Якісні реакції на неорганічні речовини і іони

Якісні реакції на неорганічні речовини і іони



Завданням аналітичної хімії є визначення складу досліджуваного об’єкта, тобто розпізнавання елементів, що містяться в ньому і встановлення їх точної кількості.

Першу частину завдання можливо вирішити за допомогою проведення якісних реакцій на іони (неорганічних речовин) і функціональні групи (органічна хімія).

Якісні реакції

Основні ознаки якісної реакції

Якісна реакція – це хімічна взаємодія досліджуваної речовини і реагенту, що супроводжується яскравим зовнішнім ефектом. Крім того, реакції повинні бути специфічними, тобто можливими тільки для певного елемента або групи сполук.

До їх ефектів можуть належати:

  • виділення газу;
  • зміна кольору розчину;
  • випадання або розчинення осаду (для теоретичного припущення досить скористатися таблицею розчинності).

Оскільки в аналітичній хімії широко застосовують фізичні та фізико-хімічні методи аналізу, то для деяких речовин ознакою проходження якісної реакції стають:

  • зміна забарвлення полум’я пальника при внесенні в нього речовини;
  • початок люмінесценції при ультрафіолетовому опроміненні;
  • характерна форма кристалів, що утворилися (яку можливо розглянути тільки за допомогою мікроскопа).
Якісні реакцій на катіони
Якісні реакції на катіони

Аналітична група

Якісні реакції на катіони та аніони заведено класифікувати за так званими аналітичними групами, прийнявши за основну ознаку поділу взаємодію ряду іонів зі спеціальним, груповим реагентом. Продуктами таких реакцій будуть сполуки зі схожими властивостями, наприклад, осади, погано розчинні у воді, або нестійкі комплекси.

Найпоширенішою схемою поділу є сірководнева, де груповими реагентами є карбонат амонію, розчин сірководню і соляна кислота.

Властивості утворених хлоридів, сульфідів і карбонатів дозволяють визначити 5 аналітичних груп, до яких відносяться іони:

  • K+, Na+, NH4+, Mg2+;
  • Ba2+, Ca2+, Sr2+;
  • Al3+, Cr3+, Fe3+, Fe2+, Ni2+, Co2+, Mn2+, Zn2+;
  • Cu2+, Cd2+, Bi3+, As3+, Sn2+, Sn4+, Sb3+;
  • Ag+, Pb2+, Hg.

Групові реакції в хімії використовуються не тільки для визначення складу, але і для переведення іонів в інертний (не реакційноздатний) стан.

Цей прийом називається маскуванням і своєю метою має усунення сполук, що заважають проведенню певних хімічних досліджень об’єкта.

Виявлення катіонів

Зміна забарвлення полум’я є найефектнішою ознакою якісної реакції і поширюється на певну кількість катіонів неорганічних речовин. Внаслідок виділення надлишку енергії полум’я стає:

  • жовто-зеленим (Ba2+);
  • жовтим (Na+);
  • карміново-червоним (Sr2+);
  • цегляно-червоним (Ca2+);
  • навіть фіолетово-рожевим (K+).

Проте такий спосіб не є найбільш ефективним, оскільки інтенсивність забарвлення безпосередньо залежить від концентрації, а визначення кольору є суб’єктивним. Тому результати, зазвичай, перевіряють додатково, використовуючи інші реакції.

Аналітична група Іон Реакція Ознака
I K+ KCl + NaHC4H4O6 (гідротартрат натрію) = KHC4H4O6 +NaCl Випадання білого кристалічного осаду, нерозчинного у воді, розчинного в гідроксиді калію і соляній кислоті
NH4+ NH4Cl+NaOH=NH3 + H2O +NaCl Виділення аміаку
Mg2+ MgCl2+2Na2CO3+H2O = (MgOH)2CO3+4NaCl+CO2 Утворення білого аморфного осаду
II Ba2+ 2BaCl2+K2Cr2O7+H2O = 2BaCrO4+2HCl Жовтий осад, розчинний у HCl і нерозчинний у CH3COOH
Ca2+ CaCl2+Na2CO3 = CaCO3+2NaCl Білий кристалічний осад
III Zn2+ ZnCl2+H2S = ZnS+2HCl Білий осад
Cr3+ 2CrCl3+3H2O2+10KOH = 2K2CrO4+8H20+6KCl Поява жовтого забарвлення
Mn2+ 2Mn(NO3)2+5PbO2+6HNO3 = 2HMnO4+5Pb(NO3)2+2H2O Червоно-фіолетовий колір розчину
Fe2+ FeSO4+K3Fe(CN)6 = KFeFe(CN)6+K2SO4 Синій осад
Fe3+ FeCl3+4KSCN = K Fe(SCN)4+3KCl Яскраво-червоний колір розчину
IV Cu2+ CuSO4+4NH3 = Cu(NH3)4SO4 Стійкий комплекс яскраво-синього кольору
Cu2+ CuCl2+H2S = CuS+2HCl Чорний, нерозчинний у воді і розбавлених кислотах, осад

П’ята група відрізняється тим, що катіони срібла, свинцю і міді, утворюють малорозчинні у воді з’єднання характерного забарвлення, що дозволяють без праці відрізнити їх від інших речовин. Наприклад, срібло утворює такі осади:

  • AgSO4 безбарвний;
  • Ag2S чорний;
  • AgI жовтий;
  • AgBr блідо-жовтий;
  • AgCl білий сирнистий;
  • Ag3PO4 жовтий кристалічний;
  • свинець – PbI2 яскраво-жовтий;
  • PbSO4 білий.

Крім того, і сам іон срібла є специфічним реагентом, тільки не для неорганічної хімії, а для органічних сполук.

Ag2O в аміачному розчині при додаванні альдегіду утворює на поверхні судини тонку плівку чистого срібла. Сама реакція широко відома як отримання “срібного дзеркала”.

Якісні реакції на аніони
Якісні реакції на аніони

Визначення аніонів

За груповим реагентом і органічні, і неорганічні аніони діляться на три групи: груповий реагент BaCl2, AgNO3 (або HNO3) або груповий реагент відсутній. Для I групи (SO42-, PO43-, SO32- ознакою минулої якісної реакції є утворення безбарвних і малорозчинних сполук. Нітрат срібла утворює з аніонами II групи (іони галогенів) характерно забарвлені сполуки, розчинні в азотній кислоті.

Для визначення інших аніонів існують специфічні реакції, наприклад, NO3 взаємодіє з дифеніламіном ((С6Н5)2NH), фарбуючи розчин в дуже яскравий відтінок фіолетового.

Ця реакція проводиться крапельним методом, тобто за допомогою мікропіпеток на скляні пластинки наноситься по 1-2 краплі обох реагентів, що є достатнім для отримання яскравого зовнішнього ефекту.

Якісні реакції мають велике значення для хімії. За допомогою відносно простих специфічних реакцій стає можливим встановити, які ж речовини знаходяться в суміші, і надалі провести ряд складних операцій, спрямованих на її поділ, екстракцію певних сполук і т. д.

Це використовують і в дослідницьких, і в промислових лабораторіях, що стежать за контролем якості продукції.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *