно признаками качественных реакций служат выпадение осадка или выделение газа, обесцвечивание раствора или появление новой окраски, возникновение резкого запаха.
Органических и неорганических веществ очень много, как и качественных реакций на них.

Проверь себя

Задание 1.
Качественной реакцией на катионы серебра является реакция с…

нитрат-ионами
кислородом
хлорид-ионами
фторид-ионами

Задание 2.
Какое окрашивание приобретает пламя при внесении в него катионов калия?

красное
фиолетовое
голубое
желтое

Задание 3.
Какое окрашивание приобретает раствор лакмуса в кислой среде?

красное
синее
фиолетовое
желтое

Задание 4.
Какой класс веществ может вступать в реакцию «серебряного зеркала»?

альдегиды
спирты
алкены
арены

Ответы: 1. — 3; 2. — 2; 3. — 1; 4. — 1.

Качественные реакции Химия

Понравилась статья? Оцени: